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  공정개선을 함에 있어서 저의 생각이 합당한가 궁금합니다.
  글쓴이 : 미나토자키…   고유ID : tjdxoek     날짜 : 18-08-14 21:56     조회 : 544    
   공정2.JPG (32.8K), Down : 18, 2018-08-14 21:56:12
 공정의 대략적인 모습을 이미지 파일로 첨부하였습니다.

HX(Hexane, 헥산)을 LMP(Low Molercular Polymer)와 분리하기 위해 HX Stripper Tower가 120도씨로 운전중입니다. 운전온도가 120도에 달하면 HX는 Vapor가 되어 Tower의 상단부로 배출되고 LMP는 Bottom에서 다음공정으로 이송됩니다. 이때 Top 상단부로 배출되는 Vapor HX은 Tower의 Feed로 들어오는 Crude HX을 예열 시켜주기위해 Preheater를 거친 뒤 컨트롤 밸브를 통해 0.2KG 감압되어 Condensate에서 응축 됩니다.
현재는 HX을 Preheater에서 "현열"을 통해 열원으로 사용중이며 이렇게 사용한 Vpapor HX를 다시 응축시켜서 모으고 있는데 저는 애초에 Tower를 통해 나온 Vaper HX을 Preheater에서 "현열"이 아닌 "잠열"로 이용하여 예열효과를 높힐 수 있는 방법을 모색해보려고 합니다. 잠열이 현열보다 열 전달 효율이 더 좋기 때문입니다.

 만약 이렇게 할 수 있다면 Preheater에서 Crude HX을 예열시키는 효과가 증가해서 Tower로 들어가는 Preheater를 거친 Crude HX의 온도도 현재(80도~105도)보다 더 높힐 수 있다고 생각합니다. 이는 곧 Tower의 운전 온도를 유지하기 위해  Bottom에 존재하는 열교환기에 공급되는 MS(Middle Pressure Steam) 또한 줄일 수 있어서 운전 효율이 좋아진다고 생각합니다.

 Vapor HX을 응축시켜 잠열을 활용하기 위해선 HX의 끓는점인 69도씨보다 낮춰야 된다고 생각합니다. 하지만 공급되는 Crude HX의 유량과 온도는 일정하기 때문에(연속 공정이라 조절 불가능) Preheater의 성능을 개선하거나 사전에 Vapor HX을 조작해주어야 된다고 생각합니다. 이를 위해서 제가 생각한 방법은 다음과 같습니다.

1) Preheater의 성능을 개선하기 위해 Preheater 용량을 늘린다.(더 좋은것으로 교체한다?)
2) HX을 Condensate에 먼저 공급해서 Vapor HX의 온도를 끓는점 보다 5도~10도씨 높은 온도로 낮춘뒤 Preheater로 공급하여 헥산이 Preheater에서 응축하면서 잠열을 방출하게 만든다.(실현 가능한지 확인할 수 있는 방법이 궁금합니다.)
3) 아니면 다른 접근 방식으로 Tower를 나온 Vapor HX을 MVR방법을 통해 더욱 고압상태로 만들어 준뒤 Preheater에 공급하여 현열의 양을 증가시킨다.

 2번 방법의 경우에는 HX의 잠열을 이용할 수는 있지만 Preheater로 들어가는 HX의 온도가 기존보다 낮아져서 효율이 별로 안좋을 수도 있을꺼 같은데...이를 확인해보려면 다음과 같은 두가지 열효율을 비교해 보아야 할까요?
1. 120도의 Vapor 헥산이 80~105도까지 내려가면서 방출하는 현열량
(Crude HX가 Preheater를 거쳐 80~105도씨로 방출되기 때문에 Preheater를 나온 Vapor HX도 이정도의 온도로 나온다고 생각했습니다.)
2. 75도~80도씨의 Vapor HX이 69도씨까지 낮아지면서 방출하는 현열 + 69도의 Vapor HX가 Liquid HX로 상태변화 하면서 방출하는 잠열

이종석 chemtech   18-08-16 10:40
가능하면 질문을 하실때 유량, 온도, 압력, 조성이 주어진다면 보다 정확한 답변이 되겠습니다

이전에서 보듯이 전혀 다른방향으로 답변이 될수가 있기때문 입니다
스테파노 Stefano   18-08-16 15:59
(1) Stripper에서 상부로 배출되는 온도는 과열상태로 배출되는 것으로 보이고 Reflux가 없는 것으로 봐서 Bottom의 온도나 Top의 온도가 거의 동일한 것으로 보입니다. 

과연 그런지 확인바랍니다. (Reflux가 없다면 Rectifying Zone의 단수효가 전혀 필요없고 Feed 단 아래의 Stripping Zone만 필요한데 그림에는 Stripping Zone의 단은 그려져 있지 않습니다.)  그림과 설명을 정확히 그리는 습관을 가지도록 하세요. 

(2)  과열도가 높은 경우라면 응축이 잘 일어나지 않으므로 포화상태로 만들어주거나 충분한 전열면적이 필요한데  질문의 1)에 해당하는 경우이고, Desuperheating을 위한 응축면척이 늘어나 장치비가 늘어나게 됩니다. 

증발증기를 포화증기로 만들어 주기 위해 2)의 방법을 사용하는 방법이며 이 방법도 가능하기는 하나 온도가 낮아지기 때문에 온도차가 작아져 1)방법보다 유리하나 여전히 온도차가 낮아 전열면적이 큽니다. 

Tower 배출증기를 MVR로 압축하는 3)의 경우 압력상승과 더불어 온도도 상승하므로 과열증기 상태가 되므로 Desuperheating이 필요합니다.  대용량인 경우 MVR용 장비와 Desuperheater를 두는 것이 경제적, 기술적으로 유리하겠으나  그 적용성에 의문이 남습니다.

(3) 2)의 방법을 적용할 경우 Vapor가 방출하는 열량은 거의 대부분 응축온도에서의 응축잠열에 해당하고 Dusuperheating에 의한 현열은 공급된 액상 HX의 증발에 사용되기 때문에 가열에는 별 도움이 못됩니다.  질문의 마지막 부분에 설명한 것처럼 응축온도에서 방출하는 잠열만 대부분 쓰일 뿐입니다. 

(4) 종합적으로..
온도차가 작은 열교환기는 (1)Plate-and-Frame과 같은 얇은 금속판으로된 열교환기 사용이 권장되고 (2)과열증기의 경우 Desuperheating후 응축이 일어나도록 해야 합니다. 

질문에서 포함되어 있지 않지만  Reboiler 가열에 사용한 MS증기의 온도가 가장 높을것이고 그 다음이 MS응축수의 온도일 것이므로 이 응축수를 Preheater 후단에서 추가 가열에 이용하는 방법이 권장됩니다.
이종석 chemtech   18-08-16 16:59
공정개선을 하기전에 우선은 공정부터 확실하게 익힌 상태에서 검토하실것을 권장 합니다

그림과 같은 형태의STRIPPER는 기본적으로 탑상부 VAPOR를 액화한 것을
다시 REFLUX 하지 않습니다
그렇기 때문에 FEED가 액체상태 로 탑의 상부로 들어가야만 합니다
그래야만 이 액체가 각단의 하부로 내려 가면서 기액접촉을 해서 STRIPPING이 일어나는것 입니다.

현재 그림에서는 탑의 하부로 들어가게 되어 있지요
이 경우는 단순 증발기 역할만 하는 증발기이지 STRIPPER가 아닙니다
왜냐하면 각 단에서 기액접촉이 없기때문 입니다

그리고 상부의 VAPOR가 PREHEATER에서 냉각된후 감압밸브로 감압후 C/W로
냉각을 하는데 이유가 있겠지요?

정확한 공정의 이해와 정확한 운전조건 (온도,압력,유량,조성 등) 을 숙지한후
정확한 데이터를 가지고 필요한 검토를 하는것이 우선일것 입니다
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