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  Aspen simulation 진행 시 components 선정 질의
  글쓴이 : 씨양이질   고유ID : baek3013     날짜 : 18-08-28 12:13     조회 : 332    
안녕하십니까. '인터넷 화학공학' 사이트에서 많은 지식 얻어가는 1인입니다.
조심히 한가지 질문 드려보고 싶습니다.

공정 시뮬레이션을 진행하기 위해 mass balance sheet를 보니 C4 non aromatics, C5 non aromatics, C6 non aromatics 와 같은 물질들이 있습니다.
다양한 형태 non-aromatics 물질들이 있고 미량의 components들이라 뭉뚱그려 표현했다고 생각하는데,
그러면 시뮬레이션할 때는 저 물질들을 어떻게 입력해야 하나요?
시료 분석결과를 보고 화학물질을 입력할 수도 있겠지만 워낙 미량 components들이라 그것 또한 전부 다 입력하는게 시뮬레이션을 할 땐 비효율적인 방법일 것 같다는 생각이 들기도 합니다.
미량이라 넘어갈 수도 있겠지만 실제 시뮬레이션을 많이 진행해보신 스테파노님이나 다른 경력자분들께 실제 활용하시는 효율적인 방법을 좀 여쭙고 싶습니다.

답변 달아주실 분들께 미리 감사 말씀 드립니다.



이종석 chemtech   18-08-28 13:54
공정모사에서 가장 중요한것은 모사의 목적 입니다

즉 불순물들을 제거해야 한다면 당연하게 가능한 모두를 입력해야 할 것이며 그렇지 않고 불순물들이 포함되어 나오는
경우라면 미량이라 물성에 영향이 크지 않으므로 무시해도 되겠지만, 들어있는 불순물들이 저비점 이라면 진공시스템
에서는 비응측 가스로 나갈것 이므로 당연히 고려가 되어야 하는것 이구요.
물론 위의 공정에서는 진공과는 관련이 없지만 다른 공정에서는 이러한 것들도 고려가 되어야 합니다

이렇듯 목적하는 바에따라 다르므로 목적에 맞게 적용여부를 결정 하시면 됩니다
Stefano    18-08-28 15:13
(1) 몰평균 대표성분으로 나타내기 ---분자량, 몰비열, 밀도, 잠열, 열전도도, 점도, 진공부하계산, 증류탑,  Compressor,

요즈음 수계산의 귀찮은 점들은 컴퓨터가 해결해 주고 있기 때문에 가급적 공정모사는 함량이 작더라도 가급적 실성분 실유량으로 계산하고 결과치만 묶어서 "Light Ends"라든가 "Noncondensables" 라고 하거나  어느 한 "대표성분으로 환산 (as n-C4, etc)"해서 묶어서 물질수지등에 표현하는 것이 깔끔해 집니다.  설령 정확히 계산한다고 해도 계산 Error 범위의 영향을 주는 경우가 많습니다. 

어느 대표성분으로 나타내더라도 분자량, 몰수, 밀도, 등을 나타내야 하기 때문에 대표성분으로 나타낼 때에는 "몰평균 값"으로 나타냅니다. 

(Mole Average Property, P) = Σ (xi * Pi)  .................(1)

(2) 무시하고 계산 -  몰농도 100 ppm 이하 - 열계산, 발열량, 연소계산, 배관 & Duct 계산, 공정예비계산,  열교환기 Column Sizing 등..

엄밀하게 보면 미량 성분도 영향을 주게 되지만 실용적인 면에서는 별로 차이가 없기 때문에 무시하고 계산하여도 되는 경우가 많습니다.  해당성분을 무시하는 경우 다른 성분들이 100%포함 되어 있는 것으로 "Normalizing" 되어 부하나 용량, 크기 차이에 영향을 주지 않음. 

(3) 미량 저비점 성분들이 영향을 주는 속성들..
Condenser의 응축온도 및 전열계수, 진공부하,  Stripping Steam 량, Compressore 동력, NPSH, Flash Point 등 정확한 계산이 어려운 부분이기도 하고 공정모사기의 결과치도 흔들리는 경우가 많은 사항이라서 설계시 여유치를 더 고려할 필요가 있는 사항들입니다.
씨양이질 baek3013   18-08-28 16:59
두분 답변 감사드립니다.

두분의 답변 내용을 보니 제 질문이 좁은 틀에 갇혀 있었다는 생각이 드네요.

미량이라고 해도 무시하는 것보다는 대표성분으로 입력 후 계산하는 것이 그나마 좋은 결과값을 얻을 수 있을 것 같다는 생각이 듭니다.

스테파노님께서 말씀하신 조성 변화로 영향 받을 수 있는 속성을 고려해서 더 생각해보겠습니다.

답변 감사드립니다.
낭만고양이 kornight   18-08-29 09:38
예를 들어서, Total Condensing으로, 탑 상부의 기체가 전부 액화되어 reflux/product로 나가는 공정이 있다고 한다면,
이 공정의 모사에 있어서 light gas는 아무리 미량이라고 하더라도 반드시 고려가 돼야 합니다.
왜냐하면, N2와 같이 non-condensible gas가 섞이게 되면, 이들은 condensing이 되지 않기 때문에 reflux/product로
나갈 수 없게 되므로, 자연히 tower 상부에서 accumulation 되어 tower pressure를 상승시키고 condenser의 controller를
wide-open 시키게 되는 원인이 됩니다.

반대로, 위 경우에서 탑 상단 drum에서 주기적으로 non-condensible gas를 제거해주는 행위들을 하고 있거나, 계획하고 있다면
굳이 N2와 같은 미량의 light gas들을 포함시켜 시뮬레이션할 필요까지는 없겠지요.

물론, 위에 두 분 말씀처럼, 시뮬레이션의 목적과 공정 환경에 따라서 이를 무시할지 말지 결정하는 것이
엔지니어의 판단 영역입니다.
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