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  Aspen Plus 를 이용한 Packing Column 모사 문의드립니다.
  글쓴이 : 아리사랑   고유ID : news409     날짜 : 19-02-14 10:50     조회 : 450    

안녕하십니까, 선배님 항상 좋은 답변에 감사드립니다.

제가 Aspen Plus를 통해 목표하고자 하는것은

현재 자사에 운영중인 Packing Column 을 모사하는것과 Packing material과 size를 바꿔가며 Product Spec의 변화를 보는것입니다.

프로그램을 사용하면서 드는 의문점이

 

  1. 현재 Packing Tower 3 section random packing으로 CMRing이 채워져 있고 각 section supproting plate로 구분되어있는데, 이것을 모사하기 위해선 Tray수를 총 6단으로 하고 1~2, 3~4, 5~6단 각각에 General Assembly를 보며 Packing Rate를 집어넣어서 모사 하는게 맞는지 문의드립니다. 또한 Pa(Packing Section을 몇 개의 Tray로 설정해야 할지 잘 모르겠습니다, 도면상엔 그냥 section 사이 supporting plate로 구분되어 있습니다)

  2. Packing material TypeSize를 변경하며 Product Spec변화를 보려니 Calculation TypeEquilibrium이 아닌 Rate-based model로만 볼수 있더군요 이때 집어넣어야 할 scale factor들이 interfacial area, heat transfer, liquid/vapor mass transfer coefficient 가 있는데, 1로 설정할 경우 vendor에서 입력한 기본값으로 적용되어 모사가 되는건지, 아니면 제가 따로 설정을 해야하는건지 문의드립니다. (Specific surface area 또는 packing factor등은 vendor사에서 입력한 값이 있어서 편하더군요)

  3. 예전 Packing material을 Rashring을 썼을 때 Hydraulic Internal loading data가 있는데 이것을 현 Column을 모사할 때 사용할수 있을까요? (협력업체에 모사를 문의할때 internal loading data가 필요하다 하여 항상 궁금해왔습니다)


아직 새내기 엔지니어라, 모르는게 많은 것 같습니다. 선배님의 피드백이 있다면 정말 감사하겠습니다.


스테파노 Stefano   19-02-14 13:15
(A1) Packed Tower의 단수효는  Packing의 HETP(이론단수 해당높이)에 의해 정해지므로 설계시 HETP 값을 정해두어야 합니다.  단순히 중간의 Support 라든가 Redistributor Section 수효만으로는 단수를 언급하는 것이 아니지요. 

Column Simulation시 단 수를 미리 정해두고 평형계산에의해 100% 단효율로 계산한 다음 HETP 값으로부터 Column의 높이를 정하는 순서로 계산됩니다.

(A2) Column Packing 종류를 변화시켜가면서 계산해보는 것은 해당 Packing을 사용하였을 때 미리 정해둔 단수, 임으로 정하는 단높이 등에 의해 Column 크기를 정하는 방법이므로  "Rating 과정"에 해당합니다.  주로 차압이나 Flooding을 점검해 봐서 Column 직경을 정하는 과정이고  분리효율은 미리 Option으로 정해둔 값으로 계산합니다.   

Column을 물질전달 모델이나 열전달 모델로 계산할 수도 있는데 (물질 혹은 열)전달계수와 함께 전달면적을 정해주어야 계산가능합니다.  전달면적은 기-액의 Loading을 기준으로 Packing 종류에 따라 자동 계산해 줄 수도 있습니다.  그러므로 이들 모델을 이용하여 모사할 경우 parameter 값들을 정해주지 않으면 모든 계산은 숫자계산에 불과합니다.

(A3 예전의 Rasch Ring을 사용할 경우의 Column Loading Data는 동일한 분리효과를 기대하는 Column일 것이므로 각 단에서의 Vapor Rate와 Liquid Rate, 각 상의 성분농도는 그대로 사용가능합니다.  그러나  Packing 높이당 차압은 Packing이 다르기 때문에 달라집니다.  이로 인하여 각단의 온도와 압력이 약간 달라질 수 있습니다. 

(Loading Data가 특정 Packing을 기준으로 되어있지 않으면 별도 Comment 없이 Vendor에 제공해주면 되지만 만일 특정 Packing일 기준으로한 Loading Data라면 이를 명시하여 제공하면 됩니다.)
아리사랑 news409   19-02-16 17:03
이제야 궁금했던 점들이 하나하나 풀리는것 같습니다 감사합니다 선배님.
아직 몇가지 궁금증이  남아 있는데

1. 프로그램을 돌리다 보니 Column 의 Capacity를 %로 나타낼경우 Top: 13.5 % BTM: 28.5 % (efficient capacity 같습니다)
                                                              m/s로 나타낼경우 Top: 0.0041 m/s BTM: 0.0376m/s
이런 value들이 있는데 여기서 capacity가 정확히 어떤 뜻인지 잘 모르겠고 m/s 로 나타낸것도 왜 그런지 잘 모르겠습니다 ..
예를 들면 100의 유체가 흐른다면 13.5 정도만 처리 할수 있다는 뜻인가요..?

2. 그리고 만약에 현재 운전중인 packing column의 HETP를 역으로 추적하고자 한다면, 우선 현 specification 맞게 ASPEN PLUS를 이용하여 equilibrium calculation으로 단수를 구한후에(N), 현재 채워진 packing 의 높이(H)를 나누면( H/N )간접적으로 이 packing material의 HETP를 구했다고 말할수 있는것일까요?(HETP 값은 각 packing material의 고유값이고 알려면 vendor사에 요청해야 할까요)
스테파노 Stefano   19-02-18 15:57
(AA0) 우선 공정모사기의 매뉴얼을 참조하여 용어 등에 대해 숙달할 필요가 있습니다.

(AA1) Column Capacity ??
질문에서 Top 및 Bottom의 %로 나타낸 숫자와 m/s로 나타낸 숫자를 두고 <Column의 Capacity> 라고 언급했는데 그 의미가 모호합니다.  정확한 의미를 찾아 보도록 해야 할 것 같습니다. 

필자의 판단으로는 Flooding Point 상당 Vapor 유량을 기준(100%)으로 본 상대적 Vapor 유량으로 보입니다.
또한 m/s로 나타낸 숫자도  mole/s 등의 숫자가 아니라  Vapor의 (상승)선속도를  meter/second로 나타낸 것 같아보입니다. 

(AA2) 단수효나 HETP가 알려져 있다면  (단수효) * (HETP) 의 계산으로 전 Column의 높이를 알 수 있고 역으로 전체높이를 단수효로 나누어 HETP를 추정할 수도 있습니다. 

단, 설계자는 전체의 Packing 높이를 정할 경우 <단 수효>에 여유치를 가지고 있기도 하고 <HETP>에서 여유치를 고려할 경우도 있기 때문에 정확한 설계자의 근본 의도를 파악해야 할 것입니다. 

(AA3) 동일 Packing Model이라고 해도 취급하는 물질의 종류에 따라 HETP 값은 달라지기 때문에 Vendor가 알려주는 것이 아니라 해당 Packing을 사용하여 데이터를 가지고 있는 <기술선(Licensor)>가  HETP 데이터를 제공해야 합니다. 

물론 많은 실제사용경험을 Vendor가 알고 있기 때문에 대체적인 데이터는 가지고 있다고 해도 결국 Gurantee는 기술선이 보증해야 합니다.  실제 적용 데이터가 없는 경우  적용에 한계가 있습니다.

유사한 공정에 사용한 실제 적용사례를 Client가 임의로 적용했을 경우,  Column 성능에 대한 Gurantee가 어렵기 때문에 단수효에 여유치를 많이 두도록 하거나 HETP를 큰 값으로 적용해 보고  운전실적으로부터 최적단수나 최적  HETP를 찾아내야 하는 것은 Client 몫이 됩니다.
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