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  반응기 냉각 질문
  글쓴이 : 신동아   고유ID : dj1965     날짜 : 19-10-22 14:11     조회 : 90    
안녕하세요 화학공학을 전공하는 학부생입니다.
발열반응하는 반응기의 온도를 일정하게 유지시켜주기 위해 반응기에 코일이나 자켓에 냉각 매체를 이용하여 냉각을 하고 있는 것으로 알고 있습니다. 궁금한 점은 액체 상태인 hot water로 냉각을 할 때 자켓이나 코일 안에서 steam으로 상변화가 일어난다면 어떻게 되는 것인가요?
부피가 급격하게 커져 자켓이나 코일이 버티지 못하게 되는 것인가요?
반응기에 냉각수가 아닌 boiler feed water같은 높은 온도의 물을 넣어 steam을 만들고자 하는 (boiler같이) 발상은 상식적으로 불가능한 것인지 궁금합니다..

Stefano    19-10-22 17:21
반응기를 냉각하기 위해 사용하는 방법은 반응기에 냉각코일을 넣어주거나 반응액을 냉각코일을 통과시켜주면서 스팀을 발생시키는 방법입니다. 

보일러용 급수를 반응기 코일이나 자켓을 지나가면서 증발하면 기-액 분리기(스팀드럼)의 상부에 수증기 출구로 수증기를 내보내고 액은 다시 반응기를 순환하도록 하는 것이지요.

상식적으로 불가능 한 것이 아니고 가장 상식적인 방법이며 이런 장치를 WHB(Waste Heat Boiler)라고 불러왔는데 "버리는 것"이라는 Steam Generator, Transfer Line Exchanger 등으로 부르고 있습니다.
     
신동아 dj1965   19-10-23 15:08
"보일러용 급수를 반응기 코일이나 자켓을 지나가면서 증발하면 기-액 분리기(스팀드럼)의 상부에 수증기 출구로 수증기를 내보내고" 에 질문이 있습니다.

1) 스팀드럼은 반응기 안에 있는 것이 아니고 반응기 바깥 출구 쪽에 설치 하는 것인가요?
2) 반응기 코일이나 자켓을 지나면서 보일러용 급수가 증발하면 압력이 급격히 증가하여 파이프에 무리가 올 수 있지 않나요? 연속 흐름 공정이기 때문에 상관이 없는 것인가요?
3) 스팀드럼의 운전 온도는 어떻게 설정이 되나요? 스팀드럼의 압력이 있으면 그 압력하에 liquid-vapor 2상 영역에 해당하는 온도로 운전이 되는 것인가요?
Stefano    19-10-23 18:14
A1) Steam Drum은 밖에 있고 가장 높은 곳에 설치됩니다.

A2) Stedm Drum에 액이 자연대류 흐름으로 흘러들어가고 다시 스팀드럼으로 들어가서 기-액 분리된 후 액이 다시 순환되는 방식으로 연결됩니다.  순환파이프나 스팀드럼 모두 스팀의 최고운전압력을 기준으로 설계됩니다.

A3) 스팀드럼은 스팀의 포화스팀압력을 나타내므로 해당온도에서 그 증기압을 나타내는 온도로 운전됩니다.  스팀드럼의 상부는 기액평형 포화스팀이 채워져 있고 드럼 액면 밑으로는 Boiler Water로 채워져 있습니다.  2상이 Steam Drum에 채우져 있지요.

포화온도-포화스팀이 들어있으므로 포화스팀테이블을 이용해서 온도가 정해지면 압력을 알수 있고 반대로 압력을 알면 포화온도를 찾아볼 수 있습니다.  과열스팀이 필요하다면 여기서 포화스팀을 꺼내서 과열기(Superheater)를 거치면서 온도만 더 상승시켜 사용합니다.
     
신동아 dj1965   19-10-27 16:55
감사합니다. 많은 도움이 되었습니다.
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