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  증류탑 Feed 질문드립니다.
  글쓴이 : 라이카   고유ID : meeting2164     날짜 : 20-01-10 07:47     조회 : 397    
   http://www.chemeng.co.kr/site/bbs/board.php?bo_table=vqna&wr_id=24155&… (33)
안녕하세요.
항상 게시판을 보면서 공부중인 학생입니다.
Distillation의 Feed에 관련하여 궁금증을 여쭈어봅니다.
Bottom에 고비점 물질의 순도를 높히려면 필연적으로 Top에 고비점 물질의 순도가 최소화 되어야 할까요?
Bottom Product를 위해, Stripping을 극대화 시켜 최상부단에 Feeding 하게 되면..  
Top으로는 고비점 물질이 기존(최하부단 Feeding)보다 더 검출 되지만 Bottom의 순도는 좋아질거라 생각하고 있습니다. 추가로 Feed의 온도까지 높히면 Bottom Quality도 더 좋아질것 같은 생각이 듭니다.
반대로 Top Product를 위해 Internal Reflux 경우, 늘이게 되면 Top의 저비점 물질의 순도가 가고
Bottom product 순도가 떨어진다고 알고 있습니다.
제가 잘못 이해를 한걸까요? 부탁드리겠습니다.
링크는 궁금증 관련 페이지(댓글)입니다..

스테파노 Stefano   20-01-11 01:37
A1)  <Bottom에 고비점 물질의 순도를 높히려면 필연적으로 Top에 고비점 물질의 순도가 최소화 되어야 할까요?>
=>Top 고비점 물질의 순도가 최소화 되는 것은 Bottom Yield를 최대화 하는 것이지 Bottom 순도를 높이는 것과는 관련이 없습니다.
    (Top의 저비점 제품중 고비점 성분의 농도가 수 ppm정도로 낮게 유지되는 고순도 Distillate가 얻어졌다고 해도  Top 저비점 생산량이 아주 조금밖에 되지 않을 수도 있어서 저비점 물질이 Bottom으로 대부분 생산되면 Bottom 농도는 거들떠 볼 가치도 없이 형편없을 수 있습니다.  따라서 Top Yield를 고려하지 않고 Top 순도만 높인다해서 Bottom 순도가 높아지는 것은 아니라는 것이지요. ) 

A2) <Bottom Product를 위해, Stripping을 극대화 시켜 최상부단에 Feeding 하게 되면.. 
Top으로는 고비점 물질이 기존(최하부단 Feeding)보다 더 검출 되지만 Bottom의 순도는 좋아질거라 생각하고 있습니다. >
=> Bottom 성분이 높아지는 것은 맞는 이야기이지만 Top의 순도가 크게 떨어지고 고비점 물질이 상부로 많이 배출되기 때문에 Bottom 고비점 수율이 형편없어집니다.
 (증류탑의 Feed단 위 Rectifying Zone이 없을 경우 Feed단 하부의 저비점 물질의 Stripping은 잘 일어나겠지만 증류제품에서 고비점 성분을 정류(Rectifying)하여 순도를 높일 수 없고 거의 Feed와 1~2단 정도 윗단의 성분에 불과한 제품이 Top 상부로 배출되기 때문입니다.)

A3) <추가로 Feed의 온도까지 높히면 Bottom Quality도 더 좋아질것 같은 생각이 듭니다.>
=> Feed 온도를 높이는 것은 Reboiler 부하를 줄이는 효과는 있지만 Bottom 순도를 개선하는 일과는 거의 관련이 없습니다.
 (Feed 예열은 에너지 절감효과는 있으나 Reflux Ration와는 무관한 사항이라 예열정도에 따른 순도를 거론할 수 없습니다.  에너지는 Reflux를 얼마나 많이 하느냐에 주로 결정되는데 Reflux양 만큼의 잠열이 추가로 소요되기 때문입니다.  이에 반해 예열을 많이 해도 잠열의 일부를 공급하는 정도의 예열에너지에 불과합니다. )

A4) <반대로 Top Product를 위해 Internal Reflux 경우, 늘이게 되면 Top의 저비점 물질의 순도가 가고
Bottom product 순도가 떨어진다고 알고 있습니다.>
=> Internal Reflux의 개념 이해에 착오가 있습니다 .  이 주제에서는 Internal Reflux와는 관련이 없습니다.  Reflux라고 이해하고 답변하자면...  Reflux를 늘이면 Top의 저비점 성분순도도 놀라가고 Bottom 성분 순도도 올라갑니다. 

(Top 성분의 순도를 높이고자 한다면  Feed단 상부의 단수효를 높여야 하고 Bottom 고비점 순도를 높이고자 한다면 Feed단 하부의 단 수효를 높여야 합니다.    Feed 상부는 (Top 제품속) 고비점을 줄이는 효과, Feed단 하부는 (Bottom 제품속)저비점을 줄이는 효과를 각각의 목적으로 사용되는 증류시스템의 일부에 해당합니다.)

링크 부분은 과거 게시판에 올렸던 내용입니다.  혹시 이해되지 않는 부분이 있으면 추가질문해 주세요.
라이카 meeting2164   20-01-14 12:08
감사합니다.
도움이 많이 되었습니다..^^
스테파노 Stefano   20-01-16 10:56
Internal Reflux에 관해서는 아래에 표시되는 게시물을 참고하시고 의문이 남을 경우, 추가질문 바랍니다.

http://www.chemeng.co.kr/site/bbs/board.php?bo_table=vqna&wr_id=24705&sca=&sfl=wr_subject&stx=internal+reflux&sop=and
     
라이카 meeting2164   20-01-18 08:55
Feed온도 동일/환류액만 차갑게 만들어서 Reflux시키면.. Internal Reflux 효과 발생으로 Top의 저비점 순도가 올라가고 Bottom의 고비점 순도가 떨어지는건가요.? 그렇게 되면 탑이 차가워지면서 Reboiler에서 열을 더 공급해주어야 하고, 그렇지 않으면 Top의 생산량이 저하 되는 것 이겠죠? Reboiler의 열원만 충분하다면 이와 같은 조작으로 Top Quality(순도와 회수율)를 최상으로 올릴수 있다고 보면 될까요..?
*좀 더 공부해보고 질문하는것이 순서겠으나 너무 궁금해서 다시 여쭤봅니다..부탁드리겠습니다.
스테파노 Stefano   20-01-20 00:32
(1) Internal Reflux
Reflux 온도를 포화온도보다 훨씬 낮게 유지하면 탑내에서 상승하는 증기를 냉각하게 되고 부분적으로 응축시킴으로써 Reflux 유량을 늘이는 효과를 나타내는 것을 "Interanal Reflux" 효과라고 하는데  응축과정에서 고비점 물질이 먼저 응축될 것이므로 정류효과가 늘어나는 역할을 하는 것이지요

(2) 이로 인해 Reboiler에서 열을 더 공급해 주어야 하는 것은 당연한 것이며 이는 Reflux 유량을 늘임으로서 늘어나는 열과 비교하면 아주 작은 비율에 불과 합니다.  왜냐하면 Internal Reflux는 과냉된 현열크기에 불과하나  Reflux 유량을 늘이는 것은 Reboiler에서 잠열을 다시 공급하는 것이기 때문이지요.

동일 Reflux Ratio에서 Subcooling만 더해서 투입하는 것이므로 에너지 증가를 최소로 하면서 Reflux 효과를 얻을 수 있기는 하지만 Condenser가 "Flooded 상태 (액이 Condenser에 부분적으로 채워져 있는 상태)"로 해야 하기 때문에 애당초 System Design이 달라집니다.

(3)추후 "Flooded Condenser"에 대해 공부해 보도록 하세요.
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