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  K.O Drum 용량 산정 관련 질문
  글쓴이 : DesignHSE   고유ID : jackpotno2     날짜 : 21-02-14 23:08     조회 : 75    
   KO Drum.png.png (91.3K), Down : 7, 2021-02-14 23:11:26
안녕하세요.
K.O Drum의 용량 산정에 대한 간단한 문의 사항이 있어 글을 올립니다.
우선 공정 조건과 제가 계산한 사항에 대해서는 다음과 같습니다.
Toluene의 반응기에 PSV를 설치하고, 후단에 K.O Drum이 설치되는 간단한 공정입니다.
K.O Drum에서는 액상/기상 Toluene이 분리되어, 기상만 Vent로 빼는 Concept입니다.
K.O Drum의 용량은 Souders-Brown 방정식을 활용하였습니다.
PSV의 Capacity를 Toluene의 기체상의 밀도로 나누어, 부피유속을 구했습니다.
이런 접근이 공학적으로 문제가 있는지 의견 주시면 감사하겠습니다.
(첨부 파일로도 Attach하였습니다.)

로진 bless20   21-02-15 09:50
안녕하세요?
글쓴이님이 정의하신 Souders-brown방정식을 이용한 계산이 틀린것은 아닙니다만,
K.O Drum의 설계 중 다른 방법중의 하나인 Liquid droplet의 크기에 따른 Settling time을 기준으로 작성한 방법을 따르는게 저는 더 좋다고 생각됩니다. (어느 방법이 맞다는 게 아닙니다.)
이유는, KOSHa에서 해당 방정식을 이용한 K.O Drum 설계 가이드가 있기 때문이지요 -0-;;
아무래도 인허가상 문서로 작성하기에 근거로 이용하기 좋지 않을까 생각합니다.
물론 인허가가 필요없는 설비라면 모르겠지만요..
이에 대한 상세 기술은 'https://www.kosha.or.kr/kosha/data/guidanceD.do'의 '플레어시스템의 녹아웃드럼 설계 및 설치에 관한 기술지침'을 참고하시면 될것같습니다.

ps. 해당 그림파일을 보면 ATM으로 방출하는 것처럼 보이는데 톨루엔을 대기배출하시는건가요?
     
DesignHSE jackpotno2   21-02-15 11:47
의견 회신에 감사드립니다!

일단 Toluene을 대기 배출 Concept가 맞기는 한데, Toluene Storage Tank의 경우에도 Vent를 통해 대기 배출하는 Concept이므로 문제가 없을 것 같기는 합니다만, 혹시 제가 놓치는 부분이 있을련지요?

그리고 제가 Souders-Brown 방정식을 적용하기는 하였는데, 본 건이 Flare K.O Drum은 아니고 단순 Toluene 기/액 분리를 위한 K.O Drum이라서 Flare K.O Drum의 Concept을 적용하지는 않았습니다!

제가 계산하면서 의문이 든 점이, PSV의 후단의 질량 유속 (kg/hr)를 단순 기상의 Toluene 밀도로 나누어서 부피 유속 (m3/hr)로 접근한 건이 좀 찜찜하기는 했거든요, 이 부분은 문제가 없을까요?

Severe Case로 보면, 질량 유속이 모두 기화 되는 부피 유속으로 보는 건이라 문제가 없을 것 같기는 하지만, 제가 경험이 미천하여 이렇게 접근해도 공학적으로 문제가 없을지 좀 찜찜했거든요!
          
로진 bless20   21-02-16 13:49
안녕하세요?
1) 톨루엔의 경우 VOC라 대기배출되는 허용농도가 있을 것 같아 여쭤본겁니다

2) 질량 유속을 부피유속으로 환산한건 문제가 없을 것같습니다.
 -> PSV에서 분출될때의 온도/압력 조건에서의 밀도가 아닌 상온/상압 조건에서의 밀도값을 취하신 것 같은데 더 Severe하게 계산되어 지므로 문제가 없을 것같습니다.

3) 다만 아래와 같은 것을 고려해보시기 바랍니다.
- Souders-brown식으로 구한 허용유속(Va)에 0.75배한 값을 Design velocity(Vd)로 제한
  ; Vd = 0.75*Va   
  ; 'Applied process design for chemical and petrochemical plants_volume.1' 도서 참조\
  ; API 12J 에는 해당 Design velocity에 대한 내용은 없습니다.
- Mesh pad가 없을 경우 k 값은 절반만 취해야 함
          
DesignHSE jackpotno2   21-02-16 23:21
자세한 답변에 감사드립니다^^
Stefano    21-02-17 02:26
(1) Souders-Brown Equation은 API에서 연구요청하여 개발된 식으로 기억됩니다. 
Liquid Droplet의 크기를 0.3 mm 정도로 가정하고 중력장에서 Vapor의 수직상승 유속을 Liquid의 Settling Velocity 이하로 유지하도록 한다고 가정한 수식이었는데 다른 적당한 수식이 없었던 시기에 대두된 수식으로 유명세를 많이 타고 여러곳에 사용되어온 것이고  그러다 보니  여러 분야에 사용된 것이고 Liquid Drop 제거효율을 가정하고 Settling Velocity 대비 설계유속의 비를 정하여 Vessel의 수직 단면의 크기를 정하는 원리로 사용됩니다. 

(2) KO  Drum의 효율 차이는 Vapor 흐름양식에 의해 크게 달라질 수 있기 때문에 기액분리가 절실할 수록 여유치를 많이 가지도록 하는 것이고  Demisting Damper나  Demisting Pad가 훨씬 효율이 좋다는 것이 알려지면서 증류탑이나  Compressor KO Drum드엥 많이 쓰이게 되고 실제로도 아주 유용함이 입증된 것이지요.  이로인하여  K값이라는 것이 도입된 것입니다.
     
DesignHSE jackpotno2   21-02-17 08:43
Souder-Brown 방정식의 기원에 대해 말씀 주셔서 감사합니다!
API와 연계된 사항이면 산업계에서도 신뢰도가 높다고도 볼 수 있겠군요

KO Drum의 경우 실제 Vapor 흐름을 예측하는 것은 쉽지 않은 사항이기에, 어느정도 가정을 통해 접근해야 하겠네요.
좋은 의견 감사드립니다!
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