안박사님의 공정설계 레슨-20120726

2012년 7월 26일 안박사님과 랩미팅하면서 배운 점 정리.

 

1) Cooling system

공장에서 고온의 물체를 열교환기를 통해 냉각시킬때, 보통 열교환기에 냉각수를 흘려보내 냉각시키는데, 이 냉각수는 쓰고 버리는 것이 아니라, 쿨링타워라는 곳에서 냉각시킨다. 실제로 공장에 가보니까 한 3~4층 되는 높이에서 물을 폭포처럼, 떨어뜨려 냉각시키는 걸 볼 수 있었다.

한국의 여름 낮 평균기온은 한 33~34도라고 치고, 재순환한 물이 떨어지며 식는 온도가 그보다 3도 정도 높은 37도라고 하자.  결국, 37정도의 물이 다시 열교환기로 흐르게 되는데, 예를들면 한 300도 되는 hot stream을 이 냉각수를 이용해서 냉각시킨다고 했을때, 최대

 

Cooling tower에서 냉각되는 냉각수 는 한국 여름기준 기온이 32~33도 정도이므로, 기온으로부터 최대 3도까지 근접한 37까지 밖에 식힐 수 없다. 열교환기에서 최대로 줄일 수 있는 hot과 cold의 온도차를 10~12도로 정한다면, 결국, 300도짜리를 냉각시킬 수있는 최저 온도는 50도 정도라는 소리가 된다.

 

즉, 시뮬레이션을 할 때 보면, 뭐 10도씨 이렇게 입력하는것은 클릭 몇번이면 되니까 아주 아무렇지 않게 생각하고 하게되는데, 이런 현장감각을 항상 기억하고 시뮬레이션에 임하자!

 

2) 실제 유닛이 어떻게 설치될 것인지 고려할 것.

예를들면 온도를 크게 높여야 하는 것이면, 열교환기를 따로 설치할 것이고,

뭐 반응 도중에 온도를 유지하는 정도면 코일을 감아서 히팅하면 되는것이고,

이런 것을 시뮬레이션에 반영하여서 열교환기를 따로 그릴 것인지, 아니면 반응기의 온도조건만 바꿀 것인지를 정한다.

 

3) 액체는 펌프, 기체는 콤프레서. 이건 알고 있었지만,

기체가 응축되서 액상이 되면 이건 펌프로 보내야한다.

 

4) Flash나 Decanter는 보통 duty를 0으로 두는 Adiabatic조건을 많이 한다.

여기에 온도를 급격히 낮춘다던가, 급격히 높히는 것은 힘든 일이다.

 

5) 고압으로 응축된 기체에 온도를 낮출때는, 구지 열교환기를 안써도,

트로틀 벨브로 압력을 낮추는 방법으로 쉽게 냉각시킬 수 있다.

고압 혼합기체를 기액분리할 때 이렇게 하더라.

요 원리가 Joule-Thomson effect였던걸로 기억함.