DISTILLATION COLUMN 10

 

 

TRAY COLUMN SIZING PROCEDURE

Tray Column Sizing을 위한 일반적인 Procedure는 다음과 같으며 Internal Vendor들은 Program화하여 "Tray Hydraulic Calculations"을 제출한다.

Vapor / Liquid Load와Density, Physical Properties 등을 우선 고려한다.

Basic사에서 실제 필요한 Tray 개수를 기본적으로 제공하므로 여기에 Tray Spacing 24"를 고려하여 우선 Tray Section Height를 결정한다.

% Downcomer Choke Flooding 80 ~ 85% (Maximum Value)에서의 Downcomer Area를 계산한다.

% Entrainment (Jet) Flooding 80 ~ 85% (Maximum Value)에서의 Bubbling (Active) Area를 계산한다.

Downcomer Area, Downcomer Seal Area 및 Bubbling (Active) Area를 고려하여 Column Cross Sectional Area 및 Column Inside Diameter를 결정한다.

상기 계산에 의하여 계산된 Column Inside Diameter는 Maximum Operation (Flood Point)을 위한 수치이므로 Design Margin (10% 혹은 20%)을 고려하여 최종 Column Inside Diameter를 결정한다.

Tray Section Height, Reflux 및 Feed Pipe Section 및 Bottom Liquid Holding Time을 고려하여 Column Height를 최종 결정하고 Bottom Pump의 NPSH를 고려하여 Skirt Height를 결정한다.

 

21. TRAY TOWER DATA SHEET

Tower Data Sheet는Tower Mechanical Configuration 및 설계 / 운전조건에 대한 Tower Design Data와 Tray Hydraulic Performance를 계산하기 위한 Tray Loading Data로 구분된다.

1) Tower Design Data

Tower Design Data에 포함되는 데이터는 기본적으로 Tower 운전조건, 설계조건, 재질(Shell, Trays, Internals)조건 및 Nozzle에 대한 설계조건이 필요하며, Tower 구조 (Diameter, 실제단수, Tray Type, Pass 수, Tray Spacing, Length, Manholes, Nozzles, Feed Distributors 및 Auxiliaries)에 관련된 설계변수가 명시되어야 한다.

Tower 운전조건의 대부분은 공정모사 (Process Simulation) 결과로서 결정되며, Tray 설계로 가장 Severe한 조건을 적용하고, 운전온도와 운전압력 Profile은 설계온도 및 설계압력을 결정하는데 기초 자료가 된다. Design Conditions은 운전조건을 기초로 Job Specification 또는 ITB Design Criteria를 근거로 설정된다.

Tower Configuration 및 Layout은 공정모사 결과의 Vapor / Liquid Load를 기준으로 결정되며, Tray Hydraulic Performance Rating을 하기 위한 기초자료가 된다. 일반적으로 Tower 설계는 기본설계 시 실제단수, Diameter, Tray Type, Tray Spacing 및 Configuration이 결정되며 Tray Vendor가 최종 Hydraulic Performance Rating을 수행하고 Guarantee하게 된다.

Tray Spacing과 Manhole은 Job Specification에 따라 설계해야 하며, Instrument Nozzle들은 P&ID를 근거로 반영되어야 한다. Process Nozzle 중에 Reboiler Return Nozzle은 Thermosiphon Type Reboiler인 경우 Heat Exchanger Specialist의 검토가 필요하다.

Tower Bottom Sump 설계는 일반적인 경우에는 Liquid Residence Time만 고려하면 되지만, Thermosiphon Reboiler가 적용된다면 Reboiler Liquid Feed가 Driving Force를 갖도록 설계해야 하므로 Sump Height에 영향을 줄 수 있다.

2) Tray Loading Data Sheet

Tray Loading Data Sheet에 포함되는 데이터는 주로 Tray Hydraulic Performance Rating을 위한 자료가 포함되며 다음과 같다.

 

No. of Actual Trays

No. of Trays in Section

Tower Diameter & Tray Type

No. of Flow Passes

Tray Spacing

Maximum Allowable Tray Pressure Drop / Tray

Vapor & Liquid Conditions (Operating Loads, Physical Properties)

Foaming Factor

Turndown %

Max. Flooding %

Material for Tray Deck, Valve/Cap

Liquid Density for Mechanical Design

Manhole Size

 

Tray Hydraulic Rating은 Tray를 공급하는 업체가 기본설계사에서 결정된 Tray Diameter, Tray Type, Pass 수, Tray Spacing, Tray Configuration 및 공정 모사 결과로부터 얻은 Vapor & Liquid Condition을 기준으로 Hydraulic Performance를 계산하고 Guarantee를 하기 위한 목적이다. 일반적으로 Tray Vendor의 Guarantee는 Hydraulic Performance에 제한된다. Tray Rating은 Tray 공급업체 선정 이전에 진행되고 각 Tray Vendor 들은 자체 Internal Type을 기준으로 Rating을 수행하므로 Tray Rating 결과가 다소 차이가 있으며 설계조건을 충족시키지 못하는 경우가 자주 나타난다.