DISTILLATION COLUMN 4

NO. OF FLOW PASSES

Flow Pass 수는 Liquid 유량이 큰 경우와 탑 직경이 큰 경우에 Multi Pass Tray로 설계한다. Column Diameter가 큰 경우 Single Pass로 설계하면 Liquid Mal-distribution으로 인하여 Active Area에 Dead Zone이 생기며, Liquid 유량이 큰 경우 Outlet Weir를 통과하는 Liquid 유량이 많으므로 분리 효율이 낮아진다. 일반적으로 Liquid Rate가 “6 gpm/weir, inch (53.65 m3/hr/weir, m)” 이상인 경우 Multi Flow Pass를 사용하나 Three Passes 및 Five Passes는 거의 사용하지 않는다 (Fig. 2-3 a ~ d 참조).

아래의 Table은 Column Diameter 증가에 따른 설계 가능한 Flow Pass수를 나타낸다. 탑 직경에 대한 Flow Pass 수를 결정하는 것은 Vapor/Liquid Load에 따라 Tray Configuration이 결정되기 때문에 Tray Rating을 통해 결정되어야 하며, 일반적으로 3, 5 Pass는 적용 되지 않는다

 

OWNCOMER TYPES

Downcomer는 Liquid Flow가 상부 Tray에서 하부 Tray로 이동하는 통로이며, Liquid가 일정시간 정체된다. 증류탑에서 Downcomer Type은 초기 설계 시 Straight Downcomer를 기준으로 설계하는 것이 대부분이나 Gas Dehydration의 경우 TEG Glycol Contactor로 들어오는 Wet Gas에 비하여 탑 상부의 Lean TEG 유량이 상대적으로 작은 경우 Pipe Type Downcomer가 적용된다.

Downcomer Type 및 특성은 다음과 같다 (Fig. 2-4 참조).

Straight Downcomer : 일반적인 형태로서 Top Downcomer Area와 Bottom Downcomer Area같으며, 가장 많이 사용된다.

Slopped Downcomer : Top Downcomer Area를 유지하면서 Active Area를 증가시키고자 할 때 사용한다.

Step Downcomer : Top Downcomer Area를 유지하면서 Active Area를 증가시키고자 할 때 사용되나, Turbulence가 발생할 수 있다.

Pipe or Box Downcomer : Low Liquid Rate이고 Active Area를 늘여야 할 때, 특히 소형 Tray Tower에 사용된다. Turndown Ratio가 큰 경우에 유리하다.

Envelop Downcomer : Cartridge Type Tray나 특별히 Support Ring의 간섭을 피해야 할 경우에 사용된다.

Swept-back Downcomer : Revamp의 경우 Downcomer Bolting Strip Bar를 옮기지 않고 Downcomer Area를 감소시키고, Active Area를 증가시킬 때만 사용된다.

Radius Tip Downcomer : Downcomer 내의 Liquid Height를 감소시킬 목적으로 Downcomer 하단 끝 부분을 둥글게 제작한다.

Slopped Downcomer와 Stepped Downcomer로 설계할 경우 Tray Spacing 변경 없이 Active Area를 다소 증가 시킬 수 있으므로 Jet Flooding %를 완화 시킬 수 있다.

 

1) Inlet Weir

Inlet Weir는 Downcomer Liquid가 Tray Deck로 고르게 분배되도록 설치한 Dam으로써, 주로 Feed Nozzle 하단이나, Low Liquid Rate인 경우 Downcomer Clearance보다 1/2높게 설치한다.

2) Outlet Weir

Tray Deck에서 Outlet Weir높이 만큼의 Liquid Level이 유지 된다. Outlet Weir는 Tray Deck에서의 Liquid와 Vapor의 접촉 시간을 늘려주는 역할을 하며, 높을수록 Tray Efficiency는 다소 증가하지만 Tray Pressure Drop, Entrainment Rate, Downcomer Backup, Weeping Tendency가 증가한다. 일반적으로 Outlet Weir Height는 2 ~ 4 inch이며, 2 inch는 Pressure Fractionators에 적용되고 3 ~ 4 inch는 Absorbers와 Strippers에 사용된다. Vacuum Column은 Pressure Drop을 최소화 하기 위하여 Outlet Weir Height는 3/4 ~ 1 inch로 설계 한다.

다음은 Outlet Weir Type에 관한 설명이다 (Fig. 2-5참조).

 

Standard Weir : 일반적인 형태로서 가장 많이 사용된다.

Swept-back Weir : Weir Length를 강제로 증가시키고자 할 때 사용한다. 이 경우 상대적으로 Weir Load를 감소시키는 효과가 있으나, Active Area가 감소되므로 Layout 설계 시 유의하여야 한다.

Picket Weir : Low Liquid이고 Foaming System인 경우에 사용되며, Picket의 높이는 250~300mm 정도로 하며, 이 역시 Weir의 유효 길이를 감소시키고, Foam이 Downcomer로 넘어 가지 않도록 방어벽 역할을 한다.

Notched Weir : Low Liquid의 경우 Weir의 유효 길이를 감소시킬 목적으로 사용된다. Liquid Rate에 따라 Weir의 길이가 달라지는 효과가 있다.

Anti Jump Baffle : Active Area에서의 유체 거동이 Froth Regime일 때 Frothy Liquid가 Downcomer로 유입되는 것을 방지하기 위해 설치한다.

Splash Baffle : Vapor 유량에 비하여 Liquid 유량이 현저히 작은 경우 Active Area에서의 유체 거동은 Spray Regime이 되며, 이때 Entrained Liquid가 Downcomer로 유입되는 것을 방지하기 위해 설치한다.