Reboiler 그리고 Condensate Pot

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증류탑의 온도 유지를 위한 Reboiler

증류를 위한 Column 에는 Reboiler를 이용하여 Column 내부에 온도를 유지합니다. 그러므로 Column의 운전은 Reboiling이 얼마나 되는지에 따라 크게 영향을 받게 됩니다. Reboiler는 Shell Side로 Column Bottom Side의 물질과 Tube Side로 Steam과 같은 Heat Source가 열교환을 하는 방식으로 Reboiling을 하게 됩니다.

Reboiler 내부의 구성

위의 그림을 이용해 자세히 설명해보자면, Liquid 상태의 Feed가 Reboiler Shell Side로 Feed In 되면 Tube Side의 Steam과 열교환을 하게 됩니다. Feed In 된 Liquid 중 Steam에 의해 끓은 Vapor는 다시 Column 안으로 들어가 Column 내부의 온도를 조절합니다. 또한, Steam은 Feed와 열교환 후에 Vapor + Condensate 상태로 후단의 Condensate Pot를 통해 Condensate System으로 이동하게 됩니다.

Column 내부의 온도 조절은 Reboiler로 들어가는 Steam Flow Rate로 조절하게 됩니다. 따라서 Steam Flow Rate가 Column 운전의 중요한 변수입니다. 

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Condensate Pot

Reboiler 와 Condensate pot

Reboiler에서 Steam Flow Rate가 중요하다는 것을 말씀드렸습니다. 그런데 이 Steam Flow Rate는 열교환 후 Condensate로 응축되게 됩니다만, 완전 응축이 아닌 Vapor+Condensate의 상태입니다. 따라서 Condensate Pot로 보내지게 됩니다. 이 Condensate pot는 Luquid Sealing 상태를 유지하여 Vapor가 Condensate system으로 흘러가는 것을 방지할 수 있습니다. 만약 Condensate pot가 없다면 Reboiler의 Heating Balance를 유지하기가 어렵습니다. 더 큰 문제는 Vapor+Condensate 상태의 혼합체가 바로 Condensate System으로 보내지게 되면 Vapor와 Condensate 유속차로 인하여 Line에 Hammering을 야기합니다. Hammering 이란, 말 그대로 망치로 Line을 치는 것처럼 Condensate가 Line 내부에서 Line을 Hammering 하는 것입니다. 따라서 Reboiler는 Condensate Pot가 꼭 필요한 구성 장치이며 그 목적은 Luquid Sealing입니다.

 

Condensate Pot의 Balance Line(Pressure Equalizing Line)

Condensate Pot 상부에 보면 Reboiler Shell Side와 연결된 Line이 존재합니다. 이 Line은 Balance Line 또는 같은 의미로 Pressure Equalizing Line이라고 합니다. Condensate Pot와 Reboiler Shell Side 내부 혹은 Shell Side Inlet Steam Line과의 압력을 맞춰주는 역할을 하는 Line입니다. 압력을 맞춰주는 이유는 Balance Line이 없다면 내부에 Air Zone이 생기게 되고 그만큼의 압력 때문에 Condensate Pot로 Condensate가 이동할 수 없기 때문입니다. 만약 Balance Line 대신 Air Zone을 대기로 방출시키게 된다면 고압의 Steam이 대기로 방출되어 위험할 뿐만 아니라 Steam의 낭비입니다. 따라서 Balance Line을 통해 Pot와 Reboiler Shell Side의 압력을 같게 해 주어 원활하게 Steam to Condensate의 Flow를 유지할 수 있게 합니다.