Column Pinch AnalysisColumn Pinch Analysis

순서순서

최소 열역학적인 상태Column Grand Composition CurveCGCC 작성을 위해 필요한 DataCGCC 해석 방법적용 사례 DA406/DA407(Propylene Spiliter)

결론

최소 열역학적 상태 최소 열역학적 상태 (1)(1)

최소 열역학적 상태 (minimum thermodynamic condition) 열역학적인 손실 없이 가역적으로 column 이

운전되는 상태이다 .

최소 열역학적 상태 최소 열역학적 상태 (2)(2)

그림 1. Binary column 에 대한 최소 열역학적 상태

그림 2. Column Grand Composition Curve 를 구하는 순서

Column Grand Composite Curve – Column Grand Composite Curve – (1)(1)

(a)ConvergedSimulation

T

H

Reboiler

Condenser

Column Grand Composite Curve

(b)

SideReboiler

SideCondenser

(c)Ideal

Column

그림 3. 평형선과 조작선의 일치

Grand Composition Curve (2)Grand Composition Curve (2)Minimum Liquid & Vapor FlowMinimum Liquid & Vapor Flow

Column Grand Composite Curve (3)Column Grand Composite Curve (3)

최소 열역학적 상태 가정평형선과 조작선이 일치 (minimum flowrate)

Minimum Enthalpy

)HH(HHH

)L/L(HH

)G/G(HH

feedDGLdef

*min

*LL

*min

*GG

minmin

min

min

HH*Hmin

*Hmin

LL*Lmin

*Lmin

FDXLYG

FDXLYG

그림 4. Constructing the CGCC from stagewise enthalpy deficits

Column Grand Composite Curve (4)Column Grand Composite Curve (4)

CGCC CGCC 적용 방법적용 방법

Feed location 최적화 CGCC 를 이용하기 전에 선행되어야 한다 .Reflux modificationFeed conditioningSide condensing/Reboiling

CGCC CGCC 작성을 위해 필요한 작성을 위해 필요한 DataData

Liquid 및 vapor 의 평형조성과 유량 Rigorous Simulator 가 필요

Aspen plus 를 이용 가능

원료의 유량과 성분 PFD 로부터의 Design Data

설계된 column 의 적합성을 판단 및 개선 운전 Data

운전 조건의 적합성을 판단 및 개선

CGCC CGCC 해석 방법 해석 방법 (1)(1)

그림 5. Column modification target using CGCC

Order

ofModifications

RefluxModification

FeedConditioning

SideCondensing/Reboiling

H

TReboiler

Condenser

Scope forReflux

Feed Preheat

H

TempReboiler

Condenser

ReboilerSide

Temp

H

Reboiler

Condenser

Stage

H

Reboiler

Condenser

Scope for

No.

Feed Preheat

H

Reboiler

Condenser

Temp

SideCond.

a

b

c

Feed Stage Optimisation

CGCC CGCC 해석 방법 해석 방법 (2)(2)원료단 최적화원료단 최적화

CGCC 를 이용하여 Column 을 분석하기 전에 선행되어야 함 . 원료단의 최적화가 이미 되었다고 가정 원료 주입단이 여러 개인 Column 에 대해서는

Aspen plus 를 이용하여 원료단의 최적 여부를 판단할 수 있다 .

CGCC CGCC 해석 방법 해석 방법 (3)(3)Reflux ModificationReflux Modification

설계의 측면 Stage 의 추가 존재하는 단의 효율 증가

CGCC CGCC 해석 방법 해석 방법 (4)(4)Feed ConditioningFeed Conditioning

원료단에서 enthalpy 의 급격한 변화 Feed preheating

Pinch point 위쪽에서의 enthalpy 의 급격한 변화 Feed precooling

Pinch point 아래에서의 enthalpy 의 급격한 변화

CGCC CGCC 해석 방법 해석 방법 (5)(5)Side condensing/ReboilingSide condensing/Reboiling

Side Reboiling 고급 열원 → 저급 열원Side Condensing 고급 냉원 → 저급 냉원

적용 사례 적용 사례 (1)(1)ColumnColumn 의 의 CGCCCGCC

적용 사례 적용 사례 (2)(2)Side Reboiler Capacity Side Reboiler Capacity 증가증가

적용사례 적용사례 (3)(3)ColumnColumn

Co

lum

n2

Co

lum

n1

QW LPSQW

Before Q = 26.8

After Q = 26.8

Before Q = 7.9

After Q = 0

Before Q = 5.4

After Q = 13.3

Q = 7.9

결론 결론 (1)(1)PinchPinch 와 와 Column PinchColumn Pinch 의 비교의 비교

Pinch → 단위 공장 대상 Pinch 분석으로부터 Item 선정 Energy Saving 효과가 크다 . Aspen plus, B-Jac, Aspen Pinch etc..

Column Pinch → Distillation Column Item 이 선정되어 있음 투자비가 적다 . Column Targeting

결론 결론 (2)(2)PinchPinch 와 와 Column PinchColumn Pinch 의 적용의 문제점의 적용의 문제점

공정 운전 데이터의 부족 계기의 부족 및 계기의 부정확 → 모사 Data Reconciliation 기법 활용

RTDB 가 필요함 Process Control

Column Pinch 기법 효율 극대화 공정 hunting 최소화

Control Scheme 재분석 및 개선 PID tuning parameters 재설정