Packing Tower 의 구조

 

Tower & Column은 증류, 반응, 세정, 흡수 등의 화학반응에 사용되는 충진물, 촉매, 트레이(Tray) 등의 물질을 저장한 수직으로 서 있는 원통형 압력용기를 통칭한다.
충전탑(Packing Tower)은 접근이 제한된 소규모 분별탑(fractionating towers) 및 흡수탑(absorbers)에서 더 많이 사용되고 있고, 부식 제어가 필수적인 경우에도 유용하다.

최근에 개발되고 있는 고효율의 충전물은 기존의 충전물보다 공간 점유율이 작아 처리용량이 월등히 크고 압력손실이 작고 분리효율이 커서 많은 에너지를 절감할 수 있다.

 

 

Packing Tower 의 구조

 

Source : https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/packed-tower

<그림 1> Packing Tower 의 구조

 

 

Internal Component

⊙ Liquid Distributor

Bed Top 에 설치되어 Liquid 를 고르게 분배하는 역할을 하며 Flow Rate, Pressure Drop, Flow Phase 를 고려하여 선정하여야 한다.

 

⊙ Bed Limiter (Hold Down Plate)

Bed Limiter 는 Support Ring 에 부착하여 Packing 을 Column 에 Charge 한 후 Level 을 맞추고 과도한 Vapor Flow Rate 에 의하여 Packing 이 이탈되는 것을 방지한다. Hold Down Plate 는 Ceramic 또는 Tower Packing 맨 위에 얹어 두는데 Metal 또는 Plastic Packing 에는 사용하지 않는다.

 

⊙ Support Plate

Support Plate 는 Packing 을 떠받치는 기능을 수행한다.

 

⊙  Demister (Mist Eliminator)

Demister 는 유체에 포함된 Mist 나 Dust 를 제거하고 분리하는 일종의 Filter 로서 용기 내에서 반응작용을 효과적으로 일으키게 하는 반응촉진제의 역할을 하기도 한다.

 

<그림 2> Demister 의 형상

 

 

Tower 의 부속물(accesories)

⊙ Skirt

Tower 중량을 지지함과 동시에 바람 또는 지진하중에 견딜 수 있게 하는 것이다.

⊙ Platform 과 Ladder

Manhole 이나 Handhole 개폐 및 청소점검, Safety Valve 나 각종 계기류의 보수, 보존 또는 접속 Valve 조작 등을 위해 설치한다.

⊙ Lifting Lug

Tower 설치 혹은 해체시 Crane 에 걸기 위해 Tower 에 용접해 둔 고리이다.

⊙ Davit

Manhole Open/Close 시 Cover 를 매어서 회전시키기 위한 부품이다.

 

 

⊙ Nozzle 류

- Feed Nozzle

액체 혼합물을 특정한 Tray 에 들어가게 하는 것으로서 둘 이상의 Feed Connection 을 갖는 Tower 도 많다. 둘 이상의 경우에는 증류탑 운전의 Flexibility 가 좋아져서 운전중의 변화에 쉽게 적응할 수 있다.

- Bottom Nozzle

증류탑의 밑부분에서 Heavy Product 를 Liquid 형태로 뽑아내기 위한 것으로서 Pump 로 연결될 수도 있다.

- Overhead Vapor Nozzle

Light Boiling Product 를 Vapor 형태로 뽑아내기 위한 것으로서 Condenser 로 이어지는 경우가 많다.

- Reflux Nozzle

Liquid 를 탑상부로 되돌아가게 하는 Nozzle 로서 이 Liquid 는 아래로 내려가면서 상승하는 Vapor 와 접촉하게 된다.

- Reboiler Vapor Nozzle

Reboiler 로부터 Vapor 를 탑의 하부로 들어가게 하는 Nozzle 로서 하강하는 Liquid 와 Vapor 는 접촉하게 된다.

- Reboiler Liquid Nozzle

이것은 Tower 의 하부에서 Reboiler 에 액을 공급하는 Nozzle 이며, 실제로는 Vapor 와 Liquid 의 혼합물이 흐르게 되는데 Liquid 는 다시 탑하부로 떨어지게 되어 Reboiler 로 순환하게 된다. 만약 Vapor Inlet Nozzle 이 있는 Tower 에서는 Reboiler Vapor Nozzle 이나 Reboiler Liquid Nozzle 이 없을 수도 있다.

- Thermocouple, Thermowell, TI, TIC, TR, TRC 측정을 위한 Nozzle

내부 온도를 측정하기 위한 계기를 설치하는 Nozzle 이다.

- Sample Connection

내부 유체의 Sample 을 채취하기 위한 Nozzle 이다.

- Pressure Gauge

Tower 내부 압력을 측정하기 위한 압력계기를 설치하는 Nozzle 이다.

- Level Control

2 개의 쌍으로 되어 있어 Liquid Level 을 알려주며 Bottom Nozzle 에서 나오는 Liquid 양도 다소 조절한다.

- Level Gauge

유리 Tube 의 형태의 Level Controller 근처에 설치되어 Liquid Level 을 알 수 있게 하는 것이다.

- Drain

Shut Down 시에 Tower 내의 액체를 Drain 시켜준다.

- Steam Out

Shut Down 후에 Tower 내에 남아있는 Chemical 을 제거하기 위해 Steam 으로 불어내어 Tower 내에서의 안전작업이 가능하게 한다.

- Vent

Air 를 뽑아내기 위한 것으로서 운전을 시작할 때 탑내에 차있는 공기를 제거한다.

 

Reference : https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/packed-tower