증류탑 (Tray Tower)

 Tower 운전의 핵심은 내부에서 증기와 액체가 어떻게 움직이는지가 핵심이며, 이는 주로 Tray의 형태에 달려있다. 따라서 Tray의 형태는 Tower의 운전에 있어 중요한 변수인 Capa’, Separation Efficiency, Pressure Drop, Turndown Ratio 결정에 중요하다.

1. Tray의 구조

1) Tray Deck

 : Liquid와 Vapor가 Cross flow로 서로 접촉하여 Mass Transfer가 일어나는 부분과 Downcomer, Inlet Area로 구성되어 있다. 

2) Downcomer

 : Tray Deck을 통과한 Liquid를 아랫단의 Tray Deck으로 보내기 위한 통로이며, Tray의 Performance에 따라 여러가지 Type으로 분류된다.

3) Outlet Weir

 : Tray Deck에서 Downcomer로 떨어지는 Liquid를 정체시켜 Contact Time을 늘리는 역할을 하는 것으로 Tray의 Pressure Drop에 가장 큰 영향을 미친다.

 

(4) Inlet Weir

 : Downcomer로부터 Tray Deck의 Active Area로 유입되는 와류상태의 Liquid를 일정하게 바꾸고자 할 때와, Vapor 양이 많고 Liquid 양이 적을 때 Sealing을 하기 위해 사용된다.

 

2. Tray별 장단점 및 특징

1) Tray 장단점

구분	Capa'	△P	구조	장점	단점
Bubble Cap Tray	1.0	중간	복잡	부하변동에 따른 효율 감소가 적음	- 구조가 복잡하며 중량 및 가격 높음 - 장시간 운전시 Tray 오염 축적
Sieve Tray	1.2~1.4	낮음	가장 간	- 제작비, 유지비 최소 - 운전조건이 적절할 때 효율 우수	- 사용범위가 비교적 좁으며 불순물에 의한 Hole 막힘 발생 가능  - 부하변동에 따른 효율 저하
Floating Valve tray	1.2~1.4	중간	비교적 간	- 광범위한 작업 조건 - 효율 우수	- Float Valve의 무게는 효율에 결정적 영향을 미침

 

2) Tray 별 특징

(1) Sieve Tray

 - 광범위하게 사용됨
 - Bubbling Action이 간단함
 - Design이 간단함
 - 제작비가 저렴하고 제작이 저렴함
 - Fouling 방지를 위해 Hole Diameter가 큰 것을 사용

(2) Valve Tray
 - Hole위에 Valve가 설치되어 있는 형태
 - 다양한 Design이 있으며 널리 사용됨
 - Design Capa’ 이하에서 효율이 높음

(3) Bubble Cap Tray
 - 가장 전통적이며 현재까지 널리 사용되는 Tray
 - Design이 잘 되며 Vapor Rate가 0일 때까지 큰 Separation Loss 없이 사용이 가능