PACKING TOWER 설계

   DESIGN CONDITION

    AIR CAPACITY : 255m³/min at 25℃

    GAS : 반도체 공정 HF(불산) 456ppm, HCL(염산) 0.43ppm

    GAS 제거효율 : 90%이상

    PACKING 종류 : PALL RING P.P 2inch

2. 단위 면적당 GAS FLOW RATE 계산 (lb/sec·ft²)

    1) 배출 GAS 밀도(ρG) : 1.184kg/㎥ at 25℃ (0.074 lb/ft²)

    2) 세정액 LIQUID 밀도( ρL ) : 1,000kg/㎥ at 25℃ (62.429 lb/ft²)

    3) 액가스비 : 5.0ℓ/㎥ 

    4) GAS 질량속도 (G‘)

          255m3/min × 1.184㎏/m³ × 60min/hr x 2.2046 lb/kg

          = 39,937 lb/hr

    5) 액 질량속도 (L‘)

          255m3/min × 1 m³/1,000ℓ x 1,000㎏/m³ × 60min/hr x 2.2046 lb/kg

          = 168,652 lb/hr

    6) X, Y 축값 구하기

            X = (L'/V')(ρG/ρL)^0.5

                   168,652       0.074

            X = ---------- x ( --------- )^0.5 = 0.145

                    39,937        62,429

               (G')^2×F×(μ)^0.2

             ----------------------- = Y

                    g×ρG×ρL

             FLOODING GRAPH에 의해 X=0.145------> Y=0.15

    7)   G 값 계산

                        Y x ρG x ρL x gc

             G = (---------------------------)^0.5

                                 Fp

                        0.10×32.2×0.074×62.429

              G = (---------------------------------)^0.5

                               82×(0.98)^0.2

                 = 0.425 lb/ft² sec

          안정적인 운전을 위해 익류점(FLOODING POINT)의 60%에서 운전하는 것으로 하면

           ∴ G = 0.425 x 0.6 = 0.255 lb/ft² sec

    8) TOWER 단면적(A) 계산

                       G’                   39,937 lb/hr

              A = -------- = --------------------------------------

                       G            0.255 lb/ft² sec x 3,600sec/hr

                                = 43.5 ft² (4.10 m²)

    9) TOWER DIAMETER (D) 계산

                       4 x A                     4 x 4.10

             D = (-------------)^0.5 = ( ----------------)^0.5 = 2.285m ≒ Φ2,300mm으로 한다.

                        3.14                         3.14

    10) TOWER 공탑속도 계산(V)

                        Q                 255 m³/min

             V = ----------- = --------------------------- = 1.02 m/sec

                        A              4.15 m² x 60sec/min

    11) PACKING HEIGHT 계산

         ⓵ HEIGHT OF GAS TRANSFER UNIT (가스전달단위 높이) (HG) 계산

                                                            G^β           μG

                    HG (가스전달단위높이) = α ------------- (-----------)^0.5

                                                             L^γ           ρG DG

                                                                               └  S.N : schmidt number

                    여기서,

                        pall ring 2"의 경우 충전상수

                                α = 1.237 β = 0.41 γ = 3.82

                    G : 가스의 공탑질량속도 (lb/hr·ft²)

                                        39,739 lb/hr

                    G = V'/A = ----------------------- = 889 lb/hr·ft²

                                     4.15 X (3.2808)² ft²

                     L : 액체의 공탑질량속도(lb/hr·ft²)

                                       168,652 lb/hr

                     G = L'/A = ----------------------- = 3,775 lb/hr·ft²

                                    4.15 X (3.2808)² ft²

                                             (889)^0.41

                      HG  = 3.82 x --------------------- × (0.875)^0.5 = 1.42 ft

                                             3,775^0.45

            ⓶ HEIGHT OF LIQUID TRANSFER UNIT (액체전달단위높이) (HL) 계산

                    HL(액체전달단위높이) = φ×(L/μL)^η×S.N^0.5

                   pall ring 2" 일 때 충전상수 : φ = 0.003

                                                        η = 0.22

                   S .N = 액체의 schmidt number

                                          (HF의 경우 745)

                    μL= 액체의 점도 (1.002)

                                                   169,652

                    HL = 0.0125 ( -------------------------------- )^0.22 x (745)^0.5 = 8.56 ft

                                            0,00002046 x 3,600

     ⓷ HEIGHT OF OVERALL GAS TRANSFER UNIT (HOG) 계산

                                               Gm

                     HOG = HG + (m) ( ------- ) (HL)

                                                Lm

                                                                 0.45359 kg/lb

                      Gm = 39,937 lb/hr x -------------------------------------------- = 173.51 lb mol/sec

                                                       29 x 0.001 kg/mol x 3,600 sec/hr

                                                                    0.45359 kg/lb

                      Lm = 168,652 lb/hr x -------------------------------------------- = 4,180.55 lb mol/sec

                                                           18 x 0.001 kg/mol x 3,600 sec/hr

                     ∴ HOG = 1.42 + 0.75 ( 173.51/1180.55 ) (8.56) = 2.36 ft

       ➃ HEIGHT OF OVERALL LIQUID TRANSFER UNIT (NOG)

                                       1                    1

                  NOG = ln ( ---------- ) = ln ( ---------- ) = 2.3

                                     1 – E               1 – 0.9

      ➄ PACKING HEIGHT (Z)

                 Z = NOG x HOG = 2.3 x 2.36 ft = 5.3 ft = 1.6 m

                 ∴ PACKING HEIGHT는 2.0 m 로 한다