(1) 흡수 장치

흡수 작업은 물질 전달속도식에 의해 기체 흡수량을크게 하기 위해서는 기-액 접촉 면적 및 접촉시간이 커야하며 기-액의 교반 등과 같이 Kx또는 Ky를 크게 할 수 있는 조건 또는 높은 농도차(또는 분압차)가 필요

흡수 장치는 기-액 접촉 방식에 따라 (

( 바이오화공과 )  2학년 1반 (     )번 이름(             )

)

기포탑은(

)

탑에서의 압력 손실이 커서 기체 주입을 위해 큰 동력이 필요하다는 단점이 있으나 기포를 작게 만들어 분산시키면 접촉 면적이 커져서 흡수 속도를 빠르게할 수 있다.

흡수하고자 하는 기체가 대량일 경우에는 대형화된 다공판 탑을 이용할 수 있으며 이 경우는 접촉 면적이 넓고 건설비가 싸다는 장점

기체는 아래에서 유입되어 다공판을 통과하면서 기포로 분산되어 올라 가고, 액체는 위로 유입되어 하강판을 통하여 내려오면서 다공판에 형성된 기포와 액체 사이에 물질 전달이 이루어지면서 흡수

기포의 크기에 따라 기-액 접촉 면적이 달라지므로 다공판의 구멍 크기는 흡수량에 영향을 줌

상승하는 기체 흐름에 (	)

작업시 탑에서의 압력 손실이 적으므로 압력 손실이 문제가 되는 분야에서 시용

다공판 흡수탑은 분리 중에 형성된 슬러리 (slurry)로 인해 충진물이나 다공판의구멍이 막혀 버리는 경우가 있으나 분무탑은 슬러리 형성으로 인한 문제가 없다.

분무탑에서는 조업 초기에는 흡수 속도가 크지만 시간이 지남에 따라 흡수 속도가 느려지며 탑의 단수 증가에도 한계가 있으며 또한 분무를 위한 액체 미립화에 많은 에너지가 든다는 단점

탑의 압력 손실은 (

)

액체의 흡수 속도는(

) 단점

액적의 집진 효과가 커서 사이클론(cyclone)이나 벤튜리 스크러버(venturi scrubber)등 집진 장치에도 많이 사용

대표적인 흡수 장치이며 널리 사용

탑 내부에 불활성 충전물이 들어 있고 흡수제가 탑 상부에서 투입되어 충전물의 표면을 지나 막 상태로 흘러내린다.

흡수 대상이 되는 기체는 탑 하부에서 투입되어 충전물 사이의 틈으로 상승하면서 흡수제와 접촉하여 기체 흡수가 진행된다.

충전물을 충전하여 접촉 면적을 크게 한 방식으로 기-액을 난류 상태로 접촉시켜 흡수속도를 크게 하여 준다.

탑에 충전물(packing materials)을 충전하게 되면 (

).

탑의 충전물은 기-액 접촉의 중요한 매개물이며 흡수액의 물성 기체 성분의 물성과 양에 따라선택해야 한다.

충전물 선택 시 고려하여야 할할 주요 조건은 다음과 같다.

탑내의 유체와 화학 작용이 없는 비활성물질이여야 한다(즉 내식성이 있을 것)

(	)

단위 용적당의 표면적이 커야 한다.

액과 기체의 접촉이 원활해야 한다.

공극률이 커야 한다.

(	)

충전물은 크게 랜덤 충전물(random packing)과 구조 충전물(structured packing) 으로 나뉜다.

① 랜덤 충전물

충전물의 재질은 목재, 도자기, 카본, 강철 등이 이용

② 구조 충전물

다공성 주름 금속판을 적층하면 흡수제는 금속판 표면을 젖게 하고 기체는 주름판 사이의 통로를 따라 흐르게 된다. 물질 전달 효과를 높이기 위해서는 주름판의 골의 배열,  표면 처리 등이 다르게 해야한다.

랜덤 충전물에 비해 상당한 물질 전달 면적을 제공할 수 있으나 값이 비싸다는 단점

편류 현상(channeling) :(

)

편류 현상은 규칙적으로 충전되어 있는 탑에서는 아주 심하고 분쇄된 입자를 불규칙적으로 충전하였을 때에는 덜 심하며, 특히 링과 같이 가지런한 충전물을 불규칙적으로 충전하였을 때가 편류 현상은 가장 적다.

편류를 피하기 위해서는 (

)

플러딩[일류 현상(flooding)] : (

)

플러딩 현상은 충전물의 종류, 크기 및 충전 상태에 등에 따라 달라질 수 있나 일반적으로 플러딩 유속의 50~80% 정도에서 조작.

(2) 흡착 장치

흡착 조작에서는 흡착제와 유제를 접촉시키는 방식에 따라 회분 조작과 연속 조작으로 분류

회분 조작에는 (

)

기상 흡착에는 고정 흡착층을 기체가 통과하여 흡착시거는 방법이 주로 사용되며 이 밖에 향류식 연속 흡착법도 사용된다.

액상흡착에는 회분식 흡착법 (1회 혹은 다중) 향류 다단 흡착법 및 유동층 흡착법 등도 사용.

흡착 장치는 (	)

(

)

붉은 용액에서 용질의 회수 및 불순물 제거 등 액상 흡착에 사용되는 회분식 흡착법

접촉 여과 흡착은 용액을 1회만 흡착제와 접촉시키는 단흡착,  용액을 여러 번 새로운 흡착제와 접촉시키는 병류 다회 흡착 및 용액과 흡착제를 향류 다회 흡착으로 분류

(	)

흡착제가 포화되면 충전되어 있는대로 탈착 재생하여 다시 사용

재생은 뜨거운 불활성기체로 행하지만 용매가 물과 섞이지 않는 경우에는 수증기가 일반적으로 더 좋다.

흡착과 탈착이 교대로 반복되는 방식으로 조작하기 때문에 흡착제를 충전한 흡착탑 한 개로는 연속적으로 원료를 처리할 수가 없으므로 보통 2~4개의 탑을 한 조로하여 하나의 탑을 재생할 동안 다른 탑에서 흡착을 수행

(	)

흡착이 끝나면 흡착제와 용액을 필터 프레스(filter press) 또는 진공 여과기로 분리