정의
탈기(degassing)는 액체나 공정 유체에서 용해된 가스, 혼입된 공기 또는 기포를 제거하기 위해 사용되는 분리 공정입니다. 화학 공정 분야에서 이 용어는 주로 액체에 용해된 비응축성 가스를 제거하는 과정을 의미합니다.
탈기 공정은 용존 산소, 이산화탄소, 공기, 휘발성 가스 또는 기타 기체 성분이 부식을 유발하거나, 후속 반응에 지장을 주거나, 제품 품질을 저하시키거나, 공정 안정성에 영향을 미칠 수 있는 경우에 사용됩니다.
이 공정은 일반적으로 감압 상태에서 충전탑, 분무탑, 진공 용기 또는 기체-액체 물질 전달을 촉진하도록 설계된 기타 장비에서 수행됩니다.
탈기 과정은 어떻게 이루어지나요?
탈기 원리는 액체 내 가스의 용해도를 낮추고, 용해된 가스가 액상으로부터 빠져나갈 수 있도록 물질 전달 구동력을 생성하는 데 기반을 두고 있습니다.
이는 시스템 압력을 낮추거나, 온도를 높이거나, 스트리핑 가스나 증기를 주입하거나, 기체-액체 계면적을 늘리는 방법으로 달성할 수 있다. 진공 조건에서는 용해된 기체의 평형 용해도가 감소하여, 기체가 액체상에서 기체상으로 이동하여 시스템 밖으로 제거될 수 있다.
따라서 효율적인 탈기 과정은 진공도나 온도뿐만 아니라 물질 전달 면적, 액체 분포, 체류 시간, 그리고 방출된 가스를 지속적으로 제거할 수 있는 능력에도 좌우된다.
일반적인 탈기 방법
진공 탈기 공정은 산업 공정에서 널리 사용됩니다. 액체를 진공 용기, 충진탑 또는 분무 시스템 내부에서 감압 상태에 노출시킴으로써 용해된 가스의 방출을 촉진합니다.
열 탈기법은 액체를 가열하여 가스의 용해도를 낮추는 반면, 증기 또는 가스 스트리핑은 기체와 액체의 직접적인 접촉을 통해 용해된 가스를 제거합니다. 더 엄격한 제거 성능이 요구되는 용도의 경우, 감압 운전과 함께 수증기나 불활성 운반 가스를 사용할 수 있습니다.
그 밖의 방법으로는 막 탈기, 가스 퍼징, 초음파 탈기, 화학 처리 등이 있습니다. 적절한 방법은 액체의 특성, 가스 농도, 요구되는 제거 효율, 운영 규모 및 후속 공정의 요구 사항에 따라 달라집니다.
산업 분야 적용
탈기 공정은 화학 제품 생산, 고분자 가공, 수처리, 석유 정제 및 고순도 소재 제조 분야에서 적용됩니다.
화학 공정에서, 탈기 장치는 반응기, 추출 시스템 또는 액체 저장 단계의 하류에 설치되어 정제, 증발, 중합 또는 최종 제품 가공 전에 용존 가스를 제거할 수 있습니다.
예를 들어, 용존 산소를 제거하면 공정 용수 시스템의 부식을 줄이는 데 도움이 될 수 있으며, 잔류 가스와 휘발성 성분을 제거하면 폴리머 및 특수 화학물질 생산 과정에서 제품의 일관성을 높일 수 있습니다.
엔지니어링 고려 사항
탈기 성능은 상 평형, 물질 전달 동역학, 장비 구성 및 후속 공정에서의 가스 처리 방식 간의 관계에 따라 달라집니다.
진공도를 높이면 가스 제거 효율은 향상되지만, 진공 시스템에 요구되는 사양도 높아지며, 제거된 가스와 함께 귀중한 휘발성 성분이 증발할 수도 있습니다. 가열을 통해 탈기 속도를 높일 수는 있지만, 에너지 소비가 증가하며 열에 민감한 재료의 경우 적합하지 않을 수 있습니다.
충전 컬럼과 스프레이 타워는 기체-액체 접촉을 향상시키는 반면, 배치 공정이나 고점도 액체의 경우 진공 용기가 더 적합할 수 있습니다. 따라서 공정 엔지니어는 작동 압력, 온도, 체류 시간, 유체 분배, 압력 강하, 기포 발생 경향 및 요구되는 잔류 가스 농도.
방출된 가스 흐름에는 가치 있는 성분, 유해 성분 또는 환경 규제 대상 성분이 포함되어 있는 경우, 응축, 회수, 세정 또는 기타 처리 시스템을 통해 안전하게 처리되어야 합니다.
관련 용어
- 진공 탈기
- 증기 세정
- 가스의 용해도
- 물질 전달
- 충진 컬럼
- 기체-액체 분리기
- 분산화
- 진공 시스템
