Tray Column vs Packed Column 실무 비교

Tray Column vs Packed Column 실무 비교

증류탑(Column)은 기체와 액체가 접촉하여 성분을 분리하는 핵심 장비이다. Column 내부에서 기-액 접촉을 유도하는 방식은 크게 Tray(Column Plate)와 Packing(충진물)로 나뉘며, 각 방식은 구조와 성능, 운전 특성 면에서 뚜렷한 차이가 있다.

본 글에서는 Tray Column과 Packed Column의 차이를 구조적·운전적 관점에서 비교하고, 실제 플랜트에서의 적용 조건을 정리한다.

1. 구조 비교

항목	Tray Column	Packed Column
구조 형태	수평 Tray가 일정 간격으로 설치됨	Column 내에 Packing이 연속 충진됨
기-액 접촉 방식	Tray 위에서 기체와 액체가 교차 흐름	Packing 표면에서 기-액 접촉
Column 높이	같은 분리 기준 시 높이 증가	분리 효율 높아 상대적으로 짧음
Maintenance	Tray 탈·부착 가능, 점검 용이	Packing 제거 및 재충진 필요, 어려움

2. 성능 및 운전 특성 비교

• Tray Column: - 높은 액체 부하 처리에 적합 - 유량 변화에 안정적 - 압력 강하가 상대적으로 큼
• Packed Column: - 압력 강하가 작아 진공 운전에 유리 - 고순도 분리 가능 (Structured Packing의 경우) - 유량이 과도하면 Liquid Maldistribution 발생 가능

3. 적용 사례 비교

공정 조건	적합한 Column	적용 이유
고유량, 중압 이상	Tray Column	유량 처리 능력이 우수하고 튼튼함
진공 증류	Packed Column	ΔP가 작고, 분리 효율이 높음
부식성 물질	Packed Column (Plastic Packing)	비금속 Packing 사용 가능
Batch 공정	Packed Column	운전 유연성, 설치 간편

4. 경제성 및 설계 고려

• Tray Column: 초기 설치비는 높지만, 대규모 공정에 적합
• Packed Column: 구조 단순, 소형 탑에 유리, 압력 손실 적어 에너지 절감

5. 유지보수 관점

• Tray Column은 Tray 상태 확인 및 교체가 용이
• Packing Column은 구조가 조밀하여 내부 접근이 제한적
• 결론적으로 정기 점검이 필요한 공정은 Tray 방식이 유리함

결론

Tray Column과 Packed Column은 목적에 따라 상호보완적으로 활용되며, 각각의 장단점을 정확히 이해하고 공정 특성에 맞춰 선정하는 것이 중요하다.

Tray는 대규모 연속 공정, 높은 액체 부하에 적합하며, Packing은 진공 조건, 고순도 분리, 낮은 압력 손실을 요구하는 공정에 유리하다.

실제 설계 시에는 유체 물성, 압력조건, 유지보수 주기, 운전 안정성을 모두 고려해 최적의 내부구조를 선택해야 한다.