Column 운영 중 발생하는 트러블 및 원인 분석

Column 운영 중 발생하는 트러블 및 원인 분석

증류탑은 공정 내에서 연속적으로 운전되는 핵심 장치로, 내부에서의 기-액 상호작용이 안정적으로 유지되어야 제품 품질과 수율이 보장된다. 그러나 실제 운영 중에는 유량 변동, 압력 변화, 설계 미비 등으로 인해 다양한 트러블이 발생할 수 있으며, 이러한 이상 현상은 곧바로 품질 저하, 생산 손실, 안전 문제로 이어질 수 있다.

본 글에서는 실무에서 자주 발생하는 증류탑 트러블 5가지를 중심으로, 그 발생 메커니즘과 주요 원인, 대응 전략을 정리한다.

1. Flooding (충수 현상)

현상: Column 내부에서 액체가 Tray를 넘쳐 위로 쌓이는 현상. 기체 흐름이 방해되어 분리 효율 급감.

• 원인: 기체 유량 과다, Downcomer 부족, 과도한 Reflux
• 징후: Column ΔP 급증, Bottom 온도 저하, Overhead 성분 변화
• 대응: Feed Cutback, Reflux 감소, Tray 점검 (막힘 여부)

2. Weeping (액 누출)

현상: Tray Hole을 통해 액체가 의도치 않게 아래로 떨어지는 현상으로, 기-액 접촉 부족으로 분리 효율 저하

• 원인: 기체 유속 부족, 저유량 운전, Tray 손상
• 징후: Column 온도 Profile 불안정, ΔP 과소, 제품 순도 저하
• 대응: Vapor Load 조정, Tray Integrity 점검

3. Entrainment (기액 동반)

현상: 액체가 기체 흐름에 의해 상부로 과도하게 끌려가는 현상. Overhead 제품에 Bottom 성분 혼입 발생

• 원인: 기체 유량 과다, Tray Free Area 과소, Liquid Depth 과다
• 징후: Overhead 성분 불순물 증가, Condenser fouling 가속
• 대응: Vapor Flow Rate 조정, Liquid Holdup 점검

4. Channeling (Packing 탑에서 주류화)

현상: Packed Column 내 액체가 Packing 전체에 고르게 분산되지 않고, 특정 경로로만 흐르는 현상

• 원인: Maldistribution, Distributor 설계 불량, Scaling
• 징후: 탑 내 성능 저하, 분석값 이상, Pressure Drop 편차
• 대응: Distributor 유지보수, Spray Nozzle 확인

5. Foaming (거품 생성)

현상: 탑 내부 액체에서 과도한 거품이 발생하여 정상 기-액 접촉을 방해하는 현상

• 원인: 계면활성제 포함 유체, 고농도 유기물, Residue 축적
• 징후: 불안정한 Column 압력, Liquid Carryover 증가
• 대응: Anti-foam 주입, Feed 전처리 개선

실무 대응 전략

• ΔP 모니터링: 탑 상하부 압력차 실시간 감시로 트러블 조기 감지
• 온도 Profile 분석: Tray 또는 Packing 영역의 이상 유무 진단
• Sampling 데이터 연계: 제품 성분 분석과 실시간 트렌드 연결

결론

Column에서의 트러블은 단순한 장비 이상이 아니라, 공정 전반의 균형 붕괴를 의미한다. Flooding, Weeping, Entrainment, Channeling, Foaming 등은 각각 고유의 원인과 징후가 있으며, 이를 조기에 식별하고 대응하는 것이 플랜트 안정운전에 핵심이다.

정기적인 ΔP 분석, 트레이 및 Packing 상태 점검, 유량 및 압력 안정화는 트러블을 예방하고 장치 수명을 연장하는 데 매우 효과적인 실무 전략이다.