납사열분해 가스분리공정에서의 Petlyuk Column 설계 (Design of Naphtha Cracker Gas Splitter Process in Petlyuk Column)

서지정보

· 발행기관 : 한국가스학회
· 수록지 정보 : 한국가스학회지 / 24권 / 1호 / 17 ~ 22페이지
· 저자명 : 이주영

초록

Naphtha Cracker Gas Splitter Unit 공정은 증류공정에서 얻어지는 경질납사(Light Naphtha)를 Furnace에서 열분해하여 나오는 유분을 각각 끓는점 차이에 따라 메탄, 에틸렌, 프로필렌 반제품등으로 순차적으로 분리한다. 이런전통적인 분리방법은 2성분을 분리하는 증류탑을 연속으로 설치하여 생산한다. 이러한 분리방법은 Reboiler에서발생하는 에너지가 증류탑 내부의 성분들을 분리하는 데 사용된 후 증류탑 상부 Condenser에서 응축열로 버려지기때문에 에너지 낭비가 큰 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 납사 열분해공정내의 가스분리공정의 2개의 증류탑을 Petlyuk Column으로 설계하였다. 증류탑내 조성분포가 평형관계만으로 계산되는 이상단수 효율하에서 stage to stage 계산방법으로 구조적 설계를 하였고 일반 증류탑과 비교한 결과 제시된 Petlyuk Column의 설계방법이 기존의 설계 방법인 3-Column 모델법보다 설계 시간이 단축될 뿐만 아니라 증류탑내의 Liquid의 조성분포를 평형증류조성곡선과 유사하도록 설계함으로써 에너지 효율측면에서도 효율적임을 증명하였다. 또한 같은 tray 단수하에서Petlyuk Column은 일반 증류탑 대비 12.1% 에너지가 절약되어 국내 총생산량 기준할 때 하루 4,400만원 비용 절감을 가져오고 추가로 Condenser 및 Reboiler 사용량 감소에 따른 초기 투자비도 절감됨을 알 수 있었다. 12.1% 에너지가 절약될 뿐만 아니라 Condenser 및 Reboiler 사용량 감소에 따른 초기 투자비도 절감됨을 알 수 있었다.

영어초록

Light Naphtha is distillated from crude oil unit and separated into the methane, ethylene and propylene by boiling point difference in sequence. This separation is conducted using a series of binary-like columns. This separation method is known that the energy consumed in the reboiler is used to separate the heaviest components and most of this energy is discarded as vapor condensation in the overhead cooler. In this study, the first two columns of the separation process are replaced with the Petlyuk column. A structural design was exercised by the stage computation with ideal tray efficiency in equilibrium condition. Compared with the performance of a conventional system of 3-column model, The design outcome shows that the procedure is simple and efficient because the composition of the liquid component in the column tray was designed to be similar to the equilibrium distillation curve. The performance of the new process indicates that an energy saving of 12.1% is obtained and the cost savings of 44 million won per day based on gross domestic product is reduced under same total number of trays and the initial investment cost is saved.

참고자료

· 없음