MVR, TVR 에서의 에너지 절약 및 적용 사례

1. MVR, TVR에서의 에너지 절약 및 적용 사례 삼성비피화학

2. 목 차 • 회사소개 • 에너지 진단에 의한 개선 사례 소개 • TVR 사례 • MVR 사례 • 효과 분석 • 폐가스 보일러 개선 사례 • 폐가스 보일러 적용사례

3. 회사 소개 • 회사설립 : 1989년 7월 13일 • 대표이사 : 이 재 환 사장 • 종업원수 : 169 명 • 생산제품 : 공업용 초산/VAM • 공장입지 : 국가 공단인 울산 석유화학공업 단지 내(총면적: 43,000 평)

4. 단지내 공장 위치 삼성비피화학

5. 공정 소개 CO2판매 메탄올 산소 에틸렌 NO1 CO 납사 수소 CO 초산 초산 공정 VAM 공정 납사 NO2 CO 산소 수소정제공정 (PSA) 초산 생산 VAM 생산 고순도 수소 생산 항목 초산 VAM(초산비닐) CO H2 CO2 제품 순도 Spec. Actual Spec. Actual Spec. Actual Spec. Actual Spec. Actual 99.85% 99.88% 99.9% 99.95% 99.7% 99.8% 99.999% 99.999% 99.25% 99.43%

6. 에너지 진단에 의한 개선_MVR,TVR • 프로젝트 목적 • 고유가에 따른 에너지 비용 감소 + 에너지 진단 결과로 프로젝트 추진 • 연료 납사 사용감소에 따른 CO2 배출량 및 환경오염 감소 • 주요 추진 내용 • 초산 공정(BP Licensor)에서의 열회수,승압 및 제어시스템 • +반응기, 정제탑 열 회수를 통한 스팀 생산 • + 저압스팀 승압 (MVR/TVR) 및 제어 시스템

7. 에너지 진단에 의한 개선_MVR,TVR • 에너지 관리 진단 • + 진단 기관 : 에너지 관리공단 진단 지도실 • + 진단 기간 : 2000.1.26 - 2.2 (7일간) • 2000.2.10 - 2.18 (8일간) • + 진단 요원 : 정구룡 팀장외 3명

8. Project Schedule 2000 2001 1/4 2/4 3/4 4/4 1/4 2/4 3/4 4/4 에너지 진단 1~2월 Basic Design 3~4월 합작사(BP)와 기술검토 5월 6월 투자승인 Detail Design 12월 5월 자재구매 Construction 10월 시운전/정상운전 12월

9. 초산(Acetic Acid)공정 • Licenser : BP, 메탄올 카보닐레이션 공법 • 반응기에서 주촉매 Ir, 조촉매 Ru, MeI(CH3I)를 이용 메탄올과 CO를 반응시켜 초산 생산 반응식 : CH3OH + CO → CH3COOH MeI(CH3I) 물 제거 일산화 탄소 메탄올 증발 분리조 (Flash Tank) 초산 반응기 (REACTOR) 저비점 물질 정제공정 수 분 정제공정 촉매 고비점물질 정제공정 초 산 저장시설 프로피온산 제거 용도 : VAM원료, TPA 용제, 초산에스테르, 염료, 안료, 의약품에 사용

10. 에너지 Project Overall Scheme LPS 반응기 MPS 증기발생 정제탑 TVR Motive Suction Flow 변화로 Control 불가 Plants 정제탑 증기발생 TVR 정제탑 MVR 증기발생 TVR

11. 에너지 Project Overall 정제탑 증기발생 열교환기 증기승압 시스템(TVR) 반응기 증기발생 열교환기 증기승압 시스템(MVR)

12. 반응기 Cooling Loop 증기 발생 시스템 Existing System New System H.Duty 9 G cal H.Duty 9 G cal Steam 7 T/Hr Steam 14 T/Hr Press 4.5 K/cm2 Press 4.5 - 6 에너지 회수 3.5 G cal 에너지 회수 8.0 G cal 회수율 39 % 회수율 89 % • 주요 적용 기술 • 반응기 Reactor 온도 Control (± 0.15 ℃) • 반응기의 급격한 반응변화에 따른 반응열 제거 제어시스템 • Existing Cooler 운전방법/Fouling 검토 • 반응열제거 증가로 반응기 자동 Capacity-up됨

13. 반응기 Cooling Loop 증기 발생기 LPS 를 TVR이용 승압 하여 MPS로 사용

14. 반응기 증기 발생 TVR Applcation 6.0 te/hr (5.5 Kg/cm2 g) 회수 LPS Steam 정제탑 2.7 te/hr (14 kg/cm2 g) Exising MP Steam 0.5 te/hr (14kg/cm2 g) 6 Kg/cm2 g 9.2 te/hr ※ 정제탑의 기존 사용하는 Steam을 Motive Steam으로 사용가능

15. 정제탑 2 증기 발생 및 승압(TVR) 시스템 Existing System New System H.Duty 5.7 G cal H.Duty 5.7 G cal Steam 0 Steam 7 T/Hr Press 0 Press 1-2 K/Cm2g 에너지 회수 0 에너지 회수 3.8G cal 회수율 0 회수율 67 % • 주요 적용 기술 • 스팀 발생 및 승압 시스템 • 정제탑의 운전성 검토 (△P 검토/Pressure Control등) • + Column △P 영향 없음 • 스팀 발생 압력/Flow Control (필요시 스팀 미 생산) • Existing Cooler 운전방법/Fouling 검토

16. 정제탑 정제탑 정제탑 2 증기 발생 및 승압(TVR) 시스템 LPS 반응기 MPS 증기발생 TVR Motive Suction Flow 변화로 Control 불가 Plants 정제탑 증기발생 TVR MVR 증기발생 TVR

17. 정제탑 2 증기 발생 및 승압(TVR) 시스템 (LLPS Header 신설) NO1 공정 NO2 공정 NO1 BLR NO2 BLR NO3 BLR HPS Header 정제탑 MPS Header Excess LPS를 MPS로 사용 MPS/ HP Letdown LPS Header H/E H/E LLPS Header 신설 LLPS User를 LPS로 교체 LLPS Header H/E H/E

18. TVR(Ejector) Application Control Type Ejector 선정 Fixed Type Ejector 선정 + Process Condition fix 어려움 + 운전조건변경시 Noise 심함 Rs = Motive/Sction

19. 정제탑 3 증기 발생 및 승압(MVR) 시스템 Existing System New System H.Duty 10.2 G cal H.Duty 10.2 G cal Steam 0 Steam 14 T/Hr Press 0 Press 4-5K/Cm2g 에너지 회수 0 에너지 회수 8.3G cal 회수율 0 회수율 81 % • 주요 적용 기술 • 스팀 발생 및 승압 시스템(MVR) • 정제탑의 운전성 검토 (△P 검토/Pressure Control 등) • + Column △P 영향 없음 • 스팀 발생 압력/Flow Control (필요시 스팀 미 발생) • 포화증기 MVR 공급설비 및 인입/토출부 온도 제어시스템 • Existing Cooler 운전방법/Fouling 검토

20. 정제탑 정제탑 정제탑 3 증기 발생 및 승압(MVR) 시스템 LPS 반응기 MPS 증기발생 TVR Motive Suction Flow 변화로 Control 불가 Plants 증기발생 TVR 정제탑 MVR 증기발생 TVR