석유 및 가스 산업의 다운스트림

원유 처리 유닛

원유 정제는 원유 유닛에서 시작되며, 주요 역할은 다양한 성분을 분리하는 것입니다.

원유 유닛의 작동 방식

중질유에는 일반적으로 염분이 포함되어 있습니다. 염화 염분은 정제 공정에서 다운스트림의 막힘을 유발할 뿐만 아니라 고온에서 가수분해되어 형성되는 수산화물(HCl, 염산) 형태로 장비를 부식시킵니다. 염분 함량이 높은 원유는 불순물을 제거하기 위해 먼저 탈염기를 거쳐야 합니다. 이 전처리 단계에서는 원유를 물의 끓는점보다 약간 높은 온도까지 가열한 다음 담수와 혼합하여 소금을 희석합니다. 다음으로, 혼합물은 기름과 소금물을 분리하기 위해 침전 탱크로 이동합니다. 전기 정전기 정차가 분리 과정을 가속화합니다.

담수화 후 원유는 약 540°F(280°C)까지 가열됩니다. 부분적으로 기화된 이 공급 원료는 탑 상단의 1.2~1.5기압(17.6~22psi)에서 대기압에 가까운 공정이 이루어지기 때문에 대기 증류 장치라고도 하는 원유 증류 장치(CDU) 바닥 근처에서 들어옵니다. 이 탑은 하단에 리보일러(재가열기)가 있고 상단에 응축기가 있어 온도 구배를 만듭니다. 끓는점이 높은 분수(무겁고 휘발성이 낮은 화합물)는 바닥 근처에 머무르고 끓는점이 낮은 분수(가볍고 휘발성이 높은 화합물)는 위로 올라갑니다. 기둥을 따라 쌓인 구멍이 뚫린 트레이를 통해 가벼운 화합물은 계속 위로 올라가고 무거운 화합물은 아래로 흘러내립니다. 분리된 탄화수소 성분(또는 분획물)은 끓는점에 따라 증류탑을 따라 다양한 높이에서 추출됩니다.

잔여 오일은 더 분리할 수 있지만, 대기압에서 열 증류는 필요한 고온으로 인해 탄화수소가 손상될 수 있기 때문에 불가능합니다.

추가 증류를 위해 잔여 오일은 진공 증류 유닛(VDU)로 들어갑니다. 10inH₂O(0.36psi)의 낮은 압력에서는 무거운 오일의 끓는점이 충분히 낮아 열분해 또는 균열을 방지할 수 있습니다. 진공로는 잔여 오일을 약 750°F(400°C)까지 가열하여 저압 환경에서 기화시키고 추가 처리 및 정제를 위해 다양한 성분으로 분획합니다:

• 경질 가스유 및 중질 가스유(진공 가스유라고도 함) - 윤활유 베이스 스톡으로 만들거나 수소 첨가 분해기 및 유체 촉매 크래킹(FCC) 유닛의 원료
• 진공 잔류물 - 코커 장치, FCC 유닛, 하이드로크래커 및 하이드로트리터의 원료

원유 유닛의 측정 솔루션

원유 유닛에서 유연한 멀티포인트 온도 어셈블리 주요 응용 프로그램은 다음과 같습니다:

• 플래시 영역 코크스 형성 모니터링: 대기 및 진공 증류탑에는 모두 플래시 영역이 있으며, 여기서 뜨거운 공급 원료의 일부가 탐에 들어가면 증기로 '섬광'을 일으킵니다. 작업자는 플래시 존 패킹의 핫스팟에 대한 온도 분포를 방사형으로 측정하여 코크스 형성을 조기에 감지하고 그에 따라 세척 오일 속도를 조정하여 코크스 침전물을 최소화하거나 제거할 수 있습니다.
• 타워 상단 및 상부 온도 구배 모니터링: 상부 가스가 냉각됨에 따라 염화암모니아 또는 상부 억제제에서 형성된 염과 같은 다양한 염이 상부 세척 시스템보다 먼저 다른 온도에서 결정화될 수 있습니다. 조기 형성은 염분 침착과 금속 부식으로 이어질 수 있습니다. 멀티포인트 솔루션을 통해 운영자는 초기 염분 형성을 최소화하거나 제거하기 위해 타워 상단의 온도를 더 잘 제어할 수 있습니다.
• 트레이 온도 측정: 멀티포인트 열전대는 하나의 노즐에서 여러 온도를 측정할 수 있는 간단한 방법입니다.

가열로 튜브스킨 열전대

WIKA는 가열로에 대한 혁신적인 열전대 솔루션을 제공합니다. 휴스턴 선착장 근처의 최첨단 R&D 시설에서 열전대을 광범위하게 테스트하여 고객의 가열로에 적합한 온도 센서의 구성과 배치를 결정할 수 있도록 도와드립니다.

열전대의 배치 위치에 관계없이 열전대는 올바르게 배선하고 설치되어야 합니다. 예를 들어, 사용자는 가열로 튜브의 열팽창을 고려하고 버너에서 발생하는 직접적인 열로부터 센서를 보호해야 합니다. 열전대를 잘못 배선하고 설치하면 열전대의 수명이 짧아지고 오작동할 수도 있습니다.

WIKA의 튜브스킨 열전대 기술 발전으로 정확도만 최적화한 것이 아닙니다. 현장 서비스 담당자가 WIKA 설계 엔지니어와 지속적으로 협력하여 프로세스를 간소화하기 때문에 설치의 용이성 또한 온도 측정 솔루션의 핵심 기능입니다. 센서에 몰드형 열 차폐가 있든 없든, 언제나 빠르고 안정적으로 설치할 수 있습니다.

코커 유닛

코커 장치는 고온(<900 °F / 480 °C)과 고압을 사용하여 진공 잔류물의 큰 탄화수소 분자를 분해하거나 분해하여 더 가볍고 가치가 높은 분획을 생성합니다. 코커에서 열분해하면 석유 코크스(페트 코크스)라고 하는 고체 탄소가 생성되며, 이는 제조의 에너지원 또는 주요 재료로 사용됩니다.

코커 유닛의 작동 방식

가장 일반적인 코커 유형인 DCU(지연 코커 유닛)는 연소 히터와 두 개 이상의 코크스 드럼이라는 두 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다. 소성 히터에서 용광로 튜브는 복사 및 대류 섹션을 통해 피드를 운반하여 열분해 온도에 도달합니다. 그런 다음 이 유체가 코크스 드럼으로 들어가 균열(크래킹)이 발생합니다. (이 때문에 "지연"이라고 하며며, 반응기 가열로 또는 반응기에서 발생하지 않습니다.) 탄화수소 증기는 드럼의 상단에서 배출되고 코크스는 바닥 침전됩니다. 한 드럼이 가득 차면 다른 하나는 디코딩을 위해 오프라인 상태로 전환되고, 디코딩이 완료된 다른 드럼은 다시 온라인 상태로 전환됩니다. 고압 워터 커터는 코크스 드럼에서 고형물을 제거합니다.

또 다른 유형은 유동 코커입니다. 사료는 유동화된 고체 상태로 버너에 분사되고, 연료와 긴 탄화수소 사슬을 더 분해하기 위해 다시 연소됩니다. 플렉시코커는 유체 코커와 비슷하지만 코크스를 부분적으로 또는 전체적으로 가스화할 수 있는 옵션이 있습니다. 유체 코커와 플렉시코커의 장점은 고부가가치 액체 탄화수소의 수율이 높다는 점입니다.

코커에서 정확한 온도 측정의 장점

어떤 코커의 유형이든 이 장치는 매우 높은 온도, 심한 진동, 부식성 및 휘발성 피드와 같은 까다로운 조건에서 작동합니다. 안전과 최적의 수율을 위해서는 공정을 지속적으로 모니터링하고 제어할 수 있는 신뢰할 수 있는 계측기가 필요합니다. 특히 코커 가열로는 공정 측면과 화재 측면 모두에서 균형을 맞춰야 합니다.

온도 및 공정 흐름에 대한 정확한 정보를 통해 정유 공장의 용광로 튜브는 평균 가열로에 비해 3배 더 긴 길이를 가질 수 있습니다. 정확한 튜브 스킨 온도 측정이 가장 중요합니다. 튜브스킨 열전대(TSTC)가 높게 판독되면 작업자는 불필요하게 가동 시간을 줄여 생산량을 줄이게 됩니다. 수치가 너무 낮으면 작업자가 무의식적으로 가동 시간을 늘려 튜브 파열 및 예기치 않은 가동 중단의 위험이 높아집니다.

WIKA는 생산성과 공장 안전성을 극대화하기 위해 설계된 혁신적인 TSTC 포트폴리오를 보유하고 있습니다. 또한 적외선 스캔, 장비 상태 점검, 데이터 분석 및 문제 해결을 통해 설치 서비스와 최첨단 용광로 모니터링 프로그램도 제공합니다.

유체 촉매 분해(FCC) 유닛

코커 장치와 마찬가지로 유체 촉매 분해(FCC) 유닛은 무거운 잔여 오일을 휘발유(가솔린)와 프로필렌 및 부틸렌의 가벼운 올레핀과 같은 더 가볍고 고부가가치 제품으로 전환합니다. 그러나 긴 탄화수소 사슬을 분해하기 위해 고온만 사용하는 코커와 달리 유동 촉매 분해는 이 과정을 더 효율적으로 만들기 위해 촉매를 도입합니다.

FCC 유닛의 작동 원리

반응기에서 잔여 오일은 실리카 알루미나, 알루미노실리케이트 제올라이트 또는 다른 촉매와 혼합됩니다. 이러한 물리적 접촉은 적절한 온도와 압력이 있는 상태에서 화학 반응을 일으켜 공급 원료를 더 작은 분자로 분획하고, 분획기에서 분리하여 뽑아냅니다. 이 반응 중에 촉매는 화학적으로 변화하지 않지만 탄소는 파우더, 비드 또는 펠릿을 코팅합니다. 사용한 촉매는 재생기로 들어가 탄소를 연소시킨 후다시 반응기로 돌아갑니다.

FCC 유닛의 온도 모니터링

FCC 유닛은 현대 정유 공장의 핵심 장비로, 일반적으로 매 5년마다 계획적인 유지보수 작업을 제외하고느는 계속 운영됩니다. 이상적으로는 처리 시간이 짧아야 장비가 다시 정제를 시작할 수 있습니다. 그러나 재가동이 제대로 이루어지지 않으면 응축이 발생하여 촉매가 젖고 끈적거릴 수 있으며, 유닛은 다시 청소를 위해 정지해야 합니다. 이 비용이 많이 드는 시나리오를 방지하려면 결로 현상을 방지하기 위해 장치를 재가열하는 동안 다이플렉 온도를 지속적으로 모니터링하는 것이 중요합니다. 온도 모니터링의 또 다른 핵심 영역은 재생기에서 탄소를 연소하고 촉매를 재생할 수 있을 만큼의 온도가 유지되는지 확인하는 것입니다.

알킬화 유닛

알킬화 유닛은 알킬레이트라고 하는 이소 파라핀을 생성합니다. 이 고옥탄가 휘발유 혼합 성분은 이소부탄(정유소의 이성화 장치에서 나오는 것)과 프로필렌 또는 부틸렌(FCC 장치에서 나오는 것)을 촉매 존재 하에 반응시켜 생산됩니다. 일반적으로 '알키'라고도 불리며, 이 장치는 오늘날 엄격한 배출 감소 연료 기준을 충족하는 데 중요한 역할을 합니다.

알킬화 유닛의 유형

현재 알킬화 장치는 사용되는 촉매에 따라 네 가지 유형으로 나뉩니다: 불산 알킬화 유닛(HFAU)과 황산 알킬화 유닛(SAAU)가 있습니다. 이러한 장치의 주요 과제는 액체산 촉매가 부식성이 있고 독성이 있으며 잠재적으로 환경에 유해하다는 점입니다. 따라서 배출과 누출을 방지하는 것이 가장 중요합니다. WIKA의 다이어프램 모니터링 시스템에는 이 차 내부 다이어프램이 있어 기본 다이어프램이 고장날 경우 환경과 프로세스를 안정적으로 분리할 수 있습니다. 이 경우 중간 공간에서 모니터링되는 압력이 증가하여 시스템이 파열 현상을 운영자에게 경고합니다. 액체산 사용의 내재적 위험을 피하기 위해 일부 정제소에서는 고체산 알킬화 및 이온성 액체 알킬화를 채택하고 있습니다. 두 기술 모두 촉매를 사용하며 HF 또는 H₂SO₄ 보다 다루기 쉽고 재생 및 폐기가 용이합니다.

촉매나 기술에 관계없이 알킬화에는 최적의 화학 반응을 위한 정밀한 온도와 압력 범위가 필요합니다.

연속 촉매 재생(CCR) 리포머

촉매 개질은 고열과 고압의 상태에서 촉매를 사용하여 나프타를 고옥탄 가솔린 혼합 성분 또는 개질물로 전환하는 공정입니다. 화학 반응 중 하나가 탈수소화이므로 촉매 개질은 수소 분해기 및 정유 공장의 다른 곳에서 사용되는 다량의 수소를 생산합니다.

CCR 리포머의 작동 원리

일반적인 연속 촉매 재생(CCR) 개질기에서는 용광로가 나프타 공급을 적절한 온도로 가열하는 것으로 공정이 시작됩니다. 이후 공급은 일련의 반응기로 들어가며, 이곳에서는 일반적으로 백금 기반의 느린 움직임을 가진 촉매가 화학 반응을 가속화하여 다양한 고부가가치 탄화수소를 생성합니다. 생성된 개질물은 개질기 가스 및 수소와 함께 분리됩니다.

반응기의 공정은 촉매에 코크스를 침전시킵니다. 마지막 반응기에서 나온 후 사용된 촉매는 재생기로 보내져 탈코킹된 후 다시 반응기로 돌아옵니다.

연속 촉매 재생은 몇 개월마다 가동을 중단할 때만 재생할 수 있는 고정층 촉매를 사용하는 반재생 개질보다 더 대중적이고 효율적입니다. 반면 CCR은 3년 정도에 한 번씩 턴어라운드하는 것 외에는 쉬지 않고 운영할 수 있습니다.

CCR 리포머의 온도를 모니터링해야 하는 위치

온도는 CCR 개질기의 화학 공정을 최적화하는 데 중요한 역할을 하며, 온도 센서는 까다로운 조건에서 작동합니다.

• 가열로(Furnace): 정확하고 견고한 튜브 스킨 온도 측정은 안전한 작동과 장치 처리량 최적화를 위해 중요합니다. 일반적인 CCR 장치에는 각 촉매층/구역마다 하나씩 멀티셀 퍼니스가 있으며, 튜브는 Wicker 또는 Arbor 형태로 배열되어 있습니다. 튜브와 튜브 헤더는 모두 고열에서 팽창하므로 기기는 삼삼차원 차동 팽창을 처리해야 합니다.
• 반응기(Reactor): 움직이는 촉매 베드의 온도 센서는 촉매 성능을 모니터링하고 불균일한 유량 분포를 감지하는 역할을 합니다. 그러나 측정 기기는 촉매 펠릿과의 반복적인 접촉으로 인해 침식되기 쉽습니다. 벽이 두꺼운 엔지니어링 케이블은 움직이는 촉매와 고온으로부터 보호합니다.
• 재생기(Regenerator): 여기서 사용된 촉매는 산화를 거쳐 코크스 침전물을 제거한 다음 염소 처리를 통해 산도를 회복합니다. 각 구역의 가스 온도를 모니터링하기 위해 유연한 멀티포인트 열전대 가 사용되며, 이 고온 및 부식성 환경에서 측정 장비에는 슈퍼 합금 인코넬(Inconel)이 추천됩니다.

CCR 단위는 라이선스 제공업체에 따라 크게 다를 수 있으므로 적절한 계측을 위해서는 차이점을 이해하는 것이 중요합니다.

하이드로크래커

하이드로크래커 유닛을 사용하면 다양한 저가치 공급 원료를 제트 연료, 디젤, 등유, 경질 가스유 등의 중간 증류액으로 업그레이드할 수 있습니다.

하이드로크래커 유닛 작동 방식

하이드로크래커 이름에서 알 수 있듯이 수소 첨가 분해 반응기는 수소가 풍부한 대기에서 무거운 가스 오일을 분해하며, 고정층 촉매(일반적으로 제올라이트), 높은 온도(750-1,500 °F / 400-815 °C) 및 고압(1,000-2,000 psi / 70-140 bar)으로 분해합니다. 그런 다음 균열된 혼합물은 분별기로 들어가 끓는점이 낮은 증류액을 뽑아내고 끓는점이 높은 나머지 오일은 반응기로 재활용되어 다시 변환됩니다.

이 과정에서 수소는 두 가지 기능을 수행합니다.:

• 분해된 불포화 탄화수소와 결합하여 포화된 고부가가치 제품을 형성
• 반응기 내 온도 조절 (수소 포화는 발열 반응이므로, 더 많은 수소를 추가하면 더 많은 열이 발생)

중질유에는 일반적으로 상당한 양의 유황과 질소가 포함되어 있습니다. 두 단계 하이드로크래커에서 첫 번째 단계는 수소 처리로, 촉매를 사용하여 공급 원료에서 불순물을 제거하고 수소를 황 및 질소와 결합하여 기체 상태의 황화수소(H₂S)와 암모니아(NH₃)를 생성하는 과정입니다. 세척수는 이러한 가스를 녹이고, 그 결과 생성된 암모늄하이드로설파이드(NH₄HS)는 제거를 위해 배출됩니다. 단일 단계 하이드로크래커의 경우, 공급 원료는 먼저 수소 처리기를 통과하여 원치 않는 화합물을 제거해야 합니다.

하이드로크래커에서 온도 모니터링의 중요성

촉매 분해는 흡열 과정이며, 수소 포화는 열을 방출합니다. 따라서 하이드로크래킹의 안전성과 효율성은 반응기 온도를 일정 범위 내로 유지하는 데 달려 있습니다. 온도 프로파일을 모니터링하면 운영자가 반응기의 성능을 더 잘 이해하고 제어할 수 있으며, 특히 열 폭주를 방지할 수 있습니다.

수첨 분해 장치는 인허가 기관에 따라 설계가 다양하기 때문에 산업을 이해하고 수첨 분해 장치를 위한 광범위한 온도 프로파일링 시스템을 설계할 수 있는 전문가와 협력하는 것이 중요합니다. 이러한 시스템은 전문적인 멀티포인트 설치 와 24시간 고객 지원으로 보완됩니다. WIKA는 정유소가 계획되지 않은 정지를 방지하고, 가동 기간을 늘리며, 수익성을 증가시킬 수 있도록 돕는 측정 솔루션의 엔지니어링에 오랜 역사를 가지고 있습니다.

하이드로트리터

하이드로트리터(Hydrotreater)는 하이드로이설퍼화(Hydrodesuphurisation, HDS-수소탈황) 유닛이라고도 하며, 혼합 원료 또는 공급 원료에서 황은 물론 질소, 산소, 중금속 및 기타 원치 않는 제품을 제거하는 공정 장비입니다. 이는 현대의 정제소 운영에서 가장 중요한 단계 중 하나입니다:

• 정유소는 천연가스 및 운송 연료의 배출량을 줄이기 위해 점점 더 엄격해지는 환경 기준을 충족해야 합니다.
• 하이드로트리팅은 황과 질소 화합물이 금속 촉매를 독성으로 만들 수 있기 때문에 촉매의 수명을 연장합니다.
• 공급 원료의 불순물은 처리 장치를 오염시킬 수 있으므로 수소 처리를 통해 가동 시간을 늘리고 다운스트림 장비의 불필요한 가동 중단을 방지할 수 있습니다.

하이드로트리머의 작동 원리

하이드로크래커와 마찬가지로 하이드로트리머는 공급 원료와 수소를 혼합하고 용광로에서 혼합물을 500-750°F(260-400°C)까지 가열한 다음 원자로에 분사합니다. 금속 촉매가 있고 고온(575-750°F / 300-400°C)과 고압(440-1,910psi / 30-130bar)에서 수소는 공급 원료와 반응하여 기체 황화수소(H₂S)와 질소(암모니아 또는 NH₃ 를 만들어 황을 제거)를 만들어냅니다. 동시에 수소는 올레핀과 방향족을 포화시킵니다.

하이드로트리거에는 잔류물, 중질 나프타, 등유부터 디젤, 진공 가스 오일, FCC 가솔린까지 처리하는 원료의 종류에 따라 여러 범주가 있습니다.

온도 모니터링으로 하이드로트리팅 문제 방지

하이드로트리팅 유닛에서 온도 센서는 안전과 생산성에서 핵심적인 역할을 합니다. 다양한 위치에서 유연한 멀티포인트 열전대® 핫스팟을 확인하고, 촉매 성능을 모니터링하고, 특히 아울렛 지점에서 잘못된 배포 영역을 찾습니다. 입구 지점에서 온도 센서는 리액터 내부의 성능을 모니터링합니다.

이성질체화 유닛

이성질체는 옥탄가가 낮은 직쇄 탄화수소를 옥탄가가 높은 분지 사슬 탄화수소로 변환하여 휘발유의 품질을 향상시킵니다. 이성질체화는 촉매 개질에 비해 경제적이며 CO₂ 배출량과 유해 부산물 발생이 적습니다.

이성질체화란 무엇인가요?

이성질체(isomers)는 분자식은 같지만 분자 배열이 다른 분자를 말합니다. 예를 들어, 일반 부탄(n-C4)은 탄소 원자 4개와 수소 원자 10개로 이루어진 직사슬 분자입니다. 이성질체인 이소부탄(i-C4)도 C₄H₁₀ 이지만 중앙 탄소 원자에서 CH₃ 그룹이 가지형으로 가지치기된 구조를 가집니다.

이러한 구조적 차이로 인해 분지 사슬 탄화수소는 직사슬 탄화수소와 물리적, 화학적으로 다르게 행동합니다. 예를 들어, 일반 펜탄과 헥산은 옥탄가가 66-70 RON(연구용 옥탄가) 정도로 낮은 반면, 이소펜탄과 이소헥산은 82-87 RON 정도입니다.

이성질체화 단위에는 두 가지 유형이 있습니다:

• C4 이성질체화 유닛: 부탄(n-C4)을 이소부탄(i-C4)으로 변환하여 알킬화 유닛에서 사용됩니다.
• C5/C6 이성질체화 유닛: 펜탄(n-C5)을 이소펜탄(i-C5)으로, 헥산(n-C6)을 이소헥산(i-C6)으로 변환하여 블렌드 스톡으로 사용됩니다.

C5/C6 이성질체화 프로세스

먼저 경질 나프타를 수소 처리하여 유황, 질소 및 기타 원치 않는 생성물을 제거합니다. 그런 다음 처리된 공급 원료를 다양한 양의 수소(사용되는 촉매에 따라 다름)와 혼합하여 고정층 촉매와 적당한 열(200-400°F / 93-204°C)이 있는 환경인 반응기에 분사합니다.

이성질체화 프로세스에서는 세 가지 유형의 촉매 중 하나를 사용합니다.

다음 단계는 사용된 촉매의 유형에 따라 달라집니다. 일반적으로 원자로 폐수는 제품이 분리되는 용기로 들어갑니다:

• H₂ 는 회수되어 원자로에서 재사용됩니다.
• 이성질체는 다운스트림 블렌딩을 위해 라우팅됩니다.
• HCl이 생성되면 이를 제거하여 처리합니다.
• C₁ (메탄), C₂ (에탄), C₃ (프로판), C₄ (부탄)의 균열된 가스를 회수하여 제거합니다.
• 변환되지 않은 C_5와 C₆ 은 다시 원자로에 공급 원료로 재활용됩니다.

촉매의 온도 모니터링

이성질화 유닛 고옥탄 이성질체를 계속 생산하려면 촉매가 최고 성능을 발휘해야 합니다. 운영자는 고정층의 여러 지점에서 멀티포인트 열전대 를 사용하여 채널링, 분포 불균형, 일반적인 촉매 활동을 모니터링할 수 있습니다. 완벽한 온도 프로파일을 확보하면 촉매 수명을 연장하고 처리 효율을 높이며 플랜트 안전성을 개선할 수 있습니다.

아민 유닛

아민 유닛 아민으로 알려진 질소 함유 화합물을 사용하여 천연 가스에서 불필요한 황화수소와 이산화탄소를 제거합니다. 아민 처리(amine treating)는 산성 가스를 제거하고 석유 제품을 사용하기에 적합하게 만드는 가장 좋은 방법 중 하나입니다.

아민 처리의 기본

아민 유닛에는 산성 가스를 제거하고 아민 용매를 재활용하는 여러 단계를 포함합니다.

• 1. 아민 처리 전, 더러운 공정은 물과 기름 방울을 제거하기 위해 독소 가스 배출(KO) 드럼으로 보내집니다.
• 2. 전처리된 가스는 아민 컬럼(흡수기 또는 접촉기라고도 함)의 하단으로 들어갑니다.
• 3. 산성 가스가 상승하면서 위에서부터 쏟아져 내리는 린 아민(산성 기체가 없는) 용액과 접촉합니다. 접촉면이 넓을수록 더 많은 H₂S와 CO₂ 가 흡수됩니다.
• 4. 접촉기 컬럼의 상단에서 정제된 가스는 청정 공정 출구로 파이핑되어 배출됩니다.
• 5. 청정 공정은 남은 아민을 회수하여 재사용하는 청정 가스 KO 드럼으로 들어가고, 천연 가스는 더 하단부 다운스트림으로 배관됩니다.
• 6. 이제 산성 가스(풍부한 아민)로 포화된 아민 용액(리치 아민)은 접촉기 바닥에 가라앉아 스트리핑 컬럼으로 이동합니다.
• 7. 스트리퍼에서는 리보일러에서 나오는 증기가 리치 아민에서 산성 가스를 분리합니다.
• 8. 산성 가스는 응축기에서 냉각되어 처리를 위해 회수 장치로 배관됩니다.
• 9. 분리된 아민은 일련의 필터를 통과하여 추가로 청소됩니다.
• 10. 이제 다시 희석된 린 아민은 재사용을 위해 접촉기 상단으로 다시 배관됩니다.

최적화된 아민 처리를 위한 측정 솔루션

온도 모니터링 및 제어는 아민 유닛의 효율성에 중요한 역할을 합니다. 특히 공정 가스와 아민 용액은 좁은 온도 범위 내에서 가장 잘 작동합니다.

• 아민이 탄화수소와 접촉할 때 너무 차가우면 더러운 공정 가스가 응축되고 거품이 발생하여 가스 품질이 저하될 수 있습니다. 이상적으로는 린 아민은 주입구의 가스 온도보다 약간 더 따뜻해야합니다.
• 그러나 린 아민이 너무 뜨거우면 너무 빨리 흐르고 산성 가스를 충분히 흡수하지 못할 수 있습니다.
• 더러운 공정 가스가 아민 컬럼에 들어갈 때 너무 뜨거우면 너무 빨리 상승하여 컬럼 상단의 깨끗한 공정 배출구에 너무 가깝게 린 아민과 접촉하게 됩니다. 이 경우 거품이 발생하여 가스 품질이 저하되고 아민 손실이 발생할 수 있습니다.
• 리치 아민이 너무 뜨거우면 산성 가스가 용액에서 빠져나와 금속 표면을 공격하여 부식을 일으킵니다.
• 필터링 시스템의 온도가 너무 낮으면 접촉기로 다시 펌핑되기 전에 아민 용액에서 오염 물질을 제거하는 데 효과적이지 않아 산성 가스의 흡수 효율이 떨어집니다.

아민 순환 속도, 가스 유량, 유입 가스 온도 및 아민 농도는 모두 아민 처리 작업의 효율성에 영향을 미칩니다. 멀티포인트 열전대와 같은 고품질 계측기, 특히 TC96-M 미니어처 멀티포인트 열전대를 통해 정유사는 실시간으로 정밀한 정보를 얻어 스마트한 운영 결정을 내릴 수 있습니다.

수소 유닛

수소는 오늘날 정유 공장에서 중요한 구성 요소로, 저부가가치의 탄화수소를 고부가가치 제품으로 전환하는 데 필수적입니다. 수소화 분해기, 수소화 처리기 및 이성질화 장치에 사용되는 수소는 부산물로 H₂ 를 만드는 CCR 리포머에서 나올 수 있습니다. 추가 수요는 일반적으로 천연가스에서 나오는 메탄과 물을 수소로 변환하는 증기 메탄 개질기(SMR)를 통해 공급할 수 있습니다.

1. 필요한 경우, 먼저 하이드로트리터에서 천연 가스를 탈황합니다.

2. SMR은 고압(44-360psi/3-25bar), 고온(1,290-1,830°F/700-1,000°C), 고정층 촉매, 과열 증기를 사용하여 메탄을 수소와 일산화탄소로 리포밍합니다.

CH₄ + H₂O→ 3 H₂ + CO

3. 일산화탄소는 제거하기 어려운 불순물입니다. 따라서 스팀 리포머에서 생성된 합성 가스는 일산화탄소를 이산화탄소와 추가 수소로 전환하는 물 가스 이동 반응을 거칩니다.

CO + H₂O → CO₂ + H₂

이 프로세스에도 촉매제가 필요하지만 온도는 400~900°F(200~480°C)로 다소 낮습니다.

4. 수소에서 이산화탄소를 제거하는 방법에는 크게 두 가지가 있습니다.

• 압력 스윙 흡착(PSA): 고압 및 흡착 물질을 사용하여 원치 않는 가스를 포집합니다. 이후 공정이 저압으로 전환되어 재료가 각각의 기체를 포기하도록 유도하여 흡착 특성을 회복합니다.
• CO₂ 메탄화: 아민 용매를 사용하여 탄소를 포집한 다음 촉매와 적절한 온도 및 압력 조건을 사용하여 CH₄ 로 전환합니다. 생성된 메탄은 다시 스팀 리포머로 보내집니다.

두 가지 방법 모두 정제소에 필요한 거의 순수한 수소 증기를 생성합니다.

수소 유닛의 측정 솔루션

스팀 리포밍은 흡열 방식이므로 이 프로세스에는 정기적으로 열이 공급되어야 합니다. 용광로의 튜브 스킨 온도는 최대 1,500°F(815°C)까지 이를 수 있습니다. 온도 측정 솔루션으로는 튜브 스킨 열전대유연한 멀티포인트 열전대 그리고 열전대 가 장착된 써모웰 및 파이프웰이 포함됩니다. 온도 센서는 운영자에게 촉매 교체와 관련하여 데이터 기반 결정을 내리는데 도움이 됩니다.

스팀 메탄 리포밍 과정에서 압력, 레벨, 유량을 모니터링하고 제어하는 것도 효율적인 공정 운영에 중요합니다.

유황 회수 장치

유황은 석유와 가스의 원하지 않는 부산물로, 연소 시 환경 오염 물질로 생성됩니다. 하이드로트리터 또는 다른 처리 유닛에서 탈황을 통해 제거한 후, 유황 회수 장치(SRU)는 클라우스(Claus) 공정을 사용하여 생성된 황화수소를 제조 및 비료 제조에 사용되는 판매 가능한 제품인 황으로 전환합니다.

정유 공장의 유황 회수 단계

클라우스 프로세스에는 유황을 회수하는 두 단계가 있습니다:

1. 열 단계

황화수소는 공기 중의 산소와 연소하여 원소 황을 생성합니다.

2 H₂S + O₂ → 2 S + 2 H₂O

산화제 온도는 1,560°F(~850°C) 이상으로 유지됩니다. 뜨거운 배출 가스는 응축기로 들어가며며, 증기가 유황과 분리됩니다. 황화수소는 부분적으로만 산화되기 때문에 황의 약 70%가 분리되며, 스트림에는 여전히 황화수소가 포함한 가스가 남습니다. 공기와의 추가 연소로 이산화황이 생성됩니다.

2 H₂S+ 3 O₂ → 2 SO₂ + 2 H₂O

2. 촉매 단계

응축기의 배출 가스는 촉매가 오염되지 않도록 다시 가열됩니다. 뜨거운 혼합물은 고정층 촉매 반응기(클라우스 반응기)를 통과하여 황을 추가로 분리합니다.

2 H₂S+ SO₂ → 3 S + 2 H₂O

촉매 단계는 600~625°F(~315~330°C)의 낮은 온도에서 발생하지만 유황의 이슬점보다 높습니다.

클라우스 공정은 공급 스트림에서 95~97%의 H₂S를 회수하지만, 이 비율은 오늘날의 엄격한 대기 오염 제어 규정을 충족하기에는 충분하지 않습니다. 따라서 마지막 단계는 배출 가스 처리 장치(TGTU)를 사용하여 배출 가스를 처리하는 것입니다. 기본적으로 황화 배출 가스를 가열하고 수소화하여 아민 유닛을 통과하는 황화수소를 생성합니다. 제거된 황화수소는 다시 산화기로 돌아가 클라우스 공정을 다시 시작합니다.

황 회수에서 온도 측정의 중요성

정확한 온도 모니터링 및 제어는 산화기와 응축기부터 재가열기, 반응기, 테일 가스 처리 장치(TGTU)에 이르기까지 SRU의 모든 단계에서 매우 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 클라우스 반응기의 온도가 너무 낮으면 촉매가 최적으로 반응하지 않습니다. 또한 유황 가스가 응축되어 촉매를 오염시킬 수 있습니다.

플레어 스택

정유사는 경제적, 환경적 이유로 공정에서 발생하는 거의 모든 잔여물을 회수하고 재활용할 수 있는 방법을 찾습니다. 그러나 재사용할 수 없는 특정 가스가 있으며, 이러한 가스는 안전하게 연소됩니다. 또한 과압 또는 기타 위험한 상황이 발생하면 비상 셧다운(ESD) 시스템을 통해 플랜트의 민감한 구역에서 유해한 증기가 플레어 라인을 통해 연소용 플레어 스택으로 자동 배출되어 연소되도록 합니다.

플레어 스택은 이러한 원치 않는 가스의 연소를 제어하여 대기 중으로 방출되는 유해한 생성물을 줄입니다. 예를 들어, 메탄의 지구온난화지수(GWP)는 27~30인데 반해 이산화탄소는 1입니다. 미회수된 메탄을 태우면 이산화탄소와 물이 생성됩니다.

공기, 증기 및 원치 않는 가스를 위한 다양한 라인이 플레어 스택으로 공급되어 플레어 팁에서 점화됩니다. 유속을 측정하는 기기는 더 안전하고 효율적인 연소를 위해 공정을 제어하는 데 도움이 됩니다. 플레어 스택으로 라우팅되는 열전대는 플레어를 지원하는 파일럿을 모니터링하는 데 매우 중요합니다.

전기 변전소

대규모 다운스트림 사업장은 일반적으로 해당 지역의 전력 회사와 함께 변전소를 공동 소유합니다. 정유 공장에서는 작업자가 전압 수준을 변환하고 필요한 곳으로 전기를 보내는 작업이 필요합니다.

오늘날 중전압 및 고전압 장비는 다양한 가스를 절연 및 아크 차단에 사용합니다. WIKA는 전력 전송 및 배전 산업산업을 위한 가스 처리 솔루션의 글로벌 공급업체로, 저희의 제품 포트폴리오 는 다운스트림 기업과 전력 공급업체가 차단기, 변압기, 스위치기어 등에서 모든 유형의 절연 가스를 모니터링하고 분석하며 처리할 수 있도록 지원합니다.

가스 절연 장비에서 가장 흔하게 발견되는 가스는 육플루오르화황(SF₆)입니다. 이는 유전체 강도가 뛰어나 안정적인 아크 차단이 가능합니다. 동시에 지구 온난화 지수(GWP)가 가장 높은 온실가스이기도 합니다. SF₆ 가스 사용의 위험을 피하기 위해 누출 방지가 가장 중요합니다.

WIKA의 자회사인 WEgrid 솔루션은 SF₆ 및 대체 가스의 안전한 취급을 위해 설계된 포괄적인 제품 및 서비스 솔루션을 제공합니다. 추세 분석을 통한 온라인 가스 밀도 모니터링은 상태 기반 서비스 및 유지보수를 가능하게 하여 변전소 운영자가 안전성을 높이고 비용을 절감하며 환경을 보호할 수 있도록 지원합니다.

교정 및 서비스

WIKA는 다운스트림 석유 및 가스 산업을 위한 다양한 서비스를 제공합니다.

교정 센터: 컨설팅, 설계, 구현을 모두 한 곳에서 해결하세요

WIKA는 iSO 17025 인증 실험실 이나 귀하의 장소에서 참조 및 시험 장비를 교정해 드립니다. 다양한 교정 장비를 제공할 뿐만 아니라 압력, 온도, 힘, 유량, 전기 측정기 및 SF₆ 가스 밀도 측정기에 대한 교정 서비스도 제공합니다.

교정된 계측기는 정확한 데이터를 생성하며, 이는 더 안전한 운영과 생산성 향상으로 이어지는 스마트한 의사 결정에 필수적입니다. 하지만 교정 제품은 전체 해결책의 일부일 뿐입니다.

귀하의 다운스트림 작업에 맞는 완벽한 솔루션을 위해 WIKA와 협력하십시오. 당사의 석유 및 가스 전문가는 다음과 같은 사항을 갖춘 고성능 교정 시스템을 설계할 수 있습니다:

• 테스트 항목에 대한 적응성
• 압력 및 진공 공급
• 압력 제어 및 미세 조정을 위한 구성 요소
• 전기 테스트 항목 교정을 위한 전압 공급 및 멀티미터

저희의 또 다른 강점 중 하나는 프로젝트 기획입니다. 수동 워크스테이션부터 생산 라인의 완전 자동화된 테스트 시스템에 이르기까지 모든 유형의 현장 교정을 위한 애플리케이션별 시스템을 설계, 구축, 구현까지 모두 할 수 있습니다.

가열로 종합 모니터링 프로그램(FCMP)

연소 히터는 많은 정유 설비의 핵심으로, 성능이 저하되면 안전과 생산성에 부정적인 영향을 미칩니다. 장비가 최대한 목표 조건에 가깝게 작동할 수 있도록 정유 공장의 요구 사항을 충족하는 세 가지 수준의 용광로 모니터링을 제공합니다.

• 기본: 적외선 스캔 + 철저한 감사를 통한 장비 문제 파악
• 고급: 기본 계획 + 정기적인 모니터링 및 평가
• 포괄적: 고급 계획 + 실행 가능한 정보와 문제에 대한 심층 이해

다이어프램 씰 시스템 수리

수리가 가능한 경우 교체하지 마세요. WIKA의 다이어프램 씰(DS) 시스템 서비스는 새로운 유닛을 구매하는 비용에 비해 상당한 비용 절감을 실현할 수 있습니다. 이는 프로세스 트랜스미터의 수명이 습윤 부품의 수명보다 길기 때문입니다. 따라서 다이어프램 씰 시스템이 작동을 멈출 때, 전체 유닛을 교체해야 하는 경우는 드뭅니다.

당사는 자체 다이어프램 씰 시스템과 다른 제조업체의 시스템에 대해 모두 수리 서비스를 진행합니다. 또한 휴스턴 항구 근처에 위치해 있어 이 지역의 정유 공장을 위한 신속한 수리 서비스를 제공합니다. 다이어프램 씰 드롭박스를 고객 시설이나 당사 시설에 설치하면 훨씬 더 편리합니다.

연구 및 개발(R&D) 센터

휴스턴 항구 근처에 위치한 WIKA의 R&D 센터는 정유사가 자산을 최대한 활용할 수 있도록 돕기 위해 만들어진 세계적 수준의 시설입니다. 이 캠퍼스의 중심에는 ASME 및 API 가이드라인에 따라 설계 및 구축된 풀사이즈 프로세스 유닛이 있습니다. 9.6M BTU 가열로는 대규모 히터와 반응기에서 일어나는 다양한 공정을 재현할 수 있어 실제 작업 조건에서 온도 계측기의 성능을 테스트하고 검증할 수 있습니다.

하지만 이 최첨단 시설은 WIKA만을 위한 것이 아닙니다. 고객들은 다음과 같은 다양한 서비스를 통해 혜택을 누릴 수 있습니다:

• 이 목적을 위해 설계된 가열로에서 정유 공정의 온도 측정 문제를 재현합니다.
• 이 목적을 위해 설계된 가열로에서 정유 공정의 온도 측정 문제를 재현합니다.
• 측정 기기 및 프로세스 유닛의 최적 배치 및 구성에 대한 통찰력을 포함한 실습 교육을 제공합니다.

전문가 자문과 제품 포트폴리오와 함께 하는 석유 및 가스 산업에서, WIKA의 R&D 센터는 전 세계의 정유 공장이 공정 효율성을 향상하고, 가동 중지 시간을 줄이며 수익 및 마진을 증가시키는 데 도움을 주었습니다.

설치

경험이 풍부한 기술자 및 엔지니어가 WIKA 기기 및 시스템의 설치와 시운전을 위한 현장 지원을 제공합니다. 저희의 현장 서비스 범위에는 감독, 자문, 용접 작업, 분석 및 문제 해결, 검사, 유지보수 및 수리가 포함됩니다. 새로운 프로젝트부터 계획된 또는 계획되지 않은 가동 중단 기간 동안의 감독에 이르기까지, 저희 글로벌 팀이 여러과 함께합니다.

전문성 개발

저희 산업 전문가들은 모든 제품 라인에 대해 워크숍, 세미나 및 자문을 제공하며, 귀하의 장소 또는 저희 장소에서 진행됩니다. 교육 및 팀 역량 강화를 위한 정보는 저의에게 문의해 주십시오.