메탄올 플랜트

수소화 및 탈황

오늘날 메탄올 생산에는 석탄, 나프타, 석유 대신 주로 천연가스가 원자재로 사용됩니다. 에 포함된 원하지 않는 성분인 황은 수소화 과정을 통해 황화수소(H₂S) 형태로 결합한 다음 탈황 반응기에서 제거됩니다.

수소화 반응기 내 촉매의 활동을 전체 베드에 걸쳐 지속적으로 모니터링하기 위해 특별히 개조된 다점 온도계를 사용하여 여러 지점을 모니터링합니다. 유황 성분이 누출되면 다운스트림 공정 단계가 오염될 수 있으므로 올바른 기능을 영구적으로 보장해야 합니다. 컴팩트한 오리피스 플레이트, 차압 트랜스미터가 장착된 벤츄리 튜브를 사용하여 정확한 가스 흐름을 감지합니다.

프리 리포머 (Pre-reformer)

공급 원료와 선택한 플랜트 설계에 따라 메탄 증기 개질을 위해 한 가지, 두 가지 또는 세 가지 유형의 개질기가 직렬로 설치됩니다:

• 1. 프리 리포머(Pre-reformer)
• 2. 일차 개질기(Primery Reformer): 증기 메탄 개질기(SMR)
• 3. 이차 개질기(Secondary Reformer): 자동 열 개질기(ATR)

이 조합은 수소와 합성 가스를 최적으로 회수하는 역할을 합니다. 촉매층 기반의 원통형 프리 리포머에서 첫 번째 프리 리포머 단계는 약 500 °C, 30 bar의 고온 증기 공급 하에 이루어집니다.

전체 촉매층에 걸쳐 촉매의 활동과 노화를 지속적으로 모니터링하기 위해 특별히 개조된 멀티포인트 온도계를 사용하여 여러 지점을 기록합니다. 가스와 증기 사이의 비율을 정확하게 모니터링하여 코킹과 촉매 손상을 방지해야 합니다. 차압 트랜스미터가 장착된 컴팩트한 오리피스 플레이트와 벤츄리 튜브는 이 작업을 안정적이고 내구성 있게 수행합니다.

일차 개질기 (Primary Reformer)

일차 개질기(국제적으로 증기 메탄 개질기 - SMR로 알려져 있음)에서는 개질기 튜브가 여러 줄로 수직으로 장착되어 외부에서 버너를 통해 연속적으로 연소됩니다. 가스-증기 혼합물이 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소로 전환되는 과정은 촉매로 채워진 튜브 내부에서 이루어집니다. 일반적으로 특수 합금으로 만들어진 리포머 튜브의 벽은 고온으로 인해 영구적으로 특별한 스트레스를 받습니다. 과열로 인한 일반 작동 중 균열이 발생하는 것은 드문 일이 아닙니다. 이로 인해 생산을 중단해야 하거나 공장 전체가 손상될 수도 있습니다. 대안으로, 종종 시행되는 과정의 감소된 화염으로 운영할 경우, 처리량이 감소하며 플랜트 운영자는 효율성의 지속적인 손실을 감수해야 합니다.

개별 설계 분석과 튜브 소재에 맞춘 최적의 위치에 설치된 튜브 표면 온도 센서(XTRACTO-PAD^®)를 통해 완벽한 솔루션을 제공합니다. 특수 차폐 설계 덕분에 화염과 무관한 정확한 튜브 표면 온도가 24시간 내내 기록됩니다. 이제 SMR을 실제로 최고의 처리량으로 오래 사용할 수 있도록 제어할 수 있습니다. 또한 튜브 표면뿐만 아니라 연소 시 발생하는 연도 가스의 온도도 챔버에서 모니터링됩니다. 이러한 목적에 적합한 센서 솔루션은 장기적으로 내성이 강한 소재로 제작된 써모웰을 사용하여 고객의 애플리케이션에 맞게 특별히 개발되었습니다.

이차 개질기 (Scondary Reformer)

공급 원료와 선택한 플랜트 설계에 따라 메탄 증기 개질을 위해 한, 두개 또는 세 가지 종류의 개질기가 연속적으로 설치됩니다.

• 1. 프리 리포머(Pre-reformer)
• 2. 일차 개질기(Primery Reformer): 증기 메탄 개질기(SMR)
• 3. 이차 개질기(Secondary Reformer): 자동 열 개질기(ATR)

이 조합은 수소와 합성 가스를 최적으로 회수하는 역할을 합니다. 일차 개질기를 통과한 가스의 약 1/3을 일차 개질기에서 변환한 후, 다음 단계에서는 1,000 °C 이상의 온도와 30 bar 이상의 압력에서 이차 개질기에서 "점화"하여 100 %에 가까운 변환율을 달성합니다. ATR은 내부에 내화물로 코팅되어 있습니다. 증기-가스 혼합물과 대형 버너를 통해 예열된 공정 공기(산소 및 질소 성분)가 상부에서부터 공급됩니다. 첫째, 부분 연소(부분 산화)가 일어납니다. 그런 다음 혼합물은 개질기의 중간 부분에 위치한 촉매층을 통과하여 나머지 메탄 성분이 최종적으로 전환됩니다.

이 까다로운 공정을 적절하고 지속적으로 모니터링하기 위해 특별히 설계된 WIKA 멀티포인트 온도 센서를 사용하여 많은 촉매층에서 정확한 온도를 기록합니다. 이 센서는 견고한 설계와 수소 중독에 대한 센서 요소의 보호 기능으로 인해 장기간 안정적으로 이중화된 측정을 제공합니다.

합성 가스 컴프레서(압축기)

새로 개질된 합성 가스는 재활용 합성 가스와 결합되고 증기 터빈으로 구동되는 다단 압축기를 통해 약 80 bar로 압축됩니다. 압축 전과 압축 과정에서 매체가 상호 냉각되고 그 결과 응축수가 분리기에서 분리됩니다. 이 응축수의 수위를 지속적으로 모니터링하여 잠재적인 넘침을 방지해야 합니다. 이를 통해 컴프레서와 다운스트림 플랜트 영역이 과도한 수분 함량으로부터 보호됩니다.

모듈식 바이패스 레벨 측정기는 레벨을 정확하게 전송하고 옵션으로 제공되는 스위칭 기능을 통해 적시에 경고를 트리거할 수 있으므로 이 작업에 권장됩니다. 특히 중요한 지점에서는 이중 챔버가 있는 버전으로 중복 측정이 가능합니다. 바이패스 표시기 외에도 리드 체인, 자기 변형 센서, 레이더 및 진동 포크와 같은 다른 측정 시스템을 통합할 수 있습니다. 컴프레서의 원활한 작동을 위해서는 스트레스를 많이 받는 베어링의 온도를 모니터링해야 합니다. 진동에 강한 온도 센서는 이를 위해 필요한 정확도를 보장합니다.

메탄올 합성 반응기

메탄올 반응기에서는 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소를 메탄올(CH₃OH)과 부산물인 물로 합성하는 공정이 50 .... 100 bar의 압력과 200 ... 300 °C 돈도에서 저압 공정으로 진행됩니다. 플랜트 컨셉에 따라 여러 개의 가스 냉각 및 수냉식 반응기와 촉매가 채워진 튜브가 직렬로 연결되어 사용됩니다.

원하는 합성에 필요한 압력을 지속적으로 사용할 수 있도록 온도 보상형 공정 트랜스미터/격막 밀봉 시스템을 사용하여 반응기 입구와 출구에서 측정(고온에서도 정밀함 유지)을 수행합니다. 다단계 반응 중에는 많은 열이 발생하는데, 이 열은 인터쿨링 단계를 통해 제거됩니다. 촉매 층의 임계 온도 분포는 열 전달이 빠른 여러 개의 빠른 응답 멀티포인트 온도계로 모니터링됩니다.

메탄올 분리기

메탄올 합성 후, 매체 흐름은 냉각되고 액체 메탄올과 물 성분은 메탄올 분리기에서 미반응 합성 가스 성분으로부터 분리됩니다. 가스는 압력 스윙 흡착 장치를 통해 합성 회로로 반환됩니다. 액체는 원시 메탄올로서 팽창 탱크로 전달됩니다.

분리기의 레벨 모니터링을 위해 다양한 중복 센서를 사용하는 경우가 많습니다. 밀봉이 없는 다이어프램 씰을 갖춘 차압 트랜스미터가 수두압 레벨 수위를 출력합니다. 리드 체인 또는 자기 변형 트랜스미터와 레이더 센서 장착을 위한 이중 챔버 시스템(옵션)을 통해 작동이 검증된 레벨 표시기는 안정적인 신호로 일정한 측정을 보장합니다.

메탄올 분별탑

최종적으로 생성된 원유 메탄올은 저장 및 재판매를 위해 메탄올 분별탑에서 두 단계로 처리됩니다. 저온 증류탑(토핑탑)에서는 먼저 증류를 통해 용존 기체와 같은 휘발성이 높은 부산물을 분리합니다. 그런 다음 물과 알코올에서 순수한 메탄올을 최종적으로 분리하는 과정은 고온 증류탑에서 이루어집니다.

다양한 중복 레벨 센서를 통해 매체의 올바른 분리, 증류 및 향후 이송을 모니터링합니다. 밀봉이 없는 다이어프램 씰을 갖춘 차압 트랜스미터가 수두압 레벨 수위를 출력합니다. 리드 체인 또는 자기 변형 트랜스미터와 레이더 센서 장착을 위한 이중 챔버 시스템(옵션)을 통해 작동이 검증된 레벨 표시기는 안정적인 신호로 일정한 측정을 보장합니다.

저장 탱크

메탄올은 나중에 사용할 때까지 대형 탱크에 임시로 보관합니다. 자유형 멀티포인트 온도계는 일반적으로 압력 없이 작동하는 탱크의 온도를 모니터링하는 데 자주 사용됩니다. 컴팩트한 디자인과 스마트한 운송 및 설치 컨셉으로 일부 길이가 20미터가 넘는 센서는 별도의 크레인을 사용하지 않고도 편리하게 운반하고 공장에 설치할 수 있습니다.

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