Ethylene by Ethane gas-공정설계 [에틸렌, 석유화학, 공정, 설계, 공정설계]

소개글

Ethylene by Ethane gas-공정설계

목차

Abstract
1. Introduction
a.프로젝트 선정 배경
b.Problem statement
c.프로젝트 진행 과정
d.Feed & Product
e.Gross Profit

2. Basecase Design
a. Block Diagram
b. Basecase Design

3. Process Design

4. Economic Analysis

5. Other Important Considerations

6. Conclusion & Recommendation

본문내용

Abstract
에틸렌은 석유화학 제품중 우리 생활의 굉장히 많은 부분을 차지하는 제품 중 하나이다. 현재 우리나라 에틸렌 생산량은 세계 4~5위 수준이며, 국내 석유화학 산업에 대단히 큰 비중을 차지하고 있다. 에틸렌의 생산은 주로 납사 크래킹과 에탄 크래킹에 의해 이루어지며, 우리나라는 주로 납사 크래킹 방법을 사용하고 있다. 하지만, 에탄가스를 매우 싼 가격에 이용할 수 있는 중동지역에서 앞으로 많은 양의 에탄 크래킹 설비가 신설될 것으로 전망 되며, 이에 따라 우리의 에틸렌 생산 방식은 경쟁력을 상실할 것으로 판단된다. 따라서 우리팀은 이번 프로젝트의 주제를 “중동지역으로 진출하기위한 에탄 크래킹 공정 설계”로 정하였다.
공정을 설계하는데는 Aspen plus를 사용하였고, 공정에서 1개의 reactor(furnace), 1개의 flash drum, 5개의 distillation tower, 2개의 Heat exchanger가 사용되었다. 에탄이 주성분인 Feed stream은 reactor에서 thermal cracking 되며 바로 flash drum을 거치면서 포함되있던 water가 분리되도록 하였고, 이렇게 반응후 water를 제거시킨 stream 은 5개의 distillation을 거치면서 에틸렌, 에탄, 메탄, 프로판, H2S, CO2로 분리되며, 이중 에탄은 recycle되어 Feed stream에 합류되도록 했다. 또 공정내에 2개의 Heat exchanger를 설치하여 Energy requirement가 최소가 되도록 설계하였고, 중간중간에 필요에 따라 Compressure, Heater, Valve를 사용하여 Stream의 상태를 적절하게 조절해주었다.
이런 기술적인 설계를 바탕으로 IPE를 이용해 Economic Analysis를 해본 결과, 공장 건설에 총 5년 이상이 걸리고, 아주 높은 수익을 거둘 수 있는 것으로 나타나 실제 case와 비교했을 때 많은 문제점이 있을 것이라고 생각하였다. 문제가 발생한 예상 원인을 분석해 보았다.

참고 자료

Handbook of Petrochemicals Production Processes, Robert A. Meyers
Cracking of Ethan To produce Ethylene(Case Study-102)
Fien, Gert-Jan A. F. and Y. A. Liu, “"Process Integration of an Ethylene Plant”", CACHE Process Design Case Studies, Vol. 7, July (1994).