생산 공정의 통합 기술에 관한 고찰(Process integration technology review: Background and applications in the chemical process industry)

전문가 제언

□ 화학 장치 산업은 복합적인 단위 공정이 결합된 에너지 다 소비 산업으로서 에너지 가격의 상승과 환경 규제가 강화되면서 플랜트의 효율적인 운전과 설비 개선을 위한 많은 노력이 집중되고 있다. 화학 공정에서 원료와 연료의 투입에 의하여 연소장치와 촉매 반응 장치 등에서 원료 물질은 고온, 고압 하에 화학 반응이 일어나면서 새로운 물질로 전환되며, 흡열 또는 발열 반응이 일어난다. 이때 발생하는 열의 온도는 공정의 특성에 따라 1,000~50℃의 광범위한 온도 범위를 나타내고 있으며, 발생되는 열의 온도에 따라 고온 소량의 열량이 발생하는 경우와 저온에서 많은 열량이 발생되는 경우가 있어 유효 에너지 이용측면에서 적절한 열교환기와 반응장치의 결합을 통해 발생 열을 공정에 이용하여야한다.

□ 화학 반응공정은 에너지 측면에서 볼 때 원료와 연료, 증기, 응축수, 냉각수 등의 유틸리티 시스템이 온도, 압력 레벨에 따라 상호 연계된 통합 시스템으로 운영됨으로서 플랜트를 효율적으로 운영할 수 있다. 또한 많은 종류의 부식성 가스와 용액을 취급하므로 열교환기 및 반응 장치는 구조적인 설계뿐만 아니라 재질의 부식 문제에 관해서도 면밀히 검토하여야 할 것이다.

□ 우리나라 주요 공업단지에서 배출되는 폐열은 대부분(80%)이 가스의 형태로 배출되며, 폐열 온도는 25~200℃(80%), 200~400℃(15%), 400~600℃(5%)로 상온~200℃ 범위가 주류를 이루고 있다. 우리나라 11개 주요 공업단지에서 조사된 폐열 배출 비율은 화학공장이 밀집된 여천과 울산 공업단지 폐열 배출량이 전체의 46%의 높은 비율을 차지하고 있어, 우리나라 화학 장치 공정에서 배출되는 폐열 회수 잠재력이 다른 산업 분야에 비해 높은 것으로 분석되었으며, 향후 새로운 기술 개발을 통해 에너지 절약을 적극 추진해야 할 것으로 본다.

□ 본 연구에서 제시한 원료, 에너지 회수 및 폐기물의 회수 재활용을 위한 공정의 통합 설계 기술로 제시된 HEN, MEN, MSA, ESA, HISEN, EISEN 등의 복합적인 단위 조작 장치의 조합과 공정의 통합 설계 기술을 활용하여 원료 절감, 에너지 회수, 폐기물 분리 및 재활용에 의한 환경 영향을 줄이는 노력이 필요할 것이다.
□ 생산 공정의 통합 운영 기술은 물질 및 에너지 회수가 핵심기술이며, 열교환기, 각종 반응 장치의 설비 투자가 수반되어야 함으로 원료, 연료의 투입량과 생산량 변동, 에너지 회수 및 폐기물 감소 효과와 설비 투자에 따른 경제성 및 최적화 방안도 검토되어야 할 것이다.

저자

Dunn, Russell F.; El-Halwagi, Mahmoud M.

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2003

권(호)

78(9)

잡지명

Journal of Chemical Technology & Biotechnology

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

1011~1021

분석자

박*준

분석물

• 생산 공정의 통합 기술에 관한 고찰.pdf [182,159 byte]

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