분야
hwp1. 설계 목적
2. 설계 이론
Ⅱ. DESIGN PROJECT
3. 공정도 작성
4. 냉각 사이클
5. compressor 최적화
Ⅲ. RESULTS & DISCUSSION
Ⅳ. REFERENCES
열역학, 반응공학, 이동현상 등의 화학 공학의 전반적인 전공 지식을 바탕으로 LNG 냉각 공정에 대한 설계를 수행해 본다.
LNG 냉각 공정에는 cascade, mixed refrigerant 등 여러 가지 공법이 있지만, 그 공정들 중에서 현재 가장 널리 쓰이고 있는 C3MR(propane precooling Mixed Refrigerant Process)에 대한 설계를 수행할 것이다. C3MR 공정은 gas 상태의 천연가스를 프로판 냉각 사이클과 혼합 냉매 사이클을 이용하여 LNG로 액화시키는 공정이다. 혼합물을 냉각시키는 공정으로, 화학반응이 없어 반응기는 쓰이지 않지만, NG를 액화시키는 과정에서 열교환기를 통한 열전달이 이루어지고, 프로판 냉각 사이클을 열역학적으로 분석할 수 있다. 또한, C3MR 공정에 쓰이는 압축기의 개수를 변화시켜가면서 그에 따른 공정의 경제성과 효율성을 비교하여 최적의 조건을 형성하는 compressor에 대해 알아 볼 것이다.
이와 같이 열역학, 열전달 등의 전반적인 화학공학 지식을 이용하여 LNG 액화 공정에 대한 종합적인 설계를 수행하는 것이 이번 프로젝트의 목적이다.
2. 설계 이론
1) LNG Liquefaction process
LNG는 대기압에서 -162℃의 비점을 가지고, 비점 이하의 저온에서 단열 용기에 저장할 수 있으며, 기화한 가스는 약 -113℃이하에서는 건조된 공기보다 무거우나 그 이상의 온도에서는 공기보다 가벼운 성질을 가지고 있다. LNG는 무색투명하며, 액화 시 체적인 1/600으로 축소하게 된다. 비중은 0.65로, 공기보다 가벼우므로, 누설될 경우 대기 중으로 날아가 프로판이나 부탄가스보다 폭발 위험이 적다. 또한 청정연료로써, 연소 시 공해물질을 거의 배출하지 않으며, 무색무취의 기체로, 사용자에게 공급 시에는 메르캅탄 류의 부취제를 첨가하여 누설을 쉽게 감지할 수 있도록 한다. LNG는 매장량이 풍부하고 열효율이 높아 석유 대체에너지로써의 중요한 역할을 담당하고 있다.
[2] 고효율 LNG 플랜트 공정기술 개발, 최건형
[3] Conceptual Design of Chemical Processes, James M. Douglas, Mc Graw Hill International Editions
[4] BSU급 LNG 플랜트 액화 공정용 혼합 냉매 사이클 기본 설계
[5] Robust Control of Propane Pre-cooled Mixed Refrigerant process for Natural Gas Liquefaction
[6] 가스플랜트사업단 사전기획 최종보고서, 2007
[7] 12년 10월 전력통계속보, 한국전력공사, 2012.10
