프로젝트 배경

협력 배경

우리 나라가 석탄의 청결하고 능률적인 리용과 에너지구조의 최적화전환을 추진하는 배경하에서 석탄기초합성유는 석탄전환의 중요한 경로로서 그 생산과정의 정밀화감시통제와 에너지효률제고는 이미 업종의 관심사로 되였다.산서는 석탄생산대성으로서 자원우세에 의거하여 석탄화학공업산업을 적극 배치하고 석탄제유 등 현대석탄화학공업프로젝트의 질제고와 효익증대를 적극 추진하였다.특히 루키로 가스화 기술을 적용한 합성유 장치의 경우 수출 가스 성분의 실시간 정확한 모니터링은 가스화 효율, 합성유 수확률과 장치의 안전하고 안정적인 운행과 직결된다.

루치로의 기화과정에서 산생된 조합성가스는 고온, 고압, 고타르, 고분진, 고습 등 특징을 갖고있는데 특히 타르의 함량이 기타 기화기술보다 훨씬 높아 온라인기체분석시스템에 준엄한 도전을 이루고있다.전통적인 분석 설비는 샘플링 파이프라인 막힘, 센서 오염, 측정 원리 간섭 등 기술 병목 현상에 직면하여 모니터링 데이터가 지연되고 정확성이 부족하며 심지어 설비의 빈번한 고장으로 생산 연속성에 영향을 미친다.그러므로 렬악한 작업상황하에서 기체의 온라인감측의 기술장벽을 돌파하고 합성가스성분의 실시간, 정확, 련속분석을 실현하는것은 이미 석탄기초합성유장치의 운행수준을 제고하고 안전생산을 보장하며 물소모에너지소모를 낮추는 관건적인 고리로 되였다.

프로젝트 소개

이 프로젝트의 사용자는 산시의 한 대형 국유 석탄 화학 기업이며, 핵심 제품은 석탄 제유, 요소수, 액체 암모니아 등을 포함한다.그 루치로 기화장치는 쇄탄을 원료로 하여 증기와 산소기화를 거쳐 일산화탄소와 수소가 풍부한 조합성가스를 생성하여 후속페토합성제유의 관건적인 원료가스로 한다.이 장치는 운행 10여 년 동안 고타르, 고온, 고압 등 열악한 작업 상황에 국한되어 줄곧 효과적인 온라인 가스 분석 시스템을 구축하지 못했으며, 주로 인공 샘플링과 오프라인 분석에 의존하여 데이터 지연이 심각하여 실시간으로 공정 조정을 지도할 수 없었다.

전단계 사용자들은 일찍 여러 분석설비제조업체의 방안을 시험적으로 사용하였는데 모두 현장작업상황에 적응하지 못하여 장기적으로 안정적으로 운행하지 못하였다.상술한 난제를 해결하기 위하여 사용자는 과정기체감시측정시스템승격프로젝트를 가동하고 다방면의 조사연구와 기술대비를 거쳐 최종적으로 사방계기의 제자리레이저 라만스펙트럼분석방안을 선정하였다.강조할 만한 것은 본 프로젝트가 성공적으로 운송된 LRGA-3200EX는 우리나라 석탄화학공업 업계에서 처음으로 공정화 응용을 실현한 제자리 레이저 라만 스펙트럼 가스 분석기로서 루치로 수출에 설치하여 투입한 후 합성가스의 여러 가지 가스 성분에 대한 연속, 자동, 동시 온라인 모니터링을 실현하였으며, 국산 가스 분석 기기가 복잡한 석탄화학공업 상황 응용 방면에서 중요한 돌파를 이룩했음을 상징한다.

제품 원형

제자리 레이저 라만 스펙트럼 가스 분석기 LRGA-3200EX

주요 매개변수

프로젝트 구현

기술 시나리오

우리 회사가 이 프로젝트를 위해 제공한 원위 레이저 라만 스펙트럼 가스 분석기는 고온, 고압, 고타르 등 복잡한 작업 상황을 위해 설계되었으며, 합성 가스 중의 여러 가지 성분을 정확하게 측정할 수 있으며, 배경 가스 중의 수분의 방해를 받지 않는다.핵심적인 장점은 유연한 "Translay" 구성을 지원하는 강력한 확장성입니다.한 세트의 분석 호스트는 여러 개의 전면 라만 프로브를 동시에 연결하여 생산 공정 중 몇 개의 핵심 지점에 대한 분산 동시 모니터링을 실현할 수 있으며, 미래에 전체 장치, 전체 공정의 커버리지 가스 모니터링을 실현하기 위해 튼튼한 기술 기초를 제공한다.이 프로젝트는 사용자 요구 사항에 따라 1 대 2 모드를 구성합니다.

시스템은 샘플링 단위, 사전 처리 단위, 제어 단위, 분석 단위 네 부분으로 구성되어 있으며, 자동으로 파이프라인 샘플링 등 조작을 완료하여 24시간 무인 경비를 실현하고, 인공 부하를 현저하게 줄이는 동시에 시스템의 장기적인 안정, 정확성과 연속 운행을 보장한다.

석탄 화학 산업에 성공적으로 응용된 원위 레이저 라만 스펙트럼 가스 분석기로서, 그가 채택한 원위 측정 방식은 다양한 가스 성분에 대해 연속, 온라인, 무손실 분석을 진행할 수 있다.라만 프로브를 전면에 배치함으로써 계기는 샘플에 직접 접촉할 필요가 없어 샘플링 장치와 분석 계기의 유지보수 작업량을 줄일 뿐만 아니라 응답 속도도 크게 향상시켰다.루치로의 합성가스 타르 함량이 높고 쉽게 응결되는 난제에 비추어 프로브 샘플링 단위는 혁신적으로 수냉냉방과 증기청소를 결합한 설계를 채택하여 타르 부착과 파이프라인 막힘을 효과적으로 방지하였다.예비처리단위는 다급려과와 감압안정장치를 배치하여 표본가스의 원시적구성을 유지하는 전제하에 분진, 액체상태의 물과 암모늄염결정물을 고효률적으로 제거하여 분석기에 들어가는 기체가 깨끗하고 안정되도록 확보한다.

프로젝트 현장 작업 상황은 모니터링 시스템이 200 ℃ 의 고온, 4MPa 고압 조건에서 안정적으로 작동하도록 요구하며, H2, O2, CO, CO2, CH4, H2S, N2를 포함한 핵심 성분을 정확하게 측정해야 한다.전통적인 가스 크로마토그래프 기술에 비해 레이저 라만 분석기는 가스 탑재와 빈번한 측정이 필요 없고 응답 속도가 빠르다 (T90 ≤ 10초), 실시간으로 공정 파동을 포착할 수 있으며, 기화로 산소 증기 비율 조정과 페토 합성 반응기 조정에 즉각적인 데이터 지원을 제공한다.이 방안의 성공적인 응용은 국산 제자리 레이저 라만 기술이 석탄 화학 공업 분야에서 공정화 응용의 효시를 열었고, 업계에 복제할 수 있는 국산화 모니터링 경로를 제공했다.

시나리오 가치

이 기술 방안의 실시는 석탄 기반 합성유의 공정 과정을 더욱 효과적으로 관리하고 조정함으로써 안전 통제와 경제 효익 향상을 실현하였다.

안전 모니터링 방면에서 O2 농도를 실시간으로 모니터링함으로써 기화로 산소 풍부 위험을 적시에 발견하고 안전 사고의 발생을 방지할 수 있다;아울러 H2S 등 유해가스에 대한 지속적인 모니터링으로 환경과 인명 안전을 보장했다.

공정 최적화와 품질 향상 및 효율 증대 방면에서 H2, CO, CO2, CH4 등 핵심 성분의 농도 변화를 실시간으로 모니터링함으로써 작업자는 즉시 기화로 원료 가스 배합 비율을 조정하고 반응 온도를 통제하며 비용 수탁 합성 조건을 최적화하여 탄소 전환율과 유류 수확률을 높일 수 있다.사용자의 피드백에 따르면 시스템이 투입된후 원료석탄소모가 뚜렷이 낮아졌고 설비의 평균운행시간이 30일을 초과했으며 운수원가가 대폭 하강했다.

본 프로젝트의 성공적인 실시는 열악한 작업 상황 하에서 기체 온라인 모니터링의 업계 난제를 해결하였을 뿐만 아니라 석탄 화학 공업 업계에서 성공적으로 투입된 제자리 레이저 라만 분석 시스템으로서 업계 기술 업그레이드와 국산화 대체 과정을 추진하는 데 이정표적인 의의가 있다.

프로젝트 현장