This paper focuses on techniques of improving refinery reliability, availability, and profitability. Our team developed a corrosion control document(CCD) for processing of the crude distillation unit(CDU). Recent study shows the loss due to corrosion in US is around $276 billion. It's a big concern ...
This paper focuses on techniques of improving refinery reliability, availability, and profitability. Our team developed a corrosion control document(CCD) for processing of the crude distillation unit(CDU). Recent study shows the loss due to corrosion in US is around $276 billion. It's a big concern for both managers and engineers of refinery industry. The CCD consists of numerous parts namely damage mechanism(DM), design data, critical reliability variable(CRV), guidelines, etc. The first step in the development of CCD is to build material selection diagram(MSD). Damage mechanisms affecting equipments and process need to be chosen carefully based on API 571. The selected nine DM from API 571 are (1) creep/stress rupture, (2) fuel ash corrosion, (3) oxidation, (4) high temperature sulfidation, (5) naphthenic acid corrosion, (6) hydrochloric acid(HCL) corrosion, (7) ammonium chloride(salt) corrosion, (8) wet $H_2S$ corrosion, and (9) ammonia stress corrosion cracking. Each DM related to corrosion of CDU process was selected by design data, P&ID, PFD, corrosion loop, flow of process, equipment's history, and experience. Operating variables affecting severity of DM are selected in initial stage of CRV. We propose the guidelines for reliability of equipments based on CRV. The CCD has been developed on the basis of the corrosion control in refinery industry. It also improves the safety of refinery process and reduces the cost of corrosion greatly.
This paper focuses on techniques of improving refinery reliability, availability, and profitability. Our team developed a corrosion control document(CCD) for processing of the crude distillation unit(CDU). Recent study shows the loss due to corrosion in US is around $276 billion. It's a big concern for both managers and engineers of refinery industry. The CCD consists of numerous parts namely damage mechanism(DM), design data, critical reliability variable(CRV), guidelines, etc. The first step in the development of CCD is to build material selection diagram(MSD). Damage mechanisms affecting equipments and process need to be chosen carefully based on API 571. The selected nine DM from API 571 are (1) creep/stress rupture, (2) fuel ash corrosion, (3) oxidation, (4) high temperature sulfidation, (5) naphthenic acid corrosion, (6) hydrochloric acid(HCL) corrosion, (7) ammonium chloride(salt) corrosion, (8) wet $H_2S$ corrosion, and (9) ammonia stress corrosion cracking. Each DM related to corrosion of CDU process was selected by design data, P&ID, PFD, corrosion loop, flow of process, equipment's history, and experience. Operating variables affecting severity of DM are selected in initial stage of CRV. We propose the guidelines for reliability of equipments based on CRV. The CCD has been developed on the basis of the corrosion control in refinery industry. It also improves the safety of refinery process and reduces the cost of corrosion greatly.
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문제 정의
따라서 정유 및 석유화학 플랜트 설비에서 CCD 개발은 필수적이며, 장치에 대한 신뢰도를 향상시키고 부식에 의한 손실을 최소화하기 위한 기초적인 문서이다.
본 연구에서는 정유 플랜트 공정의 장치 신뢰도를 높이고, 부식환경에서 자유로운 운전을 위해 CCD 개발을 하였다. CCD는 1) MSD 작성 2) 장치별 DM 선정 3) CRV 선정 4) 운전 가이드라인 제시의 과정을 거쳐 개발되었다.
본 연구에서는 정유공장의 CDU 공정을 중심으로 CCD를 개발하였다. 일반적으로 CCD는 다음과 같은 내용을 포함한다.
본 연구에서는 정유공정의 ccd를 개발하고, 개발단계를 체계화 하고자 하였다. 이를 통하여 정유 공정 장치 및 부식 환경에 대하여 신뢰도를 향상시키고, 나아가 CCD DB에서 얻어낸 자료를 토대로 현재 사용되어지고 있는 위험기반검사gl, risk based inspection) 기법을 함께 시행흐卜여 현장에 적용시킨다면 경제적 효과를 얻을 수 있을 것이다.
제안 방법
마지막으로 본 연구에서 진행된 CCD 개발은 CDU 공정을 기초로 하여 진행되었으므로 FCQfluid cracking catalysis), HOU(heavy oil upgrade), LPG, 방향족(aromatics) 공정 등으로 확장하여 정유 . 석유화학 산업 전반의 안전 신뢰도를 높일 수 있을 것이다.
장치 신뢰도에 영향을 주지 않는 CRV 운전 가이드라인을 제시한다(참고자료: API 571, API 580 & 581, Chemical Vendor Guideline). 최종 개발된 CCD는 Fig.
구분하여 표시한다. 재질의 구분이 완료된 후, 각 공정 별 장치에 영향을 주는 DM(damage mechanism)을 기술하고, 그것을 토대로 검사주기 (inspection interval) 및 장치상태(equipment integrity) 에 영향을 주는 주요 변수(CRV, critical reliabiltity variables)를 선정한다. 마지막으로 선정된 주요 변수의 적정 운전범위를 제시한 가이드라인을 작성한다.
대상 데이터
API 5기에 명기된 19가지의 DM 중 현 공정에서 발생 가능한 9개의 DM을 선정하였다. 선정된 9 개의 DMe creep/stress rupture, fuel ash corrosion,
주요 변수가 선정 되었으면 각 변수별 측정 주기를 선정한다. 선정할 때에는 API 571, API 580 & 581 등을 참고하여 선정한다. A-column 장치의 상단부분은 HCL corrosion과 salt corrosion 의 두 가지 DM이 있다.
성능/효과
정량적 위험도를 산출할 수 있다. 나아가 이를 기반으로 설비의 검사 및 정비를 최소한의 노력과 비용으로 위험설비의 위험도를 줄일 수 있는 최적검사와 정비 방안을 구축하여 플랜트를 보유하고 있는 기업의 이윤을 향상시킬 수 있다.
또한 공정모사에 의한 위험성 예측 및 최적 운전 조건을 제시하여 보다 효율적인 설비 관리가 가능하다. 예를 들어, 플랜트의 주요 설비에 대한 정성적인 부식 시나리오를 개발하고, 각 시나리오에 대하여 시뮬레이션을 수행함으로써 정량적으로 위험 크기를 산정하여 기존 설비 사고의 발생 확률과 연관시켜 위험도를 예측할 수 있다.
본 연구에서 개발된 CCD와 이를 통한 기존의 RBI 기법과의 연동을 통하여 부식으로 인한 설비의 정량적 위험도를 산출할 수 있다. 나아가 이를 기반으로 설비의 검사 및 정비를 최소한의 노력과 비용으로 위험설비의 위험도를 줄일 수 있는 최적검사와 정비 방안을 구축하여 플랜트를 보유하고 있는 기업의 이윤을 향상시킬 수 있다.
위험도가 높은 설비의 검사주기를 짧게 하고 검사방법 역시 정밀검사를 수행할 수 있게 하는 RBI 시스템 구축한다. 이 시스템을 기반으로 한 의사결정 지침(decisionmaking guideline) 개발하여 공장설비의 안전성을 높이고, 효율적인 정비기준을 마련하여 비용을 줄일 수 있다.
후속연구
개발된 CCD로 DB를 구축하고, IOW 시스템과 연동시키면 현재의 정유 및 석유화학 산업 현장에서 효과적으로 쓰일 수 있을 것이다. 또한 시스템구축으로 회사 내 관계부서 간의 정보공유를 통하여 더욱더 효과적으로 공정 신뢰도를 높일 수 있을 것이다.
효과적으로 쓰일 수 있을 것이다. 또한 시스템구축으로 회사 내 관계부서 간의 정보공유를 통하여 더욱더 효과적으로 공정 신뢰도를 높일 수 있을 것이다. 나아가 IOW 시스템은 RBI 시스템과 연동이 될 수 있을 것이다.
체계화 하고자 하였다. 이를 통하여 정유 공정 장치 및 부식 환경에 대하여 신뢰도를 향상시키고, 나아가 CCD DB에서 얻어낸 자료를 토대로 현재 사용되어지고 있는 위험기반검사gl, risk based inspection) 기법을 함께 시행흐卜여 현장에 적용시킨다면 경제적 효과를 얻을 수 있을 것이다.
참고문헌 (7)
G.H. Koch, M.P.H. Brongers, N.G. Thompson, Y.P. Virmani, J.H. Payer, 'Corrosion Costs and Preventive Strategies in the United States', FSP & SFPE, 2003
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M.S. Ray, M.G. Sneesby, 'Chemical Engineering Design Project: A Case Study Approach', 2nd Edition, Gordan and Breach Science Publishers, ISBN 9056991361,1998
API(American Petroleum Institute), 'API RP 571 Damage Mechanisms Affecting Fixed Equipment in the Refining Industry', 2003
최송천, '세계 정유.석유화학 산업의 화두RBI(Risk-Based Inspection) 기술개발 현황', The Gas 36 Safety Journal, Vol. 33, No.3, pp. 22-29, 2007
J. T. Reynolds, 'Risk-Based Inspection - Where are we today?', CORROSION 2000, NACE International, Paper No. 00690, 2000
J. T. Reynolds, 'The Application of Risk-Based Inspection Methodology in the Petroleum and Petrochemical Industry', ASME, PVP-Vol. 336, p. 125, 1996
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