메탄올 합성 설비 “중국 제조”가 또 한 번 성공을 거두다. 대형 메탄올 가스 냉각 반응기도 국산화되었다

Thread Content

메탄올 생산 설비 “중국 제조”가 또 한 번 성공을 거두다 – 대형 메탄올 가스 냉각 반응기의 국산화
작성자/출처: 중국화공보
날짜: 2016-05-19
클릭률: 8
약 1년간의 안정적인 운영을 거친 후, 난징국창화공과학기술유한회사와 대당에너지화공유한책임회사, 대당내몽골도룬석탄화공유한책임회사가 공동으로 개발한 연간 168만 톤 규모의 메탄올 생산 설비용 가스 냉각 반응기의 국산화 기술은, 시스템의 전체 저항, 내부 온도 분포, 가스 유량 등 여러 기술 지표에서 해외 기술 수준에 도달하거나 그를 능가했습니다.5월 13일, 이 프로젝트는 베이징에서 중국 석유화학공업협회가 주관한 과학기술 성과 평가를 통과했습니다. 심사위원회는 해당 시스템의 핵심 장비가 국내 최초의 국산 대형 공냉식 메탄올 반응기에 해당하며, 해외 수입 장비를 성공적으로 대체했고 독자적인 지식재산권을 보유하고 있으며, 구조 설계가 선진적이고 합리적으로 국제적인 선진 수준에 도달했다고 판단했습니다. 난징 국창회사의 류중명 회장은 중국화공신문 기자에게, 이 프로젝트의 모든 장비를 설계부터 제작까지 완료하는 데 6개월이 넘는 시간이 걸렸다고 말했습니다. 내부 장비 제작 과정에서 발생하는 여러 기술적 난제들, 예를 들어 관판 가공, 관-외벽 부분의 압력 테스트, 분기 박스 용접 등을 극복한 끝에 2014년 9월에 제작이 완료되었으며, 2015년 6월에 정식으로 가동되기 시작했습니다.현재, 해당 공냉식 메탄올 반응기의 성능은 우수하며, 합성 시스템도 안정적으로 가동되고 있습니다.국산화된 장비의 작동 공정 파라미터와 생산 능력은 수입 장비의 설계 수준에 도달하거나 그 이상입니다. 중국 석화연합회가 전문가 그룹을 구성하여 72시간 동안 현장에서 평가한 결과, 해당 설비의 핵심 데이터가 계약 요건을 충족했습니다.공냉식 메탄올 반응기의 알코올 순도는 5.7%로, 설계값에 도달했습니다；공냉 메탄올 반응기 셸 측(촉매층) 저항은 0.18MPa, 튜브 측 저항은 0.08MPa로, 설계 지표를 상회함；축방향 유동 가스의 2차 분포 기술과 새로운 타원곡선형 기체 챔버 구조 덕분에, 서로 다른 위도에서의 축방향 동일 평면 내 평균 온도 차이가 5℃ 미만으로 유지되어, 평가 기준을 충족합니다. 소개에 따르면, 대당다롄석화회사는 기존에 연간 168만 톤 규모의 단일 시리즈 메탄올 생산 설비를 보유하고 있었으며, 이 설비는 독일 루치사의 기술을 도입한 것으로, 저압 연속 합성 방식을 사용하여 메탄올을 생산했습니다.장치 내의 공냉식 메탄올 반응기를 교체해야 하자, 대당에너지화학회사와 도룬석탄화학회사는 여러 차례 조사와 회의를 거친 끝에 국창회사를 이 대형 메탄올 장치의 합성 반응기 국산화를 위한 최적의 협력사로 선정했습니다. 양사는 함께 메탄올 장치 내의 공냉식 메탄올 반응기에 국산화 기술을 적용하기로 했습니다. 소개에 따르면, 이 국산화된 대형 메탄올 생산 기술의 주요 혁신점은 모듈식 설계 개념을 도입한 것으로, 가스 냉각식 메탄올 반응기 모듈(메탄올 합성 반응의 동역학 및 열역학, 열교환 단위 계산, 유체역학 계산, 저항 계산 등을 포함)을 개발했으며, 이를 가스 냉각식 메탄올 반응기의 공정 및 구조 설계에 성공적으로 적용했다；압력을 견딜 수 있는 외부 케이스와 내부 부품이 분리된 구조를 채택하여, 내부 부품들은 케이스 상부에 매달려 있습니다. 온도가 다른 부품들도 자유롭게 팽창할 수 있어 안전성과 신뢰성이 높습니다；이차 분포 기술과 새로운 타원곡선형 가스 박스 구조를 채택하여, 냉난방 가스가 균일하게 분포되고 촉매층의 반응 효율이 우수합니다；새로운 점형 곡선형 홈 구조를 채택하여, 케이스 측의 촉매가 균일하게 채워지며 설치 및 제거가 용이합니다. 여중명은 신형 공냉 메탄올 반응기가 연간 168만 톤 규모의 메탄올 생산 설비에서 처음으로 성공적으로 적용됨으로써, 이러한 유형의 핵심 메탄올 반응기를 국내에서 대규모로 생산할 수 있게 되었다고 말했습니다. 이는 대형 메탄올 합성 설비에 있어서 외국 기술의 독점을 깨뜨린 것입니다.　 뉴스 링크: 메탄올 생산 설비의 국산화 과정
국제적으로 선진적인 메탄올 합성 산업은 대형 설비를 중심으로 이루어지며, 일반적으로 한 개의 생산 설비의 생산 능력은 수백만 톤에 달합니다. 현재 가장 큰 규모의 생산 설비의 연간 생산 능력은 225만 톤에 이릅니다.우리나라의 메탄올 산업은 20세기 50년대에 시작되었으며, 당시 소련의 기술을 활용하여 란저우, 타이위안, 지린 지역에 아연-크롬계 촉매를 사용한 고압법 메탄올 합성 설비가 건설되었습니다.1960년대부터 1970년대에 걸쳐, 상하이의 우징 화학공장은 코크스와 나프타를 원료로 하는 메탄올 합성 설비를 자체적으로 구축했습니다. 또한 난징 화학공업회사의 연구소에서는 합성암모니아와 메탄올을 함께 생산하는 데 사용되는 중압형 구리 기반 촉매를 개발함으로써, 합성암모니아를 이용한 메탄올 생산 산업의 발전에 기여했습니다.1970년대에 쓰촨 위니론 공장은 중국 최초의 저압 메탄올 합성 설비를 도입했습니다. 이 설비는 아세틸렌 배가스를 원료로 하며, ICI의 저압 냉각식 합성 공정을 사용합니다.1980년대 중반, 치루 제2화학공장은 슬래그 오일을 원료로 하는 루치 저압 메탄올 합성 설비를 도입했습니다.1990년대 이후, 메탄올에 대한 수요가 급격히 증가함에 따라, 외국의 기술과 국내의 기술을 활용하여 수백 세트의 메탄올 및 메탄올-에탄올 생산 설비가 건설되었습니다. 그 결과, 우리나라의 메탄올 생산 기술은 전례 없는 수준으로 발전하게 되었습니다. 2010년 기준으로 국내의 메탄올 연간 생산량은 3,750만 톤에 달했으며, 이는 세계 총생산량의 약 50%에 해당합니다. 생산량 면에서는 세계 총생산량의 약 32%를 차지하며, 소비량 면에서는 세계 총소비량의 약 45%를 차지하여, 전 세계에서 가장 큰 메탄올 생산 및 소비국이 되었습니다.불완전한 통계에 따르면, 2015년 기준 국내의 메탄올 연간 생산량은 7,670만 톤에 달했으며, 2020년에는 9,868만 톤에 이를 것으로 예상됩니다. 국내의 합성메탄올 산업은 처음에는 전무했지만, 20년이 넘는 시간 동안 빠르게 발전해왔습니다. 현재 국내의 중소규모(30만 톤급) 합성메탄올 생산 설비들은 세계적인 수준에 도달했습니다. 하지만 백만 톤급의 대형 메탄올 생산 설비들은 아직 완전히 국산화되지 않았습니다. 특히 대형 메탄올 생산 공정이나 반응기와 같은 기술 장비들에 있어서는 여러 방면에서 지속적인 노력이 필요합니다. 이를 통해 해외 업체들이 대형 메탄올 생산 시장을 독점하는 상황을 타파해야 합니다. 2011년, 우리나라 최초의 국산 가스냉각식 메탄올 합성 반응기가 중국핵공업그룹 산하의 서부핵회사에서 성공적으로 수압 시험과 기압 시험을 통과했습니다. 해당 장비의 강도와 밀폐 성능은 모두 설계도 및 표준 규격의 요구사항을 충족시켰습니다.이 가스 냉각식 합성 반응기는 영국의 데이비 공정을 도입하여 개발된 것입니다. 단일 장비의 용적은 동일한 상태에서 전체적으로 소모되는 자재가 적어지고, 무게도 약 30% 줄어듭니다. 또한 생산에 필요한 에너지도 크게 감소하지만, 생산량은 대폭 증가합니다.