KR100494195B1 - 공정 플랜트 설계 방법 및 시스템 - Google Patents

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월크마이클케네스
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에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드
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Abstract

(a) 적어도 하나의 엔지니어링용 구성품의 세부 설계를 포함하는 생산 라인내 공정 플랜트용 세부 설계를 준비하는 단계와, (b) 다른 생산 라인내의 또 하나의 공정 플랜트용 세부 설계를 준비하는 단계를 포함하며, 상기 (a) 단계의 적어도 하나의 엔지니어링 구성품의 세부 설계가 상기 (b) 단계에서 재사용되는 공정 플랜트 설계 방법이다.

Description

공정 플랜트 설계 방법 및 시스템 {MULTIPLE PROCESS PLANT PRODUCT LINES FROM A COMMON SET OF ENGINEERED COMPONENTS}
공정 업계에서, 공정 플랜트의 공급자는 종종 주문 제작 방식으로 각 구매자의 사양에 맞추어 플랜트를 설계하고 건설한다. 이는 공정 플랜트가 저용량의 고도로 특수화된 고가 제품인 경우에 통상적인 관행이다. 그러한 플랜트는 정유, 화학 물질, 공업용 가스, 약품, 주요 금속 및 식품 가공과 같은 공정 업계에서 사용된다. 그러한 플랜트의 설계 및 엔지니어링 비용은 중요한데, 왜냐하면 설계 및 엔지니어링 작업의 많은 부분이 1회용으로 이루어지므로 추후의 플랜트용으로 재사용할 수 없기 때문이다.
공정 플랜트의 공급자는 잠재적인 구매자에게 비용 경쟁력있는 생산 라인을 제공하기 위해 구성품 선정과 설계 노력을 가능한 한 표준화하려고 한다. 플랜트 구성품을 표준화할수록 공급자에게는 대량 생산의 잇점이 생기지만, 주문에 맞춰 최대한의 융통성을 갖도록 제작하고 싶은 구매자의 욕구에는 반할 수 있다. 엔지니어링 설계의 비용이 대형 공정 플랜트의 자본 비용의 주요 요소이기 때문에, 공급자는 구매자의 사양에 따라 작동하는 비용 경쟁력있는 플랜트를 제공하기 위해 엔지니어링 설계 작업을 표준화하려는 강한 욕구가 있다. 공정 플랜트 공급자가 직면한 도전은, 공정 플랜트 설계에 사용되는 최소의 표준 구성품으로 각 생산 라인에서 공정 플랜트의 선택을 최대화 하는 동시에, 구매자에게 적정 수준의 선택 및 융통성을 제공하여 균형을 유지하는 것이다. 그렇게 되면, 공급자에게는 경쟁력 위치와 이윤이 개선되는 동시에 구매자에게는 최대 가치가 실현된다.
본 발명의 예시적인 실시 형태들은, 구매자의 요구 사항을 충족시키면서, 각 플랜트 설계에서 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 사용을 최대화함으로써 엔지니어링 설계 비용을 최소화하는 공정 플랜트 생산 라인을 제공하기 위한 엔지니어링 설계 접근의 필요성에 대해 다룬다.
본 발명은, (a) 적어도 하나의 엔지니어링용 구성품의 세부 설계를 포함하는 생산 라인내 공정 플랜트용 세부 설계를 준비하는 단계와, (b) 다른 생산 라인내의 또 하나의 공정 플랜트용 세부 설계를 준비하는 단계를 포함하며, 상기 (a) 단계의 적어도 하나의 엔지니어링용 구성품의 세부 설계가 상기 (b) 단계에서 재사용되는 공정 플랜트 설계 방법에 관한 것이다.
본 발명의 한 가지 실시 형태에 있어서, 공정 플랜트 설계 방법은 이하의 단계를 포함할 수 있다.
(a) 복수 개의 공정 플랜트 생산 라인을 정의하는 단계.
(b) 각 공정 플랜트 생산 라인에 대해 전체적인 공정 설계를 준비하는 단계.
(c) 상기 (b) 단계의 전체적인 공정 설계를 각각 복수 개의 엔지니어링용 구성품으로 분할하는 단계.
(d) 상기 (c) 단계의 복수 개의 엔지니어링용 구성품으로부터, 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그 구성품의, 추후의 전체적인 공정 설계에 필요한 공정 특성을 결정하는 단계.
(e) 공정 플랜트 생산 라인내 공정 플랜트의 세부 설계를 준비하는 단계로서, 그 세부 설계에는 이하의 단계들이 포함된다.
(e1) 상기 (d) 단계에서 결정된 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품으로부터 특정의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성을 선택하는 단계.
(e2) 상기 (e1) 단계에서 선택된 하나 이상의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품에 대한 세부 설계를 준비하는 단계.
(f) 또 하나의 공정 플랜트 생산 라인내의 공정 플랜트의 세부 설계를 준비하는 단계로서,
(f1) 그 세부 설계에는 상기 (d) 단계에서 결정된 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품으로부터 특정의 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성을 선택하는 단계가 포함되고,
(f2) 상기 (f1)에서 선택된 반복 가능한 엔지니어링용 구성품중 적어도 하나는, 세부 설계가 준비된 상기 (e2) 단계의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품중 하나와 동일하며,
(f3) 상기 (e2) 단계의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 세부 설계는 상기 (f) 단계의 공정 플랜트의 세부 설계에 재사용된다.
또한, 이 실시 형태에서는, 상기 (d) 단계의 일부로서, 전체적인 공정 설계와, 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그 구성품의 공정 특성과의 조합을 최적화하기 위해, 하나 이상의 공정 플랜트에 대한 전체적인 공정 설계를 수정하는 단계가 포함될 수 있다. 또한, 이 실시 형태는 공정 플랜트 생산 라인내 공정 플랜트의 추가적인 세부 설계를 준비하는 단계를 포함할 수 있으며, 각각의 추가적인 세부 공정 플랜트 설계는 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 적어도 하나의 이전 세부 설계를 이용한다. 적어도 하나의 추가적인 반복 가능한 엔지니어링 구성품에 대해 세부 설계를 준비할 수 있다.
전술한 공정 플랜트 설계 방법은, 공정 플랜트 생산 라인내 공정 플랜트의 추가적인 세부 설계에 추후 사용하기 위하여, 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 이전의 세부 설계로부터 설계 정보를 컴퓨터에 기초한 서류 및 데이타 관리 시스템에 전자식 포맷으로 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
각 공정 플랜트의 추후의 전체적인 공정 설계는 플랜트 자본 비용 및 작동 효율에 대한 적정 수준의 계획을 가능하게 할 수 있다. 공정 플랜트 생산 라인은 극저온 공기 분리 플랜트, 수소 생산 플랜트 또는 가스 분리 압력 스윙 흡수 플랜트를 포함할 수 있다. 가스 분리 압력 스윙 흡수 플랜트는 공기 분리를 위해 설계될 수 있다.
반복 가능한 엔지니어링용 구성품에는, 공급 공기 정화 시스템, 메인 열교환기, 리보일러, 증류 컬럼 섹션, 저온 엔클로저, 메인 공기 압축 시스템, 에어 부스터 컴프레서, 가스 팽창기, 재순환 컴프레서, 공정 제어 시스템, 고온 배관, 저온 배관, 극저온 액체 펌프 및 생산 가스 컴프레서로 이루어진 군으로부터 선택된 엔지니어링용 구성품이 포함될 수 있다. 각각의 증류 컬럼 섹션은 컬럼의 직경과 증기-액체 질량 이송 장치의 높이에 의해 정의될 수 있다. 각각의 메인 공기 압축 시스템은 최대 공기 유량 및 배출 압력에 의해 정의될 수 있다. 각각의 가스 압축기는 가스 유량 및 압력비에 의해 정의될 수 있다.
공정 플랜트 생산 라인은, 95-99 vol%의 산소를 함유하는 산소 가스와, 99.8 vol%까지의 산소를 함유하는 산소 가스와, 액체 산소와, 체적비로 대략 0.1 내지 1 ppm(백만분율;parts per million)의 비질소 성분을 함유하는 질소 가스와, 체적비로 대략 0.5 ppb(십억분율;parts per billion)까지의 비질소 성분을 함유하는 질소 가스와, 액체 질소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 생산물을 생산하는 공기 분리 플랜트를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 이하의 단계들을 포함하는 공정 플랜트 설계 방법에 관한 것이다.
(a) 복수 개의 공정 플랜트 생산 라인을 정의하는 단계.
(b) 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성을 정의하여, 그로부터 특정의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품을 선택하고 각각의 공정 플랜트 생산 라인의 전체적인 공정 설계에 조합시킬 수 있도록 하는 단계.
(c) 상기 (b) 단계에서 정의된 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품으로부터 특정의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품을 선택하는 것을 포함하는, 공정 플랜트 생산 라인내 공정 플랜트의 세부 설계를 준비하는 단계로서, 그 공정 플랜트의 세부 설계에는 선택된 반복 가능한 엔지니어링 구성품중 적어도 하나의 세부 설계를 준비하는 단계가 포함된다.
(d) 다른 공정 플랜트 생산 라인내의 하나 이상의 추가적인 공정 플랜트의 세부 설계를 준비하는 단계로서, 상기 (b) 단계에서 정의된 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품으로부터 특정의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품을 선택하는 단계를 포함하고, 이 (d) 단계에서 선택된 특정의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 적어도 하나가, 세부 설계가 준비된 상기 (c) 단계의 선택된 반복 가능한 엔지니어링용 서브시스템과 동일하며, 또한, 이 (d) 단계에서의 추가적인 공정 플랜트의 세부 설계에 필요한 반복 가능한 엔지니어링용 서브시스템의 추가의 세부 설계를 준비하는 단계를 포함하고, 이 (d) 단계에서의 공정 플랜트 생산 라인의 적어도 하나가 상기 (c) 단계에서의 공정 플랜트 생산 라인과 상이하다.
(e) 공정 플랜트 생산 라인내 공정 플랜트의 추가적인 세부 설계에 추후 사용하기 위하여, 상기 (c) 단계와 (d) 단계에서의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 세부 설계로부터 설계 정보를 설계 데이타베이스에 저장하는 단계.
각 공정 플랜트의 추후의 전체적인 공정 설계는 플랜트의 자본 비용 및 작동 효율에 대한 적정 수준의 계획을 가능하게 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 공정 플랜트 설계 방법은 비용 제안에 적절한 공정 플랜트의 전체적인 공정 설계를 준비하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 그 전체적인 공정 설계는 이하의 단계들을 포함한다.
(1) 잠재적인 구매자의 공정 플랜트에 대한 요구 사항을 결정하는 단계.
(2) 공정 플랜트 생산 라인으로부터 잠재적인 구매자의 요구 사항을 충족시키는 선택된 공정 플랜트를 선택하는 단계.
(3) 상기 (b) 단계에서 정의된 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품으로부터 선택된 반복 가능한 엔지니어링용 구성품을 이용하는 단계를 포함하는, 선택된 공정 플랜트의 전체적인 공정 설계를 준비하는 단계.
본 발명의 공정 플랜트 설계 방법은, 잠재적인 구매자에 대한 비용 제안을 준비하기 위해 선택된 공정 플랜트의 전체적인 공정 설계를 이용하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 공정 플랜트 설계 방법은 상기 (3) 단계에서 선택된 반복 가능한 엔지니어링용 구성품에 대해 상기 (e) 단계의 설계 정보를 이용하는 단계를 포함하는, 선택된 공정 플랜트의 세부 설계를 준비하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 이하의 단계들을 포함하는 공정 플랜트 설계 방법에 관한 것이다.
(a) 복수 개의 공정 플랜트 생산 라인을 정의하고, 그 공정 플랜트 생산 라인의 정의를 담고 있는 제1 세트의 전자 서류를 생성하며, 그 제1 세트의 전자 서류를 컴퓨터에 기초한 서류 및 데이타 관리 시스템에 저장하는 단계.
(b) 각 공정 플랜트 생산 라인에 대해 전체적인 공정 설계를 준비하고, 각 공정 플랜트에 대한 공정 설계 정보를 담고 있는 제2 세트의 전자 서류를 생성하며, 그 제2 세트의 전자 서류를 컴퓨터에 기초한 서류 및 데이타 관리 시스템에 저장하는 단계.
(c) 상기 (b) 단계의 각각의 전체적인 공정 설계를 복수 개의 엔지니어링용 구성품으로 분할하는 단계.
(d) 상기 (c) 단계의 복수 개의 엔지니어링용 구성품으로부터, 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그 구성품의, 추후의 전체적인 공정 설계에 필요한 공정 특성을 결정하고, 그 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성을 정의하는 정보를 담고 있는 제3 세트의 전자 서류를 생성하며, 그 제3 세트의 전자 서류를 컴퓨터에 기초한 서류 및 데이타 관리 시스템에 저장하는 단계.
(e) 공정 플랜트 생산 라인내 공정 플랜트의 세부 설계를 준비하는 단계로서, 그 세부 설계에는 이하의 단계들이 포함된다.
(e1) 상기 (d) 단계에서 결정된 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품으로부터 특정의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성을 선택하고, 컴퓨터에 기초한 서류 및 데이타 관리 시스템내의 제3 세트의 전자 서류로부터 특정의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성에 대한 전자식 폼의 정보를 검색하는 단계.
(e2) 상기 (e1) 단계에서 선택된 하나 이상의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품에 대한 세부 설계를 준비하고, 세부 설계 정보를 담고 있는 제4 세트의 전자 서류를 생성하며, 그 제4 세트의 전자 서류를 컴퓨터에 기초한 서류 및 데이타 관리 시스템에 저장하는 단계.
(f) 또 하나의 공정 플랜트 생산 라인내의 공정 플랜트의 세부 설계를 준비하는 단계로서,
(f1) 그 세부 설계에는 상기 (d) 단계에서 결정된 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품으로부터 특정의 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성을 선택하는 단계가 포함되고, 그 선택된 정보는 컴퓨터에 기초한 서류 및 데이타 관리 시스템내의 제3 세트의 전자 서류로부터 전자식 폼으로 검색된다.
(f2) 상기 (f1)에서 선택된 반복 가능한 엔지니어링용 구성품중 적어도 하나는, 세부 설계가 준비된, 그리고 컴퓨터에 기초한 서류 및 데이타 관리 시스템에 전자식으로 저장된 (e2)의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품중 하나와 동일하며,
(f3) 상기 (e2) 단계의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 세부 설계는 제4 세트의 전자식 서류로부터 전자식 폼으로 검색되어 상기 (f) 단계의 공정 플랜트의 세부 설계에 재사용된다.
본 발명은 이하의 단계들을 포함하는 극저온 공기 분리 플랜트 설계 방법을 포함할 수 있다.
(a) 복수 개의 극저온 공기 분리 공정 플랜트 생산 라인을 정의하는 단계.
(b) 각각의 극저온 공기 분리 공정 플랜트 생산 라인에 대해 전체적인 공정 설계를 준비하는 단계.
(c) 상기 (b) 단계의 각각의 전체적인 공정 설계를 복수 개의 엔지니어링용 구성품으로 분할하는 단계.
(d) 상기 (c) 단계의 복수 개의 엔지니어링용 구성품으로부터, 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그 구성품의, 추후의 전체적인 극저온 공기 분리 공정 플랜트 설계에 필요한 공정 특성을 결정하는 단계.
(e) 극저온 공기 분리 공정 플랜트 생산 라인내 공정 플랜트의 세부 설계를 준비하는 단계로서, 그 세부 설계에는 이하의 단계들이 포함된다.
(e1) 상기 (d) 단계에서 결정된 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품으로부터 특정의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성을 선택하는 단계.
(e2) 상기 (e1) 단계에서 선택된 하나 이상의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품에 대한 세부 설계를 준비하는 단계.
(f) 또 하나의 극저온 공기 분리 공정 플랜트 생산 라인내의 공정 플랜트의 세부 설계를 준비하는 단계로서,
(f1) 그 세부 설계에는 상기 (d) 단계에서 결정된 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품으로부터 특정의 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성을 선택하는 단계가 포함되고,
(f2) 상기 (f1)에서 선택된 반복 가능한 엔지니어링용 구성품중 적어도 하나는, 세부 설계가 준비된 상기 (e2) 단계의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품중 하나와 동일하며,
(f3) 상기 (e2) 단계의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 세부 설계는 상기 (f) 단계의 공정 플랜트의 세부 설계에 재사용된다.
반복 가능한 엔지니어링용 구성품에는, 공급 공기 정화 시스템, 메인 열교환기, 리보일러, 증류 컬럼 섹션, 저온 엔클로저, 메인 공기 압축 시스템, 에어 부스터 컴프레서, 가스 팽창기, 재순환 컴프레서, 공정 제어 시스템, 고온 배관, 저온 배관, 극저온 액체 펌프 및 생산 가스 컴프레서로 이루어진 군으로부터 선택된 엔지니어링용 구성품이 포함될 수 있다. 각각의 증류 컬럼 섹션은 컬럼의 직경과 증기-액체 질량 이송 장치의 높이에 의해 정의될 수 있다. 각각의 메인 공기 압축 시스템은 최대 공기 유량 및 배출 압력에 의해 정의될 수 있다. 각각의 가스 압축기는 가스 유량 및 압력비에 의해 정의될 수 있다.
공정 플랜트 생산 라인은, 95-99 vol%의 산소를 함유하는 산소 가스와, 99.8 vol%까지의 산소를 함유하는 산소 가스와, 액체 산소와, 체적비로 0.1 내지 1 ppm의 비질소 성분을 함유하는 질소 가스와, 체적비로 대략 0.5 ppb까지의 비질소 성분을 함유하는 질소 가스와, 액체 질소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 생산물을 생산하는 공기 분리 플랜트를 포함할 수 있다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은,
(a) 적어도 하나의 엔지니어링 구성품의 세부 설계를 포함하는, 제1 생산 라인내 제1 공정 플랜트의 세부 설계를 저장하는 데이타베이스와,
(b) 상기 데이타베이스와 통신하는 적어도 하나의 워크스테이션을 포함하며, 이 적어도 하나의 워크스테이션은, 그 워크스테이션을 이용하여 검색된 적어도 하나의 엔지니어링용 구성품의 세부 설계를 이용하여, 상기 제1 생산 라인과 다른 제2 생산 라인내의 제2 공정 플랜트의 세부 설계를 준비하는 사용자를 위해, 적어도 하나의 엔지니어링용 구성품의 세부 설계를 검색하도록 구성된 공정 플랜트 설계 시스템을 포함할 수 있다.
상기 데이타베이스는 워크스테이션에 저장될 수 있다. 상기 공정 플랜트 설계 시스템은 홈 서버와, 이 홈 서버와 통신하는 데이타베이스 서버를 더 포함할 수 있으며, 데이타베이스는 데이타베이스 서버에 있다. 또한, 상기 공정 플랜트 설계 시스템은 홈 서버 및 데이타베이스 서버와 통신하는 위성 서버를 포함할 수 있으며, 이 위성 서버에는 또 하나의 워크스테이션이 연결된다.
또한, 본 발명은 이하의 단계들을 포함하는 극저온 공기 분리 플랜트 설계 방법에 관한 것이다.
(a) 제1 생산 라인내의 극저온 공기 분리 플랜트에 대한 세부 설계를 준비하는 단계로서, 그 세부 설계에는 엔지니어링 구성품의 세부 설계가 포함되며, 그 엔지니어링 구성품에는 공급 공기 정화 시스템, 메인 열교환기, 리보일러, 증류 컬럼 섹션, 저온 엔클로저, 메인 공기 압축 시스템, 에어 부스터 컴프레서, 가스 팽창기, 재순환 컴프레서, 공정 제어 시스템, 고온 배관, 저온 배관, 극저온 액체 펌프 및 생산 가스 컴프레서 가운데 적어도 하나가 포함된다.
(b) 엔지니어링용 구성품의 세부 설계를 이용하여 제1 생산 라인과 다른 제2 생산 라인내의 또 하나의 극저온 공기 분리 플랜트에 대한 세부 설계를 준비하는 단계.
본 발명은 공통 세트의 엔지니어링용 구성품으로부터 다중 공정 플랜트 생산 라인을 제공하기 위한 방법 및 전략에 관한 것이다. 예시적인 실시 형태에서, 엔지니어링용 구성품은 엔지니어링용 시스템, 엔지니어링용 서브시스템 및 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 실시 형태는, 그러한 체적이 작고 변화가 다양하며 비용이 많이 드는 제품으로 종전에는 얻을 수 없었던 비용을 달성하는 공정 플랜트의 개발, 설계, 제조, 공급 및 생산 관리를 위한 골자를 제공한다. 엔지니어링용 구성품의 세부 설계는, 최초의 완성후에, 동일한 생산 라인내에서뿐만 아니라 다른 생산 라인에 걸쳐 재사용될 수 있다. 이하에서는, 극저온 공기 분리 공정 플랜트를 제공하기 위한 방법을 예시 목적으로 제시한다.
산소, 질소, 아르곤, 수소 및 합성 가스와 같은 공업용 가스의 생산에는 고도로 특수화된 자본 집약적인 공정 플랜트가 필요하다. 그러한 공업용 가스 업계는 정유, 화학 물질, 약품, 주요 금속 및 식품 가공과 같은 다른 공정 업계와 유사한데, 그것은 이들 업계에서 사용되는 공정 플랜트가, 선택된 공급업자에 의해 제공되는 체적이 작고 고도로 특수화된 고가의 제품인 것이 전형적이라는 점에서다.
산소와 질소를 다양한 순도와 압력에서 제공하기 위한 공기의 극저온 분리는 잘 알려져 있는 기술이다. 전통적으로, 40 내지 500 미터 톤/일(MT/D) 범위의 중간 크기 극저온 공기 분리 플랜트의 공급자는 일회용의 주문 제작 방식으로 플랜트를 설계하려는 경향이 있었다. 이전의 설계들은, 생산 라인내 플랜트에 필요한 엔지니어링 설계 노력의 양을 감소시키기 위해, 본보기 또는 안내로서 가능한 경우에 사용되었다. 당업계의 경쟁이 치열해짐에 따라, 공기 분리 플랜트의 제공자는 각각의 생산 라인이 주어진 플랜트 설계에 대해 일정 범위의 크기를 제공하는 생산 라인이 개발되어 있는 표준화를 지향해 왔다. 전형적으로는, 구매자에게 제한된 선택 범위가 제공되어 왔다. 이 접근은 특정 플랜트 크기와 특정에 대한 적절한 수요가 있는 경우 생산 라인내 소형의 플랜트에는 비교적 성공적이었다.
구매자에게 최소의 비용과 최대의 가치를 제공하기 위해 업계에서는 생산 및 생산 전략을 광범위하게 가치 엔지니어링해 왔다. 중요한 획기적인 기술적 진보 외에, 성능과 작동 비용을 크게 희생시키지 않으면서 자본 비용을 더욱 감소시키기 위해 공기 분리 플랜트 제공자가 이용할 수 있는 기술은 거의 없다. 따라서, 자본 비용을 크게 낮추기 위해 극저온 플랜트 공급자에게는 새로운 접근이 필요하다.
공기의 극저온 분리는 다른 공지된 공기 분리 방법보다 높은 생산 속도와 높은 생산 순도에 특히 적합한, 잘 알려져 있고 고도로 개발되어 있는 기술이다. 당업계에서는 다년간 광범위한 극저온 공기 분리 공정 사이클이 개발되어 왔다. 고객의 요구 사항에 맞추기 위해 구매자에게 광범위한 표준 선택 사항을 제공할 수 있도록 개별적인 생산 라인내의 플랜트의 설계에 충분한 융통성을 부여할 수 있다. 이는 "대량 주문 제작"이라고 알려져 있으며, 개별적인 생산 라인내에서의 주문 제작 융통성과 표준화간의 균형을 시도한다.
본 발명의 한 가지 예시적인 실시 형태에 따르면, 복수 개의 공정 플랜트 생산 라인을 정의할 수 있다. 공정 플랜트는, 1종 이상의 입력 공급 유체를 미리 정의된 특성의 1종 이상의 생산물 유체로 변환하도록 구성된 엔지니어링 구성품의 통합된 군을 포함할 수 있다.
그 후, 각각의 공정 플랜트 생산 라인에 대해 전체적인 공정 설계를 준비할 수 있다. 본 실시 형태에 따르면, 생산 라인 또는 공정 플랜트 생산 라인은, 흐름 용량과 같은 공정 파라미터가 다를 수 있고, 서로 유사한 전체적인 공정 설계로 되어 있는 공정 플랜트 세트를 포함할 수 있다. 상이한 생산 라인 내의 플랜트는 상이한 전체적인 공정 설계를 이용할 수 있다. 전체적인 공정 설계는 용량, 생산 순도, 플랜트 구조(예를 들면, 전체적인 흐름도) 및 관련 정보와 같은 공정 플랜트 생산 라인용의 핵심 공정 파라미터를 제시할 수 있다.
전체적인 공정 설계는 다수의 엔지니어링용 구성품으로 분할할 수 있다. 엔지니어링용 구성품에는, 예를 들면 엔지니어링용 시스템, 엔지니어링용 서브시스템 및 장치 부재들이 포함될 수 있다. 엔지니어링용 시스템은, 예컨대 메인 공기 압축 시스템과 같이 특정 공정 기능을 행하는 장치의 완전한 조립체를 포함할 수 있다. 엔지니어링용 서브시스템은, 예를 들면 공정 배관 및 메인 공기 압축 시스템과 관련된 계기와 같이 엔지니어링용 시스템의 일부인 특정 하드웨어를 포함할 수 있다. 공정 부재는, 예를 들면 메인 공기 압축 시스템에 사용되는 컴프레서와 같이 특정의 개별적인 기능을 행하는 특정 기계 또는 제작 아이템을 포함할 수 있다.
엔지니어링용 구성품으로부터, 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품과, 추후의 전체적인 공정 설계에 필요한 그것의 공정 특성을 결정할 수 있다. 반복 가능한 엔지니어링용 구성품은, 예를 들면 제1 공정 플랜트에 추후 사용하기 위해 세부적으로 설계된 엔지니어링용 구성품을 포함할 수 있으며, 그러한 설계는 최소한의 변경으로 다른 공정 플랜트에 재사용할 수 있다. 상이한 공정 플랜트가 제1 공정 플랜트와 같이 동일한 생산 라인내에 있거나, 제1 공정 플랜트가 아닌 다른 생산 라인내에 있을 수 있다. 공정 특성에는, 예컨대 컴프레서 흡입 압력 및 배출 압력, 산출 체적, 냉각수 필요량, 비동력 및 기타 적절한 특징과 같은 작동 특징의 범위가 포함될 수 있다.
본 실시 형태에 따르면, 공정 플랜트 생산 라인내의 공정 플랜트의 세부 설계를 준비할 수 있다. 공정 플랜트의 세부 설계에는, 예를 들면 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품으로부터 특정의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성을 선택하는 것과, 선택된 하나 이상의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품에 대한 세부 설계를 준비하는 것이 포함될 수 있다. 세부 공정 설계에는, 엔지니어링용 시스템, 엔지니어링용 서브시스템 및 장치 부재가 기능성 측면에서 완전히 특정화된, 추가로 개발되는 공정 플랜트에 대한 전체적인 공정 설계가 포함될 수 있다. 세부 설계에는, 각각의 엔지니어링용 시스템, 엔지니어링용 서브시스템 및 장치 부재가 조달 및 제조가 가능할 정도로 충분히 상세하게 완전히 특정화된, 추가로 개발되는 공정 플랜트에 대한 세부 공정 설계가 포함될 수 있다.
그 후, 또 하나의 공정 플랜트 생산 라인내의 공정 플랜트의 세부 설계를 설계할 수 있다. 그 세부 설계에는, 결정된 최소 개수의 반복 가능한 구성품으로부터 특정의 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성을 선택하는 것이 포함될 수 있다. 선택된 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 적어도 하나가, 제1 공정 플랜트 생산 라인내의 공정 플랜트의 세부 설계와 관련하여 선택된 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 하나와 동일할 수 있다, 본 실시 형태에 따르면, 제1 공정 플랜트 생산 라인내의 공정 플랜트와 관련하여 준비된 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 세부 설계를 제2 공정 플랜트 생산 라인내의 공정 플랜트의 세부 설계에 재사용할 수 있다.
이하의 설명은, 본 발명의 예시적인 실시 형태를, 다양한 순도와 압력에서 산소와 질소를 기체와 액체 모두의 상태로 생산하기 위한 극저온 공기 분리 플랜트의 설계에 적용한다.
예시적인 실시 형태에서, 계획 단계에서 개발된 정보는 컴퓨터에 기초한 설계 도구에 의해 전자식 폼으로 발생된다. 이 정보에는, 예를 들면 공정 흐름도, 배관도 및 계기도, 데이타 스프레드시트, 판매자 제공 서류, 비용 분석 및 엔지니어링 범위 보고서가 포함된다. 전자식 폼의 정보는 컴퓨터에 기초한 서류 및 데이타 관리 시스템에 의해 입력, 저장 및 검색을 위해 조작될 수 있다. 이 시스템은 모든 생산 및 설계 정보의 유일한 저장소일 수 있으며, 상이한 위치에 있는 상이한 설계 인력이 사용하기 위해 접근 가능할 수 있다. 전자식 폼의 모든 설계 정보의 중앙 저장은 생산 라인의 통합성을 유지하고 설계 인력간의 효율적인 통신을 가능하게 한다.
지금까지 약술한 계획 단계들을 이하에서 상세히 설명한다. 도 1은 그러한 단계들의 순서와, 그 안에서 발생한 전자식 설계 정보의 조작을 도시한 개략적인 흐름도이다. 도 2는 도 1의 계획 단계들에 의해 발생한 전자식 설계 정보의 조작, 저장 및 검색을 위해 사용할 수 있는 예시적인 전자 서류 및 데이타 관리 시스템이다.
도 2의 시스템은 홈 서버(201)와 위성 서버(203) 및 데이타베이스 서버(205)를 포함한다. 홈 서버(201)는 전자식 데이타 관리 시스템(207)과 전자식 데이타 관리 소프트웨어(209) 및 데이타 파일(211)을 포함할 수 있다. 위성 서버(203)는 전자식 데이타 관리 시스템(213)과 전자식 데이타 관리 소프트웨어(215) 및 데이타 파일(217)을 포함한다. 데이타베이스(206)는 데이타베이스 서버(205)에 위치하고, 예를 들면 Microsoft SQL 7 SP1과 같은 소프트웨어를 이용할 수 있다. 홈 서버(201)와 위성 서버(203)는 상당 거리 분리될 수 있으며, 고속 네트워크 연결(219)에 의해 이들 서버 사이에서 데이타가 전송될 수 있다. 데이타 파일(217) 및 데이타 파일(211)은, 선택적으로 정기적인 시간 간격, 예를 들면 매일 마다 서로 간에 상호 복제되어 갱신되는 공유 파일 또는 병렬 파일일 수 있다. 데이타베이스 서버(205)는 국지 네트워크 연결(220)에 의해 홈 서버(201)에 연결될 수 있다.
퍼스널 컴퓨터 또는 워크스테이션(221)에서 사용자는 홈 서버(201)에 존재하는 소프트웨어와의 연관하에 그 퍼스널 컴퓨터 또는 워크스테이션에 존재하는 소프트웨어를 이용하여 도 1의 계획 단계들을 실행할 수 있다. 마찬가지로, 퍼스널 컴퓨터 또는 워크스테이션(223)에서 사용자는 위성 서버(203)에 존재하는 소프트웨어와의 연관하에 그 퍼스널 컴퓨터 또는 워크스테이션에 존재하는 소프트웨어를 이용하여 도 1의 계획 단계들을 실행할 수 있다. 퍼스널 컴퓨터 또는 워크스테이션(221 및 223)은 각각 국지 네트워크 연결(225 및 227)에 의해 홈 서버(201)와 위성 서버(203)에 연결될 수 있다. 추가적인 퍼스널 컴퓨터 또는 워크스테이션(도시하지 않았음)이 국지 네트워크 연결(도시하지 않았음)에 의해 홈 서버(201)와 위성 서버(203)에 연결될 수 있고, 퍼스널 컴퓨터 또는 워크스테이션(221 및 223)과 동일한 방식으로 작동할 수 있다.
선택적으로, 퍼스널 컴퓨터 또는 워크스테이션(229)은 홈 서버(201)에 존재하는 소프트웨어와의 연관하에 터미널 서버(231)에 존재하는 소프트웨어를 이용하여 도 1의 계획 단계들을 실행할 수 있다. 퍼스널 컴퓨터 또는 워크스테이션(229)는 다이얼업 링크(233)에 의해 터미널 서버(231)에 연결될 수 있고, 터미널 서버(231)는 국지 네트워크 연결(235)에 의해 홈 서버에 연결될 수 있다. 추가적인 퍼스널 컴퓨터 또는 워크스테이션(도시하지 않았음)이 마찬가지로 홈 서버(201)와 연결될 수 있다.
도 1의 계획 단계들을 실행하는 사용자에 의해 발생한 전자식 설계 데이타 및 정보는 홈 서버(201)에 존재하는 전자식 데이타 관리 시스템(207)과 전자식 데이타 관리 소프트웨어(209)에 의해 조작될 수 있고, 또한 위성 서버(203)에 존재하는 전자식 데이타 관리 시스템(213)과 전자식 데이타 관리 소프트웨어(215)에 의해 조작될 수 있다. 전자식 설계 데이타 및 정보는, 홈 서버(201)에 위치하는 개별적인 데이타 파일(7, 13 및 14) 및/또는 위성 서버(203)에 위치하는 병렬의 개별적인 데이타 파일(7', 13' 및 14')에 저장되거나 그로부터 검색될 수 있다. 데이타 파일(7 및 7')은, 선택적으로 일정한 시간 간격, 예를 들면 매일 복제되는 공유 파일 또는 병렬 파일일 수 있다. 마찬가지로, 데이타 파일(13 및 13')도 선택적으로 일정한 시간 간격을 두고 복제되는 공유 파일 또는 병렬 파일일 수 있다. 유사한 방식으로, 데이타 파일(14 및 14')는 선택적으로 일정한 시간 간격을 두고 복제되는 공유 파일 또는 병렬 파일일 수 있다.
이하에서는, 도 1을 참조하면서 최초 계획(1)에서 시작되는 본 발명의 공정 플랜트 설계 방법에 대해 설명한다.
a) 복수 개의 공정 플랜트 생산 라인 정의
예시된 공정의 첫번째 단계, 즉 도 1의 단계(3)는 구매자의 요구 사항에 대한 이해에 기초하여 그러한 플랜트의 시장을 망라하는 전체적인 공정 플랜트 생산 라인을 정의하는 것이다. 예시된 실시 형태에 따른, 정의된 전체적인 공정 플랜트 생산 라인을 이하의 표 1에 기재하였다.
전체적인 생산 라인
생산 라인코드 기체 산소 LOX 기체 질소 LIN
순도,vol% O2 압력,barg %생산량 생산물순도 압력 %생산량 %생산량
0 95-97 1.1 0-3
1 95-97 1.1 0-10
2 95-97 1.3 0-10 ppm ≤5 barg 0-15 0-10*
3 95-97 1.3 0-10 ppm LP 15-50 0-10*
4 99.8까지 1.3 0-10 ppm ≤5 barg 0-15 0-10*
5 99.8까지 1.3 0-10 ppm LP 15-50 0-10*
6 ppm 4-11 barg 100 0-10
7 100 ppb 4-11 barg 100 0-10
8 ppb 4-11 barg 100 0-10
9 0.4 0-1(UHP) ppb 4-11 barg 100 0-10
LOX = 액체 산소.LIN = 액체 질소.* 플랜트가 LOX를 10%까지, LIN을 10%까지 생산하거나, 조합된 총합%로 10%까지 생산하게 됨.% 생산량은 전체 플랜트의 산소 생산량 %로 정의됨.LOX 및 LIN 생산량은 전체 산소 생산량에 기초함.기체 질소 생산량은 전체 공급 공기 흐름에 기초함.LP = 대기압 바로 위.질소의 생산 순도는 비질소 오염물의 전체 농도로 정의됨.ppm = 전형적으로 1-5 백만분율 (체적).ppb = 전형적으로 1-5 십억분율 (체적).UHP = 전형적으로 1-5 ppb의 비산소 오염물을 함유하는 초고순도 산소.
이 실시 형태에서, 공정 플랜트 케이스 0 내지 9는 각각 단일의 생산 라인으로 간주되고, 이들 각각의 생산 라인은 선택된 크기, 생산물 및 생산 속도를 갖는 개별적인 플랜트를 포함한다. 각각의 생산 라인에 대해 특정 플랜트 생산 속도 또는 용량이 정의되어 있다. 이들 공칭 생산 범위 또는 플랜트 크기는, 표 1의 전체적인 공정 플랜트 생산 라인과 조합되어, 실시 형태에 따른 메인 공정 플랜트 생산 라인을 정의한다. 예시적인 공칭 플랜트 생산물 흐름 범위가 이하의 표 2에 요약되어 있다.
공칭 플랜트 생산 범위
플랜트 용량 코드 주요 생산 가스 공칭 생산 범위, Nm3/hr
AO 산소 670-1500
BO 산소 1000-2140
CO 산소 1430-3140
DN 질소 1880-3600
EO 산소 2000-4500
FN 질소 2670-5200
GO 산소 2640-5500
HN 질소 3870-7470
JO 산소 3900-8360
KN 질소 4270-8470
LN 질소 6930-13470
이 실시 형태에서, 완전한 공정 플랜트 생산 라인은 표 1 및 표 2의 정보로부터 정의될 수 있으며, 메인 생산 라인 매트릭스는 이하의 표 3에 기재된 바와 같이 발생될 수 있다.
메인 공정 플랜트 생산 라인 매트릭스
플랜트용량코드(표 2) 생산 라인 코드(표 1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
AO x x x x x x
BO x x x x x x
CO x x x x x x
DN x x x x
EO x x x x x x
FN x x x x
GO x x x x x x
HN x x x x
JO x x x x x x
KN x x x x
LN x x x x
위에서 요약한 메인 공정 플랜트 생산 라인 외에, 펌핑된 액체 산소(LOX) 사이클에 의해 제공되는 고압 산소 생산을 위해 보충용 생산 라인이 정의될 수 있다. 이 예시적인 보충용 고압 산소 생산 라인은 이하의 표 4에 주어진 매트릭스로 요약될 수 있다.
고압 산소 공정 플랜트 생산 라인 매트릭스
플랜트용량 코드(표 2) 생산 라인 코드(표 1)
1 2 3 4 5
AO x x x x x
BO x x x x x
CO x x x x x
EO x x x x x
GO x x x x x
JO x x x x x
전술한 공정 플랜트 외에, 표 1의 생산 라인 코드 0, 2, 3, 4 및 5의 변형들인 4개의 추가적인 플랜트를 정의할 수 있다. 이들 추가적인 플랜트 선택 사항에서는 액체가 생산되지 않으며, 기체 질소 생산량이 표 1에 기재된 것보다 20%까지 많을 수 있다. 이들은 플랜트 용량 코드 AO, BO, CO 및 EO로 나타낸 플랜트들에 해당한다.
생산 라인내의 예시적인 공정 플랜트의 전체 계열은 위의 표 3과 표 4의 플랜트 용량과 생산 라인 코드의 표시된 조합으로 정의할 수 있다.
전술한 공정 플랜트는 공칭 최대 플랜트 생산 속도를 통해 나타낼 수 있다. 그러나, 실제 작동시에는, 각각의 개별적인 플랜트가 실제 플랜트 작동시에 일어날 수 있는 생산 속도의 증감에 따를 수 있도록 일정 범위의 생산 속도에 걸쳐 작동하도록 설계한다. 도 3은 앞서 표 1, 표 2 및 표 3에 주어진 예시적인 생산 라인 코드 0 내지 5에 대한 산소 플랜트 생산 범위를 보여주고 있다. 도 4는 예시적인 질소 생산 라인 코드 5 내지 9에 대한 마찬가지의 정보를 보여준다. 각각의 플랜트가 일정 범위의 공칭 생산 용량에 걸쳐 작동할 수 있다는 것을 알 수 있다. 이 예에서, 선택된 엔지니어링용 구성품들은 각각의 플랜트가 적정 수준의 작동 효율로 표시된 생산 범위에 걸쳐 작동할 수 있도록 정의된다. 공정 플랜트의 작동 효율에는, 단위 플랜트 생산 출력에 대해 나타낼 수 있는, 예를 들면 전력, 기구, 소모품, 임금 등을 포함하는 플랜트 작동의 전체 지출 가능한 비용이 포함될 수 있다.
전술한 예에서, 만약 각각의 플랜트를 예상 구매자를 위해 개별적으로 주문 설계한다면, 전술한 생산 라인에 모두 106개의 개별적인 공정 플랜트가 필요할 것이다. 그러한 주문 설계 플랜트에는 많은 엔지니어링용 구성품이 필요할 것이며, 그러한 설계 접근을 위한 엔지니어링 비용은 엄청날 것이다. 본 발명은 동일 생산 라인내에서뿐만 아니라 다른 생산 라인에 걸쳐서도 사용할 수 있는 더 적은 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품을 제공함으로써 이 잠재적인 상황을 해결하고자 하는 것이다.
본 실시 형태에서, 표 1 내지 표 4에 대해 앞서 개발된 정보는 전자식 폼으로 발생될 수 있고, 도 1 및 도 2의 생산 라인 및 공정 설계 서류 파일 위치(7) 및/또는 도 2의 예시적인 전자 서류 및 데이타 관리 시스템내의 병렬 설계 서류 파일 위치(7')에 전자식으로 저장될 수 있다.
(b) 공정 플랜트 생산 라인내의 각 공정 플랜트에 대한 전체적인 공정 설계 준비
도 1의 흐름도에서 단계(5)로 지시된 본 실시 형태의 다음 단계에서는, 각각의 생산 라인에 대한 전체적인 공정 설계를 준비할 수 있으며, 최종적인 공정 설계 정보를 전자식으로 생성할 수 있다. 전자식 정보는 도 1 및 도 2의 생산 라인 및 공정 설계 서류 파일 위치(7) 및/또는 도 2의 예시적인 전자 서류 및 데이타 관리 시스템내의 병렬 설계 서류 파일 위치(7')에 저장될 수 있다. 전술한 각각의 생산 라인에 대해 특정 공정 사이클을 이용할 수 있다. 생산 라인 코드 0, 1, 2, 3, 4 및 5에 대해서는 도 5, 6, 7, 8, 9 및 10의 LOX 비등 사이클을 각각 이용할 수 있다. 생산 라인 코드 6, 7, 8, 9에 대해서는 도 11, 12 및 13의 질소 사이클을 각각 이용할 수 있다. 도 5 내지 도 10에 도시된 팽창 터빈을 사용하는 대신, 냉각을 위해 액체 산소가 시스템내로 직접 주입되는 방식을 선택할 수도 있다. 전형적으로 LOX-보조라고 부르는 그러한 방식은 생산 라인 코드 0, 2, 3, 4 및 5에 이용할 수 있고, 이들 방식에서는 액체가 생산되지 않으며 기체 질소 생산량이 표 1에 도시된 것보다 20%까지 더 많을 수 있다. 다른 방식을 선택하면, 생산 라인 코드 1, 2, 3, 4 및 5에 대해 각각 25 barg까지의 압력에서 기체 산소 생산물을 이송하기 위해, 펌핑된 LOX를 이용하는 것을 도 6 내지 도 10의 공정 사이클에 추가할 수 있다.
전술한 바와 같은 전체적인 공정 설계를 도 5 내지 도 13의 사이클에 대해 전자식 폼으로 준비하고, 도 1 및 도 2의 생산 라인 및 공정 설계 서류 파일 위치(7) 및/또는 도 2의 예시적인 전자 서류 및 데이타 관리 시스템내의 병렬 서류 파일 위치(7')에 전자식으로 저장할 수 있다.
(c) (b)의 각각의 전체적인 공정 설계를 복수 개의 엔지니어링용 구성품으로 분할
주문 설계 방식으로 예상 구매자에게 106개의 개별적인 플랜트를 제공하기 위해 필요하게 되는 세부 엔지니어링 설계의 양을 감소시키기 위하여, 본 실시 형태의 다음 단계는 도 5 내지 도 13의 공정 사이클을 위해 준비되는 전체적인 공정 설계를 엔지니어링용 구성품들로 분할하는 것이다. 이 단계는 도 1의 흐름도에서 단계(9)이다. 그 결과는 이하의 표 5에 제시되어 있는데, 이들 공정 플랜트의 전체적인 설계에 사용되는 엔지니어링용 구성품들을 요약한 것이다. 엔지니어링용 구성품들은 표 5에 기재된 엔지니어링용 시스템 및 장치 아이템으로부터 선택할 수 있다.
공기 분리 공정 플랜트용 엔지니어링용 시스템 및 장치
엔지니어링용 시스템 및 서브시스템 장치 아이템
메인 공기 압축 시스템 전기 모터
에어 부스터 압축 시스템 유입 필터
생산물 압축 시스템(산소) 터보팽창기
생산물 압축 시스템(질소) 액체 산소 펌프
팽창 시스템 메인 열교환기
펌프 박스 시스템 리보일러
저온 엔클로저 시스템 덤프 증발기
증류 컬럼 시스템 흡착 용기
상호 연결 배관 시스템 통풍 소음기
공정 모듈 시스템 재생 히터
공급 공기 처리(TSA 시스템)
제어 및 분석 시스템
생산물 배관 시스템
증류 컬럼 시스템
표 5의 엔지니어링용 구성품들은 그것들의 기계류 범주, 저온 공정 범주 및 고온 공정 범주를 예시한 도 14에 개략적으로 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 엔지니어링용 구성품에는 도 14에 도시된 엔지니어링용 시스템과 엔지니어링용 서브시스템, 그리고 개별적인 장치가 포함될 수 있다. 이들 구성품의 개수와 공정 특성은, 각각의 후속 공정 플랜트의 세부 엔지니어링 비용 구성품을 최소화하는 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 선택이 가능하도록 하면서, 판매 제안을 위해 적정 수준의 예비 비용 추정을 준비할 수 있도록 설정되며, 적정 수준의 플랜트 작동 효율을 가능하게 한다. 표 5의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 최소 개수의 결정에 대해 이하에서 설명한다.
(d) 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 추후의 전체적인 공정 설계에 필요한 그것의 공정 특성 결정
최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품은, 예를 들면 전술한 엔지니어링용 구성품으로부터 그러한 반복 가능한 엔지니어링용 구성품이 동일 생산 라인내에서, 그리고 다른 생산 라인에 걸쳐 추후의 전체적인 공정 설계에 사용될 수 있도록 도 1의 단계(11)에서 결정된다. 이러한 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 선택은, 예상 구매자에게 예비 판매 제안을 준비하는 데에 이용되는 자본 비용 및 작동 효율의 예비 추정에 있어 적정 수준의 정확성을 가능하게 한다. 적정 수준의 정확성은, 예를 들면 완성된 작동 플랜트의 실제 자본 비용 및 실제 작동 효율의 ±5%일 수 있다. 공정 플랜트의 자본 비용에는 모든 엔지니어링용 구성품 및 재료와, 건설, 엔지니어링, 계획 관리 및 감독을 위한 인력의 전체 비용이 포함될 수 있다.
최소 개수의 반복 가능한 구성품을 선택하는 것은 최종적으로 설계 및 위탁되는 각각의 공정 플랜트의 적정 수준의 작동 융통성 및 효율에 의해 결정될 수 있다. 예를 들면, 최소 개수의 공급 공기 압축 시스템 및 그것의 공정 특성을 선택함에 있어서, 각각의 공정 플랜트에 대해 선택된 각각의 압축 시스템의 컴프레서 효율은 플랜트의 작동 범위에 걸쳐 플랜트 효율 및 융통성이 적정 수준이 되도록 해야 한다. 각각의 개별적인 공정 플랜트의 주문 설계는 그 플랜트에 대해 가장 효율적인 압축 시스템의 선택을 가능하게 할 것이다. 그러나, 전술한 공정 라인에는 106개의 플랜트가 있으므로, 그렇게 되면 압축 시스템이 다수 필요할 것이다. 따라서, 생산 라인내의 106개의 플랜트에 대한 압축 시스템의 최소 개수 및 공정 특성의 선택은, 최대화되어야 하는 플랜트 작동 효율과, 최소화되어야 하는 플랜트 자본 비용 간의 균형 또는 최적화이다. 다른 반복 가능한 구성품의 최소 개수를 선택하는 것도 이 설계 철학을 따른다.
일반적으로, 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 개수가 많을수록, 자본 비용의 예비 추정이 더 정확지고, 예측 및 실제의 플랜트 작동이 더 효율적으로 된다. 그러나, 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 개수가 더 많으면, 각각의 공정 플랜트의 추후의 세부 설계를 준비하는 데에 엔지니어링 설계 작업량이 더 많아져, 자본 비용이 증가한다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 선택은, 예를 들면 실제로 판매 및 위탁되는 각각의 추후의 공정 플랜트의 세부 엔지니어링 비용 구성품을 최소화하는 동시에, 판매 제안을 위한 적정 수준의 예비 비용 추정의 준비를 가능하게 하고, 각각의 위탁된 공정 플랜트의 작동 효율을 적정 수준으로 만드는 최적화이다. 플랜트 효율이 적정 수준으로 감소되면, 플랜트 자본 비용이 바람직한 수준으로 감소한다.
본 실시 형태에서, 반복 가능한 엔지니어링용 구성품은 표 5의 엔지니어링용 구성품의 분석에 기초하여 정의된다. 이 분석에서 정의된 주요 반복 가능한 엔지니어링용 구성품은 이하의 표 6에 제시되어 있다. 다른 반복 가능한 엔지니어링용 구성품도 필요에 따라 추가할 수 있다.
공기 분리 공정 플랜트용의 반복 가능한 엔지니어링용 시스템 및 장치
1) 증류 컬럼 시스템
2) 저온 엔클로저 시스템
3) 리보일러
4) 메인 열교환기
5) 메인 에어 컴프레서
6) 에어 부스터 컴프레서
7) 공급 공기 세정용 흡착 용기
8) 팽창 시스템
9) 공정 모듈 시스템
반복이 불가능한 엔지니어링용 구성품에는, 예를 들면 부지 준비와 같은 부지에 특정되는 아이템, 토목 공사, 기초, 전기 전환기어 및 공급 시스템, 그리고 냉각수 시스템이 포함된다.
본 실시 형태에 따라 표 6의 각각의 범주에 대해 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품을 정의하는 것에 대해 이하 설명한다.
1) 증류 컬럼 섹션
도 5 내지 도 13에 예시된 바와 같은 공기 분리 공정 시스템의 고압(HP) 증류 컬럼 및 저압(LP) 증류 컬럼의 설계는, 전체적인 HP 컬럼 및 LP 컬럼을 상부 섹션과 중간 섹션 및 하부 섹션으로 분할함으로써 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따라 행할 수 있다. 또한, 질소의 대량 생산을 위해 보충용 컬럼 섹션을 이용할 수 있다. 그러한 보충용 컬럼 섹션은 "상단 해트(top hat)"로 알려져 있으며, 표 8에 기재되어 있다. 표 3의 매트릭스에 요약되어 있는 복수 개의 공정 플랜트에서, 각 공정 플랜트의 실제의 HP 컬럼 및 LP 컬럼에는 필요한 생산 속도 및 생산 순도에 따라 하나, 둘 또는 세 개의 섹션이 필요할 수 있다.
전술한 56개의 플랜트에 대한 증류 컬럼의 주문 설계에는, 질량 이송 장치(트레이, 구조화 패킹 또는 그 조합)의 특정 개수와 형태를 포함하는 특정 높이와 특정 직경을 각각 갖는 200개가 넘는 컬럼 섹션이 필요하다. 각 컬럼 섹션의 높이와 직경은 질량 이송 장치의 형태, 사용된 특정 설계의 상호 관계, 그리고 설계 안전 계수에 대한 설계자의 철학과 부합하는 종래의 엔지니어링 방법에 의해 선택된다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따르면, 특정 직경 및 높이를 각각 갖는 49개의 개별적인 컬럼 섹션이, 표 3의 생산 라인내의 공정 플랜트에 대해 적절히 조합되어 사용되기 위해 지정된다. 표 4의 추가적인 생산 라인도 그러한 지정된 섹션을 이용할 수 있다. 표 7에는, 표 3 및 표 4에 정의된 생산 라인에서의 사용을 위해 지정된 섹션 직경과 섹션 높이의 개별적인 조합을 나타내는 요약 매트릭스가 주어져 있다. 섹션 직경은 직경 코드 1 내지 12로 나타내었는데, 이는 525 mm 내지 1600 mm의 컬럼 직경을 의미하고, 섹션 높이는 1650 mm 내지 9300 mm의 높이를 의미하는 높이 코드 A 내지 F로 나타내었다. 본 실시 형태에서, 지정된 각각의 섹션의 실제 직경과 높이는 그 섹션에 대한 질량 이송 장치의 설계자의 선택에 좌우되며, 질량 이송 장치는 트레이, 구조화 패킹 또는 그 조합을 포함한다.
직경코드 높이 코드
A B C D E F
1 x x x
2 x x
3 x x x x
4 x x x x x x
5 x x x
6 x x x x x x
7 x x x
8 x x x x x x
9 x x x x x
10 x x x x
11 x x x x x
12 x x x
표 7의 컬럼 섹션들은, 생산 라인내의 각각의 플랜트에 대한 컬럼 섹션의 매트릭스인 표 8에 도시된 바와 같이 표 3의 생산 라인에 이용된다. 이들 49개의 상이한 컬럼 섹션들은 섹션 높이와 섹션 직경의 독특한 조합들로, 본 발명의 실시 형태에 따라 정의된 모든 생산 라인의 증류 컬럼용의 최소 개수의 엔지니어링용 구성품을 나타낸다
삭제
위에서 정의된 컬럼 섹션의 개수는 표 3 및 표 4에 정의된 플랜트 생산 라인에 기초한 것이다. 다른 플랜트 생산 라인을 정의할 수도 있으며, 이를 위해서는 컬럼 섹션이 다수 필요할 수 있다.
2) 저온 박스
저온 박스는 표 4 및 표 5에 기재된 공정 플랜트 생산 라인의 증류 컬럼, 메인 열교환기 및 리보일러를 위핸 절연 엔클로저로서 이용될 수 있다. 저온 박스의 폭과 깊이 치수의 예들이 표 9에 요약되어 있으며, 박스의 높이는 표 10에 요약되어 있다.
플랜트용량코드 박스 폭 박스 폭
바닥 섹션 상단 섹션
AO 2200 2600 1700
BO 2500 2700 1800
CO 2700 3100 2000
DN 2400 2700 1700
EO 3000 3500 2200
FN 2500 2800 1900
GO 3300 3900 2400
HN 2800 3100 2100
JO 3700 4800 2700
KN 3000 3500 2200
LN 3500 4100 2500
생산 라인 코드 박스 높이
0 24000
1 27000
2 32000
3 36000
4 35000
5 40000
6 22000
7 24000
8 32000
9 34000
이들 예시적인 치수들은 표 4 및 표 5에 정의된 공정 플랜트 생산 라인이 변경되면 변할 수 있다.
표 1의 케이스 0, 2, 3, 4 및 5의 변형인 4개의 추가적인 플랜트에 대해 저온 캔(즉, 실린더 엔클로저)를 이용할 수 있으며, 상기 플랜트는 액체 생산물을 생산하지 않는다.
3) 리보일러
리보일러는 저압 컬럼의 배출통내의 산소가 풍부한 액체중에 침지되는 플레이트-앤드-핀(plate-and-fin) 형태의 열사이펀 열교환기이다. 이 열교환기는, 고압 컬럼으로부터의 질소 증기가 다른 채널내에서 비등하는 액체와의 간접 열교환에 의해 선택된 흐름 채널내에서 응축되도록 다중으로 구성되어 있다. 질소는 수직으로 배향된 플레이트에 대해 수직으로, 그리고 평행하게 흐른다.
열교환기내의 플레이트는 모든 플랜트 용량에 대해 공통 길이(즉, 수직 치수)를 갖고 있다. 스택내에서의 플레이트의 폭과 개수는 플랜트의 흐름 용량에 따라 변한다. "높이"라는 용어는 플레이트에 수직인 방향으로 스택의 치수를 정의하는 데에 이용된다. 스택의 높이 대 폭의 비와 유효 질소 흐름 속도는 리보일러의 크기가 변하여도 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 유효 질소 흐름 속도는, 사용된 플레이트-앤드-핀 열교환기의 실제 형태와, 리보일러 및 증류 시스템의 필요한 작동 특성에 기초하여 설계자가 선택한다. 헤더가 2개인 형태가 사용되는데, 헤더중 하나는 산소가 주생산물인 플랜트용이고 나머지 헤더는 질소가 주생산물인 플랜트용이다.
표 11은 앞서 정의된 플랜트 용량 코드의 함수로서의 예시적인 리보일러 설계의 매트릭스이다. 11개의 리보일러 설계가 제시되어 있는데, 길이는 공통적이고 2개의 헤더 설계를 공유한다.
리보일러 설계 매트릭스
플랜트 용량 코드 폭 코드 높이 코드 길이 코드 헤더 형태 코드
AO W1 H1 L O
BO W2 H2 L O
CO W3 H3 L O
DN W4 H4 L N
EO W5 H5 L O
FN W6 H6 L N
GO W7 H7 L O
HN W8 H8 L N
JO W9 H9 L O
KN W10 H10 L N
LN W11 H11 L N
4) 메인 열교환기
메인 열고환기는 증류 컬럼으로부터의 저온 공정 흐름에 대항하여 공급 공기를 냉각하는 플레이트-앤드-핀 형태의 열교환기이다. 유체의 흐름은 수직 방향, 즉 위쪽이나 아래쪽이고, 수직으로 배향되어 있는 플레이트와 평행하다.
열교환기내의 플레이트는 모든 플랜트 용량 및 생산 라인에 대해 공통 길이(즉, 수직 치수)를 갖는다. 스택내에서의 플레이트의 폭과 개수는 플랜트의 흐름 용량과 생산 계획에 따라 변할 수 있다. "높이"는 플레이트와 수직인 방향으로의 스택의 치수이다. 스택의 높이 대 폭의 비와 유효 유체 흐름 속도는 열교환기의 크기가 변하여도 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 유효 유체 흐름 속도는, 예를 들면 사용된 플레이트-앤드-핀 열고환기의 실제 형태와, 증류 시스템의 필요한 작동 특성에 기초하여 설계자가 선택한다.
표 12는 전술한 플랜트 용량 코드와 생산 라인 코드에 대한 예시적인 메인 열교환기 설계의 매트릭스이다. 이 예시된 열고환기의 폭과 높이로부터 플랜트 용량에 대한 11 가지의 상이한 열교환기 크기가 생긴다. 헤더 설계는 생산 계획에 의해 결정되며, 정의된 생산 라인에 대해 4개의 상이한 헤더 설계가 이용된다. 이 예에서, 표 12의 56개의 개별적인 플랜트에 대해 총합 29 가지의 메인 열교환기 설계가 이용된다.
5) 메인 에어 컴프레서
메인 에어 컴프레서는 가능하다면 공통의 구성품을 사용할 수 있도록 각각의 공정 플랜트 용량에 공급 공기를 제공하기 위해 선택된다. 이 예에서, 7개의 컴프레서 프레임 크기 및 드라이버 조합이, 표 13에 요약된 바와 같은 11 가지의 플랜트 크기를 공급하기 위해 선택되었다. 공통의 프레임 크기/드라이버 조합으로 플랜트 BO와 DN에 상이한 컴프레서 휠이 사용되었다. 또한, 공통의 프레임 크기/드라이버 조합으로 플랜트 CO, EO 및 KN에 상이한 컴프레서 휠이 사용되었다. 그리고, 공통의 프레임 크기/드라이버 조합으로 플랜트 GO와 LN에 상이한 컴프레서 휠이 사용되었다.
플랜트 용량 코드 컴프레서 프레임 크기/드라이버 코드 설계점에서의 최대 흐름 및 배출 압력
최대 흐름, Nm3/hr 배출 압력, barg
AO CFD1 6651 5.0
BO CFD2 9591 5.0
CO CFD3 13385 5.0
DN CFD2 5072 6.4
EO CFD3 18521 5.0
FN CFD4 7608 6.4
GO CFD5 26450 5.0
HN CFD6 10144 6.4
JO CFD7 36923 5.0
KN CFD3 15205 6.4
LN CFD5 21963 6.4
주:
1) 컴프레서는 Cooper, Atlas Copco, and Demag와 같은 판매자가 공급하는 원심 통합 기어식 기계일 수 있다.
2) 생산 체적을 줄여야 할 때에는 최대 설계 흐름을 40%까지 감소시킬 수 있다.
3) 플랜트 코드 DN, FN, HN, KN 및 LN에 대한 흐름은 5.6 barg의 질소 생산 압력에 기초한 것이다.
따라서, 본 실시 형태에서, 최소 개수의 반복 가능한 메인 에어 컴프레서 프레임/드라이버 조합은 일곱이다.
6. 에어 부스터 컴프레서
본 실시 형태에서는, 플랜트 코드 AO, BO, CO, EO, GO 및 JO에 대해 에어 부스터 컴프레서가 사용된다. 선택된 컴프레서 형태 및 설계점 최대 흐름 및 배출 압력 사양이 표 14에 요약되어 있다.
플랜트 용량 코드 부스터 컴프레서 형태 설계점에서의 최대 흐름 및 배출 압력
최대 흐름, Nm3/hr 배출 압력, barg
AO 루츠 블로어(Roots blower) 1774 5.9
BO 루츠 블로어 2598 5.9
CO 루츠 블로어 3664 5.8
EO 루츠 블로어 5041 6.0
GO 루츠 블로어 7209 6.1
JO 원심 (1) 10073 6.1
(1) 메인 에어 컴프레서상의 추가적인 휠
7. 공급 공기 정화 시스템용 흡착 용기
온도 스윙 흡착(TSA) 또는 온도-압력 스윙 흡착(TPSA) 시스템은, 압축된 공급 공기로부터 물, 이산화탄소 및 기타 저농도 오염물을 제거하여 플랜트의 저온 섹션에서 동결 및 작동상 안전 문제를 방지한다. TSA 또는 TPSA의 선택은 플랜트 부지 주위의 대기 상태 및 특정 플랜트의 작동 요건에 좌우될 수 있다. 전형적인 TSA 또는 TPSA 시스템은 종래의 흡착 공정 사이클에 따라 작동하는 2개의 병렬 흡착 용기를 이용한다.
TSA 또는 TPSA 시스템의 설계에 있어 설계 파라이터와 자본 비용에 있어서의 요인은 흡착 용기의 직경 및 접선-대-접선 치수이다. 각각의 플랜트 용량 코드에 대한 흡착 용기의 예시적인 치수가 표 15에 요약되어 있다.
플랜트 용량 코드 흡착 용기 직경, mm
AO 1600
BO 2000
CO 2300
DN 1600
EO 3000
FN 2000
GO 3300
HN 2300
JO 3900
KN 3000
LN 3300
TPSA 사이클이 선택되면, 접선-대-접신 치수는 예를 들면 3300 mm일 수 있다. TSA 사이클이 선택되면, 접선-대-접선 치수는 예를 들면 4200 mm일 수 있다.
따라서, 본 실시 형태에서, 최소 개수의 반복 가능한 흡착 용기 설계(즉, 용기 직경)은 6이다.
8. 팽창기
본 실시 형태에서, 냉각 및 압축된 공급 공기 흐름의 일팽창에 의한, 또는 대안으로서 증류 컬럼으로부터의 저온 생산물 또는 부산물 흐름의 일팽창에 의한 냉각을 제공하기 위해 각각의 공정 플랜트에 팽창기가 사용된다. 일팽창을 위해 사용되는 터보팽창기는, 발생된 일이 공기 또는 오일 브레이크 시스템에 의해 소산되는 소산형 팽창기일 수 있다. 대안으로서, 발생된 일을 메인 에어 컴프레서를 구동시키거나 구동을 돕는 데에 이용할 수 있다.
표 16에 요약된 바와 같이, 예시적인 팽창기가 각각의 공정 플랜트 경우에 대해 선택된다. 오일 브레이크식 팽창기가 사용되면, 4 가지의 팽창기 크기가 도시된 바와 같은 11 가지의 상이한 플랜트 용량을 제공할 수 있다. 오일 브레이크식 팽창기는 용량 코드가 AO, BO, CO, DN 및 EO인 플랜트에 대해 사용될 수 있으며, 필요하다면 용량 코드가 FN, GO, HN, JO, KN 또는 LN인 임의의 플랜트에 대해 사용될 수 있다. 대안으로서, 메인 에어 컴프레서상의 팽창기 휠에 의하여 용량 코드가 FN, GO, HN, JO, KN 또는 LN인 임의의 플랜트에 대해 팽창기 듀티(duty)가 제공될 수 있다. 이 선택을 하면, 3 가지의 예시적인 팽창기 크기가 표 16에 기재된 바와 같은 5 가지의 상이한 플랜트 용량을 제공한다.
팽창기
플랜트 용량 코드 팽창기 선택 사항
오일 브레이크식 팽창기크기 표시 메인 에어 컴프레서상의 팽창기 휠 크기 표시
AO E1 이용 불가
BO E1 이용 불가
CO E2 이용 불가
DN E2 이용 불가
EO E2 EW1
FN E2 EW1
GO E2 EW1
HN E2 EW1
JO E3 EW2
KN E3 EW2
LN E4 EW3
따라서, 본 실시 형태에서, 최소 개수의 반복 가능한 팽창기는 오일 브레이크식 팽창기에 대해서는 4개이고, 메인 에어 컴프레서상의 팽창기 휠의 선택 사항에 대해서는 3개이다. 팽창기는 여러 팽창기 판매자중 임의로부터 입수할 수 있다.
9. 공정 모듈
본 발명의 실시 형태에 따르면, 공정 모듈은 TSA 또는 TPSA 시스템(흡착 용기 제외), 플랜트 제어 시스템, 분석기 및 생산 배관 시스템을 포함하는 각각의 공정 플랜트 설계의 통합된 부분이다. 여기서, 4개의 기본 모듈이 생산 라인에서 공정 플랜트 역할을 하는 공정 스키드(process skid)의 일부로서 정의된다. 이 예에서, 이들 공정 스키드는 8, 10, 12 및 16 인치의 공급 공기 유입 라인 직경에 의해 정의되고, 표 17에 기재된 바와 같이플랜트 용량 코드에 의해 정의된 공정 플랜트에 이용된다.
플랜트 용량 코드 공정 스키드 표시(공기 유입 라인 크기, 인치)
8 10 12 16
AO x
BO x
CO x x
DN x
EO x x
FN x
GO x x
HN x x
JO x
KN x x
LN x x
이 매트릭스는, 예를 들면 8 인치 유입 라인으로 표시된 공정 스키드가 플랜트 용량 코드 AO, BO, CO, DN, FN 및 HN로 정의된 생산 라인에 대해 사용될 수 있다는 것을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 실시 형태에서, 최소 개수의 반복 가능한 공정 스키드 모듈은 4개이다.
표 6 내지 표 17에 기재된 정보는, 도 1 및 도 2의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 서류 파일 위치(13)에, 그리고/또는 도 2의 예시적인 전자 서류 및 데이타 관리 시스템내의 병렬의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 서류 파일 위치(13')에 전자식 포맷으로 저장될 수 있다.
(e) 생산 라인내 공정 플랜트의 세부 설계 준비
본 실시 형태에서, 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성이 전술한 바와 같이 결정되고 나면, 제1의 생산 라인내 특정 공정 플랜트가 선택되고, 도 1의 단계(15)로 표시된 바와 같이 세부 설계가 준비된다. 이는 그 특정 플랜트에 대한 실계 구매 계약에 따라 이루어지는 것이 전형적이며, 도 1의 아이템(17)에서와 같이 결정된 플랜트 사양이 세부 플랜트 설계의 기초를 형성한다. 이용되는 전체적인 공정 설계 정보는 도 1 및 도 2의 생산 라인 및 공정 설계 파일 저장 위치(7) 및/또는 도 2의 파일 위치(7')로부터 검색된다. 특정 공정 플랜트에 대한 반복 가능한 엔지니어링용 구성품은 미리 정의된 것들로부터 선택된다. 그 플랜트에 대해 선택된 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 하나 이상, 또는 모두에 대해 세부 설계를 실행한다. 각각의 하위 구성품에 대한 세부 설계 정보는 도 1 및 도 2의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 서류 파일 위치(13) 및/또는 도 2의 예시적인 전자 서류 및 데이타 관리 시스템의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 서류 파일 위치(13')에 추후의 사용을 위해 전자식 포맷으로 저장될 수 있다. 이 최초로 선택된 공정 플랜트의 세부 설계는 반복 가능한 엔지니어링용 구성품에 대해 위에서 고려한 바와 같은 세부 설계를 이용하여, 그리고 반복 불가능한 엔지니어링용 구성품의 세부 설계를 행함으로써 실행된다. 그 후, 반복 불가능한 엔지니어링용 구성품의 세부 설계를 실행하고, 도 1의 전자식 설계 서류(19)로 나타낸 바와 같이 전체 공정 플랜트의 세부 설계를 완료한다. 이 설계 서류는 도 1 및 도 2의 계획 서류 파일 위치(14) 및/또는 도 2의 예시적인 전자 서류 및 데아타 관리 시스템의 병렬 계획 서류 파일 위치(14')에 저장된다.
(f) 또 하나의 생산 라인내의 공정 플랜트의 세부 설계 준비
또 하나의 생산 라인, 즉 다른 생산 라인내의 공정 플랜트를, 전형적으로는 공정 플랜트에 대한 또 하나의 구매 계약의 실행에 따라 세부 설계를 위해 선택할 수 있다. 플랜트 사양은 도 1의 아이템(17)로부터 얻을 수 있으며, 세부 플랜트 설계의 기초를 형성한다. 이용할 전체적인 공정 설계 정보는, 생산 라인 및 공정 설계 서류 파일 위치(7) 및 도 1 및 도 2의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 서류 파일 위치(13) 및/또는 도 2의 예시적인 전자 서류 및 데이타 관리 시스템의 서류 파일 위치(7' 및 13')로부터 검색하며, 그 후 도 1의 단계(21)로 나타낸 바와 같이 세부 설계를 실행한다. 본 실시 형태에서, 반복 가능한 엔지니어링용 구성품은 이전에 정의된 것들로부터 선택된다. 이들 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 적어도 하나에 대해, 전술한 바와 같이 세부 설계가 이전에 실행되었고, 도 1 및 도 2의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 서류 파일 위치(13) 및/또는 도 2의 예시적인 전자 서류 및 데이타 관리 시스템 서류 파일 위치(13')에 전자식으로 저장되었다. 이들 이용 가능한 세부 설계는 그로부터 검색되어 세부 공정 플랜트 설계에 이용된다.
이전에 설계되지 않았던 구성품의 세부 설계를 실행하고, 반복 가능한 엔지니어링용 구성품에 대한 이전에 완료되었던 세부 설계와, 이전에 설계되지 않았던 나머지 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 세부 설계를 이용하여 전체 공정 플랜트의 세부 설계를 실행한다. 이전에 설계되지 않았던 나머지 반복 가능한 엔지니어링용 구성품에 대한 세부 설계 정보는 도 1 및 도 2의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 서류 저장 위치(13) 및/또는 도 2의 예시적인 전자식 서류 및 데이타 관리 시스템의 병렬 계획 서류 파일 위치(13')에 추후 사용을 위해 전자식 포맷으로 저장할 수 있다. 전체 공정 플랜트의 세부 설계는 도 1의 전자식 설계 서류(23)로 나타낸 바와 같이 완료된다. 이 설계 서류는 도 2의 예시적인 전자 서류 및 데이타 관리 시스템의 데이타 파일(217)에 위치한 계획 서류 파일(도시하지 않았음)에 저장할 수 있다.
(g) 생산 라인내 추가적인 공정 플랜트의 추가적인 세부 설계 준비
여러 생산 라인내의 공정 플랜트의 추가적인 세부 설계를, 예를 들면 도 1의 플랜트 사양 입력(17), 도 1 및 도 2의 생산 라인 및 공정 설계 서류 파일 위치(7) 또는 도 2의 파일 위치(7')로부터 전자식으로 검색된 전체적인 공정 설계 정보를 이용하여 시간 경과에 따라 실행할 수 있다. 반복 가능한 엔지니어링용 구성품에 대한 설계 정보가 도 1 및 도 2의 서류 파일 위치(13) 또는 도 2의 파일 위치(13')로부터 전자식으로 검색된다. 반복 가능한 엔지니어링용 구성품에 대한 연속적인 세부 설계가 완료되면, 이들 세부 설계가 상당량 축적되어, 추후 설계에 이용하기 위해 도 1 및 도 2의 서류 파일 위치(13) 및/또는 도 2의 파일 위치(13')에 전자식으로 저장된다. 따라서, 각각의 연속적인 추후 설계에는 이전의 설계보다 세부 설계 작업이 덜 들게 되어, 각각의 연속적인 공정 플랜트의 엔지니어링 설계 비용이 계속 감소된다. 한계내에서, N번째 및 최종 공정 플랜트(도 1의 아이템 25)의 세부 설계 후에, 모든 생산 라인내의 각각의 공정 플랜트는 적어도 한 번 세부적으로 설계되어 있으며, 추후의 세부적인 플랜트 설계에는 반복 불가능한 엔지니어링용 구성품의 세부 설계만을 실행하면 되고, 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 모든 세부 설계는 엔지니어링 데이타베이스로부터 얻을 수 있다.
N번째의 세부적인 공정 플랜트 설계는 도 1의 전자식 설계 서류(27)로 지시되어 있다. 이 설계 서류는 도 2의 데이타 파일(217)내의 또 하나의 계획 서류 파일(도시하지 않았음)에 저장될 수 있다.
실시예
한 가지 예시적인 실시 형태에 있어서, 공기 분리 플랜트가 이하의 생산 요건을 충족시켜야 했다.
·산소: 저압(플랜트 주변에서 1.3 barg)에서 4500 Nm3/hr, 98 vol%의 가스 순도, 5%의 LOX 생산량
·질소: 고압(3.7 barg)에서 300 Nm3/hr, 최대 1 ppm의 오염물, LIN 무생산
표 1을 참조하면, 생산 순도 및 압력 요건을 충족시키기 위해 생산 라인 코드 4를 생산 라인으로 선택한다. 플랜트 크기는 표 2로부터 결정하며, 표 2로부터 플랜트 용량 코드 GO가 필요함을 알 수 있다.
이 생산 라인용의 공정 사이클은 도 9에 개략 도시되어 있으며, 이에 대해 이하에서 간략히 설명한다. 라인(1)내의 정화되고 가압된 공급 공기는 메인 에어 컴프레서(도시하지 않았음)와, 공기로부터 물, 이산화탄소 및 기타 오염물을 제거하는 전방 단부 정화 시스템(도시하지 않았음)으로부터 공급된다. 라인(1)내의 공기는 4.5 barg의 압력하에 22,500 Nm3/hr의 유량으로 제공된다. 가압된 공급 공기는 저온 공정 흐름(후에 정의함)과의 간접 열전달에 의해 메인 열교환기(3)에서 냉각되어, 라인(5)내에 이슬점 부근의 온도로 냉각된 공급 공기를 생성한다. 라인(5)내의 공급 공기는, 후술하는 바와 같이 구조화된 패킹의 섹션들을 포함하고 있는 고압 증류 컬럼(7)내로 도입된다.
라인(9)내의 정화되고 가압된 공급 공기의 또 하나의 흐름이 5.5 barg의 압력에서 부스터 에어 컴프레서(도시하지 않았음)로부터 공급되어 메인 열교환기(3)내에서 -100℃로 부분적으로 냉각된다. 이 부분적으로 냉각된 공기의 일부는 열교환기내에서 추가적으로 냉각되어 라인(11)내에 냉각, 가압 및 액화된 공기를 생성한다. 이 액체 공기는 라인(11), 교축 밸브(13) 및 라인(15)을 통해 저압 증류 컬럼(17)내로 흐른다. 1.3 barg에서 작동하는 이 컬럼은 후술하는 바와 같은 구조화된 패킹의 섹션들을 담고 있다. 부분적으로 냉각된 공기의 나머지 부분은 밸브(12) 및 일팽창 터빈(14)을 통해 취출되며, 일 팽창 터빈(14)은 압력을 1.3 barg로 감소시키고 공기를 이슬점 부근의 온도로 냉각한다. 결과적인 냉각되고 감압된 공기는 라인(16)을 통해 저압 컬럼(17)으로 흐른다.
산소가 풍부한 액체가 고압 컬럼(7)의 바닥으로부터 라인(19)을 통해 취출되어 교축 밸브(21)를 통과하면서 감압된다. 결과적인 감압된 흐름은 중간 위치에서 저압 증류 컬럼(17)내로 도입된다. 질소가 풍부한 증기는 고압 컬럼의 상단부로부터 라인(25)을 통해 취출되어, 저압 컬럼의 배출통내의 리보일러-콘덴서(27)내에서 비등하는 액체 산소와 마주하여 응축되고, 밸브(29) 및 라인(31)을 경유하여 환류로서 고압 컬럼(7)의 상단부로 복귀한다.
고순도 질소가 고압 컬럼(7)의 상단부로부터 라인(33)을 경유하여 취출되고 메인 열교환기(3)에서 가열되며, 라인(35)을 통해 고순도 질소 생산물로서 취출된다. 저압 컬럼(17)의 상단부로부터 질소가 풍부한 증기가 라인(37)을 경유하여 취출되고 메인 열교환기(3)에서 가열되어 라인(39)을 통해 폐기 가스로서 취출되는데, 이 폐기 가스는 전방 단부 정화 시스템(도시하지 않았음)내의 흡착제를 재생시키는 데에 이용될 수 있다.
액체 산소(LOX)가 저압 컬럼(17)의 바닥부로부터 라인(41)을 통해 취출되며, 이 액체의 일부는 라인(43)을 취출되어 LOX 생산물로서 저장 탱크(도시하지 않았음)로 이동한다. 나머지 부분은 라인(47)을 통해 취출되고 가열되어 메인 열교환기(3)에서 증발하며, 라인(49)을 통해 최종 산소 증기 생산물로서 취출된다.
전술한 공정을 위한 공정 플랜트를 후술하는 바와 같이 설계한다. 먼저, 표 6의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품을 이 실시예를 위해 다음과 같이 정의한다.
1) 증류 컬럼
표 8을 참조하면, 컬럼 구성품들을 플랜트 용량 코드 GO 및 생산 라인 코드 4에 대해 선택한다. 이들 구성품들은 선택된 높이 코드 및 직경 코드를 이용하여 다음과 같이 나타낸다. 고압 컬럼의 하부 섹션은 C9, 상부 섹션은 B9, 저압 컬럼의 하부 섹션은 D10, 중간부 섹션은 C10, 상부 섹션은 B10.
구조화 패킹을 질량 이송 장치로서 선택한다. 각각의 섹션의 패킹의 높이와 직경은 엔지니어링 설계의 상호 관계로부터 이하의 표 18에 기재된 바와 같이 결정한다.
컬럼 섹션 코드 컬럼/위치 섹션 높이 섹션 직경
C9 고압/하부 3500 1150
B9 고압/상부 2680 1150
D10 저압/하부 5770 1300
C10 저압/중간부 3500 1100
B10 저압/상부 2680 1300
2. 저온 박스
저온 박스의 치수는 표 9 및 표 10으로부터 아래와 같이 결정한다.
폭 = 3300 mm
깊이, 바닥 섹션 = 3900 mm
깊이, 상단 섹션 = 2400 mm
높이 = 35000 mm
3. 리보일러
리보일러는, 폭 코드 W7, 높이 코드 H7, 헤더 코드 O, 그리고 길이 L(모든 리보일러에 공통됨)의 사용을 나타내는 표 11로부터 결정한다.
4. 메인 열교환기
메인 열교환기 설계는 플랜트 용량 코드 GO 및 생산 라인 코드 4에 대해, 폭 코드 WG, 높이 코드 HG, 헤더 코드 H2, 그리고 길이 L(모든 리보일러에 공통됨)의 사용을 나타내는 표 12로부터 결정한다.
5. 메인 에어 컴프레서
메인 에어 컴프레서는 플랜트 용량 코드 GO에 대해, 컴프레서 크레임 크기/드라이버 코드 CFD5의 사용을 나타내고 최대 공기 유량이 5 barg에서 26450 Nm3/hr인 표 13으로부터 결정한다.
6. 에어 부스터 컴프레서
에어 부스터 컴프레서는 6.1 barg에서 최대 공기 유량이 7209 Nm3/hr인 루츠 블로어의 사용을 나타내는 표 14로부터 결정한다.
7. 흡착 용기
이 설계를 위해 TSA 시스템을 선택한다. 표 15로부터, 흡착 용기의 사양은 직경이 3300 mm, 접선-대-접선 치수가 3300 mm이다.
8. 팽창기
팽창기는 메인 에어 컴프레서내에 오일 브레이크식 팽창기(E2) 또는 선택적으로는 팽창기 휠(EW1)이 필요함에 따라 표 16으로부터 결정한다. 본 실시예에 대해서는 팽창기 휠 옵션을 선택하였다.
9. 공정 모듈 스키드
공정 모듈은 12 인치 직경의 공기 공급 유입 라인의 특징을 갖는 모듈 크기를 갖는 표 17로부터 선택한다.
생산 라인 및 공정 설계 서류 파일 위치(7) 및 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 서류 파일 위치(13)(도 1)을 검토하여, 본 실시예에서 플랜트 용량 코드 GO 및 생산 라인 코드 4로 표시된 플랜트에 필요한 세부 설계 정보의 일부를, 다른 생산 라인내의 플랜트용의 이전에 완료된 세부 설계로부터 이용할 수 있다는 것을 발견하였다. 재사용 가능한 엔지니어링용 구성품 설계 정보를 이하의 표 19에 요약하였다.
구성품 재사용 출처 참조
플랜트 용량 코드 생산 라인 코드
고압 컬럼하부/상부 섹션 GO 2 표 8
저온 박스 수평 방향횡단면 GO 3 표 9
리보일러 헤더 EO 4 표 11
메인 열교환기 GO 2 표 12
메인 에어 컴프레서 LN 6 표 13
에어 부스터 컴프레서 GO 2 표 14
흡착 용기 LN 6 표 15
팽창기 EO 4 표 16
공정 모듈 스키드 EO 4 표 17
이 실시예는 동일한 생산 라인내에서뿐만 아니라 다른 생산 라인간에서 세부 설계를 재사용하는 것을 예시하고 있다. 표 19에 도시된 바와 같이, 용량/생산 라인 코드 GO/4에 의해 정의되는 대상 플랜트에 이용되는 세부 설계 정보를 상이한 생산 라인내의 플랜트, 즉 플랜트 용량/생산 라인 코드가 GO/2, GO/3 및 LN/6로 정의되는 플랜트로부터, 그리고 동일한 생산 라인내의 플랜트, 즉 플랜트 EO/4로부터 얻는다.
이 실시예에서 나머지 엔지니어링용 구성품은 이전에 설계되지 않았으며, 따라서 세부 설계가 필요하다. 이들 구성품에는 저압 컬럼의 하부, 중간부 및 상부 섹션과, 저온 박스 엘리베이션, 그리고 리보일러 코어(폭, 높이 및 길이)가 포함된다. 이들 구성품들에 대해 세부 설계를 실행하고, 추후 설계에서 재사용하기 위해 설계 정보를 도 1 및 도 2의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 서류 파일 위치(13)에 전자식으로 저장한다.
마지막으로, 이전에 정의된 반복이 불가능한 엔지니어링용 구성품에 대한 세부 설계를 실행한다. 모든 필요한 엔지니어링용 구성품에 대한 모든 세부 설계 정보가 이용 가능하면, 선택된 공정 플랜트에 대한 최종의 세부 공정 설계를 실행한다. 최종의 세부 공정 플랜트 설계 서류는 도 2의 데이타 파일(217)내의 계획 서류 파일 위치(도시하지 않았음)에 전자식으로 저장한다.
따라서, 전술한 본 발명의 예시적인 실시 형태는 공통 세트의 엔지니어링 구성품으로부터 다중 극저온 공기 분리 생산 라인을 제공하기 위한 방법 및 전략을 포함한다. 반복 가능한 엔지니어링용 구성품은 주어진 생산 라인에서뿐만 아니라 다른 생산 라인에 걸쳐 재사용할 수 있다. 본 실시 형태는 그러한 체적이 작고 고도로 변화하며 비용이 많이 드는 제품으로는 이전에 불가능했던 비용으로 공기 분리 플랜트의 개발, 설계, 제조, 공급 및 생산 관리를 위한 골자를 제공한다. 이는 각각의 플랜트 설계에 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 이용을 최대화함으로써 엔지니어링 설계 비용을 최소화하는 동시에 구매자의 요구 사항을 충족시킨다.
지금까지 비록 본 발명을 극저온 공기 분리 공정 플랜트에 대해 예시하였지만, 본 발명의 전체적인 원리는 다른 생산 라인내의 공정 플랜트와 공업용 가스 분야의 공정 플랜트의 엔지니어링 설계에 이용할 수 있다. 그러한 기타 용도에는 수소 생산, 진공 스윙 흡착에 의한 산소 생산 및 압력 스윙 흡착에 의한 가스 분리가 포함될 수 있다. 공업용 가스 분야에서의 용도 외에도, 본 발명의 전체적인 원리는, 예를 들면 정유, 화학 물질, 약품, 식품 가공 및 주요 금속과 같은 다른 생산 업계에서의 공정 플랜트 생산 라인의 엔지니어링 설계에도 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 설계 방법을 예시한 흐름도.
도 2는 컴퓨터에 기초한 서류 및 데이타 관리 시스템을 예시한 블록도.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서 각각의 플랜트 경우에 대한 산소 생산 용량의 범위와, 생산 라인 코드 0 내지 5에 대한 공칭 플랜트 치수를 보여주는 그래프.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서 각각의 생산 라인에 대한 질소 생산 용량의 범위와, 생산 라인 코드 6 내지 9에 대한 공칭 플랜트 치수를 보여주는 그래프.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 생산 라인 코드 0에 대한 극저온 공기 분리 공정 사이클의 개략적인 흐름도.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 생산 라인 코드 1에 대한 극저온 공기 분리 공정 사이클의 개략적인 흐름도.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 생산 라인 코드 2에 대한 극저온 공기 분리 공정 사이클의 개략적인 흐름도.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 생산 라인 코드 3에 대한 극저온 공기 분리 공정 사이클의 개략적인 흐름도.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 생산 라인 코드 4에 대한 극저온 공기 분리 공정 사이클의 개략적인 흐름도.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 생산 라인 코드 5에 대한 극저온 공기 분리 공정 사이클의 개략적인 흐름도.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 생산 라인 코드 6 및 7에 대한 극저온 공기 분리 공정 사이클의 개략적인 흐름도.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 생산 라인 코드 8에 대한 극저온 공기 분리 공정 사이클의 개략적인 흐름도.
도 13은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 생산 라인 코드 9에 대한 극저온 공기 분리 공정 사이클의 개략적인 흐름도.
도 14는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 공기 분리 플랜트의 기계류 범주, 저온 공정 범주 및 고온 공정 범주내의 엔지니어링용 구성품의 개략도.

Claims (18)

  1. 삭제
  2. (a) 복수 개의 공정 플랜트 생산 라인을 정의하는 단계와,
    (b) 각각의 공정 플랜트 생산 라인에 대해 전체적인 공정 설계를 준비하는 단계와,
    (c) 상기 (b) 단계의 전체적인 공정 설계를 각각 복수 개의 엔지니어링용 구성품으로 분할하는 단계와,
    (d) 상기 (c) 단계의 복수 개의 엔지니어링용 구성품으로부터, 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그 구성품의, 추후의 전체적인 공정 설계에 필요한 공정 특성을 결정하는 단계와,
    (e) 공정 플랜트 생산 라인내 공정 플랜트의 세부 설계를 준비하는 단계로서, 그 세부 설계에는,
    (e1) 상기 (d) 단계에서 결정된 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품으로부터 특정의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성을 선택하는 단계와,
    (e2) 상기 (e1) 단계에서 선택된 하나 이상의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품에 대해 세부 설계를 준비하는 단계
    가 포함되는 것인 단계와,
    (f) 또 하나의 공정 플랜트 생산 라인내의 공정 플랜트의 세부 설계를 준비하는 단계로서,
    (f1) 그 세부 설계에는 상기 (d) 단계에서 결정된 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품으로부터 특정의 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성을 선택하는 단계가 포함되고,
    (f2) 상기 (f1)에서 선택된 반복 가능한 엔지니어링용 구성품중 적어도 하나는, 세부 설계가 준비된, 상기 (e2) 단계의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품중 하나와 동일하며,
    (f3) 상기 (e2) 단계의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 세부 설계가 상기 (f) 단계의 공정 플랜트의 세부 설계에 재사용
    되는 것인 단계
    를 포함하는 공정 플랜트 설계 방법.
  3. 제2항에 있어서, 공정 플랜트 생산 라인내 공정 플랜트의 추가적인 세부 설계를 준비하는 단계를 더 포함하며, 각각의 추가적인 세부 공정 플랜트 설계는 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 적어도 하나의 이전 세부 설계를 이용하는 것인 공정 플랜트 설계 방법.
  4. 제3항에 있어서, 적어도 하나의 추가적인 반복 가능한 엔지니어링용 구성품에 대해 세부 설계를 준비하는 것인 공정 플랜트 설계 방법.
  5. 제4항에 있어서, 공정 플랜트 생산 라인내 공정 플랜트의 추가적인 세부 설계에 추후 사용하기 위해, 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 이전 세부 설계로부터의 설계 정보를 컴퓨터에 기초한 서류 및 데이타 관리 시스템에 전자식 포맷으로 저장하는 단계를 더 포함하는 것인 공정 플랜트 설계 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 공정 플랜트 생산 라인은 극저온 공기 분리 플랜트를 포함하는 것인 공정 플랜트 설계 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 반복 가능한 엔지니어링용 구성품에는 공급 공기 정화 시스템, 메인 열교환기, 리보일러, 증류 컬럼 섹션, 저온 엔클로저, 메인 공기 압축 시스템, 에어 부스터 컴프레서, 가스 팽창기, 재순환 컴프레서, 공정 제어 시스템, 고온 배관, 저온 배관, 극저온 액체 펌프 및 생산 가스 컴프레서로 이루어진 군으로부터 선택된 엔지니어링용 구성품이 포함되는 것인 공정 플랜트 설계 방법.
  8. (a) 복수 개의 공정 플랜트 생산 라인을 정의하는 단계와,
    (b) 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성을 정의하여, 그로부터 특정의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품을 선택하고 각각의 공정 플랜트 생산 라인의 전체적인 공정 설계에 조합시킬 수 있도록 하는 단계와,
    (c) 상기 (b) 단계에서 정의된 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품으로부터 특정의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품을 선택하는 것을 포함하는, 공정 플랜트 생산 라인내 공정 플랜트의 세부 설계를 준비하는 단계로서, 그 공정 플랜트의 세부 설계에는 선택된 반복 가능한 엔지니어링 구성품중 적어도 하나의 세부 설계를 준비하는 단계가 포함되는 것인 단계와,
    (d) 다른 공정 플랜트 생산 라인내의 하나 이상의 추가적인 공정 플랜트의 세부 설계를 준비하는 단계로서, 상기 (b) 단계에서 정의된 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품으로부터 특정의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품을 선택하는 단계를 포함하고, 이 (d) 단계에서 선택된 특정의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품중 적어도 하나가, 세부 설계가 준비된, 상기 (c) 단계의 선택된 반복 가능한 엔지니어링용 서브시스템과 동일하며, 또한, 이 (d) 단계에서의 추가적인 공정 플랜트의 세부 설계에 필요한 반복 가능한 엔지니어링용 서브시스템의 추가적인 세부 설계를 준비하는 단계도 포함하고, 이 (d) 단계에서의 공정 플랜트 생산 라인의 적어도 하나가 상기 (c) 단계에서의 공정 플랜트 생산 라인과 다른 것인 단계와,
    (e) 공정 플랜트 생산 라인내 공정 플랜트의 추가적인 세부 설계에 추후 사용하기 위하여, 상기 (c) 단계와 (d) 단계에서의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 세부 설계로부터 설계 정보를 설계 데이타베이스에 저장하는 단계
    를 포함하는 공정 플랜트 설계 방법.
  9. 제8항에 있어서, 제안 비용에 맞는 공정 플랜트의 전체적인 공정 설계를 준비하는 단계를 더 포함하며, 그 전체적인 공정 설계에는,
    (1) 잠재적인 구매자의 공정 플랜트에 대한 요구 사항을 결정하는 단계와,
    (2) 공정 플랜트 생산 라인으로부터 잠재적인 구매자의 요구 사항을 충족시키는 선택된 공정 플랜트를 선정하는 단계와,
    (3) 상기 (b) 단계에서 정의된 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품으로부터 선택된 반복 가능한 엔지니어링용 구성품을 이용하는 단계를 포함하는, 선택된 공정 플랜트의 전체적인 공정 설계를 준비하는 단계
    가 포함되는 것인 공정 플랜트 설계 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 (3) 단계에서 선택된 반복 가능한 엔지니어링용 구성품에 대해 상기 (e) 단계의 설계 정보를 이용하는 단계를 포함하는, 선택된 공정 플랜트의 세부 설계를 준비하는 단계를 더 포함하는 공정 플랜트 설계 방법.
  11. (a) 복수 개의 공정 플랜트 생산 라인을 정의하고, 그 공정 플랜트 생산 라인의 정의를 담고 있는 제1 세트의 전자 서류를 생성하며, 그 제1 세트의 전자 서류를 컴퓨터에 기초한 서류 및 데이타 관리 시스템에 저장하는 단계와,
    (b) 각각의 공정 플랜트 생산 라인에 대해 전체적인 공정 설계를 준비하고, 각각의 공정 플랜트에 대한 공정 설계 정보를 담고 있는 제2 세트의 전자 서류를 생성하며, 그 제2 세트의 전자 서류를 컴퓨터에 기초한 서류 및 데이타 관리 시스템에 저장하는 단계와,
    (c) 상기 (b) 단계의 전체적인 공정 설계를 각각 복수 개의 엔지니어링용 구성품으로 분할하는 단계와,
    (d) 상기 (c) 단계의 복수 개의 엔지니어링용 구성품으로부터, 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그 구성품의, 추후의 전체적인 공정 설계에 필요한 공정 특성을 결정하고, 그 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성을 정의하는 정보를 담고 있는 제3 세트의 전자 서류를 생성하며, 그 제3 세트의 전자 서류를 컴퓨터에 기초한 서류 및 데이타 관리 시스템에 저장하는 단계와,
    (e) 공정 플랜트 생산 라인내 공정 플랜트의 세부 설계를 준비하는 단계로서, 그 세부 설계에는,
    (e1) 상기 (d) 단계에서 결정된 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품으로부터 특정의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성을 선택하고, 컴퓨터에 기초한 서류 및 데이타 관리 시스템내의 제3 세트의 전자 서류로부터, 특정의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성에 대한 전자식 폼의 정보를 검색하는 단계와,
    (e2) 상기 (e1) 단계에서 선택된 하나 이상의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품에 대한 세부 설계를 준비하고, 그 세부 설계 정보를 담고 있는 제4 세트의 전자 서류를 생성하며, 그 제4 세트의 전자 서류를 컴퓨터에 기초한 서류 및 데이타 관리 시스템에 저장하는 단계
    가 포함되는 것인 단계와,
    (f) 또 하나의 공정 플랜트 생산 라인내의 공정 플랜트의 세부 설계를 준비하는 단계로서,
    (f1) 그 세부 설계에는 상기 (d) 단계에서 결정된 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품으로부터 특정의 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성을 선택하는 단계가 포함되고, 그 선택된 정보는 상기 컴퓨터에 기초한 서류 및 데이타 관리 시스템내의 제3 세트의 전자 서류로부터 전자식 폼으로 검색되고,
    (f2) 상기 (f1)에서 선택된 반복 가능한 엔지니어링용 구성품중 적어도 하나는, 세부 설계가 준비된, 그리고 컴퓨터에 기초한 서류 및 데이타 관리 시스템에 전자식으로 저장된 상기 (e2) 단계의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품중 하나와 동일하며,
    (f3) 상기 (e2) 단계의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 세부 설계는 제4 세트의 전자식 서류로부터 전자식 폼으로 검색되어 상기 (f) 단계의 공정 플랜트의 세부 설계에 재사용되는 것인 단계
    를 포함하는 공정 플랜트 설계 방법.
  12. (a) 복수 개의 극저온 공기 분리 공정 플랜트 생산 라인을 정의하는 단계와,
    (b) 각각의 극저온 공기 분리 공정 플랜트 생산 라인에 대해 전체적인 공정 설계를 준비하는 단계와,
    (c) 상기 (b) 단계의 전체적인 공정 설계를 각각 복수 개의 엔지니어링용 구성품으로 분할하는 단계와,
    (d) 상기 (c) 단계의 복수 개의 엔지니어링용 구성품으로부터, 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그 구성품의, 추후의 전체적인 극저온 공기 분리 공정 플랜트 설계에 필요한 공정 특성을 결정하는 단계와,
    (e) 극저온 공기 분리 공정 플랜트 생산 라인내 공정 플랜트의 세부 설계를 준비하는 단계로서, 그 세부 설계에는,
    (e1) 상기 (d) 단계에서 결정된 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품으로부터 특정의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성을 선택하는 단계와,
    (e2) 상기 (e1) 단계에서 선택된 하나 이상의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품에 대한 세부 설계를 준비하는 단계
    가 포함되는 것인 단계와,
    (f) 또 하나의 극저온 공기 분리 공정 플랜트 생산 라인내의 공정 플랜트의 세부 설계를 준비하는 단계로서,
    (f1) 그 세부 설계에는 상기 (d) 단계에서 결정된 최소 개수의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품으로부터 특정의 엔지니어링용 구성품 및 그것의 공정 특성을 선택하는 단계가 포함되고,
    (f2) 상기 (f1)에서 선택된 반복 가능한 엔지니어링용 구성품중 적어도 하나는, 세부 설계가 준비된, 상기 (e2) 단계의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품중 하나와 동일하며,
    (f3) 상기 (e2) 단계의 반복 가능한 엔지니어링용 구성품의 세부 설계가 상기 (f) 단계의 공정 플랜트의 세부 설계에 재사용되는 것인 단계
    를 포함하는 극저온 공기 분리 플랜트 설계 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 반복 가능한 엔지니어링용 구성품에는 공급 공기 정화 시스템, 메인 열교환기, 리보일러, 증류 컬럼 섹션, 저온 엔클로저, 메인 공기 압축 시스템, 에어 부스터 컴프레서, 가스 팽창기, 재순환 컴프레서, 공정 제어 시스템, 고온 배관, 저온 배관, 극저온 액체 펌프 및 생산 가스 컴프레서로 이루어진 군으로부터 선택된 엔지니어링용 구성품이 포함되는 것인 극저온 공기 분리 플랜트 설계 방법.
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