KR102552725B1 - 센서네트워크를 이용하여 iot 기반의 스마트관리가 가능한 석유화학 고체저장시설의 thc 처리공정 제어시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 석유화학 고체저장시설에서 발생하는 THC를 공급하는 집진설비를 포함하는 THC 공급부, 상기 THC 공급부로부터 배출되는 THC를 흡탈착하는 복수의 흡탈착모듈을 포함하는 THC 흡탈착수단, 및 상기 THC 흡탈착수단에서 탈착된 THC를 연소하여 THC 농도를 저감하여 외부로 배출하는 THC 연소처리수단을 포함하는 석유화학 고체저장시설의 THC 처리장치의 공정제어시스템에 있어서, 빅데이터를 이용한 러닝머신 분석기법을 이용하여 각 파라미터가 시스템의 THC 처리효율에 미치는 영향을 사전 평가하고, THC의 최적 처리를 위한 머신러닝 모델을 도출하여 특정 상황이 발생하였을 때, 시스템의 공정변수를 조절하도록 상기 각 장치를 제어하는 시스템 제어부를 포함하는 석유화학 고체저장시설의 THC 처리공정 제어시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 석유화학 고체저장시설의 THC 처리공정 제어시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 석유화학 고체저장시설에서 발생하는 THC 처리시스템의 공정효율을 제고하기 위해 센서네트워크를 이용하여 IOT 기반의 스마트관리가 가능한 석유화학 고체저장시설의 THC 처리공정 제어시스템에 관한 것이다.
현재 석유화학 제품 제조공정에서 발생한 용제를 회수하여 99%는 재활용하고 나머지 1%는 석유화학 고체저장조로 옮겨져 이후 집진설비를 통해 대용량 저농도 저비점의 배기가스를 배출하고 있는 상황이다.
이와 같이 석유화학산업 고체저장시설은 환경오염을 일으키는 THCs(탄화수소류)를 대용량으로 배출함에도 불구하고, 방지시설 설치의무면제로 각 시설에서 THC 방지시설은 제대로 갖추어지지 않은 실정이었다. 하지만, 최근 대기환경 보전법의 시행에 의해 2024년까지 저장용량의 50%에 대한 고체저장시설 THC 방지시설을, 2026년까지 저장용량의 100%에 대한 고체저장시설 THC 방지시설을 설치할 것을 의무화하고 있다.
하지만 배출가스내 저비점 화합물(C2~C3)을 포함한 다성분계 THCs는 낮은 흡착능으로 인해, 처리효율이 현저히 저하되고, 또한 저비점 물질의 탈착으로 인한 배출허용기준(300ppm)을 초과하는 문제가 있어 처리공정별 제어의 필요성이 제기되고 있다.
본 발명의 목적은 석유화학 고체저장시설에서 발생하는 THC 처리시스템의 공정효율을 제고하기 위해 센서네트워크를 이용하여 IOT 기반의 스마트관리가 가능한 석유화학 고체저장시설의 THC 처리공정 제어시스템을 제공하는 데에 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 수단에 의해 달성되어진다.
(1) 석유화학 고체저장시설에서 발생하는 THC를 공급하는 집진설비를 포함하는 THC 공급부, 상기 THC 공급부로부터 배출되는 THC를 흡탈착하는 복수의 흡탈착모듈을 포함하는 THC 흡탈착수단, 및 상기 THC 흡탈착수단에서 탈착된 THC를 연소하여 THC 농도를 저감하여 외부로 배출하는 THC 연소처리수단을 포함하는 석유화학 고체저장시설의 THC 처리장치의 공정제어시스템에 있어서,
빅데이터를 이용한 러닝머신 분석기법을 이용하여 각 파라미터가 시스템의 THC 처리효율에 미치는 영향을 사전 평가하고, THC의 최적 처리를 위한 머신러닝 모델을 도출하여 특정 상황이 발생하였을 때, 시스템의 공정변수를 조절하도록 상기 각 장치를 제어하는 시스템 제어부를 포함하는 석유화학 고체저장시설의 THC 처리공정 제어시스템.
(2) 상기 (1)에 있어서,
상기 시스템 제어부는 THC 농도에 따라 흡탁착모듈이 순차적 혹은 적어도 2이상이 동시적으로 흡착 혹은 탈착과정을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 석유화학 고체저장시설의 THC 처리공정 제어시스템.
(3) 상기 (1)에 있어서,
상기 시스템 제어부는 THC 흡탈착수단(20)을 포함하는 각 흡탈착모듈의 성능을 실시간 체크/분석하는 흡탈착성능분석부; 및 각 흡탈착모듈의 흡탈착성능을 체크하여 흡탈착모듈의 모드전환을 수행하는 흡탈착모드전환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 석유화학 고체저장시설의 THC 처리공정 제어시스템.
(4) 상기 (1)에 있어서,
상기 시스템 제어부는 탈착가스의 농도를 균일하게 또는 가연한계범위 이하로 조절하는 농도조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 석유화학 고체저장시설의 THC 처리공정 제어시스템.
(5) 상기 (1)에 있어서,
시스템내 각종 공정의 모니터링을 위해 설치된 센서부를 포함하고, 정해진 프로토콜에 따라 센서부를 구성하는 각 센서간 통신 및 데이터 변환 내지 처리가 가능한 형식으로 상기 센서들과 시스템 제어부(40)가 네트워크를 이루는 센서네트워크를 포함하는 것을 특징으로 하는 석유화학 고체저장시설의 THC 처리공정 제어시스템.
본 발명에 의하면, 석유화학 고체저장시설에서 발생하는 THC 처리시스템의 공정효율을 제고하기 위해 센서네트워크를 이용하여 IOT 기반의 스마트관리가 가능한 석유화학 고체저장시설의 THC 처리공정 제어시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 센서네트워크를 이용하여 IOT 기반의 스마트관리가 가능한 석유화학 고체저장시설의 THC 처리공정 제어시스템의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명 시스템을 구성하는 THC 흡탈착수단의 구성도.
도 3은 본 발명 시스템을 구성하는 제어부와 센서네트워크의 관계도.
도 2는 본 발명 시스템을 구성하는 THC 흡탈착수단의 구성도.
도 3은 본 발명 시스템을 구성하는 제어부와 센서네트워크의 관계도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명은 도 1에 도시한 바와 같이 석유화학 고체저장시설의 THC 처리공정 제어시스템(100)으로, THC 공급부(10), THC 흡탈착수단(20), THC 연소처리수단(30) 및 시스템 제어부(40)를 포함한다.
상기 THC 공급부(10)는 석유화학 고체저장시설에서 발생하는 THC를 공급하는 집진설비를 포함한다.
상기 THC 흡탈착수단(20)에는 내부에 THC를 흡착할 수 있는 흡착재(예로, 활성탄 등)가 충전되어 상기 THC 공급부로부터 배출되는 THC를 흡착하고, 이후 THC 탈착과정을 통해 후속공정으로 보내진다.
본 발명 시스템은 바람직하게는 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 THC 흡탈착수단(20)이 복수의 흡탈착모듈(21)로 이루어진다.
본 발명 시스템은 THC 농도에 따라 순차적 혹은 적어도 2이상이 동시적으로 흡착 혹은 탈착과정을 수행하도록 흡탈착모듈(21)의 동작을 제어하는 시스템 제어부(40)를 포함한다.
상기 시스템 제어부(40)는 상기 THC 공급부(10)로부터 유입되는 THC 함유 가스가 고농도일 경우와 저농도일 경우 혹은 처리해야 할 가스의 양이 많을 때와 적을 때 탄력적으로 THC 흡탈착 과정을 수행할 수 있게 한다.
예를 들어, THC 흡탈착수단(20)이 도 2에 도시한 바와 같이 3개의 흡탈착모듈(21a~21c)을 포함할 때, 상황에 따라 21a와 21b를 흡착모드로 운영하고, 21c를 탈착모드로 운영하거나, 21a를 흡착모드로 운영하고, 21b 및 21c를 탈착모드로 운영하는 등 처리해야 할 상황에 따라 각 모듈의 흡착 혹은 탈착모드를 제어할 수 있도록 한다.
이를 위해 본 발명에 따른 제어부(40)는 도 3에 도시한 바와 같이, 흡탈착성능분석부(41) 및 흡탈착모드전환부(42)를 포함한다.
상기 흡탈착성능분석부(41)는 THC 흡탈착수단(20)을 포함하는 각 흡탈착모듈의 성능을 실시간 체크/분석한다.
흡탈착모드전환부(42)는 각 모듈의 흡탈착성능을 체크하여 흡착성능이 상대적으로 양호한 모듈에 대하여는 흡착모드의 운영시간을 증가시키고, 반면, 흡착성능이 상대적으로 저하되는 모듈에 대하여는 틸칙모드의 운영시간을 증가시키는 등의 모드전환을 수행하게 된다.
본 발명에서는 바람직하게는 상기 흡탈착성능분석부(41)는 서로 다른 두 개 이상의 모듈간 조합에 따른 성능을 체크하고, 자동으로 분석하여 이상이 발생한 모듈을 탐지하여 조합선택시 배제할 수 있도록 하고, 추후 보수 및 교체를 가능하게 한다. 예를 들어, (1) 모듈 21a와 21b를 흡착모드로 할 경우(이 경우 21c는 탈착모드), (2) 모듈 21b와 21c를 흡착모드로 할 경우(이 경우 21a는 탈착모드), 및 (3) 모듈 21a와 21c를 흡착모드로 할 경우(이 경우 21b는 탈착모드) 각 조합에서의 THC 제거효율에 있어서 (2)>(3)=(1)로 나타나면, 조합 (1) 및 (3)은 모드전환과정에서 선택을 배제하고, 기준 수치 이하로 성능이 저하할 때 조합 (1) 및 (3) 모두에 관여한 모듈 21a의 성능에서 이상이 발생한 것으로 간주하여 모듈의 보수 및 교체를 고려할 수 있게 한다.
또한, 본 발명에 따른 THC 흡탈착수단(20)은 각 흡탈착모듈(예로, 21a~21c)마다 탈착농도가 균일하지 않을 것으로 판단될 때(예로, 각 모듈마다 흡착된 THC의 양이 상이한 경우), 또는 후단의 THC 연소처리수단(30)에서 THC의 연소시 화재(폭발)위험성이 있을 때, 이를 방지하기 위해 가연한계범위(LFL~UFL) 이하로 탈착농도의 제어가 필요하다.
본 발명에서는 시스템 제어부(40)에 바람직하게는 탈착가스의 농도를 균일하게 또는 가연한계범위 이하로 조절하는 농도조절부(43)가 구비된다.
바람직하게는 상기 농도조절부(43)는 도 3에 도시한 바와 같이, 탈착과정에서 탈착풍량을 조절(예로, 밸브의 개폐정도 및 시간조절)하여 배출되는 탈착가스의 농도를 균일하게 유지시킨다.
상기 THC 연소처리수단(30)은 상기 THC 흡탈착수단(20)에서 탈착된 THC를 보조연료를 이용하여 연소하여 THC 농도를 저감하여 외부로 배출하는 과정을 수행한다.
도 4에 도시한 바와 같이, THC 연소처리수단(30)은 연소실(31)과 보조연료공급부(도 1의 32)를 포함하고, 바람직하게는 연소과정은 다단화염을 공급한다. 이를 위해 상기 연소실(31)에는 다중 버너유닛(33)이 구비되며 각 버너유닛은 가운데 린 화염부(33a)와 린 화염부의 양측에 리치 화염부(33b)로 이루어진다. 린 화염부(33a)에는 고농도 저풍량의 THC 탈착가스(λ=1.7)가 공급되고, 리치 화염부(33b)에는 기존대비 50% 연료와 연소공기(λ=1.1)가 공급된다.
본 발명의 고체저장시설의 THC 처리시스템(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 시스템 제어부(40), 시스템의 운영에 영향을 주는 각종 파라미터의 실측값을 제공하는 센서부(50)를 포함한다.
상기 센서부(50)는 바람직하게는 시스템에 영향을 주는 어떠한 파라미터(예로, 각 장치에서의 온도, pH, 압력, 풍량, 농도, 유량, 저장량, 기타 외부 환경 등) 혹은 주요 파라미터의 실측치를 제공한다.
시스템 제어부(40)는 빅데이터를 이용한 러닝머신 분석기법을 이용하여 각 파라미터가 시스템의 THC 처리효율에 미치는 영향을 사전 평가하고, THC의 최적 처리를 위한 머신러닝 모델을 도출하여 특정 상황이 발생하였을 때, 시스템의 공정변수를 조절하도록 각 장치를 제어한다. 예로, THC 흡탈착수단(20)에서 처리효율을 조절하기 위해 흡탈착성능분석부(41) 및 흡탈착모드전환부(42)에서 흡탈착모듈의 성능분석 및 모드전환과정을 수행하거나, 탈착농도의 조절이 필요할 경우 농도조절부(43)를 제어하게 되며, THC 연소처리수단(30)에서 배출되는 THC의 농도가 30ppm을 초과할 경우 화염의 물리적 특성을 제어하는 것을 들 수 있다.
본 발명에서는 이를 위해 시스템내 각종 공정의 모니터링을 위해 설치된 센서부(50)(THC 측정용 광센서, 온도센서, 압력센서, 습도센서, 유량센서, pH미터 등)와의 통신을 위한 센서네트워크(60)를 구비한다. 센서네트워크(60)는 정해진 프로토콜에 따라 센서간 통신 및 데이터 변환 내지 처리가 가능한 형식으로 센서들과 본 발명의 시스템 제어부(40)가 네트워크를 이루는 것을 의미한다.
이에 따라 본 발명에 따른 시스템 제어부(40)는 센서네트워크(60)를 통해 시스템 제어에 영향을 주는 주요 파라미터에 대한 정보를 획득할 수 있게 되어 THC 처리효율을 높일 수 있도록 한다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: THC 공급부
20: THC 흡탈착수단
30: THC 연소처리수단
40: 시스템 제어부
50: 센서부
60: 센서네트워크
20: THC 흡탈착수단
30: THC 연소처리수단
40: 시스템 제어부
50: 센서부
60: 센서네트워크
Claims (5)
- 석유화학 고체저장시설에서 발생하는 THC를 공급하는 집진설비를 포함하는 THC 공급부, 상기 THC 공급부로부터 배출되는 THC를 흡탈착하는 복수의 흡탈착모듈을 포함하는 THC 흡탈착수단, 및 상기 THC 흡탈착수단에서 탈착된 THC를 연소하여 THC 농도를 저감하여 외부로 배출하는 THC 연소처리수단을 포함하는 석유화학 고체저장시설의 THC 처리장치의 공정제어시스템에 있어서,
빅데이터를 이용한 러닝머신 분석기법을 이용하여 각 파라미터가 시스템의 THC 처리효율에 미치는 영향을 사전 평가하고, THC의 최적 처리를 위한 머신러닝 모델을 도출하여 특정 상황이 발생하였을 때, 시스템의 공정변수를 조절하도록 상기 THC 공급부, THC 흡탈착수단 및 THC 연소처리수단을 제어하는 시스템 제어부를 포함하되,
상기 시스템 제어부는 THC 흡탈착수단을 포함하는 각 흡탈착모듈의 성능을 실시간 체크/분석하는 흡탈착성능분석부; 및 각 흡탈착모듈의 흡탈착성능을 체크하여 흡탈착모듈의 모드전환을 수행하는 흡탈착모드전환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 석유화학 고체저장시설의 THC 처리공정 제어시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 시스템 제어부는 THC 농도에 따라 흡탁착모듈이 순차적 혹은 적어도 2이상이 동시적으로 흡착 혹은 탈착과정을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 석유화학 고체저장시설의 THC 처리공정 제어시스템. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 시스템 제어부는 탈착가스의 농도를 균일하게 또는 가연한계범위 이하로 조절하는 농도조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 석유화학 고체저장시설의 THC 처리공정 제어시스템. - 제 1항에 있어서,
시스템내 각종 공정의 모니터링을 위해 설치된 센서부를 포함하고, 정해진 프로토콜에 따라 센서부를 구성하는 각 센서간 통신 및 데이터 변환 내지 처리가 가능한 형식으로 상기 센서들과 시스템 제어부(40)가 네트워크를 이루는 센서네트워크를 포함하는 것을 특징으로 하는 석유화학 고체저장시설의 THC 처리공정 제어시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220142966A KR102552725B1 (ko) | 2022-10-31 | 2022-10-31 | 센서네트워크를 이용하여 iot 기반의 스마트관리가 가능한 석유화학 고체저장시설의 thc 처리공정 제어시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020220142966A KR102552725B1 (ko) | 2022-10-31 | 2022-10-31 | 센서네트워크를 이용하여 iot 기반의 스마트관리가 가능한 석유화학 고체저장시설의 thc 처리공정 제어시스템 |
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| KR102552725B1 true KR102552725B1 (ko) | 2023-07-06 |
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ID=87186104
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| KR (1) | KR102552725B1 (ko) |
Citations (5)
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-
2022
- 2022-10-31 KR KR1020220142966A patent/KR102552725B1/ko active IP Right Grant
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