WO2010047497A2 - Ｆｃｃ 공정의 반응기, 촉매재생기 및 연도 가스 배관 내벽에 코팅되는 내화물을 건조시키는 방법 - Google Patents

Ｆｃｃ 공정의 반응기, 촉매재생기 및 연도 가스 배관 내벽에 코팅되는 내화물을 건조시키는 방법 Download PDF

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이정현
박주득
오성호
송만규
김성주
이웅렬
김재윤
이상모
박귀선
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
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    • F26B21/006—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects the gas supply or exhaust being effected through hollow spaces or cores in the materials or objects, e.g. tubes, pipes, bottles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air

Definitions

  • the present invention relates to a method of drying a refractory coated on a working vessel inner wall such as a reactor, catalytic regenerator, and flue gas piping of an FCC process using a temporary removable gas burner.
  • a working vessel In many industries, a working vessel is used that has a structure that requires refractory installation, such as a refractory brick, that does not soften even at high temperatures, maintains its strength sufficiently and withstands chemical reactions. have.
  • the raw residue oil (heavy oil such as high sulfur BC) produced at the bottom of the atmospheric distillation tower of a refinery is removed as a raw material through the hydrogenation reaction to remove impurities such as metals and sulfur powder, and the gasoline is passed through the catalytic decomposition of the fluidized bed.
  • Reactors and regenerators used in the FCC (Fluid Catalystic Cracking) process which produces light oils such as propylene and the like, require a refractory structure.
  • the internal design temperatures of the reactor and regenerator used in the FCC process are about 579 ° C and about 788 ° C, respectively. 125mm thick refractory material is used.
  • the refractory is introduced after the introduction of about 15% of the moisture in the dry material, and used to go through the process of removing the moisture contained in the refractory, that is, drying to improve the design strength of the constructed refractory.
  • the dry state of the refractory will influence the future life of the refractory.
  • the refractory may be partially desorbed or worn during the process operation, causing hot spots in the working vessel or the detached refractory connecting the process unit. Or impede the operation of the valve and thus impede the supply of catalyst, which can be a serious obstacle to safe operation.
  • FIG. 1 is a view for explaining a method for drying the refractory attached to the reactor and the regenerator in the FCC process according to the prior art, referring to the drying method of the refractory according to the prior art with reference to this.
  • the reactor 10 is operated by using a main air blower 30 used during normal operation of an FCC process in a state in which the reactor 10 and the regenerator 20 are connected at the same time, and using the air generated therefrom. And the refractory formed in the regenerator 20 was dried.
  • the conventional method has an advantage that the drying process of the refractory can be performed at a time by using the main air blower 30 having a large capacity used during the normal operation of the FCC process, but in order to use the main air blower 30 Since all other process equipment had to be prepared, the drying process could only be carried out with all preparations for normal operation.
  • the drying process takes about 20 days or more as the refractory device 10 and the regenerator 20 connected again after drying of the refractory are inspected and repaired. Therefore, there was a problem that the entire operation of the process is inevitably delayed even though all the normal operation preparations are completed to perform the drying process, resulting in enormous cost loss due to the operation delay.
  • an object of the present invention is to dry the refractory formed on the inner wall of the working vessel using a temporary gas burner to shorten the trial run period and to realize the early operation of the process vessel It is to provide a method of drying the refractory coated on the inner wall.
  • Method for drying the refractory is attached to the inner wall of the working vessel according to a preferred embodiment of the present invention, (A) calculating the total amount of heat required to dry the refractory attached to the inner wall of the vessel, (B) the vessel Installing a thermocouple in the, and installing a plurality of gas burners and a plurality of open and close vents for injecting a flame in the opening formed in the vessel, (C) drying the refractory by using the gas burner, ( D) measuring the temperature of the working vessel using the thermocouple installed in the vessel, and (E) controlling the flame spraying and opening or closing of the vent of the gas burner according to the measured temperature; It is characterized by.
  • the working vessel is characterized in that the reactor (reactor) or regenerator (regenerator) used in the FCC (Fluid Catalystic Cracking) process.
  • reactor reactor
  • regenerator regenerator
  • the total calorie value is determined by the product of the total amount of the refractory calculated by the total area of the inner wall of the working vessel and the thickness of the refractory to be attached, the product of the unit dry calories required to dry the unit amount of the refractory. .
  • the number of the gas burners is characterized in that the amount of heat generated from each gas burner is determined so that the sum is more than the total amount of heat required to dry the total refractory.
  • the gas burner is characterized in that the flame is not disposed so as to directly contact the device provided in the vessel.
  • the vent part may include a fixing part attached to an end of the opening part in a fixed state and an opening / closing part which can be opened and closed, wherein the fixing part is formed with an insulating material for protecting from the flame sprayed from the working chamber.
  • thermocouple is characterized in that it is disposed inside or outside the working vessel.
  • thermocouple is characterized in that at least one gas burner is installed in at least one area to inject the flame.
  • the step of forming an insulating cover on the part where the flame emitted from the gas burner touches the device provided in the vessel is characterized in that it is performed.
  • the insulating cover is characterized in that it comprises a ceramic blocking portion provided on the outside of the device provided inside the vessel, and a support for supporting the ceramic blocking portion.
  • the present invention shortens the commissioning period and enables early operation of the process by drying the refractory formed on the inner wall of the working vessel using a temporary gas burner.
  • the present invention prevents deterioration of the internal device present in the working vessel by the flame by installing the gas burner in consideration of the area of the flame of the gas burner.
  • the present invention provides a separate insulating cover to the internal device to prevent deterioration of the internal device present in the working vessel by the flame.
  • the present invention checks the dry state of the refractory formed at a specific position by measuring the temperature of the working vessel using a thermocouple, thereby improving the dry state of the refractory by controlling the gas burner and the vent.
  • FIG. 1 is a view for explaining a method for drying a refractory attached to a reactor and a regenerator in an FCC process according to the prior art
  • FIG. 2 is a process flow chart for explaining a method of drying the refractory attached to the inner wall of the working vessel according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a view schematically illustrating a state in which a gas burner, a vent part, and a thermocouple are installed in a working vessel according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIGS. 4 to 6 are views showing a gas burner and a vent installed in a working vessel according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a view showing a state in which an insulation cover is installed on the device provided inside the working vessel according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic view showing a gas burner, a vent, and a thermocouple installed in a reactor in an FCC process according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view schematically illustrating a state in which a gas burner, a vent unit, and a thermocouple are installed in a regenerator in an FCC process according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • opening portion 240 vent portion
  • insulation material 300 gas burner
  • thermocouple 500 insulation cover
  • Figure 2 is a process flow diagram for explaining a method for drying the refractory is attached to the inner wall of the working vessel according to a preferred embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a gas burner, vents, in the working vessel according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIGS. 4 to 6 are views illustrating a gas burner and a vent unit installed in a working vessel according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a work according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 8 is a view illustrating a state in which an insulation cover is installed in a device provided in the vessel
  • FIG. 8 schematically illustrates a state in which a gas burner, a vent unit, and a thermocouple are installed in a reactor in an FCC process according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 9 is a gas burner, a vent part, and a thermocouple installed in a regenerator in an FCC process according to a preferred embodiment of the present invention.
  • A a schematic view of the state.
  • the total amount of heat required to dry it is calculated.
  • the total calories may be calculated in consideration of the total amount of the refractory calculated based on the total area of the inner wall of the working vessel and the thickness of the refractory to be attached, based on the unit dry calories required for drying the unit usage according to the type of the refractory. .
  • the working vessel 200 does not soften even at a high temperature, it is necessary to install a refractory (for example, refractory brick, etc.) to maintain its strength and withstand chemical action, that is, a vessel that requires a fireproof structure Means.
  • a refractory for example, refractory brick, etc.
  • the reactor, the catalyst regenerator, and the flue gas piping used in the petrochemical process, in particular the FCC process and this will be described below for convenience of description.
  • thermocouple 400 for measuring temperature is installed in the working vessel 200, and an opening such as a joint part or a manhole cover, such as a nozzle, formed in the working vessel 200.
  • a vent part 240 is installed to discharge steam (S2).
  • thermocouple 400 is installed inside and / or outside the working vessel 200 to measure the temperature of the working vessel 200 to measure the dry state of the refractory 100.
  • the gas burner 300 is fixed to the opening portion 220 is installed to inject a flame
  • the vent 240 is installed to open and close the opening 220. The installation state of the gas burner 300 and the vent part 240 will be described with reference to FIG. 4.
  • thermocouples 400 are installed in the working vessel 200 in order to measure the temperature of the working vessel 200 as a whole.
  • the working vessel 200 by measuring the temperature of the inner wall of the working vessel 200, in particular, the working vessel 200, not only the interior of the working vessel 200 to measure the dry state of the refractory 100 attached to the inner wall of the working vessel 200. It is preferable to be installed outside as well.
  • FIG. 3 illustrates the internal thermocouple 400a installed inside the working vessel 200 and the external thermocouple 400b installed outside the working vessel 200.
  • the gas burner 300 and the vent part 240 may be appropriately disposed to uniformly dry the entire refractory attached to the inner wall of the working vessel 200, and in particular, the gas burner may be the total refractory 100. It is preferable that a predetermined number or more be installed so as to generate the amount of heat required for drying. Looking at this in more detail as follows.
  • each gas burner 300 is limited in the spraying area, it is preferable to install the gas burner 300 so that the area (dead zone) where the flame does not occur is appropriately considered. Do. In particular, since the dead zone may occur between the gas burner 300 and the region where the gas burner 300 is installed, it is preferable to consider this.
  • the position of the gas burner 300 such that the flame sprayed from the gas burner 300 does not directly contact the apparatus 260 provided inside the working vessel.
  • vents are properly vented between the plurality of gas burners 300 in consideration of the positions of the plurality of gas burners 300 so that the gas or water vapor generated when the refractory 100 is dried by the gas burners 300 may be well discharged. It is preferable to install the unit 240.
  • gas burners 300 are preferably installed in a predetermined number or more so that the sum of the heat generated from each gas burner 300 is equal to or more than the total heat required for drying the total refractory.
  • the flame is sprayed using the gas burner 300 to dry the refractory material 100 attached to the inner wall of the working vessel 200 (S3).
  • the gas burner 300 uses a gas supplied from the gas supply unit 310 and air supplied from a fan controller 350 and an air turbo blower 340. To be sprayed.
  • the gas train 320 receives gas from the gas supply unit 310, and the amount of gas supplied to the gas burner 300 is transferred to the air controller 360, and the air controller 360 controls the air.
  • Controlling valve 380 may be accomplished by adjusting the amount of air supplied from fan controller 350 and air turbo blower 340.
  • the flame spraying amount of the gas burner may be controlled by controlling the amount of gas supplied to the gas burner 300 by the gas controller 330 and controlling the amount of air accordingly.
  • thermocouple 400 installed in the working vessel (S4).
  • the temperature measurement value measured by the thermocouple 400 is transmitted to the temperature decoder 370.
  • the temperature measurement transmitted to the temperature decoder 370 is used to control the gas burner 300 and the vent unit 240 by indirectly indicating the dry state of the refractory 100.
  • thermocouple 400 S5
  • the refractory 100 installed in the working vessel 200 is preferably dried along the drying guidelines in order to have a good drying quality. That is, according to the type and thickness of the refractory, the drying temperature according to the drying time is preferably performed in the same manner as a predetermined drying guideline.
  • the actual refractory is dried. Allow it to follow the line.
  • the flame spraying amount of the gas burner 300 covering the position is increased, and the measured temperature value exceeds the value of the drying guideline.
  • the gas burner 300 and the vent part 240 are installed at the end of the opening part (the nozzle in FIG. 7) formed in the working vessel 200.
  • the vent part 240 includes a fixing part 242 and an opening / closing part 244 which are attached to the end of the opening part 220 in a fixed state.
  • the fixing part 242 of the vent part 240 is preferably coated with an insulating material 246 to protect from the flame sprayed from the working chamber 200.
  • vent part 240 illustrates a closed state and an open state of the vent part 240, respectively. That is, it can be seen that the vent part 240 is opened and closed by the movement of the opening and closing part 244.
  • vent unit 240 The configuration and opening and closing method of the vent unit 240 is just one example, it will be obvious to employ a known structure for achieving this function.
  • a state in which an insulation cover 500 is installed in a device provided inside a working vessel is as follows.
  • an insulation cover for protecting the device 260 provided in the working chamber is particularly provided. It is preferable to install 500.
  • the insulating cover 500 is formed of a ceramic material that can withstand high temperatures, and is formed of a ceramic cutout 520 installed in the internal device 260 and a thin shape fixing the ceramic cutout 520 to the internal device 260. It consists of an insulating plate 540 and sus wire 560.
  • the insulating cover 500 uses a sus wire 560 in a state where a thin insulating plate 540 is attached to the front surface of the ceramic blocking unit 520. It may be fixed to the internal device 260.
  • the gas burner 300 and the vent part 240 are installed in the open part 220 formed in the reactor 600, and the thermocouple 400 is disposed inside or outside the reactor 600. Install).
  • the gas burner 300 is uniformly disposed in the reactor 600 or the regenerator 700 so that a dead zone does not occur at a specific position and the flame does not directly contact the internal device 260, and the vent part 240 is respectively.
  • the gas burner 300 is disposed at an appropriate position for discharging gas and water vapor generated from the gas burner 300.
  • thermocouple 400 is evenly distributed throughout the reactor 600 or the regenerator 700, at least one is installed in the area covered by each gas burner 300, the inside or outside of the working vessel 200 It is installed symmetrically.
  • the positions of the gas burner 300, the vent part 240, and the thermocouple 400 shown in FIGS. 8 and 9 are uniform in the refractory 100 installed in the reactor 600 or the regenerator 700 having the illustrated structure. It is only an optimal embodiment for propagating a flame, and can be appropriately adjusted according to the structure of the working chamber.

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Abstract

본 발명은 FCC(Fluid Catalystic Cracking; 유동상 촉매 분해) 공정의 반응기, 촉매재생기, 및 연도 가스 배관과 같은 작업용 베셀 내벽에 코팅되는 내화물을 건조시키는 방법에 있어서, (A) 상기 베셀의 내벽에 부착된 총 내화물을 건조시키기 위해 필요한 총 열량을 계산하는 단계, (B) 상기 베셀에 열전대를 설치하고, 상기 베셀에 형성된 개방부에 화염을 분사하기 위한 다수의 가스버너 및 다수의 개폐가능한 벤트부를 설치하는 단계, (C) 상기 가스 버너를 이용하여 상기 내화물을 건조시키는 단계, (D) 상기 베셀에 설치된 상기 열전대를 이용하여 상기 작업용 베셀의 온도를 측정하는 단계, 및 (E) 측정된 상기 온도에 따라 상기 가스버너의 화염분사 및 상기 벤트부의 개폐여부를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하여, 시운전 기간을 단축시키고 공정 조기 가동을 실현할 수 있는 내화물을 건조시키는 방법을 제공한다.

Description

ＦＣＣ 공정의 반응기, 촉매재생기 및 연도 가스 배관 내벽에 코팅되는 내화물을 건조시키는 방법
본 발명은 임시의 탈착가능한 가스버너를 이용하여 FCC 공정의 반응기, 촉매재생기, 및 연도 가스 배관과 같은 작업용 베셀 내벽에 코팅되는 내화물을 건조시키는 방법에 관한 것이다.
많은 산업 분야에서 고온의 온도에서도 연화되지 않고 그 강도를 충분히 유지하며 화학적 작용에도 견딜 수 있도록 내화벽돌과 같은 내화물(refractory)의 설치가 필요한 구조, 즉 내화구조를 갖는 작업용 베셀(working vessel)이 사용되고 있다.
예를 들어, 정유공장 상압증류탑의 탑저에서 생산되는 상압잔사유(고유황 B-C 등의 중질유분)를 원료로 수소 첨가 반응을 통해 금속, 유황분 등 불순물을 제거하고, 유동상 촉매 분해반응을 거쳐 휘발유, 프로필렌 등 경질유를 생산하는 FCC(Fluid Catalystic Cracking; 유동상 촉매 분해) 공정에서 사용되는 반응기(reactor) 및 재생기(regenerator)는 내화구조가 필수적으로 요구된다.
실제로, FCC 공정에서 사용되는 반응기와 재생기의 내부설계온도는 각각 약 579℃ 및 약 788℃ 정도로서, 카본 스틸(carbon steel)만으로 형성된 작업용 베셀은 이러한 고온에서 연화될 수 있기 때문에 그 내벽에 약 100~125mm 두께의 내화물을 시공하여 사용하고 있다.
이때, 내화물은 건식재료에 약 15%의 수분을 첨가 하여 유입시공하고, 시공된 내화물의 설계강도를 향상시키기 위해 내화물에 포함된 수분을 제거하는 공정, 즉 건조 공정을 거친후 사용된다. 여기서, 내화물의 건조상태는 내화물의 향후 수명을 좌우하게 된다.
예를 들어, 내화물의 시공 및 건조 작업 품질이 나쁠 경우 공정 가동중에 내화물이 부분적으로 탈착되거나, 마모되어 작업용 베셀에 핫 스폿(hot spot)이 발생하거나 탈착된 내화물이 공정 장치를 연결하는 연결부를 막거나 밸브의 작동을 방해하여 촉매의 공급 등을 방해하여 안전운전에 심각한 장애가 될 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 FCC 공정 상의 반응기 및 재생기에 부착된 내화물을 건조시키는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 이를 참조하여 종래기술에 따른 내화물의 건조방법을 설명하면 다음과 같다.
종래에는 반응기(10) 및 재생기(20)를 한꺼번에 연결한 상태에서 FCC 공정의 정상운전중에 사용되는 메인 에어 블로워(main air blower; 30)를 가동시켜 이로부터 발생하는 에어를 사용하여 반응기(10) 및 재생기(20)에 형성된 내화물을 건조시켰다.
그러나, 종래방법의 경우 FCC 공정의 정상운전 중에 사용되는 용량이 큰 메인 에어 블로워(30)를 사용함으로써 한번에 내화물의 건조공정을 수행할 수 있는 장점은 있으나, 메인 에어 블로워(30)를 사용하기 위해서는 다른 공정 장치가 모두 준비되어야만 하기 때문에 정상운전을 위한 모든 준비가 끝난 상태에서만 건조공정을 수행할 수 있었다. 특히, 내화물의 건조후 연결된 방응기(10) 및 재생기(20)를 다시 개방하여 내화물 상태를 검사하고 보수함에 따라 건조공정이 약 20일 이상 소요되는 문제점이 있었다. 따라서, 건조공정을 수행하기 위해 정상운전 준비가 모두 끝났음에도 전체 공정 가동이 지연될 수 밖에 없는 문제점이 있었고, 이에 따라 가동지연에 따른 막대한 비용적 손실이 초래되었다.
본 발명의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 임시의 가스버너를 이용하여 작업용 베셀 내벽에 형성된 내화물을 건조함으로써 시운전 기간을 단축시키고 공정 조기 가동을 실현할 수 있는 작업용 베셀 내벽에 코팅되는 내화물을 건조시키는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업용 베셀 내벽에 부착되는 내화물을 건조시키는 방법은, (A) 상기 베셀의 내벽에 부착된 총 내화물을 건조시키기 위해 필요한 총 열량을 계산하는 단계, (B) 상기 베셀에 열전대를 설치하고, 상기 베셀에 형성된 개방부에 화염을 분사하기 위한 다수의 가스버너 및 다수의 개폐가능한 벤트부를 설치하는 단계, (C) 상기 가스 버너를 이용하여 상기 내화물을 건조시키는 단계, (D) 상기 베셀에 설치된 상기 열전대를 이용하여 상기 작업용 베셀의 온도를 측정하는 단계, 및 (E) 측정된 상기 온도에 따라 상기 가스버너의 화염분사 및 상기 벤트부의 개폐여부를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 작업용 베셀은 FCC(Fluid Catalystic Cracking) 공정에 사용되는 반응기(reactor) 또는 재생기(regenerator)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 총 열량은, 작업용 베셀 내벽의 전체면적 및 부착되는 내화물의 두께에 따라 산출되는 전체 내화물의 양에, 내화물의 단위 사용량을 건조시키는데 필요한 단위 건조 열량의 곱에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (B) 단계에서, 상기 가스 버너의 개수는 각 가스 버너로부터 발생되는 열량이 합이 총 내화물을 건조시키기 위해 필요한 상기 총 열량 이상이 되도록 결정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (B) 단계에서, 상기 가스 버너는 발사되는 화염이 상기 베셀 내부에 구비된 장치에 직접적으로 닿지 않도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 벤트부는 상기 개방부의 단부에 고정상태로 부착되는 고정부와 개폐가능한 개폐부로 구성되되, 상기 고정부에는 상기 작업용 챔버로부터 분사되는 화염으로부터 보호하기 위한 절연재가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열전대는 상기 작업용 베셀의 내부 또는 외부에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열전대는 각각의 상기 가스버너가 화염을 분사하는 영역에 적어도 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (C) 단계 이전에, 상기 가스 버너로부터 발사되는 화염이 상기 베셀 내부에 구비된 장치에 닿는 부분에 절연 커버를 형성하는 단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 절연 커버는, 상기 베셀 내부에 구비된 장치의 외부에 설치되는 세라믹 차단부, 및 상기 세라믹 차단부를 지지하기 위한 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 임시의 가스버너를 이용하여 작업용 베셀 내벽에 형성된 내화물을 건조함으로써 시운전 기간을 단축시키고 공정 조기 가동을 가능하게 한다.
또한, 본 발명은 가스버너의 화염이 미치는 영역을 고려하여 가스버너를 설치함으로써 화염에 의해 작업용 베셀내에 존재하는 내부장치의 열화를 방지한다.
또한, 본 발명은 내부장치에 별도의 절연커버를 설치함으로써 화염에 의해 작업용 베셀내에 존재하는 내부장치의 열화를 방지한다.
또한, 본 발명은 열전대를 이용하여 작업용 베셀의 온도를 측정함으로써 특정 위치에 형성된 내화물의 건조상태를 확인하고, 이에 따라 가스버너 및 벤트부를 제어함으로써 내화물의 건조상태를 개선시킨다.
도 1은 종래기술에 따른 FCC 공정 상의 반응기 및 재생기에 부착된 내화물을 건조시키는 방법을 설명하기 위한 도면;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업용 베셀 내벽에 부착되는 내화물을 건조시키는 방법을 설명하기 위한 공정흐름도;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업용 베셀에 가스버너, 벤트부, 및 열전대가 설치된 상태를 개략적으로 나타내는 도면;
도 4 내지 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업용 베셀에 설치된 가스버너 및 벤트부를 나타내는 도면;
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업용 베셀의 내부에 구비된 장치에 절연커버가 설치된 상태를 나타낸 도면;
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FCC 공정 상의 반응기에 가스버너, 벤트부, 및 열전대가 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 도면; 및
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FCC 공정 상의 재생기에 가스버너, 벤트부, 및 열전대가 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 내화물 200 : 작업용 베셀
220 : 개방부 240 : 벤트부
242 : 고정부 244 : 개폐부
246 : 절연재 300 : 가스버너
400 : 열전대 500 : 절연커버
600 : 반응기 700 : 재생기
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업용 베셀 내벽에 부착되는 내화물을 건조시키는 방법을 설명하기 위한 공정흐름도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업용 베셀에 가스버너, 벤트부, 및 열전대가 설치된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 4 내지 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업용 베셀에 설치된 가스버너 및 벤트부를 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업용 베셀의 내부에 구비된 장치에 절연커버가 설치된 상태를 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FCC 공정 상의 반응기에 가스버너, 벤트부, 및 열전대가 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FCC 공정 상의 재생기에 가스버너, 벤트부, 및 열전대가 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 다른 작업용 베셀(200)의 내벽에 부착되는 내화물(100)을 탈착가능한 가스버너(300)를 이용하여 건조하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 작업용 베셀(200)의 내벽에 부착되는 총 내화물(100)을 건조시키는데 요구되는 총 열량을 계산한다(S1).
여기서, 작업용 베셀(200) 내벽의 전체 면적에 소정 두께로 부착되는 전체 내화물(100)의 종류 및 양을 고려하여, 이를 건조시키는데 요구되는 총 열량을 계산한다. 이때, 총 열량은 내화물의 종류에 따라 단위 사용량을 건조시키는데 필요한 단위 건조 열량을 기초로, 작업용 베셀 내벽의 전체면적 및 부착되는 내화물의 두께에 따라 산출되는 전체 내화물의 양을 고려하여 산출될 수 있다.
한편, 작업용 베셀(200)은 고온의 온도에서도 연화되지 않고 그 강도를 충분히 유지하며 화학적 작용에도 견딜수 있도록 내화물(예를 들어, 내화 벽돌 등)의 설치가 필요가 있는, 즉 내화구조가 요구되는 베셀을 의미한다. 일례로, 석유화학공정, 특히 FCC 공정에 사용되는 반응기, 촉매재생기, 및 연도 가스 배관이 이에 해당하며, 이하에서는 설명의 편의를 위해 이를 중심으로 설명하기로 한다.
다음, 작업용 베셀(200)에 온도를 측정하기 위한 열전대(400)를 설치하고, 작업용 베셀(200)에 형성된 노즐(nozzle)과 같은 이음부(joint part) 또는 맨홀 커버(manhole cover) 등과 같은 개방부(220)에 화염을 분사하여 작업용 베셀(200) 내벽에 부착된 내화물(100)을 건조시키기 위한 다수의 가스 버너(gas burner; 300), 및 내화물(100)의 건조시에 발생하는 가스나 수증기를 배출하기 위한 벤트부(vent part; 240)를 설치한다(S2).
여기서, 열전대(400)는 작업용 베셀(200)의 온도를 측정하여 내화물(100)의 건조상태를 측정하기 위해 작업용 베셀(200)의 내부 및/또는 외부에 설치된다. 또한, 가스버너(300)는 개방부(220)에 삽입고정되어 화염을 분사할 수 있도록 설치되며, 벤트부(240)는 개방부(220)를 개폐할 수 있도록 설치된다. 가스버너(300) 및 벤트부(240)의 설치상태는 도 4에서 설명하기로 한다.
한편, 열전대(400)는 작업용 베셀(200)의 온도를 전체적으로 측정하기 위해 작업용 베셀(200)에 다수개 분포되도록 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 작업용 베셀(200), 특히 작업용 베셀(200)의 내벽의 온도상태를 측정함으로써 작업용 베셀(200)의 내벽에 부착된 내화물(100)의 건조상태를 측정하도록 작업용 베셀(200)의 내부 뿐만 아니라 외부에도 설치되는 것이 바람직하다. 설명의 편의를 위해 도 3에는 작업용 베셀(200)의 내부에 설치된 내부 열전대(400a)와 작업용 베셀(200)의 외부에 설치된 외부 열전대(400b)를 구분하여 도시하였다.
또한, 가스버너(300)와 벤트부(240)는 작업용 베셀(200) 내벽에 부착된 총 내화물을 전체적으로 균일하게 건조시킬 수 있도록 적절히 배치되는 것이 바람직하며, 특히, 가스버너는 총 내화물(100)을 건조시키는데 필요한 열량을 발생시킬 수 있도록 소정 개수 이상 설치되는 것이 바람직하다. 이에 대해 좀더 상세히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 내화물(100)에 화염이 집중되는 경우 내화물(100)이 깨지는 스폴링(spalling) 현상이 발생할 수 있으므로 가스버너(300)가 특정영역에 집중적으로 설치되는 것은 바람직하지 않다.
다음, 각각의 가스버너(300)가 분사하는 화염은 분사영역이 한정되어 있으므로 이를 적절히 고려하여 화염이 미치지 않는 영역(데드존; dead zone)이 발생하지 않도록 가스버너(300)를 설치하는 것이 바람직하다. 특히, 가스버너(300)와 가스버너(300)가 설치된 영역 사이에 데드존이 발생할 수 있으므로 이를 고려하는 것이 바람직하다.
다음, 가스버너(300)로부터 분사되는 화염이 작업용 베셀 내부에 구비된 장치(260)에 직접적으로 닿지 않도록 가스버너(300)의 위치를 조정하는 것이 바람직하다. 이와 함께, 가스버너(300)로부터 분사되는 화염량을 조절하거나, 작업용 베셀(200) 내부에 구비된 장치 중 화염이 직접 닿을 수 있는 영역에는 절연커버(insulation cover; 500)를 미리 설치하는 것이 바람직하다. 이 절연커버(500)의 설치상태는 도 7에서 설명하기로 한다.
다음, 가스버너(300)에 의한 내화물(100) 건조시에 발생하는 가스나 수증기가 잘 배출될 수 있도록 다수의 가스버너(300)의 위치를 고려하여 다수의 가스버너(300) 사이에 적절히 벤트부(240)를 설치하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 가스버너(300)는 각 가스버너(300)로부터 발생되는 열량의 합이 총 내화물을 건조시키기 위해 필요한 총 열량 이상이 되도록 소정 개수 이상 설치되는 것이 바람직하다.
다음, 가스버너(300)를 이용하여 화염을 분사하여 작업용 베셀(200)의 내벽에 부착된 내화물(100)을 건조시킨다(S3).
도 2를 참조하면, 가스버너(300)는 가스 공급부(310)로부터 공급된 가스와 팬 컨트롤러(fan controller; 350) 및 에어 터보 블로워(air turbo blower; 340)로부터 공급된 에어를 이용하여 화염을 분사하게 된다.
이때, 가스버너(300)의 작동을 위해서는 가스버너(300)로 공급되는 가스를 연소하기에 충분한 에어가 공급되어야 한다. 이는, 가스 트레인(gas train; 320)이 가스 공급부(310)로부터 가스를 전달받아 가스버너(300)에 공급하는 가스의 양이 에어 컨트롤러(360)이 전달되고, 에어 컨트롤러(360)가 에어 제어 밸브(380)를 제어함으로써 팬 컨트롤러(350) 및 에어 터보 블로워(340)로부터 공급되는 에어의 양을 조절함으로써 달성될 수 있다. 한편, 가스 컨트롤러(330)가 가스 트레인(320)에 가스버너(300)로 공급하는 가스의 양을 제어하고 이에 따라 에어의 양도 제어됨으로써 가스버너의 화염분사량이 제어될 수 있다.
다음, 작업용 베셀에 설치된 열전대(400)를 이용하여 작업용 베셀(200)의 내부온도를 측정한다(S4).
여기서, 열전대(400)에 의해 측정된 온도 측정값은 온도 디코더(temperature decoder; 370)로 전달하게 된다. 온도 디코더(370)로 전달된 온도 측정값은 내화물(100)의 건조상태를 간접적으로 나타냄으로써 가스버너(300) 및 벤트부(240)를 제어하는데 사용된다.
마지막으로, 열전대(400)를 통해 측정된 작업용 베셀(200)의 내부온도에 따라 가스버너(300)의 화염분사 및 벤트부(240)의 개폐여부를 제어한다(S5).
작업용 베셀(200)에 설치된 내화물(100)은 우수한 건조품질을 가지기 위해 건조 가이드 라인을 따라 건조되는 것이 바람직하다. 즉, 내화물의 종류, 두께에 따라 건조시간에 따른 건조온도는 정해진 건조 가이드 라인과 동일하게 진행되는 것이 바람직하다.
이러한 건조 가이드 라인과 열전대(400)를 통해 측정된 작업용 베셀(200)의 온도를 비교하여 가스버너(300)의 화염분사 및 벤트부(240)의 개폐여부를 제어함으로써 실제 내화물의 건조가 건조 가이드 라인을 따라 진행되도록 한다.
즉, 특정 위치의 측정온도값이 건조 가이드 라인의 값에 미달하는 경우 이 위치를 커버하는 가스버너(300)의 화염분사량을 증가시키고, 측정 온도값이 건조 가이드 라인의 값을 초과하는 경우 이 위치를 커버하는 가스버너(300)의 화염분사량을 감소시키거나 벤트부(240)를 개방시킴으로써 내화물(100)의 건조상태를 제어하게 된다.
도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 작업용 베셀에 설치된 가스버너(300) 및 벤트부(240)를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 4를 참조하면, 가스버너(300) 및 벤트부(240)는 작업용 베셀(200)에 형성된 개방부(도 7에서는 노즐)의 단부에 설치된다. 여기서, 벤트부(240)는 개방부(220)의 단부에 고정상태로 부착되는 고정부(242)와 개폐가능한 개폐부(244)로 구성된다. 이때, 벤트부(240)의 고정부(242)에는 작업용 챔버(200)로부터 분사되는 화염으로부터 보호하기 위한 절연재(246)가 도포되는 것이 바람직하다.
한편, 도 5 및 도 6에는 벤트부(240)의 닫힘상태 및 열림상태가 각각 도시되어 있다. 즉, 개폐부(244)의 이동에 의해 벤트부(240)가 개폐상태가 조작됨을 알 수 있다.
이와 같은 벤트부(240)의 구성 및 개폐방법은 일예에 불과하며, 이러한 기능을 달성하기 위한 공지의 구조를 채용하는 것은 자명하다 할 것이다.
도 7를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업용 베셀의 내부에 구비된 장치에 절연커버(500)가 설치된 상태를 설명하면 다음과 같다.
상술한 바와 같이, 가스버너(300)로부터 분사되는 화염과 직접적으로 닿는 부분은 약 1000℃ 이상의 고온과 직접 접촉하는 결과가 되므로, 특히 작업용 챔버 내부에 구비된 장치(260)를 보호하기 위한 절연커버(500)를 설치하는 것이 바람직하다.
이때, 절연커버(500)는 고온에서도 견딜 수 있는 세라믹 재료로 형성되어 내부 장치(260)에 설치되는 세라믹 차단부(520)와 이 세라믹 차단부(520)를 내부 장치(260)에 고정하는 박형의 절연 플레이트(540) 및 서스 와이어(560)로 구성된다. 절연커버(500)는 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 박형의 절연 플레이트(540)를 세라믹 차단부(520)의 전면에 부착한 상태에서 서스 와이어(sus wire; 560)를 이용하여 내부 장치(260)에 고정될 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FCC 공정 상의 반응기 또는 재생기에 부착되는 내화물을 가스버너를 이용하여 건조하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 반응기(600)에 형성된 개방부(220)에 가스버너(300) 및 벤트부(240)를 설치하고, 반응기(600)의 내부 또는 외부에 열전대(400)를 설치한다.
이때, 가스버너(300)는 특정위치에 데드존이 발생하지 않고 내부장치(260)에 직접 화염이 닿지 않도록 반응기(600) 또는 재생기(700)에 균일하게 배치되며, 벤트부(240)는 각각의 가스버너(300)로부터 발생하는 가스 및 수증기를 배출하기 위해 적절한 위치에 배치된다.
또한, 열전대(400)는 반응기(600) 또는 재생기(700) 전체에 골고루 분포되며, 각각의 가스버너(300)가 커버하는 영역에 적어도 하나 이상 설치되고, 작업용 베셀(200)의 내부 또는 외부에 대칭되게 설치된다.
도 8 및 도 9에 도시된 가스버너(300), 벤트부(240), 및 열전대(400)의 위치는 도시된 구조를 갖는 반응기(600) 또는 재생기(700)에 설치된 내화물(100)에 균일한 화염을 전파하기 위한 최적의 일실시예에 불과하며, 작업용 챔버의 구조 등에 따라 적절히 조절될 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 작업용 베셀 내벽에 코팅되는 내화물을 건조시키는 방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims (10)

  1. FCC(Fluid Catalystic Cracking) 공정의 반응기, 촉매재생기, 및 연도 가스 배관과 같은 작업용 베셀 내벽에 코팅되는 내화물을 건조시키는 방법에 있어서,
    (A) 상기 베셀의 내벽에 부착된 총 내화물을 건조시키기 위해 필요한 총 열량을 계산하는 단계;
    (B) 상기 베셀에 열전대를 설치하고, 상기 베셀에 형성된 개방부에 화염을 분사하기 위한 다수의 가스버너 및 다수의 개폐가능한 벤트부를 설치하는 단계;
    (C) 상기 가스 버너를 이용하여 상기 내화물을 건조시키는 단계;
    (D) 상기 베셀에 설치된 상기 열전대를 이용하여 상기 작업용 베셀의 온도를 측정하는 단계; 및
    (E) 측정된 상기 온도에 따라 상기 가스버너의 화염분사 및 상기 벤트부의 개폐여부를 제어하는 단계
    를 포함하는 작업용 베셀 내벽에 코팅되는 내화물을 건조시키는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 작업용 베셀은 FCC(Fluid Catalystic Cracking) 공정에 사용되는 반응기(reactor) 또는 재생기(regenerator)인 것을 특징으로 하는 작업용 베셀 내벽에 코팅되는 내화물을 건조시키는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 (A) 단계에서,
    상기 총 열량은, 작업용 베셀 내벽의 전체면적 및 부착되는 내화물의 두께에 따라 산출되는 전체 내화물의 양에, 내화물의 단위 사용량을 건조시키는데 필요한 단위 건조 열량의 곱에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 작업용 베셀 내벽에 코팅되는 내화물을 건조시키는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 (B) 단계에서,
    상기 가스 버너의 개수는 각 가스 버너로부터 발생되는 열량이 합이 총 내화물을 건조시키기 위해 필요한 상기 총 열량 이상이 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 작업용 베셀 내벽에 코팅되는 내화물을 건조시키는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 (B) 단계에서,
    상기 가스 버너는 발사되는 화염이 상기 베셀 내부에 구비된 장치에 직접적으로 닿지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 작업용 베셀 내벽에 코팅되는 내화물을 건조시키는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 벤트부는 상기 개방부의 단부에 고정상태로 부착되는 고정부와 개폐가능한 개폐부로 구성되되, 상기 고정부에는 상기 작업용 챔버로부터 분사되는 화염으로부터 보호하기 위한 절연재가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 작업용 베셀 내벽에 코팅되는 내화물을 건조시키는 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 열전대는 상기 작업용 베셀의 내부 또는 외부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 작업용 베셀 내벽에 코팅되는 내화물을 건조시키는 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 열전대는 각각의 상기 가스버너가 화염을 분사하는 영역에 적어도 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 작업용 베셀 내벽에 코팅되는 내화물을 건조시키는 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 (C) 단계 이전에,
    상기 가스 버너로부터 발사되는 화염이 상기 베셀 내부에 구비된 장치에 닿는 부분에 절연 커버를 형성하는 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 작업용 베셀 내벽에 코팅되는 내화물을 건조시키는 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 절연 커버는,
    상기 베셀 내부에 구비된 장치의 외부에 설치되는 세라믹 차단부; 및
    상기 세라믹 차단부를 지지하기 위한 지지부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업용 베셀 내벽에 코팅되는 내화물을 건조시키는 방법.
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