Dakota, 가스화를 통해 DP 레벨 측정 신뢰성 향상 및 유지 비용 절감

고객

Dakota Gasification, Basin Electric Power​

적용 분야

메탄올 증류탑 및 터빈 오일 씰 레벨 헤드 탱크의 레벨 측정

과제

노스다코타주 볼 근처에 있는 Dakota Gasification은 미국 최대의 합성 연료 생산업체입니다. 석탄을 주요 공급 원료로 사용하는 이 플랜트는 다양한 화학 부산물을 생산하며, 그 중 대부분은 합성 천연가스 외에도 비료로도 사용됩니다. 해당 플랜트는 타르 샌드 지역의 석유 회수를 높이는 데 사용할 수 있는 파이프라인을 통해 캐나다로 이산화탄소를 수출하기도 합니다. 원자재 제품 시장의 변화는 기업의 예산 압박을 지속시켜 운영 비용과 절감 가능 분야에 대한 경각심을 높이는 것에 일조하였습니다.

위치를 감안할 때 해당 시설은 계절에 따라 온도 변화가 매우 클 수 있습니다. 이러한 온도 변화로 인해 광범위한 유지보수 문제가 발생하게 되는 영역 중 하나는 액체 레벨 측정에 차압 트랜스미터를 사용하는 것입니다. 가압된 용기를 보정하기 위해 저압 측은 용기의 헤드 공간을 측정하여 일반적으로 웻 레그(wet leg)라고 알려진 유체 충전 임펄스 라인을 통해 측정을 보냅니다. 차가운 온도는 이러한 임펄스 라인에 문제를 일으킬 수 있습니다. 특수 웻 레그(wet leg) 유체는 부분적인 해결책이지만 이러한 특수 유체는 1년에 두 번 교체해야 하는 문제가 있습니다. 두 가지 구체적인 응용 분야, 바로 메탄올 증류탑과 터빈 오일용 씰 레벨 헤드 탱크에서입니다.

메탄올 증류탑은 혼합된 생성물 스트림에서 메탄올을 분리합니다. 해당 설비는 -100°F 및 고진공 환경에서 작동하므로 일년 내내 주변 온도 이하에서 운영됩니다. 증류탑에는 여러 층과 단계가 있으며, 플러딩을 방지하면서 최대한의 분리를 보장하기 위해 액체 레벨을 특정 범위 내로 유지해야 합니다. 증류탑에 너무 많은 액체가 축적되면 연쇄 반응이 일어나 촉매 피독이 발생할 수 있습니다. DP 측정의 신뢰성이 낮기 때문에, 플랜트는 비상 정지 메커니즘 장치로 사용하기 위해 여러 개의 플로트 스위치를 설치해야 합니다.

​본 씰 오일 시스템은 터빈 압축기의 일부로, 합성 가스를 플랜트 밖의 파이프라인으로 밀어내는 역할을 합니다. 가스 스트림에 오일이 혼입되지 않으면서 효과적인 밀봉을 유지하려면 오일을 임계 레벨로 유지해야 합니다. 레벨이 너무 낮아 밀봉이 풀리면 압축기 건물에 메탄이 유입될 수 있습니다.

솔루션

Emerson의 Rosemount™ 3051S 전자 원격 센서(ERS™) 시스템은 기존 DP 레벨 트랜스미터의 모든 기능을 제공하며 캐필러리 및 임펄스 라인을 필요로 하지 않습니다. ERS 시스템은 전기적으로 연결된 두 개의 압력 센서를 사용하여 전자적으로 차압을 계산합니다. 본 시스템은 특히 저온 환경에서 기존 시스템보다 빠른 응답을 제공합니다. 또한 용기의 정압을 측정하고 이를 2차 변수로 보고하는 것도 가능합니다.

두 개의 트랜스미터가 있더라도, 이들이 서로 통신하고 필요한 모든 계산을 기본 장치에서 처리하므로 자동화 시스템에 해당 결합 설치는 단일 입력으로 인식됩니다. 다만, 두 개의 트랜스미터를 사용함으로써 두 가지 트랜스미터 모두에서 추가 진단 및 2차 변수 정보를 수집할 수 있어 공정에 대한 통찰력이 커질 수 있습니다.

이러한 까다로운 설치 문제 때문에 Dakota Gasification은 Rosemount 3051S ERS 시스템 세트를 설치함으로써 유지보수 요건과 예비 부품 재고를 줄이면서 신뢰성을 개선할 수 있었습니다. 웻 레그(wet leg) 유체를 계절에 따라 교체할 필요가 없어졌으며, 불규칙한 히트 트레이싱 및 뒤얽힌 임펄스 라인과 같은 번거로운 유지보수 문제는 이제 과거의 일이 되었습니다.

플랜트는 문제가 있는 측정을 위한 수동 개입 없이 완전 자동 모드로 원활하게 작동할 수 있게 되었습니다. 유지 관리 기술자는 이 중요한 장비에 많은 시간을 할애할 필요가 없기 때문에 회사는 이러한 설치를 위한 테스트 설정만으로 첫 달 안에 10,000달러를 절감할 수 있었습니다. 해당 회사는 모든 유사한 응용 분야를 위해 Rosemount 3051S ERS 시스템 트랜스미터 세트를 표준화하여 플랜트 전체에서 절감 효과를 배가하는 계획을 시행하고 있습니다.