Transcript 공장설계1~2장

Plant
Design
Professor Zhoh
1장 총 론
1.1 화공기사와 화공설계
1.2 화학공정의 개발
1.3 화학공장 설계와 프로젝트 엔지니어링
1.4 최적설계
1.5 특허
Plant Design
1장 총 론
1.1 화공기사와 화공설계
* 화공기사 – 화공제품을 생산하는 화학공정을 개발하고 , 화학공장을 설계, 건설 및 운전에 종사하는 기술자
* 화공설계 – 화학제품을 생산하는 공장의 공정, 장치, 제어 및 공장 전반에 걸친 설계
* 공장을 건설하기 위한 프로젝트 단계
탐사 및 조사
기초 및 응용연구
공업화 개발
기업화 검토
설계 및 건설
시운전
생
산
보
전
Plant Design
1장 총 론
1.2 화공공정의 개발
공정개발
① 제조방법의 연구
② 제조조건의 연구
③ 물질 및 에너지수지와
생산비의 추산
④ 원료 및 제품의 품질연구
⑤ 제품의 용도
Micro pilot
응용연구를 공업화하기 위해 공업재료를 사용하여
최소설비로 제조공정 별로 연구하는 단계
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
제조공정의 검토
제어방식의 검토
재질시험
공정설계 정보의 수집
제조조건의 연구
원료와 제품의 품질검토
시장조사를 위한 시료 또는 연구용 시료공급
Pilot plant
일련의 연속운전이 가능한 설비를 설치하는 단계
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
⑪
공정의 검토
제어방식의 검토
제조조건의 검토
설비의 재질시험 및 품질에 대한 영향
설계정보의 수집
장치의 신뢰성 및 조작성의 검토
고장분석과 설계로의 피드-백
공정관리의 준비
작업표준 작성의 준비
요원계획과 훈련
시장개척용 시료 공급
Plant Design
1장 총 론
1.3 화학공장 설계와 프로젝트 엔지니어링
화학공장의 설계 및 건설 업무
프로젝트
여러 전문기술을 유기적으로 조합하고 통합하는 기술
프로젝트 엔지니어링
프로젝트를 수행하기 위한 관리기술
프로젝트 경영관리
Plant Design
1장 총 론
1.4 Cost Engineering
* 기술과 병행하여 행하는 경제 계산
에너지 비용
계획과 스케줄
건설비의 비용견적
엔지니어링 경제학
코스트엔지니어의 교육
유틸리티비 관리
건설비의 비용조정
Cost Engineering
건설비의 비용관리
조업 및 제조비
컴퓨터 활용
Life-cycle비
노동생산성
원가지수
수익성
관리과 학
Plant Design
1장 총 론
1.5 최적설계
* 대등한 최종결과를 주는 여러 가지 방법이 있을 때 최저의 비용이 드는 방법이 가장 좋은 방법이 될 것이며,
이것이 최적 경제설계(optimum economic design)의 기저이다.
예) 도해적인 방법으로 최적 관경을 구하는 예
[그림1-1]
Plant Design
1장 총 론
1.6 특허
“발명을 장려 보호 육성하므로서 기술의 진보발전을 도모하고 국가산업의 발전에 기여하게 함을 목적으로 한다.”
- 우리나라 특허법 제1조
1. 특허의 법률상의 위치
* 공업소유권 – 특허권(특허법), 실용신안권(실용신안법), 의장권(의장법), 상표권(상표법)
* 특허 – 특허법상 발명에 대하여 법령에 의한 심사를 거쳐 독점 배타적인 권리를 부여한 것
* 발명 – 산업의 발전에 기여할 수 있는 자연법칙을 이용한 기술적 사상의 창작으로서 고도의 것
2. 발명의 특허요건
* 특허법 제5조 – 발명의 정의
가. 산업상 이용이 가능한 발명일 것
나. 신규성이 있는 발명일 것
다. 진보성이 있는 발명일 것
3. 특허권
* 특허법 제44-45조
4. 실시권
* 특허권자 이외의 자가 특허발명을 업으로 실시할 수 있는 권리
Plant Design
2장 공정개발과 설계
2.1 설계과정
2.2 설계에 관련되는 문헌
2.3 제조 공정도
2.4 예비 설계
2.5 공업화 결정
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2장 공정개발과 설계
2.1 설계 과정
1. 설계 형식
(1) 예비설계 또는 간략 견적설계
(2) 상세 견적 설계
(3) 확정 공정설계 또는 상세설계
2. 타당성조사
(1) 원료 (활용성, 질, 수량, 가격)
(2) 관련되는 열역학 및 반응공학(평형, 수율, 속도, 최적조건)
(3) 현재 이용 가능하거나 구입하여야 할 장치와 설비
(4) 생산비와 총자본투자액의 추산, 수익성 검토
(5) 건설재료와 공장의 안정성
(6) 시장성(현재 및 미래의 수요공급, 수요자의 구매습관 등)
(7) 경쟁관계(생산량, 제조공정비교, 제품의 규격명세 등)
(8) 제품의 특성(물리 및 화학적 성질, 규격, 불순물, 저장성)
(9) 판매 및 애프터서비스(판매 및 분배방법, 광고, 기술봉사 등)
(10) 하적 제한과 컨테이너사용
(11) 공장위치
(12) 특허와 법적 제한
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2장 공정개발과 설계
2.1 설계과정
3. 시험공장 계획
(1) 설비내용과 능력의 결정
(2) 공정도의 작성
(3) 운전 스케줄과 유틸리티 계획의 작성
(4) 계기 계측기 규격명세의 결정
(5) 배치 및 배관 설계
(6) 건물 및 가대 설계
(7) 공사예산 및 공정표의 작성
(8) 요원(要員) 계획
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2장 공정개발과 설계
2.2 설계에 관련되는 문헌
한국
:
“화학공학”, “화학공업과 기술”
일본
:
“化學工學論文集”,
“Journal of Chemical Engineering”
“化學工場”,
미국
:
“化學裝置”,
“化學工業”
“Chemical Engineering”, “A.I.Ch.E. Journal”,
“Chemical Engineering Process”,
“Chemical and Engineering News”
“I & EC Fundamentals”
“I & EC Process Design and Development”
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2장 공정개발과 설계
2.3 제조공정도
* 공정도(flow diagrams) – 제조장치의 생산방법을 공정 순으로 도시한 것으로 기기, 장치, 계측, 제어 및 배관 등을
명료하게 나타낸 선도
- 정성적 공정도(qualitative flow diagrams) – 일반적인 공정도
공정(제조방법 및 제조공정)의 흐름이나 요점을 나타낸 도면으로서 온도, 압력 및 유량을 표시하거나
필요에 따라 각 기기의 성능을 나타내는 규격명세와 계측 제어장치의 주요한 것을 표시 [그림 2-1]
- 정량적 공정도(quantitative flow diagrams) – 공정조작에 필요한 물질의 양을 표시 [그림 2-2]
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2장 공정개발과 설계
2.3 제조공정도
* 엔지니어링 공정도 – 공정 검토의 초기단계를 지나 공정의 설계 계산이 끝나면 다시 상세한 공정도가 필요 [그림 2-3]
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2장 공정개발과 설계
2.4 예비설계
*예비설계(preliminary design) – 최소의 경비와 최단시간에 어떤 프로젝트의 타당성을 판정하는데 사용하는 설계
1. 프로젝트의 제안
2. 문헌조사
3. 물질수지
4. 장치설계와 장치의 선정
가. 반응기용량
나. 반응열 계산
다. 냉각수량 및 펌프용량
라. 반응기의 전열면적
마. 급액저장탱크
바. 펌프
5. 비용 견적
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2장 공정개발과 설계
2.5 공업화 결정
1. 공업화 과정
(1) 시장조사
(2) 실시 가능성 및 경제성의 검토
(3) 설계
(4) 건설
(5) 운전
예) 석유 정유공장의 경우에 대한 Check list [그림 2-6, 2-7, 2-8]
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2장 공정개발과 설계
2.5 공업화 결정
2. 수요의 측정
(1) 과거의 기록을 가능한 한 상세히 정리하여 과거의 예측을 검토하고 판단의 착오를 발견한다.
(2) 장래의 판매에 영향을 주는 요인들이 망라되어 있는지 없는지를 확인하고 가격과 수량의 경향을 파악한다.
(3) 관련 각 기관에서 입수한 정보의 활용 방법을 연구한다.
(4) 설문조사 및 도표 등을 이용하여 추정하는 방법을 연구한다.
(5) 관계 있는 요인을 보충하기 위하여 개인적 판단을 과정 중에 삽입한다.
(6) 과거의 자료를 사용하여 새로운 과정을 시험한다.
(7) 추정결과를 동일분야 또는 관련분야의 다른 결과와 비교한다.
(8) 최종의 추정결과와 보다 넓은 지역의 추정결과와 비교한다.
* 수요를 추정하는데 이용할 수 있는 경제 통계자료
① 국외의 자료
② 정부의 지정통계 및 공공단체의 자료
③ 경제단체 및 산업별 단체의 자료
④ 금융기관 및 증권업계의 자료
⑤ 민간경제연구기관의 자료
⑥ 신문 및 잡지 등의 자료
⑦ 개별기업의 자료
⑧ 소비자단체의 자료
⑨ 개별 소비자의 자료
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2장 공정개발과 설계
2.5 공업화 결정
3. 생산계획
원료 및 제품의 선택
각 수치가 예상된 범위 안에서 변동
생산량의 결정
판매예측과 수송계획에 입각해서
하였을 때 유리한 방향으로 검토
우선적으로 판매지역과 생산량 결정
최적계획
공정의 선정
원료, 제품의 선택, 생산량의 결정,
공정의 선정은 동시에 결정
원료 및 제품에 대한 처리량에
유리한 공정을 선정
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2장 공정개발과 설계
2.5 공업화 결정
4. 설비 계획
가. 설비용량의 결정
- 생산 설비
- 유틸리티 설비
- 저장 설비
- 입출하 설비
나. 설비의 집중 합리화
- 생산설비간의 집중화
- 생산설비와 유틸리티 설비의 집중화
- 유틸리티 설비간의 집중화
- 저장 설비와 입출하 설비의 집중화
- 기타
Plant Design
2장 공정개발과 설계
2.5 공업화 결정
5. 건설계획
가. 기본적인 진행과정
계획(전반계획과 계획공정표의 작성) → 요원모집과 조직편성 → 엔지니어링 설계의 검토 → 운전 요령서의 작성
→ 운전요원의 훈련 → 공사 진척사항의 파악 → 운전 개시 준비 →시운전의 단계
예) 화학공장의 건설 추진 과정 [그림 2-8]
나. 엔지니어링 회사의 이용
* 엔지니어링 회사의 분류
(1) Process engineering consulting firms
(2) Specialized engineering-licensing firms
(3) Fully integrated process contractors
(4) Engineering-erection contractors
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