KR102282898B1 - Cloud system for design of petrochemical process - Google Patents

Abstract

The present invention relates to a cloud system suitable for management of petrochemical processes in which steps are subdivided and various combinations are possible. According to the present invention, a cloud system for designing a petrochemical process comprises: a physical processing module (10) defining processes for changing a physical state quantity including the temperature, pressure, density, particle size, solubility, flow rate, and viscosity of a material; a chemical processing module (20) defining processes for changing a combination or bonding structure of atoms constituting a substance; and a detection module (30) detecting state variables defining the physical and chemical states of the physical treatment module (10) and the chemical treatment module (20), which include temperature, pressure, density, particle size, solubility, flow rate, viscosity, and pH. Accordingly, the cloud system enables a user to build a petrochemical process system completed by time-series combination of one or more of the physical treatment module (10) and the chemical treatment module (20) or the detection module (30).

Description

Translated fromKorean

석유화학공정의 설계를 위한 클라우드 시스템 {CLOUD SYSTEM FOR DESIGN OF PETROCHEMICAL PROCESS}Cloud system for design of petrochemical process {CLOUD SYSTEM FOR DESIGN OF PETROCHEMICAL PROCESS}

본 발명은 클라우드 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단계가 세분화되어 있고 여러 조합이 가능한 석유화학 공정의 관리에 적합한 클라우드 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cloud system, and more particularly, to a cloud system suitable for the management of petrochemical processes in which steps are subdivided and various combinations are possible.

석유화학공업은 석유 또는 천연가스에 포함된 탄화수소를 원료로 하는 유기화학공업으로서, 주로 나프타(naphtha)를 원료로 하여 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등 기초제품을 만들고 이들을 원료로 하여 합성수지나 합성원료 등의 제품을 생산하는 산업이다.The petrochemical industry is an organic chemical industry that uses hydrocarbons contained in petroleum or natural gas as raw materials. It uses naphtha as a raw material to make basic products such as ethylene, propylene, butadiene, benzene, toluene, and xylene, and uses these as raw materials. It is an industry that produces products such as synthetic resins and synthetic raw materials.

‘특허문헌 1’에 게재된 발명은 이러한 석유화학공업의 관리 방법에 관한 것이고 도 1은 종래의 석유화학공업의 관리 방법의 순서도이다. 특허문헌 1에 개시된 석유화학공업의 관리 방법은 일 단위 원유 투입 계획 결정(S1)에서부터 제품 생산 결정(S7)까지 일련의 과정을 거쳐 다양한 특성 조건을 갖는 석유 제품을 최적으로 생산할 수 있도록 되어 있다.The invention disclosed in 'Patent Document 1' relates to a management method of such a petrochemical industry, and FIG. 1 is a flowchart of a conventional management method of the petrochemical industry. The management method of the petrochemical industry disclosed in Patent Document 1 is designed to optimally produce petroleum products having various characteristic conditions through a series of processes from a daily crude oil input plan decision (S1) to a product production decision (S7).

그런데 특허문헌 1에 개시된 방법은 매우 추상적인 수준으로, 석유화학 공정은 진행 과정에서 생성되는 중간 물질과 기초제품이 다양하고, 합성수지와 같은 최종 제품도 그 조성과 품질에 따라 여러 종류로 나타나므로, 실제 석유화학 공정의 관리 시스템은 매우 다양하게 설계되고 있으며, 이에 따라 석유화학 공정별 맞춤형으로 관리 시스템이 제작되는 경우가 대부분이다. 즉, 석유화학 공정의 숫자만큼 관리 시스템이 제작되어야 하므로 최적화의 장점은 있겠지만, 건별로 관리 시스템을 매칭시켜야 하는 비효율의 문제점이 있다. 또 현재 생산되고 있는 중간 물질과 기초제품으로 생산 가능하지만 현재 생산하고 있지 않은 최종 제품에 대한 수요가 있는 경우 이에 대한 관리 시스템도 처음부터 새롭게 설계해야 하는 비효율이 있다.However, the method disclosed in Patent Document 1 is at a very abstract level, in the petrochemical process, intermediate substances and basic products generated in the process vary, and final products such as synthetic resins appear in various types depending on their composition and quality, The management system of the actual petrochemical process is designed in a very diverse way, and accordingly, in most cases, the management system is customized for each petrochemical process. That is, there is an advantage of optimization because the management system must be manufactured as many as the number of petrochemical processes, but there is a problem of inefficiency in matching the management system for each case. In addition, if there is a demand for a final product that can be produced with intermediate substances and basic products that are currently being produced but is not currently being produced, there is an inefficiency that requires a new management system to be designed from the beginning.

KR 10-2015-0113720 A (2015. 10. 8.)KR 10-2015-0113720 A (2015. 10. 8.)

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 석유화학 공정의 관리 시스템을 쉽게 제작할 수 있는 수단을 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object to be solved in the present invention is to provide a means for easily manufacturing a management system for a petrochemical process.

본 발명에 따른 석유화학공정의 설계를 위한 클라우드 시스템은 물질의 온도, 압력, 밀도, 입도, 용해도, 유속, 점성을 포함하여 물리적 상태량을 변화시키는 공정을 정의하는 물리 처리 모듈; 물질을 구성하는 원자의 조합이나 결합구조를 변경하는 공정을 정의하는 화학 처리 모듈 및 온도, 압력, 밀도, 입도, 용해도, 유속, 점성, pH를 포함하여 상기 물리 처리 모듈 및 화학 처리 모듈의 물리적, 화학적 상태를 정의하는 상태 변수를 감지하는 감지 모듈로 구성되고, 사용자가 하나 이상의 상기 물리 처리 모듈, 화학 처리 모듈 또는 감지 모듈을 시계열적으로 조합하여 완성된 석유화학공정 시스템을 구축하는 것을 기술적 특징으로 한다.A cloud system for designing a petrochemical process according to the present invention includes a physical processing module defining a process for changing a physical state quantity, including temperature, pressure, density, particle size, solubility, flow rate, and viscosity of a material; The physical and chemical treatment modules, including temperature, pressure, density, particle size, solubility, flow rate, viscosity, pH, and the chemical treatment module, which define the process of changing the combination or bonding structure of atoms constituting the material; It is composed of a detection module that detects a state variable defining a chemical state, and a user builds a completed petrochemical process system by time-series combination of one or more of the physical processing module, chemical processing module, or detection module. do.

본 발명에 따른 석유화학공정의 설계를 위한 클라우드 시스템은 석유화학공정에 필요한 물리적 처리와 화학적 처리, 상태변수의 감시 프로세스를 제공하여 사용자가 쉽게 석유화학공정을 설계할 수 있다.The cloud system for designing a petrochemical process according to the present invention provides the physical and chemical treatment necessary for the petrochemical process, and the monitoring process of state variables, so that the user can easily design the petrochemical process.

또 일군의 물리 처리 모듈, 화학 처리 모듈, 감지 모듈을 배치 모듈로 처리하여 일군의 처리를 포함하는 다른 석유화학공정의 설계가 간단해진다.In addition, by treating a group of physical treatment modules, chemical treatment modules, and sensing modules as batch modules, the design of other petrochemical processes including a group of treatments is simplified.

도 1은 도 1은 종래의 석유화학공업의 관리 방법의 순서도
도 2는 본 발명에 따른 석유화학공정의 설계를 위한 클라우드 시스템의 구성도
도 3은 물리 처리 모듈의 부모듈
도 4는 화학 처리 모듈의 부모듈
도 5는 감지 모듈의 부도듈
도 6은 나프타로부터 등급별 경질유분을 추출하는 공정도1 is a flowchart of a conventional management method of the petrochemical industry
2 is a configuration diagram of a cloud system for designing a petrochemical process according to the present invention;
3 is a sub-module of a physical processing module;
4 is a sub-module of a chemical treatment module;
5 is a non-dodule of the sensing module;
6 is a process diagram of extracting light oil by grade from naphtha

이하에서는 본 발명에 따른 석유화학공정의 설계를 위한 클라우드 시스템을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a cloud system for designing a petrochemical process according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명에 따른 석유화학공정의 설계를 위한 클라우드 시스템의 구성도로서, 본 발명에 따른 석유화학공정의 설계를 위한 클라우드 시스템은 물질의 물리적 상태를 변환하는 물리 처리 모듈(10), 물질의 화학적 상태를 변환하는 화학 처리 모듈(20), 물리 처리 모듈(10) 및 화학 처리 모듈(20)의 상태를 감시하는 감지 모듈(30)로 구성되고, 물리 처리 모듈(10), 화학 처리 모듈(20) 및 감지 모듈(30)이 클라우드로 구성되어, 사용자가 하나 이상의 물리 처리 모듈(10), 화학 처리 모듈 또는 감지 모듈(30)을 시계열적으로 조합하여 완성된 공정 시스템을 구성할 수 있도록 한다. 또 본 발명에 따른 석유화학공정의 설계를 위한 클라우드 시스템은 물리 처리 모듈(10), 화학 처리 모듈(20) 및 감지 모듈(30)이 서로 연결될 수 없는 상태가 정의된 금지 모듈(40)을 더 구비하여 모순된 연결이 있을 시 경고가 나타나거나 연결이 불가하게 처리되도록 할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 석유화학공정의 설계를 위한 클라우드 시스템은 처리 모듈과 감지 모듈을 클라우드 서버에서 제공하고 공정을 설계하는 사람이 클라우드 서버로부터 모듈들을 다운로드 받아 연결하여 하나의 완성된 석유화학 공정 시스템을 제공한다는 점에서 클라우드 컴퓨팅 서비스 중 SaaS 또는 PaaS와 유사하다고 할 수 있다.2 is a block diagram of a cloud system for designing a petrochemical process according to the present invention. The cloud system for designing a petrochemical process according to the present invention includes a physical processing module 10 that converts a physical state of a material, a material It is composed of a chemical treatment module 20 that converts the chemical state of the physical treatment module 10, and a detection module 30 that monitors the state of the chemical treatment module 20, the physical treatment module 10, the chemical treatment module 20 and the detection module 30 are configured as a cloud, so that a user can construct a complete process system by time-series combination of one or more physical processing modules 10, chemical processing modules, or detection modules 30 do. In addition, the cloud system for the design of a petrochemical process according to the present invention further adds a prohibition module 40 in which the physical processing module 10, the chemical processing module 20 and the detection module 30 are defined in a state in which they cannot be connected to each other. In case of inconsistent connections, a warning can be displayed or the connection can be disallowed. That is, the cloud system for designing a petrochemical process according to the present invention provides a processing module and a detection module from a cloud server, and a person who designs the process downloads and connects the modules from the cloud server to form a complete petrochemical process system. It can be said that it is similar to SaaS or PaaS among cloud computing services in that it provides

물리 처리 모듈(10)은 물질의 온도, 압력, 밀도, 입도, 유속, 점성 등 물리적 상태량을 변화시키는 공정을 정의하는 구성요소로서, 이러한 물리적 상태량을 변화시키는 복수 개의 부모듈(sub module)들로 구성된다. 도 3은 물리 처리 모듈의 부모듈들을 도시한 것으로서, 물리 처리 부모듈은 가열 모듈(11), 냉각 모듈(12), 압축 모듈(13), 팽창 모듈(14), 흡착 모듈(15), 추출 모듈(16), 혼합 모듈(17), 분리 모듈(18), 결합 모듈(19) 등을 포함하여 구성된다.The physical processing module 10 is a component that defines a process for changing a physical state quantity, such as temperature, pressure, density, particle size, flow rate, viscosity, etc. of a material, and is composed of a plurality of sub-modules that change these physical state quantities. is composed 3 shows sub-modules of the physical processing module, wherein the physical processing sub-modules are a heating module 11, a cooling module 12, a compression module 13, an expansion module 14, an adsorption module 15, and extraction. and a module 16 , a mixing module 17 , a separation module 18 , a combining module 19 , and the like.

가열 모듈(11)은 물질을 가열하는 물리적 처리를 정의하는 구성요소로서, 석유화학의 기초 물질인 나프타를 가열하여 열분해하거나, 원유를 가열하여 증기 상태로 만드는 공정 등에 배치될 수 있다.The heating module 11 is a component that defines a physical treatment of heating a substance, and may be disposed in a process of heating naphtha, which is a basic substance of petrochemicals, to pyrolyze it, or heating crude oil to a vapor state.

냉각 모듈(12)은 물질을 냉각시키는 물리적 처리를 정의하는 구성요소로서, 분자량이 상이한 기체를 냉각시켜 끓는점이 높은 물질을 분리하거나 기체를 액체로, 액체를 기체로 상전이 시키는 공정 등에 배치될 수 있다.The cooling module 12 is a component that defines a physical process for cooling a material, and may be disposed in a process of cooling a gas having a different molecular weight to separate a material having a high boiling point or a process of phase transitioning a gas to a liquid or a liquid to a gas. .

압축 모듈(13)은 물질을 압축하는 물리적 처리를 정의하는 구성요소로서, 기체를 고압 상태로 하거나, 분말화된 물질을 다져 공극을 없애는 공정 등에 배치될 수 있다.The compression module 13 is a component that defines a physical process for compressing a material, and may be disposed in a process of making a gas into a high-pressure state or compacting a powdered material to eliminate voids.

팽창 모듈(14)은 물질을 팽창시키는 물리적 처리를 정의하는 구성요소로서, 기체를 저압 상태로 하는 공정에 배치될 수 있다.The expansion module 14 is a component that defines the physical process of expanding a substance, and can be placed in a process that puts a gas into a low pressure state.

흡착 모듈(15)은 기체나 액체를 고체 표면에 달라붙도록 하는 물리적 처리를 정의하는 구성요소로서, 혼합물에서 특정 물질을 분리하는 공정에 배치될 수 있다.The adsorption module 15 is a component that defines a physical treatment that causes a gas or liquid to adhere to a solid surface, and may be disposed in a process for separating a specific substance from a mixture.

추출 모듈(16)은 혼합물에서 특정 물질을 뽑아내는 물리적 처리를 정의하는 구성요소로서, 나프타에서 벤젠을 추출하거나 C4 유분에서 부타디엔을 추출하는 공정 등에 배치될 수 있다.The extraction module 16 is a component that defines a physical process for extracting a specific substance from a mixture, and may be disposed in a process of extracting benzene from naphtha or extracting butadiene from a C4 fraction.

혼합 모듈(17)은 2 이상의 물질을 화학적 성질 변화없이 섞는 물리적 처리를 정의하는 구성요소로서, 2 이상의 물질의 화학 반응에 앞서 반응이 용이하도록 섞는 공정에 배치될 수 있다.The mixing module 17 is a component defining a physical process of mixing two or more substances without changing their chemical properties, and may be disposed in a mixing process to facilitate the reaction prior to a chemical reaction of two or more substances.

분리 모듈(18)은 2 이상의 물질의 혼합물을 나누는 물리적 처리를 정의하는 구성요소로서, 원유를 가열한 후 분자량에 따라 나누는 공정에 배치될 수 있다.Separation module 18 is a component defining a physical process for dividing a mixture of two or more substances, and may be arranged in a process of dividing crude oil according to molecular weight after heating.

결합 모듈(19)은 고체 물질을 뭉쳐 하나로 만드는 물리적 처리를 정의하는 구성요소로서, 분말을 팰릿화하는 공정에 배치될 수 있다.The bonding module 19 is a component that defines a physical process to agglomerate solid materials into one, and may be disposed in the process of pelletizing powders.

화학 처리 모듈(20)은 물질의 화학식을 변경, 즉 물질을 구성하는 원자의 조합이나 결합구조를 변경하여 물질 자체를 변경하는 공정을 정의하는 구성요소로서, 이러한 화학적 변화를 가능하게 하는 복수 개의 부모듈들로 구성된다. 도 4는 화학 처리 모듈의 부모듈들을 도시한 것으로서, 화학 처리 부모듈은 수소화 모듈(21), 탈수소화 모듈(22), 치환 모듈(23), 중화 모듈(24), 중합 모듈(25), 촉매 모듈(26) 등을 포함하여 구성된다.The chemical processing module 20 is a component that defines a process of changing the substance itself by changing the chemical formula of the substance, that is, by changing the combination or bonding structure of atoms constituting the substance, and a plurality of parts that enable such chemical change It consists of modules. 4 shows submodules of a chemical treatment module, wherein the chemical treatment submodules include a hydrogenation module 21, a dehydrogenation module 22, a substitution module 23, a neutralization module 24, a polymerization module 25, and a catalyst module 26 and the like.

수소화 모듈(21)은 물질에 수소를 가하여 환원하는 화학적 처리를 정의하는 구성요소로서, 에텐을 에탄으로 변경하거나 에틴을 에텐으로 변경하는 등의 공정에 배치될 수 있다. 수소화분해 모듈(21-1)은 수소화 모듈(21)의 한 형태로서, 물질에 수소를 가하여 물질 내 원자결합을 분해한 라디칼에 수소를 결합시켜 물질을 분해하는 화학적 처리를 정의하는 구성요소이다. 수소화분해 모듈(21-1)은 중질유를 가솔린이나 경유 등으로 변경하는 공정에 배치될 수 있다.The hydrogenation module 21 is a component that defines a chemical treatment for reducing material by adding hydrogen, and may be disposed in a process such as changing ethene to ethane or ethene to ethene. The hydrocracking module 21-1 is a form of the hydrogenation module 21, and is a component defining a chemical treatment for decomposing a material by adding hydrogen to a material and bonding hydrogen to radicals that have decomposed atomic bonds in the material. The hydrocracking module 21-1 may be disposed in a process of changing heavy oil into gasoline or light oil.

탈수소화 모듈(22)은 물질에서 수소를 떼어내어 산화시키는 화학적 처리를 정의하는 구성요소로서, 프로판을 프로필렌으로 변경하거나 부탄 또는 부텐을 부타디엔으로 변경하는 공정 등에 배치될 수 있다.The dehydrogenation module 22 is a component that defines a chemical process for removing and oxidizing hydrogen from a material, and may be disposed in a process of changing propane to propylene, butane or butene to butadiene, or the like.

치환 모듈(23)은 물질의 원자나 원자단을 다른 원자나 원자단으로 바꾸는 화학적 처리를 정의하는 구성요소로서, 알킬화 모듈(23-1), 탈알킬화 모듈(23-2), 니트로화 모듈(23-3), 염소화 모듈(23-4), 술폰화 모듈(23-5), 탈술폰화 모듈(23-6) 등으로 구성된다. 알킬화 모듈(23-1)은 물질, 특히 유기화합물(이 문단에서 이하 같다)의 수소를 알킬기로 치환하는 화학적 처리를 정의하는 구성요소로서, 벤젠을 톨루엔이나 크실렌으로 변경하는 공정 등에 배치될 수 있다. 탈알킬화 모듈(23-2)은 물질의 알킬기를 수소 등 다른 원자나 원자단으로 치환하는 화학적 처리를 정의하는 구성요소로서, 톨루엔이나 크실렌을 벤젠으로 변경하는 공정 등에 배치될 수 있다. 니트로화 모듈(23-3)은 물질의 수소를 니트로기로 치환하는 화학적 처리를 정의하는 구성요소로서, 톨루엔을 트리니트로톨루엔으로 변경하는 공정에 배치될 수 있다. 염소화 모듈(23-4)은 물질에 염소를 가하여 염소 치환체를 형성하는 화학적 처리를 정의하는 구성요소로서, 에틸렌을 에틸렌디클로라이드나 염화비닐로 변경하는 등의 공정에 배치될 수 있다. 술폰화 모듈(23-5)은 물질의 수소를 술폰기로 치환하는 화학적 처리를 정의하는 구성요소로서, 벤젠을 술폰산벤젠으로 변경하는 공정 등에 배치될 수 있다. 탈술폰화 모듈(23-6)은 물질의 술폰기를 수소나 수산기 등 다른 원자나 원자단으로 치환하는 화학적 처리를 정의하는 구성요소로서, 클로로히드록시벤젠술폰산을 클로로페놀로 변경하는 공정 등에 배치될 수 있다.The substitution module 23 is a component defining a chemical process for changing an atom or group of atoms of a substance to another atom or group, and is an alkylation module 23-1, a dealkylation module 23-2, and a nitration module 23- 3), a chlorination module 23-4, a sulfonation module 23-5, a desulfonation module 23-6, and the like. The alkylation module 23-1 is a component that defines a chemical treatment for substituting an alkyl group for hydrogen in a substance, particularly an organic compound (the same hereinafter in this paragraph), and may be disposed in a process for converting benzene to toluene or xylene, etc. . The dealkylation module 23-2 is a component defining a chemical treatment for substituting an alkyl group of a material with another atom or group such as hydrogen, and may be disposed in a process of changing toluene or xylene into benzene. The nitration module 23-3 is a component defining a chemical treatment for replacing hydrogen in a substance with a nitro group, and may be disposed in a process for converting toluene into trinitrotoluene. The chlorination module 23-4 is a component that defines a chemical treatment for adding chlorine to a material to form a chlorine substituent, and may be disposed in a process such as changing ethylene to ethylene dichloride or vinyl chloride. The sulfonation module 23 - 5 is a component defining a chemical treatment for substituting a sulfone group for hydrogen in a substance, and may be disposed in a process for changing benzene to benzene sulfonate. The desulfonation module 23-6 is a component defining a chemical treatment for substituting a sulfonic group of a material with another atom or group such as hydrogen or a hydroxyl group, and may be disposed in a process of changing chlorohydroxybenzenesulfonic acid to chlorophenol, etc. .

중화 모듈(24)은 산 또는 염기성 분위기에 염기 또는 산을 가하여 pH를 변화시키는 화학적 처리를 정의하는 구성요소로서, 물질에 염산, 황산, 질산, 초산 등 산을 가하는 가산 모듈(24-1) 및 물질에 수산화나트륨, 수산화칼슘, 암모니아 등 염기를 가하는 가염기 모듈(24-2)로 구성된다.The neutralization module 24 is a component defining a chemical treatment for changing the pH by adding a base or acid to an acid or basic atmosphere, and an addition module 24-1 for adding acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and acetic acid to a substance; and It is composed of a base module (24-2) for adding a base such as sodium hydroxide, calcium hydroxide, ammonia, etc. to the material.

중합 모듈(25)은 분자량이 작은 모노머를 결합하여 분자량이 큰 폴리머로 변경하는 화학적 처리를 정의하는 구성요소로서, 단위체는 하나 또는 둘 이상의 다른 원자단으로 구성될 수 있다. 중합 모듈(25)은 에틸렌이나 프로필렌을 폴리에틸렌이나 플리프로필렌으로 제조하는 공정, 염화비닐 모노머로 폴리염화비닐을 제조하는 공정 등에 배치될 수 있다.The polymerization module 25 is a component defining a chemical process for changing a polymer having a high molecular weight by binding a monomer having a low molecular weight, and the unit may be composed of one or two or more different atomic groups. The polymerization module 25 may be disposed in a process for producing ethylene or propylene from polyethylene or polypropylene, a process for producing polyvinyl chloride from a vinyl chloride monomer, and the like.

촉매 모듈(26)은 수소화, 치환, 중합 등 화학반응 속도를 증가시키는 촉매를 가하는 화학적 처리를 정의하는 구성요소로서, 크실렌 이성질체를 분리할 때 백금을 촉매로 사용하거나 에틸렌디클로라이드 제조 시 염화구리를 촉매로 사용하는 공정 등에 배치될 수 있다.The catalyst module 26 is a component that defines a chemical treatment that applies a catalyst to increase the chemical reaction rate, such as hydrogenation, substitution, polymerization, etc., and uses platinum as a catalyst when separating xylene isomers or copper chloride when preparing ethylene dichloride. It may be disposed in a process used as a catalyst, etc.

감지 모듈(30)은 물리 처리 모듈(10) 및 화학 처리 모듈(20)의 온도, 압력, 밀도, 용해도(농도), 입도(입자의 크기), pH 등 물질의 물리적, 화학적 상태를 정의하는 상태 변수를 감지하는 구성요소로서, 이러한 상태 변수를 감지하는 복수 개의 부모듈들로 구성된다. 도 5는 감지 모듈의 부도듈들을 도시한 것으로서, 감지 모듈(30)은 온도를 감지하는 온도 모듈(31), 압력을 감지하는 압력 모듈(32), 물질의 밀도를 감지하는 밀도 모듈(33), 기체 또는 고체가 액체에 용해된 정도를 감지하는 용해도 모듈(34), 고체 분말의 입자 크기를 감지하는 입도 모듈(35), 물질의 수소이온농도를 감지하는 pH 모듈(36) 등을 포함하여 구성된다.The detection module 30 is a state defining the physical and chemical states of substances such as temperature, pressure, density, solubility (concentration), particle size (particle size), pH, etc. of the physical processing module 10 and the chemical processing module 20 As a component for detecting a variable, it is composed of a plurality of sub-modules for detecting such a state variable. 5 is a view showing subdodules of the sensing module, wherein the sensing module 30 includes a temperature module 31 for sensing a temperature, a pressure module 32 for sensing a pressure, and a density module 33 for sensing the density of a material. , a solubility module 34 for detecting the degree of dissolved gas or solid in a liquid, a particle size module 35 for detecting the particle size of a solid powder, a pH module 36 for detecting the hydrogen ion concentration of a substance, etc. is composed

감지 모듈의 부모듈들은 하나의 물리 처리 모듈(10) 또는 화학 처리 모듈(20)에 하나 이상이 결합되어 하나 이상의 상태 변수를 감시할 수 있다. 예를 들어, 원유를 증류하는 공정의 경우 가솔린, 나프타 등 물질의 분리를 위해 온도 및 압력 측정이 요구되므로, 가열 모듈(11)에 온도 모듈(31) 및 압력 모듈(32)이 연결될 수 있다.One or more sub-modules of the sensing module may be coupled to one physical processing module 10 or chemical processing module 20 to monitor one or more state variables. For example, in the case of a process of distilling crude oil, since temperature and pressure measurements are required for separation of substances such as gasoline and naphtha, the temperature module 31 and the pressure module 32 may be connected to the heating module 11 .

위에서 설명한 물리 처리 부모듈들과 화학 처리 부모듈들은 공정에 따라 자유롭게 배치 가능하다. 예를 들면, 물리-화학-물리-물리-화학-화학, 물리-물리-물리, 화학-화학-화학과 같이 물리 처리 부모듈과 화학 처리 부모듈 간에 우선 순위 없이 배치될 수 있다. 다만, 이러한 배치는 각 부모듈 간 연결이 가능해야 되는 것으로서, 특정 단계에 특정 물리적 처리나 화학적 처리가 불가능한 경우를 배제하는 것이 필요하다.The physical processing submodules and chemical processing submodules described above can be freely arranged according to a process. For example, the physical-chemical-physical-physical-chemical-chemical, physical-physical-physical, and chemical-chemical-chemistry submodules may be disposed without priority between the physical processing submodule and the chemical processing submodule. However, in this arrangement, the connection between each sub-module must be possible, and it is necessary to exclude the case where a specific physical treatment or chemical treatment is impossible in a specific step.

금지 모듈(40)은 부모듈 간 연결이 불가능한 경우가 정의된 금지 규정이 저장된 구성요소로서, 금지 규정은 단순히 각 부모듈 간의 상호관계에 의해 결정되는 것이 아니고 투입되는 물질 및 그 상태변수 값에 따라서도 금지 여부가 결정된다. 예를 들어, 30℃ 액체 상태의 원유가 투입되는 단위 공정에 팽창 모듈(14)을 배치하는 것처럼 특정 물리 현상이 일어나지 않는 단계에 특정 물리 현상의 물리 처리 부모듈을 배치하는 것이나, 중합 반응이 불가능한 2 이상의 물질이 투입되는 단위 공정(전체 공정을 구성하는 기본적인 단일 처리 공정)에 중합 모듈(25)을 배치하는 것처럼 특정 화학 반응이 불가능한 단계에 특정 화학 반응의 화학 처리 부모듈을 배치하는 것이 있을 수 있다.The prohibition module 40 is a component in which a prohibition rule defining a case in which connection between submodules is impossible is stored. The prohibition rule is not simply determined by the mutual relationship between each submodule, but according to the input material and its state variable value. It is also decided whether or not to ban. For example, placing a physical processing sub-module of a specific physical phenomenon in a stage where a specific physical phenomenon does not occur, such as placing the expansion module 14 in a unit process in which crude oil in a liquid state of 30° C. is input, or 2 where a polymerization reaction is impossible Like arranging the polymerization module 25 in a unit process (a basic single processing process constituting the entire process) in which the above substances are input, there may be a case of arranging a chemical processing sub-module of a specific chemical reaction at a stage where a specific chemical reaction is impossible. .

물리 처리 부모듈들과 화학 처리 부모듈들은 동시에 한 공정에 배치될 수 있다. 예를 들어, 액체의 온도를 높이면서 치환 반응을 시키는 공정의 경우 가열 모듈(11)과 치환 모듈(23)이 한 공정에 배치될 수 있다. 또 한 공정 내에서 2개 이상의 모듈, 가령 제1 부모듈, 제2 부모듈, …, 제n 부모듈 간 시간차가 필요하거나 온도, 압력 등의 조건이 필요한 경우 부모듈 내에 제어 파라미터를 설정하여 공정을 구현할 수 있다. 예를 들어 액체를 가열하면서 순차적으로 촉매를 가하는 경우 제1 부모듈인 가열 모듈(11)에 △t = 30sec와 같이 시간차를 의미하는 제어 파라미터를 설정하여 제2 부모듈인 촉매 모듈(26)을 호출하거나, 제1 부모듈인 가열 모듈(11)에 30℃ ≤ 온도 T ≤ 35℃와 같이 온도 또는 온도 범위를 의미하는 제어 파라미터를 설정하여 파라미터 조건이 만족되는 경우에만 제2 부모듈인 촉매 모듈(26)을 호출하도록 할 수 있다. 후자와 같은 경우 감지 모듈(30)인 온도 모듈(31)이 제1 부모듈이 가열 모듈(11)에 결합되어 파라미터 조건이 만족되는지 여부를 알 수 있다. 본 발명에서 제어 파라미터는 시간을 포함하여 감지 모듈(30)에서 정의되는 상태 변수가 된다.The physical processing submodules and the chemical processing submodules may be simultaneously disposed in one process. For example, in the case of a process of performing a substitution reaction while increasing the temperature of the liquid, the heating module 11 and the substitution module 23 may be disposed in one process. Also in the process two or more modules, such as a first sub-module, a second sub-module, . . . When a time difference between , n-th sub-modules is required or conditions such as temperature and pressure are required, the process can be implemented by setting control parameters in the sub-modules. For example, when a catalyst is sequentially added while heating a liquid, a control parameter indicating a time difference such as Δt = 30sec is set in the heating module 11, which is the first sub-module, so that the catalyst module 26, which is the second sub-module, is set. The catalyst module as the second sub-module only when the parameter condition is satisfied by calling or setting the control parameter meaning the temperature or temperature range, such as 30 ° C ≤ temperature T ≤ 35 ° C, in the heating module 11 as the first sub-module (26) can be called. In the latter case, the temperature module 31 , which is the sensing module 30 , is coupled to the heating module 11 to determine whether the parameter condition is satisfied. In the present invention, the control parameter is a state variable defined in the sensing module 30 including time.

이러한 부모듈 간의 시간차 또는 조건부 호출은 프로그래밍에 사용되는 모듈의 호출과 유사하게 이루어질 수 있다. 즉, 제1 부모듈이 시간차 또는 제어 파라미터의 조건에 따라 제2 부모듈을 호출하고, 제2 부모듈이 다시 시간차 또는 제어 파라미터의 조건에 따라 제3 부모듈을 호출하는 식으로 일련의 호출로 전체 또는 부분적인 화학 공정을 구성할 수 있다. 이때 선행 모듈(예를 들면 제1 부모듈)이 후행 모듈(예를 들면 제2 부모듈, 제3 부모듈, …)을 하나의 시간차나 제어 파라미터의 조건부로 복수 개 호출할 수 있다. 가령, 특정 조건이 되면 온도와 압력을 동시에 상승시키는 경우, 제1 부모듈이 조건을 설정하고 가열 모듈(11)과 압축 모듈(13)을 동시에 호출할 수 있다.The time difference or conditional call between these submodules can be made similar to the call of a module used for programming. That is, the first submodule calls the second submodule according to the time difference or the condition of the control parameter, the second submodule calls the third submodule again according to the time difference or the condition of the control parameter, and so on. It can constitute a complete or partial chemical process. In this case, a preceding module (eg, a first submodule) may call a plurality of subsequent modules (eg, a second submodule, a third submodule, ...) with a single time difference or conditionally of a control parameter. For example, when the temperature and pressure are simultaneously raised under a specific condition, the first sub-module may set the condition and simultaneously call the heating module 11 and the compression module 13 .

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에서는 물리 처리 부모듈들과 화학 처리 부모듈들은 공정에 따라 배치하여 화학 공정을 완성할 수 있는데, 이러한 일련의 화학 공정을 하나의 모듈처럼 사용할 수 있다. 예를 들면, 나프타로부터 등급별 경질유분을 추출하는 공정은 도 6에 도시된 바와 같이 가열, 냉각, 분리, 압축, 추출 공정을 포함하여 이루어지고 각 공정도 온도, 압력 등 상태 변수가 소정 범위에 있는 상태에서 이루어지는데, 이러한 공정의 연쇄와 공정별 상태 변수의 설정값(범위)을 묶어 하나의 모듈로 사용할 수 있다. 이러한 방법은 컴퓨터의 배치(batch) 명령과 유사하므로 이하에서 배치 모듈이라 하고 그 정의는 물리 처리 부모듈들과 화학 처리 부모듈들 간 제어 파라미터에 따른 상호 호출 구조 및 상태 변수의 제어로 한다. 이러한 방법은 종래 기술의 문제점을 지적하면서 언급되었지만 현재 생산되고 있는 중간 물질과 기초제품으로 생산 가능하지만 현재 생산하고 있지 않은 최종 제품에 대한 수요가 있는 경우의 시스템 설계를 편리하게 한다.As described above, in the present invention, the physical processing sub-modules and the chemical processing sub-modules may be arranged according to the process to complete the chemical process, and this series of chemical processes may be used as one module. For example, the process of extracting graded light oil from naphtha includes heating, cooling, separation, compression, and extraction processes as shown in FIG. 6, and each process also has state variables such as temperature and pressure within a predetermined range. It is made in the state, and it can be used as one module by tying the chain of these processes and the set value (range) of the state variable for each process. Since this method is similar to a batch command of a computer, it is hereinafter referred to as a batch module, and its definition is defined as a mutual call structure and control of state variables according to control parameters between physical processing submodules and chemical processing submodules. Although this method has been mentioned while pointing out the problems of the prior art, it is convenient to design a system when there is a demand for an intermediate material and a basic product that are currently being produced, but a final product that is not currently being produced.

도 6에서 냉각 모듈(12) 내에 분리 모듈(18)이 포함되어 있는데 제어 파라미터를 설정하여 파라미터 조건이 만족되는 경우에 부모듈을 호출하는 경우에 해당된다. 즉, 냉각 모듈(12)이 온도를 낮추어 가면서 분리 모듈(18)이 특정 온도 범위에서 액상화된 물질을 분리하는 것이다.In FIG. 6 , the separation module 18 is included in the cooling module 12 , and it corresponds to a case in which a sub-module is called when a parameter condition is satisfied by setting a control parameter. That is, as the cooling module 12 lowers the temperature, the separation module 18 separates the liquefied material in a specific temperature range.

그런데 화학 공장마다 공정의 상태 변수를 유지하는 시간이나 상태 변수의 범위가 미세하게 달라, 노하우 보호를 위해 배치 모듈은 제공하되 부모듈들간 상호 호출 관계나 상태 변수 제어는 노출하지 않을 필요가 있다. 이를 위하여 배치 모듈을 대칭키 방식으로 암호화하여 클라우드 시스템에 제공하도록 하고, 배치 모듈의 설계자가 원하는 사람 또는 조직에만 복호키를 제공하도록 하는 것이 바람직하다.However, since the time for maintaining the state variable of the process or the range of the state variable is slightly different for each chemical plant, it is necessary to provide a batch module to protect the know-how, but not expose the mutual call relationship between submodules or control the state variable. For this purpose, it is preferable to encrypt the deployment module using a symmetric key method to provide it to the cloud system, and to provide the decryption key only to the person or organization desired by the designer of the deployment module.

10 물리 처리 모듈11 가열 모듈
12 냉각 모듈 13 압축 모듈
14 팽창 모듈15 흡착 모듈
16 추출 모듈17 혼합 모듈
18 분리 모듈 19 결합 모듈
20 화학 처리 모듈21 수소화 모듈
21-1 수소화분해 모듈22 탈수소화 모듈
23 치환 모듈23-1 알킬화 모듈
23-2 탈알킬화 모듈23-3 니트로화 모듈
23-4 염소화 모듈23-5 술폰화 모듈
23-6 탈술폰화 모듈24 중화 모듈
24-1 가산 모듈24-2 가염기 모듈
25 중합 모듈26 촉매 모듈
30 감시 모듈31 온도 모듈
32 압력 모듈33 밀도 모듈
34 용해도 모듈35 입도 모듈
36 pH 모듈40 금지 모듈10 Physical processing module 11 Heating module
12 Cooling module 13 Compression module
14 Expansion module 15 Adsorption module
16 Extraction module 17 Blending module
18 Separation module 19 Combination module
20 Chemical treatment module 21 Hydrogenation module
21-1 Hydrocracking module 22 Dehydrogenation module
23 Substitution Module 23-1 Alkylation Module
23-2 Dealkylation module 23-3 Nitration module
23-4 Chlorination Module 23-5 Sulfonation Module
23-6 Desulfonation module 24 Neutralization module
24-1 Addition Module 24-2 Addition Module
25 Polymerization module 26 Catalyst module
30 Monitoring module 31 Temperature module
32 pressure module 33 density module
34 Solubility Module 35 Particle Size Module
36 pH module 40 Inhibit module

Claims (5)

Translated fromKorean

물질의 온도, 압력, 밀도, 입도, 용해도, 유속, 점성을 포함하여 물리적 상태량을 변화시키는 공정을 정의하는 물리 처리 모듈(10);
물질을 구성하는 원자의 조합이나 결합구조를 변경하는 공정을 정의하는 화학 처리 모듈(20) 및
온도, 압력, 밀도, 입도, 용해도, 유속, 점성, pH를 포함하여 상기 물리 처리 모듈(10) 및 화학 처리 모듈(20)의 물리적, 화학적 상태를 정의하는 상태 변수를 감지하는 감지 모듈(30)을 포함하고,
상기 물리 처리 모듈(10), 화학 처리 모듈(20) 및 감지 모듈(30)이 클라우드 서버에서 제공되며,
사용자가 하나 이상의 상기 물리 처리 모듈(10), 화학 처리 모듈 또는 감지 모듈(30)을 상기 클라우드 서버에서 다운로드 받아 시계열적으로 조합하여 완성된 석유화학공정 시스템을 구축하는 것을 특징으로 하는 클라우드 시스템으로서,
상기 물리 처리 모듈(10)이 부모듈로서 물질을 가열하는 물리적 처리를 정의하는 가열 모듈(11), 물질을 냉각시키는 물리적 처리를 정의하는 냉각 모듈(12), 물질을 압축하는 물리적 처리를 정의하는 압축 모듈(13), 물질을 팽창시키는 물리적 처리를 정의하는 팽창 모듈(14), 기체나 액체를 고체 표면에 달라붙도록 하는 물리적 처리를 정의하는 흡착 모듈(15), 혼합물에서 특정 물질을 뽑아내는 물리적 처리를 정의하는 추출 모듈(16), 2 이상의 물질을 화학적 성질 변화없이 섞는 물리적 처리를 정의하는 혼합 모듈(17), 2 이상의 물질의 혼합물을 나누는 물리적 처리를 정의하는 분리 모듈(18) 및 고체 물질을 뭉쳐 하나로 만드는 물리적 처리를 정의하는 결합 모듈(19)을 포함하여 구성되고,
상기 화학 처리 모듈(20)이 부모듈로서 물질에 수소를 가하여 환원하는 화학적 처리를 정의하는 수소화 모듈(21), 물질에서 수소를 떼어내어 산화시키는 화학적 처리를 정의하는 탈수소화 모듈(22), 물질의 원자나 원자단을 다른 원자나 원자단으로 바꾸는 화학적 처리를 정의하는 치환 모듈(23), 산 또는 염기성 분위기에 염기 또는 산을 가하여 pH를 변화시키는 화학적 처리를 정의하는 중화 모듈(24), 분자량이 작은 모노머를 결합하여 분자량이 큰 폴리머로 변경하는 화학적 처리를 정의하는 중합 모듈(25) 및 화학반응 속도를 증가시키는 촉매를 가하는 화학적 처리를 정의하는 촉매 모듈(26)을 포함하여 구성되며,
상기 부모듈 간 연결이 불가능한 경우가 정의된 금지 규정이 저장된 금지 모듈(40)을 더 포함하여 구성되고,
소정의 제1 부모듈이 시간차 또는 제어 파라미터의 조건에 따라 제2 부모듈을 호출하고, 상기 제2 부모듈이 다시 시간차 또는 제어 파라미터의 조건에 따라 제3 부모듈을 호출하는 방법으로 전체 또는 부분적인 화학 공정을 구성하며,
상기 물리 처리 부모듈들과 화학 처리 부모듈들 간 제어 파라미터에 따른 상호 호출 구조 및 상태 변수의 제어를 배치 모듈로 형성하고, 상기 배치 모듈이 대칭키 방식으로 암호화되어 상기 클라우드 시스템에 제공되며, 상기 암호화된 배치 모듈의 복호키가 상기 배치 모듈의 수요처에 제공되는 것을 특징으로 하는 석유화학공정의 설계를 위한 클라우드 시스템.
a physical processing module 10 that defines a process for changing a physical state quantity, including temperature, pressure, density, particle size, solubility, flow rate, and viscosity of a substance;
A chemical processing module 20 that defines a process for changing a combination or bonding structure of atoms constituting a substance; and
Sensing module 30 for detecting state variables defining the physical and chemical states of the physical treatment module 10 and the chemical treatment module 20, including temperature, pressure, density, particle size, solubility, flow rate, viscosity, and pH including,
The physical processing module 10, the chemical processing module 20 and the sensing module 30 are provided in the cloud server,
A cloud system, characterized in that a user downloads one or more of the physical processing module 10, chemical processing module or sensing module 30 from the cloud server and time-series combinations to build a complete petrochemical process system,
The physical treatment module 10 is a sub-module that defines a heating module 11 that defines a physical treatment of heating a material, a cooling module 12 that defines a physical treatment of cooling a material, and a physical treatment that compresses the material. A compression module (13), an expansion module (14), which defines a physical treatment to expand a substance, an adsorption module (15), which defines a physical treatment to cause a gas or liquid to stick to a solid surface, to extract a specific substance from a mixture. An extraction module 16 defining a physical treatment, a mixing module 17 defining a physical treatment of mixing two or more substances without changing their chemical properties, a separation module 18 defining a physical treatment of dividing a mixture of two or more substances and a solid and a binding module (19) defining a physical process that agglomerates substances into one;
The chemical treatment module 20 is a submodule, a hydrogenation module 21 defining a chemical treatment for reducing by adding hydrogen to a material, a dehydrogenation module 22 defining a chemical treatment for oxidizing hydrogen by removing hydrogen from the material, a material A substitution module 23, which defines a chemical treatment for changing an atom or group of atoms to another atom or group, a neutralization module 24, which defines a chemical treatment to change the pH by adding a base or acid to an acid or basic atmosphere, a small molecular weight It comprises a polymerization module (25) defining a chemical treatment to combine monomers to change it into a polymer having a high molecular weight, and a catalyst module (26) defining a chemical treatment to apply a catalyst to increase the rate of a chemical reaction,
It is configured to further include a prohibition module 40 in which a prohibition rule defining a case in which connection between the submodules is impossible is stored,
The first submodule calls the second submodule according to the time difference or the condition of the control parameter, and the second submodule again calls the third submodule according to the time difference or the condition of the control parameter. constituting a chemical process,
The control of the mutual call structure and state variables according to the control parameters between the physical processing submodules and the chemical processing submodules is formed as a batch module, the batch module is encrypted using a symmetric key method and provided to the cloud system, A cloud system for the design of a petrochemical process, characterized in that the decryption key of the encrypted batch module is provided to the demanding party of the batch module.
삭제delete삭제delete삭제delete청구항 1에 있어서,
상기 금지 규정이 각 부모듈 간 상호관계, 투입되는 물질 및 상태변수 값에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 석유화학공정의 설계를 위한 클라우드 시스템.The method according to claim 1,
The cloud system for the design of a petrochemical process, characterized in that the prohibition regulation is determined by the mutual relationship between each sub-module, the input material, and the state variable value.

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