가스기능장 준비 (2장 PLG 및 도시가스)

1. LPG의 일반사항

1) LPG의 정의

Liquefied Petroleum Gas의 약자이다.

석유계 저급 탄화수소의 혼합물로 탄소 수가 3개에서 5개 이하의 것으로 프로판, 부탄, 프로필렌, 부틸렌, 부타디엔 등이 포함되어 있으며 가장 많이 함유된 가스는 프로판과 부탄이다.

2) 제조방법

2-1) 습성 천연가스 및 원유에서 제조

압축 냉각법 : 농후한 가스에 적용

흡수유에 의한 흡수법

활성탄에 의한 흡착법 : 희박한 가스에 적용

2-2) 제유소 가스에서 회수 : 원유 정제공정에서 발생하는 가스를 회수

2-3) 나프타 분해 생성물에서 회수 : 나프타를 이용하여 에틸렌 제주 시 회수

2-4) 나프타의 수수화 분해 : 나프타를 이용하여 LPG 생산이 주목적

3) 특징

LPG는 공기보다 무겁다.

액상의 LOG는 물보다 가볍다.

액화 및 기화가 쉽다.

기화하면 체적이 커진다.

기화열(증발 잠열)이 크다.

무색, 무취, 무미하다.

용해성이 있다.

정전기 발생이 쉽다.

타 연료와 비교하여 발열량이 크다.

연소 시 공기량이 많이 필요하다.

폭발 범위가 좁다.

연소 속도가 느리다.

발화 온도가 높다.

4) 도시가스와 비교 시 특징

4-1) 장점

입지적 제한이 없고 공급 가스압을 자유로이 설정할 수 있다.

열용량이 크므로 작은 배관 지름으로도 공급에 무리가 없다.

발열량이 높기 때문에 단시간에 온도를 높일 수 있다.

충전용기에 의한 자가 공급이므로 피크시간이나 한가한 때의 제약을 받지 않는다.

가스의 조성이 일정하고 소규모 또는 일시적으로 사용할 때는 경제적이다.

4-2) 단점

저장탱크 또는 용기의 집합 장치가 필요하다.

공급을 중단시키지 않기 위하여 예비용기 확보가 필요하다.

연소용 공기가 다량으로 필요하다.

부탄의 경우 재액화 방지를 고려해야 한다.

2. 도시가스의 일반사항

1) 도시가스의 원료

1-1) 천연가스

지하에서 발생하는 탄화수소를 주성분으로 하는 가연성 가스의 총칭이다.

메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등의 저급 탄화수소가 주성분이나 질소, 탄산가스, 황화수소를 포함한다.

유전가스에서 생산되는 천연가스에는 수분을 포함한다.

황화수소는 연소에 의해 유독한 이황산가스를 생성하기 때문에 탈황시설에서 제거하여야 한다.

탄산가스는 수분 존재 시에 배관을 부식시킨으로 탈황공정에서 동시에 제거한다.

천연가스를 고압으로 수송하는 경우 수분이 응축하여 수송 장애를 발생하므로 제거하여야 한다.

특징

도시가스 원료 : C/H 비가 3이므로 그대로 도시가스로 공급할 수 있고, 일반적으로 가스제조장치는 필요 없다. 천연가스 발열량보다 낮은 저열량의 도시가스로 공급하는 경우 공기와 혼합 또는 개질 장치에 의해 발열량을 조정하여 공급하여야 한다.

정제 : 제진, 탈유, 탈탄산, 탈황, 탈습 등 전처리 공정에 해당하는 정제설비가 필요하다.

공해 : 사전에 불순물이 제거된 상태이기 때문에 대기오염, 수질오염 등 환경문제 영향이 적다.

저장 : 천연가스는 상온에서 기체이므로 가스홀더 등에 저장하여야 한다.

1-2) 액화천연가스

지하에서 생산된 천연가스를 -161.5도 까지 냉각, 액화한 것이다.

액화 전에 황화수소, 탄산가스, 중질 탄화수소 등이 정제, 제거되었기 때문에 LNG에는 불순물을 전혀 포함하지 않은 청정가스이다.

천연가스의 주성분인 메탄은 액화하면 체적이 약 1/600로 줄어든다.

액화된 천연가스는 선박을 이용하여 대량으로 수송할 수 있다.

특징

불순물이 제거된 청정연료로 환경문제가 없다.

LNG 수입기지에 저온 저장설비 및 기화장치가 필요하다.

불순물을 제거하기 위한 정제설비는 필요하지 않다.

초저온 액체로 설비 재료의 선택과 취급에 주의를 요한다.

냉열 이용이 가능하다.

1-3) 정유 가스

석유정제 또는 석유화학 계열공장에서 부산물로 생산되는 가스로서 수소와 메탄이 주성분이다.

석유정제 업가스 : 상압증류, 감압증류 및 가솔린 생산을 위한 접촉개질 공정 등에서 발생하는 가스이다.

석유화학 업가스 : 나프타 분해에 의한 에틸렌 제조공정에서 발생하는 가스이다.

1-4) 나프타

나프타란 일반적으로 시판되는 석유 제품명이 아니고, 원유를 상압에서 증류할 때 얻어지는 비점이 200도 이하은 유분으로 경질의 것을 라이트 나프타, 중질의 것을 헤비 나프타라고 부른다.

특징

나프타는 가스화가 용이하기 때문에 높은 가스 효율을 얻을 수 있다.

타르, 카본 등의 부산물이 거의 생성되지 않는다.

가스 중에는 불순물이 적어서 정제설비를 필요로 하지 않는 경우가 많다.

대기오염, 수질오염의 환경문제가 적다.

취급과 저장이 모두 용이하다.

1-5) LPG(액화석유가스)

유전지대에서 생산되는 천연 LPG와 석유정제 시에 부산물로 생산되는 석유정제 LPG가 있으며 프로판, 부탄이 주성분이다.

직접 혼입 방식 : 종래의 도시가스에 기화한 LPG를 그대로 공급하는 방식이다.

공기 혼합방식 : 기화된 LPG에 일정량의 공기를 혼합하여 공급하는 방식으로 발열량 조절, 재액화 방지, 누설 시 손실 감소, 연소효율 증대 효과를 볼 수 있다.

변성 혼입 방식 : PLG의 성질을 변경하여 공급하는 방식이다.

2) 가스의 제조

열분해 공정, 접촉분해 공정, 부분 연소 공정, 수첨분해 공정, 대체 천연가스 공정이 있다.

3) 부취제의 구비 조건

화학적으로 안정하고 독성이 없을 것.

보통 존재하는 냄새와 명확하게 식별될 것.

극히 낮은 농도에서도 냄새가 확인될 수 있을 것.

가스관이나 가스미터 등에 흡착되지 않을 것.

배관을 부식시키지 않을 것.

물에 잘 녹지 않고 토양에 대하여 투과성이 클 것.

완전연소가 가능하고 연소 후 냄새나 유해한 성질이 남지 않을 것.