공정설계_최종보고서Aspen

소개글

고려대학교 Aspen plus 최종 레포트

목차

1. Primitive Problem Statement 1

2. Project Team Organization and Preliminary Database 1
2.1. Project team organization 1
2.2. Preliminary database 1

3. Time table for project execution 2

4. 동기 및 선택이유 3
4.1. 동기 3
4.2. 바이오에탄올 선택 이유 3
4.2.1. 상품 선택의 전략적 근거와 사업 착수 계획 개괄 4
4.3. Innovation map 5

5. Preliminary Scoping 5
5.1. Preliminary market analysis 5
5.2. Preliminary technology analysis 7
5.3. Preliminary financial analysis 8

6. Specific Biz model & Feasibility 9
6.1. 국제 gasohol시장 동향 조사 9
6.2. 원료시장 가격 조사 12
6.3. 수립된 구체적인 Biz model과 전망 13
6.3.1. 바이오에탄올 생산 공장입지 선정 13
6.3.2. Biz model과 그 전망 15

7. Process Design 16
7.1. Feed & Product mixture definition 16
7.1.1. Product 목표량 16
7.1.2. Feed composition 17
7.2. Basic process to produce Ethanol+Water mixture 17
7.2.1 Basic Process 17
7.2.2 Basic process로 공급되는 Feeds 17
7.2.2.1 Cornstalk feed 18
7.2.2.2 Corn feed 19
7.2.3. 당화공정 Reactor 21
7.2.4. 발효공정 Reactor 21
7.2.5. By-product 분리 공정 22
7.2.6. Ethanol+water mixture 22
7.2.6.1 Cornstalk의 Ethanol+Water mixture 23
7.2.6.2 Corn의 Ethanol+Water mixture 23
7.2.7. Ethanol+water mixture의 분리 24
7.3. Extractive Distillation 24
7.3.1. Extractive distillation의 원리 24
7.3.2 Extractive distillation process 설계(Cornstalk) 26
7.3.2.1. Extractive distillation process 전체 공정도 26
7.3.2.2. Extractive distillation 1st column 27
7.3.2.3. Extractive distillation 2nd column 27
7.3.2.4. Extractive distillation 3rd column 29
7.3.2.5. Solvent makeup stream 29
7.3.2.6. Cooler의 설치 30
7.3.3 Stream 분석(Cornstalk) 30
7.3.3.1. Ethanol product 분석 30
7.3.3.2. 기타 Stream 분석 31
7.3.4. 두 공정의 연결 및 Water의 Recycle(Cornstalk) 32
7.3.5. Recycle 후 Ethanol property 비교(Cornstalk) 33
7.3.6. Extractive distillation process 설계(Corn) 33
7.3.6.1. 2nd column의 조절 34
7.3.6.2. 3rd column의 조절 35
7.3.6.3. Solvent Makeup stream 조절 35
7.3.6.4. Makeup stream 조절 35
7.3.7. Ethanol product 분석(Corn) 36
7.4. Azeotropic Distillation 36
7.4.1. Azeotropic distillation의 원리 36
7.4.2. Azeotropic distillation의 구성 37
7.4.2.1. Azeotropic distillation process 전체공정 37
7.4.2.2. Azeotropic distillation 1st column 39
7.4.2.3. Degas unit 40
7.4.2.4. Azeotropic distillation 2nd column 40
7.4.3. Product 분석 40
7.4.4. Azeotropic distillation 결과 분석 41

8. Cost analysis 41
8.1. FPR 42
8.2. 42
8.3. CTBM 43
8.4. CDPI 43
8.5. CTPI 43
8.6. CTDC 44
8.7. CTCI 44
8.8. ROI (Return On Investment) 44
8.8.1. Sales 44
8.8.2. COM (Cost Of Manufacture) 44
8.8.2.1. Feed stock 44
8.8.2.2. Utilities 45
8.8.2.3. Labor related operations 45
8.8.2.4. Maintenance & Operating overhead 45
8.8.2.5. Taxes and insurance 46
8.8.2.6. Depreciation 46
8.8.3. GE (General Expenses) 46
8.8.4. Total Production Cost 47
8.8.5. Net earning 47
8.9. PBP (Pay back period) 47
8.10 Cost summary 48

9. 지적 재산권 보호 전략 및 향후 사업 계획 49
9.1. 지적 재산권 보호 대책 49
9.2. 향후 사업 계획 49
9.2.1. E20 gasohol 장래성 개관 49
9.2.2. 시장별 잠재력 평가 50
9.2.3. Costing 결과와 시장 평가에 기인한 사업 확장 시기와 계획 52

10. 요약 및 결론 54
10.1. 요약 54
10.2. 결론 56

본문내용

근세부터 현대에 이르기까지 인류 성장의 주 동력원 역할을 해냈던 석유의 시대는 어느덧 100여년의 세월을 뒤로 하고 종언을 고하고 있다. 석유는 이미 현대 산업에서 수많은 산업의 원료물질이 되는 하나의 수단으로 단독 대체가 불가능한, 에너지원 그 이상의 의미를 가지고 있다. 실제로 석유 자원의 고갈을 대비한 많은 대체 자원의 개발 노력이 진행 중이지만, 그 어떤 자원도 아직 석유를 충분히 대신할 것으로 여겨지진 않는다.
언급한 대로 석유는 이미 단순한 에너지원이라기엔 너무나 광범위한 용도를 가진 자원이다. 하지만 고갈이 가시화된 시점에서 가장 인류에게 위기의식을 불러일으키는 것은 역시 에너지 문제일 것이다. 현재 석유가 충당하고 있는 엄청난 에너지 량을 다양한 에너지 생산 방식을 조합하여 대체하려는 상황에서, 이용 가능성이 높고 여러 면에서 유익한 대체 에너지원을 선별하는 것은 하나의 큰 과제라 할 만 하다. 수도 없이 다양한 에너지원 후보군 중에서 대체 에너지원으로 인정받기 위해서는 에너지원 역할 뿐만이 아니라 각종 추가적인 장점도 필요할 것이다. 이 점에 있어서 본 조가 고려한 gasohol 생산에 이용되는 바이오에탄올은 확고한 차별성을 지니고 있다.

4.2. 바이오에탄올 선택 이유
바이오에탄올은 석유 산업의 가장 큰 문제인 공해 문제에서 자유롭고, 이미 존재하는 작물 등의 유기물질 생산 산업과 연계될 수 있다는 점에서 이점을 가지고 있다. 또한 연료로써의 에탄올은 벌써 gasoline과 혼합된 gasohol의 형태로 자동차 연료 등으로 이미 여러 국가에서 상용화 중이다. 물론 여기에 사용되는 ethanol의 일반적인 생산원은 석유 화학 공정이 많다. 그러므로 이 에탄올은 석유 고갈을 해결하고자 하는 시도의 근본적 해결책이 될 수 없는데다, 현저하지는 않으나 가격 면에서도 저렴하긴 하나 순수한 gasoline에 비해 크게 우위라기에는 부족하다. 이에 비해 발효 공정을 이용하여 옥수수, 사탕수수와 같은 농작물이나 옥수수 대, wood chip 등의 목질계 재료로 만드는 바이오에탄올의 경우에는 비록 가격 경쟁력은 다소 악화되지만 다양한 장점이 있어 그 가능성이 기대된다. 특히 gasohol의 잠재적 거대 시장인 미국에서는 corn starch를 이용한 바이오에탄올 생산이 상당히 유망하기에 미국 현지에서 우수한 바이오에탄올 공정을 운영하면 높은 산업성을 구가할 수 있으리라 여겨지고, 브라질과 같이 과잉 생산된 사탕수수를 이용해 100%에 가까운 자국내 gasohol 수요를 해결하고 있는 나라를 고려할 때 사업의 현실성도 충분하다고 여겨진다. 또한 옥수수보다 더 저가에 입수할 수 있는 옥수수 대를 이용한 목질계 공정도 비록 효율 면에서는 손해를 감수해야 하지만 최근에 대두된 농작물을 연료 생산에 이용하는 것에 반감을 가진 여론을 설득할 수 있는 좋은 방법이다.

참고 자료

없음