기본설계 (FEED) 공정 설계 성과품

Plant design value chain​

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​Major process licensor

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PDP (BEDP, FEED) package (Complex기준) 구성 요소

 

설계 성과품에 대한 scope 포함 여부는 licensing계약 단계에서 확정되며 UOP처럼 정형화된 schedule A BDP가 있지만 대부분은 licensor와 licensee간의 계약에 따라 detail deliverables가 결정된다.

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아울러 성과품에 따라 responsible discipline이 다를 수 있고 비슷한 document로서 issue될 수도 있다. 따라서 아래 사항은 참조용으로 이해하되 process 특징에 따라 추가적인 document가 꼭 필요할 경우 licensing과정에서 논의되어야 한다.

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BFD (Block FLow Diagram)

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Refinery와 같은 complex의 경우 unit간 allocation을 보여주며 어떤 unit의 intermediate product가 다른 unit의 feed가 되며 최종 제품의 blending되는 관계와 tankage들을 보여준다.

 

 

 

Process description

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Normal operation, start-up, shut down, emergency condition, turn down 운전이 포함된 공정 설명을 PFD 기준으로 작성하며 process principle과 chemistry내용도 포함한다.

 

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Design Basis

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설계 목적, 설계 용량, 년 운전시간, product yield, feed spec, 제품 사양, 부산물 spec, BL 조건 (별도의 BL summary가 있을 경우 생략 가능), Utility spec (BEDD에 언급이 되어 있으면 생략 가능), design criteria and requirement (별도의 document로 되어 있을 경우 생략 가능), 촉매 type이나 재생 관련 정보, unit turndown ratio, 안전 및 환경 요구사항, chemical type 및 consumption rate, local regulation에 따른 emission 기준 등을 포함한다.

 

 

 

Equipment List

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Equipment type, tag number, service name, sizing spec, 운전 및 설계 조건, 짧은 기간이라도 이 설계 기준을 초과할 경우에는 별도 note추가, motor estimated power를 포함함.

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PFD (Process Flow Diagram)

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process를 구성하는 주요 설비들과 이들의 유기적 관계 및 control 관계를 보여준다. In-situ catalyst regeneration과 같은 특별한 운전 및 SOR, EOR 등 모든 운전 모드에 대한 정보가 포함되며, 그 밖에 주요 설비와 stream number로 구분된 주요 공정 라인, HMB (information이 많을 경우 별도의 document로 제출할 수 있음), stream number와 유량, 압력, 온도 등 주요 공정변수 (설계조건은 별도로 DPDT도면이 있을 경우 그 곳에 표기하거나 MSD에 표현함), 열교환기 heat duty, pump나 compressor type (spare는 표기하지 않음), vessel의 dimension (TT X Dia), 주요 control loop (interlock은 표기하지 않음)를 표기한다.

 

 

 

HMB (Heat and Mass Balance)

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SOR / EOR 등 모든 운전 모드 및 필요시 여름철, 겨울철등 계절별 변경시 혹은 유전이나 가스전의 경우 5년후, 10년후 등 예상되는 조성이 변경될 경우도 별도로 작성한다. 공정조건이 변경되거나 조성이 변경될 경우 stream number를 부여한다.

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HMB는 hydraulic계산 및 process design의 기본이 되며 주로 아래의 정보를 포함한다. Stream number, phase, vapor %, 질량유량, 부피유량, 운전온도, 운전압력, 밀도, 표면장력 (column으로 들어가는 stream이거나 two phase flow인 경우), 엔탈피, 분자량, 증기압력, critical pressure, 열전도도, 열용량, 압축인자, 점도, 조성등을 포함한다. 개별 조성외에 heavy oil인 경우 비점 범위나 평균 비중으로 나타내는 pseudo component로 표현을 한다.

 

 

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Utility Summary

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각 equipment별로 요구되는 utilities양을 표기하며 emergency상황에서 우선 순위가 요구될 경우 별도 note처리하여 설계에 반영하며 아울러 공정 특성상 steam처럼 generation하는 경우가 있다면 이 역시 포함하되 부호를 반대로 표기하여 generation임을 보여준다. 다음은 주요 utilities들의 항목들이다. BFW/DMW, steam, condensate, blowdown, fuel, nitrogen, air, power, cooling water, service water, potable water, flushing oil등이다.

 

 

 

Catalyst and Chemical Summary

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Chemical의 경우 initial charge양과 consumption rate를 포함하고 dosing facilities, 물성치와 주요 공급자들에 대한 정보를 보여준다. Catalyst의 경우 spec, life time, 재생여부, loading/unloading정보, 주요 공급자들에 대한 정보를 보여준다.

 

 

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Flare Load Summary

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모든 PSV로부터 flare로 방출되는 item에 대해 유량, 온도, 최대 허용 배압, 조성이나 분자량을 보여주며 governing이 아니더라도 모든 시나리오에 대해 반영하여 common cause에 대한 검토를 할 수 있다.

 

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Safety document

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MSDS, major potential hazard와 이에 대한 safety system을 보여준다. 예를 들어 fire fighting system, F&G system, gas detector, safety shower / eye washer등에 대한 정보를 포함한다.

 

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Effluent Summary

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환경에 대한 process effect측면에서 검토되며 주로 가스, 액체, 고체로 구분하여 hazardous/toxic 여부, 조성, emission 농도, 유량, 운전 형태 (normal인지 intermittent인지 여부)를 표기한다. 특히 Solid waste인 경우 disposal이나 regeneration에 대한 정보를 보여준다.

 

 

 

BL (Battery Limit) summary

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BL을 통해 들어오고 나가는 배관에 대한 정보를 보여주며 특히 hydraulic측면에서 매우 중요한 정보이며 이를 기준으로 BL내부 hydraulic 계산 및 BL외부 hydraulic계산을 수행한다.

 

 

 

MSD (Material Selection Diagram)

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공정 설비와 배관에 대한 material requirement를 기입하여 P&ID, PMS, PDS develop시 참조한다. PFD를 이용하되 운전조건을 삭제하고 재질과 설계조건을 기입한다. 그 밖에 Wet H2S service, PWHT requirement, 설비 및 배관의 설계수명, 부식여유, HIC resistant, caustic / amine service, corrosion mechanism에 영향을 주는 short term excursion은 note처리함. lining이나 coating, cladding 표시, 부식방지 기능이나 neutralizing amine과 같은 chemical line을 표기함. material이나 C.A. break도 표기하며 필요시 corrosion monitoring location (TML: Thickness Measurement Location)도 기입한다.

 

 

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MSG (Material Selection Guide)

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Process에 대한 간략한 description, unit에 해당되는 부식 메카니즘과 재질 degradation mechanism에 대한 description, 최소 설계 수명에 따른 재질 선정 및 부식 여유 기준, 부식을 방지하거나 최소화하기 위한 설계 고려사항을 포함함.

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P&ID

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Process system의 설계 및 시공을 위한 상세 data가 포함되어야 하며 project spec에 따른 symbol & legend, numbering을 기준으로 작성된다. HAZOP이나,LOPA, PHA와 같은 위험성 평가를 통해 확인된 hazard에 대한 preventive measure등이 반영되며 최소한 아래 정보들이 포함되어야 한다.

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* Drawing number와 revision number, project number등이 title block에 보여짐.

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* 모든 equipment (type별 symbol형태로 표현, internals, nozzle포함)

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* Equipment short spec

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* Piping class가 반영된 모든 배관 (insulation, tracing, jacketing 등 포함)

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* 도면의 오른쪽에 설계 관련된 note와 그 아래 hold상태 표기

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* Lay out관련 equipment 높이나 상대적 높이와 거리등을 표기

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* Air cooler piping manifold와 배관 설계를 위한 정보 표기 (slope, no pocket, free draining, gravity flow, two phase등)

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* 각종 control valve 및 on off valve의 fail position 표기

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* Sample point와 모든 manual valve 및 steam trap 표기

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* PSV를 포함한 각종 계기류와 control loop, interlock 관계 표기

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* 공정 목적상의 vent, drain (hydrotest용 vent, drain은 표현하지 않음.)

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* 각종 퍼지나 플러싱 배관과 destination

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* Spectacle blind 위치 표기

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* Depressurizing valve 및 배관 표기

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System적으로 unit BL내에 utilities와 supporting facilities들이 포함될 수 있다. Steam & condensate system, cooling / tempered water system, nitrogen, air system, service / potable water system, fuel gas system, on plot KO drum포함 flare system, drainage / blowdown system, flushing / slop system등은 case by case로 고려한다.

 

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Analytical procedure and laboratory equipment

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Process performance 모니터링을 위한 주요 point에 sampling을 설치하고 이와 관련 target value와 test 방법, 실험실 요구조건을 포함한다.

 

 

 

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UFD (Utility Flow Diagram)

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PFD와 비슷한 개념의 utility system에 대한 개략적인 flow diagram을 보여준다.

 

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Control Narrative (description)

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안정적으로 운전을 하기 위한 각종 control loop에 대한 기본적인 설명과 cascade, split, heater fuel control이나 reciprocating compressor pressure control과 같은 complex control에 대한 description을 보여준다.

 

 

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C&E (Cause & Effect) Diagram

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emergency상황에서의 원인과 이에 대해 system을 보호하기 위한 action에 대한 table을 보여주며 interlock (logic) description과 같은 역할을 한다.

 

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Alarm list

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Pre alarm과 trip에 대한 set point alarm값을 보여준다.

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Instrument specification (list)

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Instrument data sheet와 별개로 공정 data 위주로 list-up한 것으로 control valve의 경우 유량, 온도, 압력, 설계조건, 차압, fail position등을 기입하고 PSV의 경우 type, 유량, 온도, 압력, 배출 조건, 설계 조건, 조성, 분자량, load 계산식, 배압등을 보여준다. Analyzer의 경우 type, 조성, 운전조건 및 설계조건을 보여준다.

 

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Equipment Data sheet (Specification)

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Process 외에 U&O system에 대한 duty spec도 고려하며 Steam & condensate system, BFW & deaerator system, cooling water system, tempered water system, nitrogen system, air system, fuel system, flare system, drainage and blowdown system, flushing and slop oil system, oil mist system, hydrogen system, chemical injection system등은 계약 scope에 따른다. process를 이루는 주요 설비들에 대한 data sheet는 아래와 같다.

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* Heat exchanger, air cooler, electric heater

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* Pump

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* Vessel and column

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* Reactor

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* Fired heater

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* Stack and gas duct

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* Compressor, turbine, blower, fan

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* Storage tank

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* Filter

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* Mixer

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* Miscellaneous

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* Package

 

 

 

 

Supervisory Operating Manual

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촉매 loading이나 inerting을 포함한 Pre com 절차, start-up 절차, 정상 운전 절차, 정상 shut down 절차, emergency shut down 절차를 보여준다.

 

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Guarantee data

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Process performance를 guarantee하는 내용으로 그 값과 예상되는 값을 보여준다.

 

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Review during FEED or EPC

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각종 미팅 (KOM, PFD review, P&ID review, HAZOP/SIL, plot plan review) 참석이나 document review, inspection 대상 그리고 query 및 clarification에 대한 feedback manhour 그리고 start-up시 안정화를 위한 운전을 위해 필요한 manpower에 대한 기준을 제시한다.

 

 

 

Recommended vendor list

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Process performance와 관련되는 Critical equipment에 대한 vendor들의 정보를 포함한다.

 

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Design note

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FEED나 EPC과정에서 꼭 우선순위로 검토 및 반영해야 함을 명시한다.

 

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Piping Design

 

Plot Plan

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주요 설비, 건물, pipe rack, access way등이 반영되고 maintenance를 위한 공간도 확보한다. (plot에 큰 영향을 주는 air cooler나 water cooler의 적절한 approach temperature를 검토하여 sizing을 최적화해야 함. 아울러 투자비나 현재 수급 관계를 고려하여 향후 특정 unit나 train 추가가 계획되어 있다면 이에 대한 필요한 부지도 확보되어야 함.)

 

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Line List

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배관 넘버, size, 재질, routing, P&ID 넘버, 운전 및 설계 조건, insulation / tracing, maintaining temperature를 보여준다.

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Specialty Data Sheet

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Steam trap, sampling device, strainer, special valve등에 대한 정보를 보여준다.

 

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Critical piping routing Study

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대구경이나 고온 고압 배관에 대한 preliminary stress 분석을 통한 piping routing에 대한 정보를 보여준다.

 

 

 

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​Electrical Design

 

Motor (electrical) load list (schedule)

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Preliminary power가 반영된 각종 load값을 보여준다. 이를 활용하여 emergency load list를 구분하여 EDG design의 기준으로 고려한다.

 

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Hazardous Area Classification Drawing

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Hazardous material schedule상 인화성 물질, 관련 설비, 조성 등 방폭 등급을 결정하기 위한 정보들을 포함하며 이를 기준으로 IEC, NEC 등 국제규격에 따라 typical plot plan상에 방폭 도면을 작성한다.

 

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Single line Diagram

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전력계통도로서 외부에서 일정 규모의 전압으로 수전한 후 모든 user들에 distribution관계를 보여준다.

 

 

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Procurement

​LLI TBE

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구매기간 단축을 위해 delivery가 길게 소요되는 설비에 대한 TBE를 수행하여 초기 설계가 완료된 상태의 document를 포함한다.

 

 

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