“반응기의 온도, 압력, 교반까지… 실제처럼 움직이는 OTS 가상 플랜트”

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운전실의 경보음이 울립니다. “Reactor Temperature High – 73℃”

순식간에 모니터 속 온도 바가 붉게 변하고, 냉각밸브가 최대 개도 상태로 열립니다. 하지만 온도는 좀처럼 내려가지 않습니다.

조금만 늦으면 압력 급상승, 반응 폭주(runaway), 긴급 배출(valve vent) 이 이어질 수도 있습니다.

이런 순간, 운전자는 교과서가 아닌 ‘경험’으로 대응해야 합니다.

냉각재의 반응 속도, 불활성 가스의 희석 효과, 교반기의 속도 변화가 어떻게 반응기 내부에 영향을 주는지 — 이를 몸으로 이해하지 않으면 대응은 늦습니다.

OTS(Operator Training Simulator)의 Batch Reactor Simulation은 이런 실제 플랜트의 긴박한 상황을 가상 반응기에서 그대로 재현합니다.

온도·압력·조성·밸브 응답 등 모든 변수가 실시간으로 반응하며, 운전자는 반응기 제어의 ‘감(感)’을 체득할 수 있습니다.

단순한 이론 학습 도구가 아니라,

“만약 현장에서 이런 상황이 발생한다면?”을 실제로 경험하게 하는 실감형 운전·제어 훈련 시스템입니다.

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SPM-2000 배치 반응기 시뮬레이션은 두 가지 기체 반응을 자유롭게 구성할 수 있습니다.

기본 설정은 에틸렌(Ethylene, 반응물 A) 과 벤젠(Benzene, 반응물 B) 을 반응시켜 에틸벤젠(Ethylbenzene, 생성물 C) 을 생산하는 발열(Exothermic) 반응입니다.

에틸벤젠은 스티렌 모노머 생산의 핵심 중간체로 사용됩니다.

반응물 A (Ethylene)
- 원료는 정유 공정의 FCC(Fluid Catalytic Cracking)에서 공급됩니다.
- 상당량의 불활성가스(Inerts)를 포함하고 있으며, 이는 발열 반응 시 반응 폭주(Runaway Reaction) 를 방지하기 위한 역할을 합니다.
반응물 B (Benzene)
- 산업용 최고 등급의 순도(100%)를 가정합니다.
- 반응물 A 대비 몰비 3.25:1로 공급되어, 반응물 A가 완전히 전환되도록 반응기가 설계되어 있습니다.

생성된 생성물 C는 반응기 후단에서 증류 공정(Distillation) 을 거쳐 정제되며, 불활성가스는 분리 후 연료가스로 재활용됩니다.

반응물 B 역시 회수·정제되어 반응기로 재투입됩니다. (정제 공정은 시뮬레이션 범위 외)

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OTS 시뮬레이션에는 다양한 예제가 포함되어 있습니다.(Startup, Shutdown, EmergencyShutdown등)

이번 뉴스레터에서는 운전 중 Feed 온도가 떨어졌을 때의 상황을 시뮬레이션하는 예제를 소개하고자합니다.

이 예제는 “Feed 온도가 떨어졌을 때 반응이 얼마나 느려지는가”를 경험하도록 설계되어 있습니다.

운전자는 교반기, 반응기 온도 제어, 냉각 및 가열밸브 조작 등을 단계적으로 수행하며, 공정의 응답 변화를 관찰합니다.

항목	내용
Objective	반응 시간 증가의 원인 인식
Time	약 30분
Cause	상류 가열로(fired heater)의 연료 품질 저하로 인한 반응물 온도 저하
Effect	반응 완료까지 소요 시간 증가
Solution	반응 시간을 늘려 보상

이 일련의 절차를 통해 운전자는 반응온도의 미세한 변화가 반응속도, 체류시간, 생성물 조성에 미치는 영향을 실시간으로 확인할 수 있습니다.

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