질소퍼지, 화학설비 Pressure Purging N2 치환 계산프로그램

 

 

화학설비 Pressure Purging N2 치환 계산프로그램

✅ Pressure Purging Calculation Sheet (by ulsansafety)

※ 1차 퍼지 상태와 2차 퍼지 상태 값을 입력하면 자동 계산되고 
※ 엑셀출력 버튼을 클릭하면 엑셀 파일로 출력됩니다.
※ 계산근거 : PV = nRT 이상기체 방정식 
※ 탱크 내부 코팅 등에 관한 변수는 적용되지 않았으므로 질소 퍼지 후 반드시 가스농도 측정을 할 것

화학설비 Pressure Purging N2 치환

화학설비라고 부르는 Reactor, Vessel, Tank류를 철거하거나, 수리 및 보수를 위해 인화성 물질을 제거하거나, Batch Reactor의 경우 다른 물질을 생산하기 위해 안전한 N2 불활성 가스로 치환 작업을 실시합니다. 일반적으로 화학설비 내용물을 비우고, 안전한 치환을 하는 절차는 다음과 같다. 

by ulsansafety

 
1. 공정을 절차에 따라 가동을 중지한다.
2. 먼저 Liquid를 안전하게 처리한다. 일반적으로 공정 내 Storage Tank로 이송 시킨다. 
3. N2를 가압하여 Flaring 시킨다. (대기오염 최소화를 위해 RTO, Flare stack으로 처리한다) 
4. Pressure Purging의 경우 초기 농도는 고 농도이므로 Batch식으로 Purging 하는 것이 유리하다. 일반적으로 1~3회 Batch Pressure Purging을 실시하면 충분하게 제거된다. 
5. Purging이 어느 정도 진행 된 이후 가스농도를 측정해야 한다. 이때 반드시 LEL (폭발 하한계) 이하로 측정이 되어야 한다. 안전율을 고려하여 LEL의 25%가 기준을 잡으면 안전하게 작업이 진행되었다고 볼 수 있겠다.
6. 가스측정 결과 LEL 25% 이상이라면 4번의 Batch pressure purging을 실시하거나, Continue pressure purging를 실시하여야 한다.
7. 가스농도가 LEL 25% 미만으로 측정이 되었다면, 화학설비를 개방하기 위해 Air로 치환하면 된다. Air 치환이 필요 없는 경우는 6번에서 종료한다.

※ 주의 : Purging작업을 할때에 반드시 PSV는 정상적으로 운영되어야 한다. (폭발 방지)

Batch Pressure purging

질소 가압 퍼지 작업은 일반적으로 아래의 방식으로 진행한다. 내용물의 가스 비중이 높은 경우 N2 가압 배관을 상부로 설치하면 퍼지 시간을 단축시킬 수 있다. 일반적으로 Liquid를 저장했던 화학설비는 아래의 그림과 반대 방향으로 연결하여 퍼지 하는 것을 추천한다. 이유는 화학설비 내부에 부착된 Liquid 성분을 퍼지 하는데 유리하기 때문이다. 

Batch 식 퍼지는 Vent 측 밸브를 잠근 다음 N2로 가압하여 압력을 상승시킨 후 질소 밸브를 잠그고 Vent 측 밸브를 열어 화학설비 내부의 압력을 빠르게 해소시킨다. 이 순서를 반복하면서 화학설비의 내용물(가스/증기)을 N2로 치환하는 것이다. 

N2 배관이 화학설비에 상시 설치되어 있을 수도 있지만, 일반적으로는 Hose를 사용하게 된다. 따라서 유량계가 없으므로 N2의 Feed량에 의한 계산식으로는 실무에 적용하기가 다소 어렵다. 

2.5m3 용량 탱크의 MEK를 예시로 계산 시트를 만들어 보았습니다. 질소 압력을 1kg/cm2.G 까지 가압하여 퍼지한 경우 2차 Batch Pressure purging을 실시하였을 때 폭발 범위 1.8% 이하인 0.7%까지 농도가 감소하는 것을 볼 수 있다. Batch 식 퍼지는 압력을 높일수록 퍼지 효과가 좋다.

※ 주의 : 위 계산 시트는 이론적인 계산이므로 실무에 적용을 할 때에는 계산된 Purging Cycle보다 1회 추가 실시하거나, Batch 퍼지 이후에 연속퍼지를 반드시 실시하는 것이 안전하다. 또한 가스 농도 측정은 필수라는 것! 잊지 말자.