황산 저장탱크는 왜 폭발하는가?

황산 저장탱크는 왜 폭발하는가?

가끔 사고사례를 정리하다 보면 황산탱크가 폭발했다고 한다.
황산은 강산으로 부식성은 매우 강하지만 인화성은 없다. 왜 폭발하는 것일까? 

 1  사고 사례

 Motiva Enterprises 황산 탱크 폭발 

2001 년 7 월 17 일, 델라웨어 주 델라웨어 시티에있는 Motiva Enterprises 정유소에서 폭발이 발생했습니다. 작업자가 황산 저장 탱크 위의 통로를 수리하고 있었는데, 화기 작업으로 인한 불꽃이 탱크 중 하나에서 인화성 증기를 발화 시켰습니다. 이 탱크는 부식으로 인해 지붕과 쉘에 구멍이 있습니다. 탱크가 무너졌고, 계약직 노동자 한 명이 사망했습니다. 다른 8 명이 부상당했습니다. 상당한 양의 황산이 환경으로 방출되었습니다.

 여수 황산탱크 배관 용접중 폭발사고 

2001년 9월 24일
전남 여수시 OO공장 농황산 탱크의 황산 공급 배관에 생긴 핀홀(Pin-hole)을 수리하기 위한 그라인딩 작업중 폭발 1명 사망, 1명 부상 농황산과 저장탱크(스틸)에서 장기간 발생한 수소 가스가 핀홀 수리를 위해 용접 준비 일환으로 그라인딩 작업 중 발생한 열이 점화원으로 작용하여 폭발 *농황산 : 90% 이상의 진한 황산

머드(Mud)로 막힌 통기구	폭발로 인한 파편
파손된 황산 저장탱크	그라인딩 작업 부위

*출처 : 화학물질안전원 


 인도 Designer Sulfonite Factory 황산탱크 폭발 

2021년 1월 9일 
인도 라자스탄 우다이 푸르의 우 마르다 지역 디자이너 술포 네이트 화학 공장에서 황산 탱크가 폭발했습니다. 폭발 압력으로 작업자가 60m를 날아가 사망하였으며 당시 폭발의 규모를 짐작할 수 있다. 

 2  원인과 대책

 인화성가스의 발생 

인화성가스인 수소가스의 발생!
Carbon Steel 재질로 제작된 탱크에 황산을 저장한 경우 다음의 화학반응이 동반된다.

Fe + H2SO4 ⇒ FeSO4 + H2

온도가 높을수록 부식반응은 빠르게 진행된다.

수소가스는 고인화성 압축가스이다. 폭발사고를 동반한 인화성물질은 H2SO4가 아니고 H2 가스이다.  
이러한 이유로 최근 황산탱크는 일반적으로 FRP탱크 또는 PE 탱크로 제작한다. Carbon Steel 재질로 탱크를 제작하더라도 내부 코팅을 하는 이유이다.  

FRP TANK

 불활성가스 

CO2 또는 N2의 불활성가스로 Tank의 Vapor층에 주입하여 폭발을 방지하는 시스템을 구성할수도 있으며, 대부분 대기 Balance 시스템을 운영한다. 간혹 황산탱크의 Vent hole이 막혀 장시간 방치된다면 H2가스가 탱크내에 체류하여 폭발분위기를 형성하게 된다.  

 

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