회분식 반응기의 안전장치

회분식(Batch) 반응장치는 원료를 반응장치에 넣고 반응을 개시한 후, 일정 시간 동안 반응을 진행시켜 최종 생성물을 얻는 장치로서 반응 진행 중에 물질의 출입이 없고 장치 내의 조성이 시간적으로 변한다는 것이 특징이다.

따라서 회분식 공정에 있어서 발열반응이 일어나는 반응장치 및 폭발범위 내에 도달할 위험이 있는 상태에서 운전되거나 이상반응 등으로 화재, 폭발 위험성이 높은 설비로서 안전장치 등이 반드시 필요하다.

 

 

 

회분식 반응기의 안전장치

 

회분식 반응기 개요

반응장치는 반응하는 물질의 형태, 반응속도, 반응조건 (온도, 압력, 조성 및 유량) , 조작 방법(회분 또는 연속) , 물질 및 열의 이동 방법 및 단위 시간당 처리량 등에 따라 다양한 형태 및 종류로 구분된다.

 

회분식(Batch) 반응장치는 원료를 반응장치에 넣고 반응을 개시한 후, 일정시간 동안 반응을 진행시켜 최종 생성물을 얻는 장치로서 반응 진행 중에 물질의 출입이 없고 장치 내의 조성이 시간적으로 변한다는 것이 특징이다.

 

회분식 반응기의 구조 및 명칭은 다음과 같다.

 

 

 

 

 

 

 

회분식 반응기 안전장치

● 반응기가 설치된 장소 주위에는 환기설비, 가스누출 검지기 및 경보설비, 소화설비, 물분무설비, 비상조명설비, 통신설비 등을 설치한다.

● 주위에 원재료를 보관하고 있을 경우는 비상세척시설을 설치한다.

● 내부의 이상사태 파악을 온도계, 압력계, 유량계 등의 계측 또는 기록장치를 설치한다.

● 이상온도상승에 대비하여 반응기 본체 및 냉각수 회수 부위에 온도 경보장치를 설치한다.

● 이상압력상승 등에 대비하여 압력 경보장치를 설치한다.

● 이상압력상승으로 인한 보호를 위하여 안전밸브를 설치한다.

● 내부물질이 부식성이거나 고형물 생성이 예상될 경우에는 안전밸브의 전단에 파열판을 설치하고 그 사이에 압력 지시계를 설치한다.

● 인화성액체 및 가연성 가스를 취급하는 경우에는 전동기 등 전기기계․기구는 방폭형을 설치한다.

● 원료 등 공급배관에는 긴급차단장치를 설치한다.

● 불활성가스 주입설비를 설치한다.

● 이상시 반응기내 반응물을 안전하게 방출하기 위한 장치를 설치한다.

● 중합반응기의 경우 중합 억제제 투입장치를 설치한다.

● 냉각 및 교반장치, 계장 및 조명설비 등 안전상 필요한 설비에는 예비 동력원을 설치한다.

    이들 장치들은 가능한 이상온도상승과 이상 압력 상승 시 적절하게 작동되도록 인터록 시켜야 한다.

● 접지시설을 한다.

● 냉각수 펌프용량, 냉각수 공급배관의 직경, 냉각수의 온도, 냉각형식 등은 이상반응 등에 기인된 열적 최악 조건을 예상하여 설계한다.

● 교반기의 형상, 회전수, 회전력 등의 성능은 반응 중 발생열을 균일하게 할 수 있도록 설계한다.

● 배기시스템에는 필요시 역화방지기를 설치한다.

 

 

 

※ 이상반응방지 안전장치

회분식 공정에 있어서 발열반응이 일어나는 반응장치 및 폭발 범위 내에 도달할 위험이 있는 상태에서 운전되거나 이상반응 등으로 화재, 폭발 위험성이 높은 설비에는 다음 각호와 같은 안전장치 등을 설치한다.

- 내부의 이상상태를 조기에 파악하기 위한 온도계, 유량계, 압력계, 액면계 등 계측장치와 자동경보장치

- 이상상태 발생에 따른 원재료 공급의 긴급차단장치, 반응물질을 옥외 방출용 탱크에 이송하기 위한 블로우다운 시스템 및 불활성 가스 주입설비

- 이상발열 등에 대비한 냉각용수 공급장치와 고장에 대비한 살수설비 등 비상냉각장치

- 전력공급 중단시 사용할 수 있는 예비 동력원

- 반응기의 경우 교반기의 정지 시 즉시 파악할 수 있는 전류계 등과 경보를 발하는 장치

- 건조설비 등에 필요한 경우 폭발압력방산구

- 냉각수 공급펌프의 정지를 즉시 파악할 수 있는 경보장치

- 중합반응기 등에는 균압식 또는 가압식의 중합 억제제 투입설비

 

 

 

반응작업시 안전사항

● 폭발분위기의 형성을 방지한다. 특히 주입 시, 반응 중 또는 생산물 취출 시 등 필요시는 불활성 가스를 이용한다.

● 반응잔류물 등의 방치, 축척 등으로 인한 혼합 위험을 방지한다.

● 인화성액체 등 위험물질을 드럼으로 반응기에 주입하는 경우 드럼을 접지 하고 전도성 파이프를 사용한다.

● 원료의 계량기 고장 또는 오조작에 의한 계량측정오류가 없도록 주의한다.

● 주입원료의 총량은 교반시에도 그 액면이 상방향의 온도감지기 위치보다 높게 한다.

● 반응중에는 반응 기내의 온도와 교반 상황을 확인한다.

● 작업조건을 임의로 변경하여서는 아니된다.

 

 

Reference : KOSHA GUIDE P-89-2012 회분식공정의 안전운전지침