석유화학공장 배치 및 이격거리기준(2)

화학공장 등에서 단위공정 등의 적절한 배치와 충분한 이격거리를 확보함으로써 화재·폭발·누출과 같은 사고로부터 인명과 재산 및 조업중단으로 인한 피해를 최소화할 필요가 있다.

 

 

 

 

석유화학공장 배치 및 이격거리기준(2)

단위공정 

1. 단위공정은 일반적으로 공장에서 가장 위험한 운전 부분이며 효율적인 운전을 위해서 단위공정은 집단으로 되어 있으며 일반 공정 흐름에 따라 배열해야 한다.

 

2. 개별 공정의 상대적인 위험도에 따라 다양한 단위공정 사이에 필요한 이격거리를 결정해야 하며 위험한 공정은 화재의 확산을 방지하기 위해서 기타 위험한 공정과 이격거리를 유지해야  한다.

 

3. 저위험 또는 더 낮은 위험 공정은 고위험 공정으로부터 충분한 이격거리를 유지해야 연소 확대 위험을 줄일 수 있다.

 

4. 단위공정에 공통적으로 사용되는 대형 압축기 및 터빈 ,중앙 집중식 컨트롤룸 및 가열로 등과 같은 장치나 구축물은 하나의 운전이 전체 운전에 영향을 미치거나 기업휴지를 확대하지 않도록 적절히 배치해야 한다.

 

5. 단위공정 내의 장치는 다음과 같은 두가지 방법이나 이 방법을 복합해서 배열할 수 있다.

(1) 유사한 장치는 용이한 운전, 유지 보수 및 제어를 위해 집단화시킨 그룹 배치

(2) 장치를 공정흐름도(Process Flow Diagram)의 순서에 따라 일방향(一方向) 배치

5.1 유지 보수 및 운전 접근성은 이격거리와 배치의 중요한 요소이다. 빈번한 정밀검사, 유지 보수 및 청소가 필요한 장치는 배터리 리밋 내 배치해야 하고, 대형 베슬이나 장치는 크레인이 용이하게 접근할 수 있도록 배터리 리밋 가까이 배치해야 한다.

5.2 유지 보수를 위한 접근성 요구 사항이 권장 이격거리보다 작게 설정될 경우에는 장치의 상대적 위치는 단위공정 내 손실의 도미노 효과가 발생할 수 있으므로 장치의 인화성 물질의 유출 가능성, 인화성 액체의 체류 및 장치가 발화원이 될 수 있는 잠재성 등을 고려해서 결정해야 한다.

5.3 표 1은 화학공장 등의 단위공정과 설비 간 최소 이격거리이다. 본 기준에서 권장된 이격거리는 인접한 장치 가장자리 간의 공지 수평거리이며, 장치 및 공정에 대한 분류는 다음과 같다.

(1) 반응장치(리액터)는 저․중․고 위험으로 분류한다.

(2) 고온 및 다량의 탄화수소를 처리하는 연소식 히터는 튜브 코킹 또는 유출 위험이 있다.

(3) 고위험 펌프

(a) 인화성, 가연성 액체를 취급하고, 운전 온도가 260 ℃(500 ℉) 또는 발화점을 초과하는 펌프

(b) 인화성, 가연성 액체를 취급하고, 운전 압력이 35.14 ㎏/㎠(500 psi)를 초과하는 펌프

(c) 액화 인화성 가스를 취급하는 펌프

(4) 중위험 펌프: 인화성, 가연성 액체를 취급하는 기타 모든 펌프. 단, 누설 위험이 있는 전동 펌프 대비 밀폐식 마그네틱 펌프, 캔드(Canned) 펌프는 화재 위험이 낮아 이격거리가 필요 없다.

 

<표 1> 화학공장 등의 단위공정과 설비 간 이격거리 (단위: m)

 

 

6. 단위공정 상호 간의 적절한 배치에 대한 원칙은 다음과 같다.

(1) 인화성 물질을 취급하는 펌프 및 압축기는 하나의 단일 지역 안에 모 두설치할 수 없으며, 파이프 랙이나 공랭식 열교환기 및 베슬 아래에 위치해서는 안 된다. 펌프 및 구동 기기 축선은 펌프 실(Seal)이 파열된 경우, 파이프 랙이나 다른 장치로의 연소 확대를 최소화하도록 수직으로 설치해야 한다.

(2) 히터 및 로(Furnace)와 같은 연속적인 발화원은 배터리 리밋에서 분리하거나, 모서리에 배치하고, 연속적인 발화원이 유닛과 바람 반대 방향(upwind)에 위치하게 배치한다.

(3) 반응장치와 같이 폭발하기 쉬운 일부 고위험 장치는 이격거리를 확보할 수 없을 경우 방호벽을 설치해서 다른 장치와 분리시켜야 한다.

(4 ) 배터리 리밋 내 인화성 물질의 저장은 최소화해야 하고 탱크, 축압기 또는 인화성 액체가 체류하는 유사한 베슬은 가능하면 동일한 수평면에 설치해야 한다.

(5) 단위공정의 배치 순서는 대형 베슬이 있는 단위공정 중심부에 파이프 랙을 설치하고 중앙 파이프 랙 바깥쪽에 반응장치를 설치하여야 한다. 펌프는 공정 지역의 외곽지역에 설치해야 한다. 구조물에 적재되는 장치는 화재 위험이 없는 것으로 하고, 액체가 유닛 중심에서 배출될 수 있도록 바닥은 경사지게 하며, 배수 트렌치는 파이프 랙 아래에 두지 않으며, 케이블 트레이는 파이프 랙 맨 위에 설치해야 한다.

 

 

지원설비

(1) 냉각탑, 보일러, 발전소 및 변전소 등과 같은 주요 시설은 공장 내에서 화재나 폭발사고로부터 영향을 받지 않고, 인화성 액체나 가스 누출 시 잠재적인 점화원이 되지 않도록 멀리 떨어져 배치하여야 한다.

(2) 지원설비의 손실은 다른 단위공정의 불안전한 상태를 야기시켜 화재나 폭발사고 등이 발생할 수 있으므로 각 지원설비 간에는 적절한 이격거리가 권장되며, 보일러나 발전기 사이의 안전한 이격거리는 지원설비의 신뢰도를 높일 수 있다.

(3) 변전소 및 전동기 제어실은 적절히 가압하고, 공장 내 분산 배치해야 하며, 피해 발생 시 전력 공급의 신뢰도를 높이기 위해 변전소는 위험구역에서 멀리 배치해야 한다.

(4) 압축기 등 기계설비 주위는 유지 보수를 위해 설치된 리프팅 빔(Lifting beams)과 함께 최소 1.5 m의 접근 공간이 있어야 한다.

(5) 화재, 폭발, 폭풍, 차량에 의한 피해를 제한하고, 소화활동의 접근성을 높이기 위하여 배전 케이블은 매설해야 한다.

 

컨트롤룸

(1) 오퍼레이터가 비상 상황에서 장치를 안전하게 종료할 수 있도록, 컨트롤룸, 전동기 제어실, 기타 필수 설비가 배치되어야 한다.

(2) 컨트롤룸은 화재, 폭발 및 누출 사고로부터 영향을 받지 않는 장소에 배치한다.

(3) 컨트롤룸을 화원 접근 한계거리(37.5 ㎾/㎡(11,900 Btu/hr/ft2)의 복사열이 미치는 거리) 이내에 설치하거나, 과압원주20.7 kPa(3 psi) 내 설치하는 경우에는 상기 단위공장의 기준을 참고하여 위험감소를 위한 조치를 하여야 한다.

(4) 무인 위성 컴퓨터실, 단말기실, I/O(입출력) 랙룸 또한 위 기준을 동일하게 적용한다.

 

 

부대시설 및 입·출하장

(1) 사무실, 실험실, 정비소, 차고, 식당 등은 그 자체가 발화원이 될 수 있으며, 사고 시 인명피해가 클것으로 예상되므로 공정 지역과 안전거리를 유지하여야 한다.

(2) 사무실 등 건물과 대지경계선 등 사이의 이격거리는 “표 2”를 참조한다.

 

<표 2> 화학공장 등의 건물과 대지경계선 등과의 이격거리 (단위: m)

 

 

(3) 다량의 인화성, 가연성 액체를 운송하는 트럭, 철도 차량, 바지선, 선박이 사용하는 적재 랙, 선창 및 부두는 다른 설비와 충분한 이격거리를 확보하여야 하며 “표 3”을 참조한다.

 

<표 3> 화학공장 등의 기타 설비 간 이격거리 (단위: m)

(4) 공장 내 차량 통행량을 줄이고, 긴급 차량의 이동을 원활하게 하기 위해 적재 및 하역장은 공장 출입구 근처의 공장 주변부에 배치한다.

 

 

저장탱크집합지역

1. 화학공장 등의 설비와 저장탱크 간 이격거리는 ‘표 4’를 참조하고, 저장탱크 간 이격거리는 ‘표 5’를 참조한다. ‘표 5’의 이격거리는 저장탱크 셀과 셀 간의 거리로, 가장 큰 저장탱크의 직경(D)을 기준값으로 한다. 만약,소방용수 공급 이상, 어려운 소화활동, 접근 어려움, 방유제(방류둑) 또는 배수 미흡 같은 열악한 조건이 있을 경우, 이격거리를 최소 50 % 이상 늘려야 한다.

 

<표 4> 화학공장 등의 설비와 저장탱크 간 이격거리 (단위: m)

 

<표 5> 화학공장 등의 저장탱크 간 이격거리 (단위: m)

 

 

(1) 저장탱크의 타입 및 내용물의 종류가 다를 경우 함께 묶거나 공용의 방유제(또는 방류둑)를 사용해서는 안 된다.

(2) 액체나 가스가 장치나 건물로 흘러가는 것이 방지되도록 저장탱크는 다른 용도의 시설보다 낮게 그리고 바람이 부는 방향(downwind)으로 설치해야 한다.

(3) 적절한 소화활동을 위한 접근성을 위하여 상압 저장탱크와 압력 베슬은 접근로나 도로에 인접하게 위치하고,  2열 이하로 배치해야 한다.

(4) 지상에서 화재가 발생할 경우, 화재에 노출된 배관은 일반적으로 최초 노출 10～15분 이내에 파열되므로 방유제(또는 방류둑) 내에 배관, 밸브 및 플랜지는 최소량만을 설치하고 펌프, 밸브 매니폴드 및 이송배관은 방유제 바깥쪽이나 보호구역에 설치해야 한다.

(5) 저장탱크에는 방유제(또는 방류둑)를 설치하거나 원거리에 위치한 집유시설까지 연결되는 배수 시설을 설치해야 한다.

(6)  80,000 ㎥(500,000 bbl)를 초과하는 용량의 저장탱크가 여러 개 있을 경우 저장탱크 간 이격거리는 최소 305 m(1,000 ft)이어야 한다.

 

2. 화재에 노출되어도 복사열 강도가 너무 낮아 인접 저장탱크의 내용물을 발화시킬 수 없는 저장탱크도 일정한 이격거리를 확보해야 한다. 열복사에 대한 저장탱크 내구력은 다음에 따라 증가될 수 있다.

(1) 반사하는 색깔(대개 흰색이나 은색)로 베슬을 도장한다.

(2) 고정식 물분무설비나 저장탱크 쉘 냉각설비를 설치한다.

(3) 저장탱크 쉘 및 지지대에도 단열재를 설치하거나 내화처리를 한다.

 

 

상압저장탱크

1. 콘루프탱크(CRT)는 수직의 원통형 측판에 원추형의 고정된 지붕이 설치된 형태의 탱크로서 휘발성이 적고 점도가 높은 제품을 저장하며, 외부 플로팅루프탱크(EFRT)는 부상 지붕이 액면 위에 떠있는 구조로서 액면 위에 증기 공간이 거의 없어 제품의 증발 손실을 현저하게 감소시킬 수 있으나 빗물, 적설 등에 노출되어 하중을 견딜 수 있도록 설계되어야 한다. 내부 플로팅루프탱크 (IFRT)는 고정식 지붕과 플로팅 루프의 장점을 조합한 탱크로서 증발 손실을 적게하면서 부상 지붕을 보호하는 기능이 있으나 두 지붕 사이 공간에 인화성 증기가 체류할 위험이 있어 질소 가스로 가압하거나 벽면 상부에 공기 순환용 통기관이 설치되어야 한다.

2. 원유 및 인화성 액체(ClassⅠ)는 플로팅 루프나 내부 플로팅 루프 탱크에 저장해야 하며 47,700 ㎥(300,000 bbl)를 초과하는 플로팅 루프 탱크는 한 줄(1렬)로 배열해야 한다. 만일, 여러 줄로 배열할 필요가 있으면 저장탱크는 당해 저장탱크의 직경 이상의 이격거리를 유지하여야 한다.

3. 가연성 액체(ClassⅡ 및 Ⅲ)는 콘루프탱크에 저장될 수 있으며, 다음과 같은 제한사항 또는 예외사항을 염두해야 한다.

(1) 47,700 ㎥(300,000 bbl)를 초과하는 콘루프탱크에 중질유의 위험물을 저장하더라도 수용할 수 없을 정도로 많은 폭발성 증기 공간이 존재하는 경우에는 플로팅 루프 탱크만을 사용해야 한다.

(2) 보일 오버의 위험성이 있는 액체는 직경이 45.8 m(150 ft)를 초과하는 콘루프탱크에 저장해서는 안 되며 불가피한 경우에는 불활성 가스 등의 봉입장치를 설치해야 한다.

(3) 콘루프탱크에는 인화성 액체(ClassⅠ)를 저장해서는 안 되며, 불가피하게 23,850 ㎥(150,000 bbl) 미만의 콘루프탱크에 인화성 액체를 저장할 경우에는 불활성 가스 등의 봉입장치를 설치 및 이격 거리를 늘려야 한다.

(4) 주변(대기) 온도에서 사용하고 있는 인화점이 93 ℃(200 ℉)를 초과하는 클래스 IIIB 액체를 저장하는 콘루프탱크는 "480 ㎥(3000 bbl) 보다 작은 플로팅 및 콘루프탱크”와 같은 이격거리를 확보해야 한다.

(5) 저장온도가 93 ℃(200 ℉)를 초과하는 가연성 액체를 수용하고 있는 1,590 ㎥(10,000 bbl)를 초과 하는 콘루프탱크는 이격거리를 더 늘려야 한다.

 

Reference : KFS 701 석유화학공장 배치 및 이격거리기준