Tank Blanketing 설계

Tank Blanketing(tank padding, nitrogen blanketing)은 액체 저장 탱크의 빈 공간을 불활성 가스(주로 질소)로 채워 폭발, 산화 또는 기타 원치 않는 영향을 일으킬 수 있는 화학 반응의 시작을 방지는 프로세스이다. 

 

 

 

Tank Blanketing 설계

Tank Blanketing은 "tank padding” 또는 “nitrogen blanketing"이라고도 하며, 액체 저장 탱크의 빈 공간을 불활성 가스(주로 질소)로 채워 폭발, 산화 또는 기타 원치 않는 영향을 일으킬 수 있는 화학 반응의 시작을 방지는 프로세스이다.

질소는 불활성 특성, 가용성, 상대적으로 저렴한 비용으로 인해 종종 tank blanketing gas로 선택된다.

 

 

Tank Blanketing 목적

Blanketing은 사람, 환경, 제품 및 장비를 보호한다.

- 탱크의 매체가 가연성인 경우 질소 블랭킷은 산소를 제거하여 연소를 방지합니다.

- 블랭킷은 증기 공간에서 산소와 수분을 제거하여 식품 및 기타 민감한 제품을 산화, 수분 흡수, 오염 또는 증발로부터 보호한다.

- 산소를 제거하면 산화로 인한 부식이 줄어들어 탱크의 무결성을 유지하는 데 도움이 된다.

- 탱크 블랭킷 공정의 일부인 증기 회수는 유해한 증기가 대기 중으로 빠져나가는 것을 방지한다.

 

 

Blanketing Regulators 작동 원리

“Padding” 또는 “Make-up” regulators 라고도 하는 Tank Blanketing regulators는 탱크 내부의 압력을 제어한다. Blanketing valve는 일반적으로 저장 탱크 위에 장착되고, blanketing gas 공급의 배관은 regulator 입구에 연결되고 regulator 배출구는 탱크에 배관된다.

대부분의 경우 압력 감지 라인은 탱크에서 regulator 감지 포트까지 연결되어 있고, regulator가 압력 감소를 감지하면 탱크의 증기압이 원하는 설정 포인트에 도달할 때까지 탱크에 더 많은 가스를 주입하기 위해 열린다. 압력이 설정 포인트에 도달하거나 초과하기 시작하면 regulator가 닫힌 위치로 이동하고 압력이 설정 포인트로 돌아간다.

 

<그림 1> Schematic of a two-sided tank blanketing application

(Source: https://www.jordanvalve.com/resource/what-is-tank-blanketing/)

 

"양면" blanketing system(그림 1참조)에는 Tank Blanketing (Padding) regulator와 증기 회수(De-Padding) regulator가 있다.  탱크의 증기압이 설정점 아래로 떨어지면 padding  regulator의 diaphragm이 plug를 seat에서 분리하여 blanketing medium(블랭킷 매체)가 유입될 수 있도록 한다.  탱크 압력이 설정 포인트를 초과하면 de-pad  regulator는 더 높은 압력의 증기에 반응하여 플러그를 시트에서 멀리 이동시켜 여분의 증기가 탱크 밖으로 흘러나오도록 한다.

padding valve와 de-padding valve는 함께 작동하여 탱크의 증기압을 일정하게 유지한다.  padding valve는 감압 밸브(PRV)이고 de-padding valve는 배압 조절 밸브(BPRV)이다.  padding valve는 탱크에 충분한 압력이 있는지 확인하고, de-padding valve는 탱크에 너무 많은 압력이 없는지 확인한다.  de-padding valve의 설정 포인트는 padding valve의 설정 포인트보다 약간 높다.

 

 

Tank padding system 설계

많은 저장 탱크에는 인화성 대기(flammable atmosphere)의 형성을 방지하거나 내용물의 산화를 방지하기 위해 불활성 가스가 채워져 있다. 불활성 가스 시스템은 탱크의 설계 한계 내에서 용기의 압력을 제어해야 한다. 일반적으로 불활성 가스 패드를 Pressure/Vacuum Valve(PVV) 또는 lute pot system과 함께 사용하여 pad gas의 제한 없는 손실을 방지한다. Padding system은 pressure relief device의 압력 및 vacuum relief 설정 사이에서 탱크 압력을 유지하도록 설정된다.

다음 그림 2는 전형적인 inert gas padding system의 P&ID이다.

 

<그림 2> Design of inert gas padding system

 

IP질소 공급은 일반적으로 50-100psig 범위에서 작동하며 이를 탱크 압력으로 2단계로 떨어뜨려야 한다. LP 메인은 일반적으로 5-10psig 범위에서 작동하며 여러 탱크에 가스를 공급할 수 있다.

패드 가스 공급의 수동 유지보수 밸브는 일반적으로 실수로 닫히는 것을 방지하기 위해 잠겨 있으며, 이를 닫으려면 작업 허가가 필요하다.

유지보수 후 탱크를 퍼지할 때에도 padding system을 사용해야 할 수 있다. 이를 위해 bypass 장치를 설치하는 경우가 많다. bypass는 유지보수 중에만 필요하기 때문에 일반적으로 잠겨 있습니다. 다시 말하지만, 작동은 PTW(안전작업 허가서)로만 가능하다. 퍼지 가스 라인에는 탱크의 과압을 방지하기 위해 restrictor orifice가 필요하며, 퍼지와 동시에 발생할 수 있는 다른 배출 요구 사항을 고려하여 최대 퍼지 가스 유량이 사용 가능한 릴리프 용량보다 작도록 크기를 조정해야 한다. 퍼지 가스가 통풍구와 반대쪽에서 탱크로 들어가도록 분기를 배치하여 탱크에서 산소가 원활하게 배출되도록 하는 것이 좋다.

Low Pressure alarm은 산소의 잠재적 유입을 경고하기 위해 탱크에 설치되는 경우가 많다. 또한 공기 유입을 방지하기 위해 특정 펌핑 작업을 트리거하도록 구성할 수도 있다. 산소 분석기는 산소 함량이 중요한 탱크 및/또는 LP 질소 메인에 설치할 수도 있다. 분석기에는 경우에 따라 alarm과 trip 기능을 부여할 수도 있다.

 

Reference : 1. Tony Ennis, PRESSURE RELIEF CONSIDERATIONS FOR LOW-RESSURE (ATMOSPHERIC) STORAGE TANKS

2. https://www.jordanvalve.com/resource/what-is-tank-blanketing/