분별 증류(Fractional Distillation) HAZOP

분별 증류(Fractional Distillation) 공정은 고온·고압의 가연성 액체를 취급하며, 복잡한 열교환 시스템과 환류(Reflux) 계통을 포함하고 있어 사고 발생 시 피해 규모가 크다.

 

 

 

분별 증류(Fractional Distillation) HAZOP

분별 증류의 정의 및 원리, 채택 기준, 용도는 기 포스팅한 다음 링크 자료 참조

https://sec-9070.tistory.com/1810

분별 증류(Fractional Distillation)

 

 

 

주요 공정 위험성 (Process Hazards)

• 화재 및 폭발 (Fire and Explosion): 운전 온도가 유체의 인화점(Flash Point)을 상회하는 경우가 많아 누출 시 즉시 화재로 이어진다.
• 압력 상승 (Overpressure): 가열원(Reboiler)의 제어 실패, 냉각수 중단에 의한 응축 불능, 또는 하부 라인 폐쇄 시 탑 내부 압력이 급격히 상승한다.
• 열적 위험 (Thermal Hazard): 고온 운전 부위와의 접촉에 의한 화상 및 고온 유체 누출 시 열방사 피해가 발생한다.
• 산소 유입에 의한 폭발성 분위기: 진공 증류(Vacuum Distillation)의 경우, 외부 공기 유입 시 탑 내부에서 폭발 범위(Explosive Range)를 형성할 수 있다.

 

 

HAZOP 분석 가이드 (HAZOP Worksheet)

분별 증류탑의 주요 노드(Node)인 탑 하부(Bottoms), 탑 상부(Overhead), 환류 라인(Reflux Line)에 대한 분석 결과는 다음과 같다.

이탈 (Deviations)	원인 (Causes)	결과 (Consequences)	안전 대책 (Safeguards)
More Pressure (고압)	냉각수 공급 중단, 탑 상부 밸브 폐쇄, 리보일러 과열	탑 파손 및 유체 누출, 폭발 위험	압력방출장치(PSV), 고압 차단 시스템(HIPS)
Less Level (저액위)	하부 배출 펌프 과다 운전, 공급(Feed) 중단	리보일러 공운전(Dry Run), 펌프 공동현상(Cavitation)	저액위 인터록(LSLL)에 의한 리보일러 열원 차단
More Temp (고온)	리보일러 스팀 밸브 고장, 환류량(Reflux) 부족	과압 발생, 제품 순도 저하, 열교환기 튜브 손상	고온 알람(TAH), 온도-스팀 유량 연동 제어
Reverse Flow (역류)	펌프 정지 시 공급 라인 역류	원료 탱크 오염, 압력 평형 파괴	체크 밸브(Check Valve) 설치

 

 

주요 안전 대책 (Safety Measures)

1. 공정 제어 및 계장 시스템 (BPCS & SIS)

• 환류 제어 (Reflux Control): 탑 상부 온도와 연동하여 환류 유량을 자동 조절함으로써 기액 평형을 안정화한다.
• 비상 차단 밸브 (EBV): 화재 또는 비정상 상황 발생 시 원료 공급 및 열원을 즉시 차단한다.

2. 물리적 보호 장치

• 압력 방출 장치 (Safety Relief System): 설계 압력(Pₛ) 초과 시 유체를 안전한 Flare Stack 또는 폐쇄 시스템으로 유도한다.
• 방유제 (Dike): 탑 하부나 주변 펌프에서 대량 누출 시 액체가 확산되지 않도록 차단벽을 설치한다.

3. 운전 및 유지보수

• 퍼지 시스템 (Purge System): 가동 전후 질소(N₂) 퍼지를 통해 내부 산소 농도를 폭발 하한계(LFL) 이하로 관리한다.
• 부식 모니터링: 증류 중 발생하는 산성 물질에 의한 탑 내부 부식을 주기적으로 비파괴 검사(NDT)한다.