넓은 의미의 압력용기란 압력을 가진 유체(액체 또는 기체)를 수용하는 모든 용기로서 보일러도 포함한다. 좁은 의미의 압력용기라 함은 석유화학공업에서 액체 또는 기체를 저장, 반응, 분리등의 목적으로 만들어진 용기로서 압력에 견딜 수 있도록 설계, 제작된 용기를 말한다.
압력용기 종류 및 기본 설계
압력용기 종류
석유화학공장은 하나의 단위플랜트에 수십, 수백개의 압력용기와 수백, 수천 km의 배관으로 이루어져 있다.
1. 보통 형상에 따른 분류
- 호올드(Holder), 드럼(Drum), 칼럼(Column), 타워(Tower), 구형탱크(Spherical tank) 등
- Column or Tower : 액체 혼합물에서 각 성분의 증기압의 차를 이용하여 고비점 성분과 저비점 성분을 분리하는 증류탑, 충전물이 내장된 충전탑, 트레이(Tray)를 갖춘 트레이 타워(Tray tower)등이 있다.증류탑(distillation tower)은 또 증류 방식에 따라 상압증류탑(Atmospheric tower), 감압증류탑(Vacuum tower), Stripper, Stabilizer, Adsorption tower, Absorption tower 등이 있다.
- Heat Exchange : 열교환 방식에 따라 냉각기, 가열기, 응축기 , 증발기 등이 있고형태에 따라 다관형 , Double pipe, Block type, Plate type, Spiral type 등이 있다.
압력용기 설계(Design)
화학공정 안전과 설계에 대해서는 기 포스팅한 다음 링크 자료 참조
https://sec-9070.tistory.com/580
압력용기의 제작 설계를 위해서는 기본적으로 적용 규격과 Local 법령이 필요하고 Specification, 설계를 위한 참고 문헌 등이 필요하다. 그리고 상세한 설계 자료로는 아래사항이 확인되어야 한다.
1. 압력부를 위한 설계 자료
- 용기 기본 형상 및 치수
- 설계압력 및 온도, 재료, 부식여유, 방사선 시험정도
- Liquid Density, Liquid Level, Wind 및 Seismic Load, 기타 하중
2. 비압력부를 위한 설계 자료
- 부재 형상 및 치수
- 각종 하중조건 및 재료의 선택
- 제작성, 안전성, 경제성등 검토
3. 설계압력 및 설계온도
- 설정압력용기는 운전중에 발생할 수 있는 가장 엄한 조건에서의 온도 압력을 기준으로 설계한다.
- 보통 연속하여 장기간 운전하는 용기에는 정상운전할 때의 압력, 온도가 설계기준으로 되나, 그 압력 및 온도에서 어떤 다소의 변동이 있는 것은 설계시 반영할 필요는 없다. 이 때문에 용기의 설계압력 및 설계온도는 프로세스에서 요구되는 최고의 운전압력 및 온도의 변동을 고려한 약간의 여유를 보고 결정한다.
- 대개의 경우 정상운전압력의 5 % 증가한 압력을 최고운전압력이라고 하고, 최고운전압력의 10 %를 가산한 압력과 최고 운전압력에 1.8 ㎏f/㎠를 가한 압력 중 큰 수치를 그 용기의 설계압력으로 한다. 설계압력은 용기의 최상부의 압력으로 나타내며, 높은 탑류등 액체가 충만한 경우에는 강도계산에서는 설계압력에 정수두를 가산한 압력을 적용하여야 한다. 또한 , 설계온도는 설계압력을 기준으로 최고의 운전온도에 10 ∼20 ℃를 가한 온도로 하는 것이 많다. 그러나 0 ∼ 10 ℃를 가산한 온도로 하는 경우도 있다.
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