[132회 소방기술사] 3교시 답안작성 연습(플랜트 기기 반응폭주 원인)

2. 플랜트 기기에서 반응폭주의 원인에 대하여 설명하시오.

 

1. 반응폭주 개요

 

 1. 반응폭주란 공정에서 어떠한 문제가 발생해 내부 발열량이 급속도로 높아져 온도와 압력등이 규정치를 벗어나는 현상을 말한다.

 2.반응폭주가 일어나면 플랜트 기기의 물질들의 발화점 이상으로 온도가 높아져 대형 화재로 번질 위험이 있다.

 3. 이로 인해 인명피해 및 막대한 재산 피해를 유발할 수 있으므로 예방 및 방지 대책을 세워야 한다.

 

2. 플랜트 기기에서 반응폭주의 원인

 

 1. 플랜트 공정 Utility 등의 이상 또는 정지

 ㄱ. 공정은 동력원으로서 전력 또는 스팀 사용, 냉각원으로서 냉각용수 또는 냉매를 사용, 계장용으로 Air를 사용

 ㄴ. 이러한 Utility(동력원, 냉각원, 계장용) 등에 이상 발생하거나 비정상적 가동 중지될 경우 반응기의 온도 또는 압력이 급상승해서 반응폭주로 연결될 수 있다.

 2. 계장시스템의 오작동

 ㄱ. 공정에 도입된 계장시스템(온도, 압력, 밀도, 레벨, 진공도 등)은 생산성 및 안전성을 유지하는 기능을 함

 ㄴ. 오류 발생시 반응기에서 반응 폭주가 발생 할 수 있음

 3. 원재료 배합비율의 부적정

 - 반응기에 공급되는 원재료 배합비율 잘못 될 경우 비정상적으로 온도와 압력 상승할 수 있다.

 4. 미량 불순물의 농축

 - 증유, 분리, 정제 등 각종 과정에서 부반응에 의한 미량의 불순물이 생성되면, 그것이 점점 농축되어 반응폭주로 연결 될 수 있다.

 5. 감압설비에 공기의 유입

 - 감압 조건에서 운전하고 있는 반응기에 공기가 유입되어 산화반응이 진행 될 경우에는 급속한 발열과 함께 반응폭주가 발생할 수 있다.

 6. 혼합에 따른 발열

 - 2종류 이상의 물질이 사고에 의해 혼합시, 혼합열이나 반응열이 발생해서 반응폭주 현상 발생할 수 있다.

 7. 조작 실수

 ㄱ. 밸브 개폐 등의 조작 잘못

 ㄴ. 반응기 속에 넣는 원재료의 종류와 계량을 잘못하여 반응폭주로 연결될 수 있다.

 8. 기기의 고장 및 파손

 - 발열반응기에 냉각수를 공급하는 펌프나 교반을 시키는 교반기가 고장 난 경우, 급속한 발열로 인해 반응폭주가 발생할 수 있다.

 

3. 반응폭주에 대한 대책

 

1. 반응폭주 제거조치

 ㄱ. 안전한 공정의 설계 원리에 따라 방출되는 에너지를 감소시킴

   (1) 대체 : 물질 및 공정을 유해/위험성이 없는 것으로 교체

   (2) 완화 : 취급 또는 저장 조건을 위험성이 적은 조건 또는 형태로 변경

   (3) 최소화 : 위험성이 있는 물질의 양 감소

  ㄴ. 희석에 의해서 단열온도상승분을 감소시킴

 

2. 예방조치

 ㄱ. 연료공급속도 제어

   (1) 축적량을 제한하는 부분 공급

   (2) 제어밸브 등으로 원료 공급

   (3) 공급탱크와 계량펌프를 이용하여 원료 공급

 ㄴ. 비상시 냉각

  (1) 기능 실패의 경우에도 냉각매체가 흐를 수 있어야 함

  (2) 비상시 냉각을 위해 온도를 반응물질의 응고점 아래로 떨어지지 않도록 해야함

 ㄷ. 급냉과 범람

  (1) 촉매반응의 경우는 촉매 킬러의 첨가에 의해 멈출 수 있음

  (2) 범람은 농도를 낮추거나 반응을 늦추거나 멈추기위 해 온도 내리는희석과 냉각 2가지 효과를 가질 수 있도록 압력완화 시스템 설계

 ㄹ. 투입

  (1) 투입은 냉각물질이나 부촉매물질의 투입에 의해 반응속도를 감소시키는 방법

  (2) 폭주에 대응하는 예방조치로서 투입의 적합성 평가는 급냉의 경우와 같다.

  (3) 만일 유틸리티가 고장이 있다 하여도 비상시 투입되도록 설계해야한다.

 ㅁ. 감압화

 ㅂ. 경보시스템

 

 

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반응폭주는 잘 알지도 못하고 기억도 안나서 아예 제낀 문제이다. 답을 알고 나서도 여전히 제끼는 문제중에 한개일 것 같다. 아니면 소설을 잘 써서 점수를 좀 받는 방법 도 있을 것 같다.

※ 개인 공부 용도로 작성한 것이라 틀린 내용이 있을 수 있습니다. 틀린 내용이 있을시 댓글로 알려주시면 감사하겠습니다.