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  Pentane 저장 상압 저장탱크에서 Breather Valve로 터져나가는 Pentane Vapor의 양을 계산하고 싶습니다.
  글쓴이 : 화공스터디…   고유ID : crative86     날짜 : 20-03-31 13:04     조회 : 110    
281㎥짜리 펜탄 저장탱크가 있습니다. 이 안에 펜탄을 저장하고 있구요.

1. 질소 Sealing 압력 해소용 라인
 - 상부에는 탱크 내부에 질소 Sealing 을 할 수 있도록 PCV가 설치되어 있습니다. Setting 압력은 200mmAq로
   유지하고 있으며, Setting 값인 200mmAq보다 탱크 압력이 올라갈 경우, 압력 해소용 PCV를 통해 RTO로
   빠져나가도록 구성되어 있습니다. (탱크 상부 직결식 배관)

2. BRV 압력 해소용 RTO 연결 라인
 - Breather Valve의 Setting 압력은 -80~+380mmH2O 입니다.
 - 탱크로리가 입고되어 언로딩 시, 압력이 +450mmH2O까지 상승하면서 1번 항목의 PCV가 압력해소를
   하지 못하고, BRV가 작동하여 터지게 됩니다. 이 때 BRV에서 나온 Vapor는 상부 Hood를 통해 RTO로
   빠져나가도록 구성되어 있습니다.(BRV 상부 상방흡입식 갓 형태 Hood)

문제는, 당 공정 RTO에 고농도의 Pentane이 유입되면서 과거 RTO가 몇번 폭발사례가 있습니다.
이에, RTO 라인 중간 지점의 밸브를 Close 하여 운전하고 있는 문제가 있습니다.

이를 개선하기 위해서, 탱크 상부 열교환기 설치 혹은, 기존 설치되어 있는 펜탄 응축/회수 라인에 연결하여
개선하고자 하는데, 문제는 탱크 내부에서 외부로 빠져나가는 Vapor의 양을 계산하고 싶습니다.

그런데 화학적 지식이 미흡해서 구글링을 통해 찾아보다가 염치 불구하고 질문을 드리게 되었습니다.
혹여나 계산을 위해 더 필요한 Data가 있다면 언제든지 말씀 부탁 드립니다..
정말 명쾌하게 이 문제를 개선하고 싶습니다...!

감사합니다.
   

스테파노 Stefano   20-04-01 21:04
A1) 해당 탱크의 압력을 200 mmAq로 유지하는 것은 언급한 PCV의 역할이고 380mmAq 이상으로 상승할 때 배출하는 역할은 Breather Valve가 맡고 있는데

이 배출유량은 바로 Tank에 입고되는 Pentane의 액상투입 부피유량이 될 것입니다.

평상시 200mm Aq로 일정한 압력으로 유지되었다가 Breather 배출 설정압력에 이르기 까지 상승하는 부피유량도 압력에 관계없이 액면이 상승하는 속도에 해당하는 부피유량일 것이고,  그 설정압력에 도달하여 배출하는 유량도 그 액상 부피투입유량에 해당합니다.

그 때의 배출압력은 당연히 380 mmAq가 될 것이고 배출유량은 그 압력에서 액상펜탄 펌핑유량에 해당하지요.

* Breather Valve Vent Condition:  Pressure: 380 mmAq,  Vent Rate:  Q m3/h,  Temperature: Tank Liquid Temperature)

A2)  RTO에서 처리하는 Vapor가 만일 Breather Valve 배출증기와 대기공기가 혼합된 증기로 흡입되고 있다면 그 혼합 증기는 Explosion Range에 들어있는 증기농도가 될 수 있습니다.  (만일 그렇다면 대단히 위험합니다. )

반드시 흡입부와 RTO 유입부에 각각 Flame Arrestor를 달아 두어야 할 것이고 그 혼합증기는 여하한 일이 있어도 점화원으로부터 차단된 상태로 취급되어야 하며,  만일의 경우 Explosion Range LEL(Lower Explosion Level) 농도의 약 25% 이상이 되면 안전밸브로 차단할 수 있도록 하는 안전장치를 해 두어야 안전할 것입니다.   

Breather Valve에서 배출되는 증기의 농도가 LEL보다 크게 낮게 유지하려면 흡입되는 공기가 대단히 많아야 하는데 그리되면 RTO에서 처리해야할 혼합가스의 부피유량이 크게 증가될 것이므로  Hood 등으로 빨아들이는 대신 Closed Vent System으로 연결하는 것이 안전합니다 .

A3) Pentan의 경우
온도가 낮다면 상온에서 액상이겠지만 온도가 높아지면 저장압력에서 증발할 수 도 있는데  (그럴리야 없겠지만) 혹시 Pentane이
증발되는 온도로 올라갈 수 있는지의 여부를 확인해 보세요.  그렇지만 않다면  배출증기 유량은 앞서 설명한 Pentane Liquid Volume Rate와 동일합니다.
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