화학공장에서의 반응폭주 (runaway)

화학공장에서의 반응폭주

1. 반응폭주(runaway) 개념

 1) 발열반응이 일어나는 반응기에서 냉각실패로 인해 반응속도가 급격히 증대되어 용기 내부의 온도 및 압력이 비정상적 상승하는 현상

 2) 화학공장에서는 화합, 분해, 중합, 치환, 부가 등의 반응을 이용하는데 제어 실패시 반응폭주 발생 우려

 

2. 발생원리

 1) 반응물질량의 제어실패: 반응물질과투입 발생

 2) 반응온도 제어 실패: 반응온도의 상승으로 인한 반응속도증가

 3) 촉매의 양 조절 실패: 촉매의 과투입

 4) 불순물 흡입에 의한 이상반응

 

3. 반응폭주 원인

구분	현상
냉각장치의 고장	반응온도의 상승 → runaway
계장설비의 오작동	임계점 이상 온도압력 상승
원재료의 혼합비율 부적합	이상반응 진행
불순물의 농축 또는 혼입	미반응 물질 및 불순물 축적, 영향
휴먼에러(human error)	근무자의 불안전한 행동
기계설비 등의 작동정지	동력원 차단, 긴급조작 오류
부적절한 물질혼합	2종류 이상의 물질이 사고로 접촉 → 반응
기기의 고장 및 파손	연결부위 파손(이음, 조인트), 교반기 고장

 

4. 감소대책

 1) 공정의 안전설계: 설계부터 근원적으로 안전형 채택 (자동제어 등)

 2) 냉각설비의 설치: 온도제어

 3) 반응정지제 투입: 반응을 정지시킴

 4) 반응물질 차단: 반응폭주 크기 축소

 5) 불활성물질 투입: 농도 낮추고 산화반응 늦춤

 6) 내용물의 이송: 반응물질의 양 축소

 7) 자동제어시스템: fail safe, Man-Machine System, Interlock

 8) 위험성평가 및 MSDS: 주기적 HAZOP, MSDS 관리 교육

 9) PSM 시행