231. 공정개요(설명)/이상발생시 인터록 작동 조건 및 가동중지 범위 작성방법 - PSM

최종수정일 : 2023.05.08

​

231. 공정개요 포함항목 및 작성방법(예시)

​

작성예시(1)

공정설명서

1. 공정개요

증발기에서 증발한 저온·저압의 기체냉매를 흡입·압축하여 고온·고압의 냉매가스로 만들고 응축기에서는 압축기에서 토출된 고온·고압의 기체냉매를 상온하의 공기에 접촉시켜 열을 제거함으로서 냉매를 응축·액화시킨 후 팽창밸브에서 저온·고압의 액체냉매를 증발기에서 증발하기 쉽도록 교축하여 저온·저압의 냉매가스로 변화시키고 증발기에서는 팽창밸브에서 넘어온 저온·저압의 액체냉매가 저온·저압의 기체냉매로 변화하면서 피 냉각물질로부터 열을 흡수하여 증발함

(1) AIR CHILLER 공정

- 고압수액기의 암모니아액이 NH3 SCREW COMPRESSOR의 LIQUID COOLER를 거쳐 LOW RECEIVER에 공급이 되고 LIQUID PUMP에 의해 –2℃의 NH3를 각 AIR CHILLING 안에 있는 UNIT COOLER에 공급되어 암모니아액이 주위의 열을 흡수하여 제품의 온도를 낮추고 GAS가 되어 LIQUID RETURN DRUM 으로 RETURN 되어 GAS만 NH3 SCREW COMPRESSOR에 흡입되어 다시 압축공정을 거치게 된다.

​

(2) 급동실 공정

- 고압수액기의 암모니아액이 NH3 SCREW COMPRESSOR의 LIQUID COOLER를 거쳐 LOW RECEIVER에 공급이 되고 LIQUID PUMP에 의해 –35℃의 NH3를 급동실안에 있는 UNIT COOLER에 공급되어 암모니아액이 주위의 열을 흡수하여 급동실의 온도를 낮추고 GAS가 되어 LOW RECEIVER로 RETURN 되어 GAS만 NH3 SCREW COMPRESSOR에 흡입되어 다시 압축공정을 거치게 된다.

​

(3) 냉동창고 공정

- 고압수액기의 암모니아액이 NH3 SCREW COMPRESSOR의 LIQUID COOLER를 거쳐 LOW RECEIVER에 공급이 되고 LIQUID PUMP에 의해 –26℃의 NH3를 UNIT COOLER에 공급되어 암모니아액이 주위의 열을 흡수하여 FREEZER를 통과하는 제품의 온도를 낮추고 GAS가 되어 LOW RECEIVER로 RETURN 되어 GAS만 NH3 SCREW COMPRESSOR에 흡입되어 다시 압축공정을 거치게 된다.

​

​

2. 운전조건

(1) 동력기계

​

(2) 장치 및 설비

​

​

(3) 이상발생시 인터록 작동조건 및 가동중지 범위

주)

① 인터록번호는 다른 인터록과 구분되는 번호를 기재합니다.

② 대상설비는 인터록 및 조업중지가 되는 설비명을 기재합니다.

③ 설정값에는 미리 설정한 온도, 압력, 액위 등을 순차적으로 기재합니다.

④ 감지기번호(계기번호)는 설정된 온도, 압력, 액위 등의 감지기의 번호를 기재합니다.

⑤ 최종작동설비는 인터록에 의해 최종 작동되는 설비를 기재합니다.

⑥ 가동중지범위는 인터록에 의해 가동중지되는 범위를 기재합니다.

⑦ 점검주기는 감지기, 최종작동설비 등의 점검주기를 기재합니다.

---

작성예시(2)

(가) 공정 개요

PAT2 생산을 위한 공정은 ○○ 사업장의 ○○ No.5 Plant에 설치된 저온 연속반응 설비를 이용하여 생산될 예정이며 연간 생산 목표는 다음과 같다.

■ 생산량 : 250,000 Ton / 년

■ 조업일수 : 350 일 / 년

PAT2의 공정에서는 PAT1을 기초 원료로 사용하고 Tubular Reactor를 사용하고 연속 Oxidation 반응을 수행하여 목표량의 PAT2를 생산하게 된다.

​

​

(나) PAT2 제조

PAT2는 다음과 같이 PAT1를 기초 원료로 사용하고 Oxidation 반응을 수행하여 최종 PAT2를 생산하게 된다.

​

반응 Mechanism

■ 반응조건 : 0~15℃, Oxidation 반응, 연속 운전 mode

■ Solvent : THF, H2O, Acetonitrile, Ethanol

상기 제품의 제조공정은 크게 세 개의 부분으로 나누어 볼 수 있다. 연속 반응, 추출 및 농축 그리고 결정화 및 여과 단계로 나누어진다.

​

우선 연속반응의 경우 세 개의 Feed가 만나서 10~15℃로 냉각되어 있는 연속 반응기로 모아지게 된다. Quenching 작업 수행을 위하여 연속반응물을 받는 반응기의 경우, 반응기에 H2O와 NaHSO3를 투입한 후 10℃ 냉각하여 준비한다. 이때 반응기는 Closed system을 유지하며 냉각에 따른 부피 수축을 고려하여 N2를 공급, 상압 조건을 유지한다. 연속 반응물이 이송되는 동안 지속적인 NH4OH 투입을 통해 pH를 7.0~8.5로 조절하게 된다.

​

연속반응 수행 시, 첫 번째 Feed 의 경우 THF와 Water에 녹아 있는 PAT1이 원료이고 두번째 Feed는 50% H2O2이다. 마지막 Feed는 MSA와 Water가 섞여 있고 이 모든 원료를 혼합하는 과정을 통해 Oxidation 반응이 이루어

지게 된다. PTPi1 460 g/min, MSA 252 g/min, H2O2 88.4 g/min으로 Feed rate를 조절하여 연속 반응을 진행한다.

그 다음으로 추출 및 농축 단계의 경우, 1 batch 분량의 연속반응물이 모두 모아지고 난 후 15~25℃를 유지하며 15분간 교반한 다음 정치하여 층분리를 수행, 하부 수층을 분리하는 작업을 진행하게 된다. 분리되어 별도의 반응기로 이송된 수층에 THF를 투입하여 교반을 수행하여 정치한 후 다시 층분리를 통해 하부 수층을 제거한다. 2회에 걸친 층분리 작업을 수행한 후 반응기에 남아 있는 상부 유기제품층을 한 개의 반응기로 모은다.

​

모아진 유기 제품층 용액 중 THF 용매 제거를 위하여 농축을 진행하게 된다. 1차 농축 시에는 267~447mmbar, 25~43℃ 조건에서 농축을 진행하며 상부로 제거되는 Distillate가 모아지는 Receiver tank의 경우 Jacket 온도를 5℃이하로 유지한다. 2차 농축 시에는 반응물에 EtOH을 투입한 후 203~308mmbar, 25~45℃ 조건에서 농축이 진행되게 되며 마찬가지로 상부로 제거되는 Distillate가 모아지는 Receiver tank의 경우 Jacket 온도를 5℃ 이하로 유지 한다. 마지막 농축의 경우 농축 전 Water를 투입한 후 100~267mmbar, 52~57℃ 조건에서 농축을 진행하게 되며, 이후 Sample 분석을 통해 추가 농축 여부를 결정한다. 이때에도 상부로 제거되는 Distillate가 모아지는

Receiver tank의 경우 Jacket 온도를 5℃ 이하로 유지한다.

​

마지막으로 결정화 및 여과 단계이다. 농축이 완료된 반응기의 온도를 20~25℃로 천천히 냉각하여 결정화 작업이 이루어지도록 한다. 이때 반응기는 Closed system을 유지하며 상압을 유지한다. 최종 결정화 완료여부는 용액 Sample의 분석을 통해 확인한다. 석출된 제품을 회수하기 위하여 제품 슬러리를 Filter Dryer로 이송하여 여과하고 Water와 Acetonitrile로 세척한 후 3시간 동안 N2 Purge 한다. 건조기 Jacket의 가열온도 45℃, Full vacuum 하에서 12시간 동안 건조한 후 IPC 분석을 의뢰하고(용매잔량), 합격인 경우 건조작업을 중단하고 최종 제품을 포장한다.

​

(2) 작성 방법

공정개요에는 해당 설비에서 일어나는 화학반응 및 처리방법 등이 포함된 공정에 대한 운전조건, 반응조건, 반응열, 이상반응 및 그 대책, 이상 발생시의 인터록 및 조업중지조건 등의 사항들이 구체적으로 기술되어야 하며, 이 중 이상 발생시의 인터록 작동조건 및 가동중지 범위 등에 관한 사항은 고용노동부 고시 별지 제17호의2서식의 이상발생시 인터록 작동조건 및 가동중지 범위에 작성하여야 한다.

​

​

(가) 화학반응식 및 반응열 (예시)

■ Emulsion Polymerization(유화 중합)

❑ 반응열

❍ 중합반응 시 발생되는 반응열은 각 물질의 조성과 중합 반응열로 산정

- A 물질 : 476.8 kg/hr x 337 kcal/kg = 160,682 kcal/hr

- B 물질 : 2080.3 kg/hr x 405 kcal/kg = 842,522 kcal/hr

- Total : = 1,003,204 kcal/hr

❍ 내부물질을 승온하기 위한 열량

- 16,866 kg x 0.8 kcal/kg.℃ = 13,493 kcal/℃

❍ 승온 시간

- 증기압 곡선 : 6.5 → 8.5kg/cm2.G (50℃ → 60℃)

- (60-50)℃ x 13,493 kcal/℃ / (1,003,204 kcal/hr x 1hr/60min) = 8.1min

증기압 곡선

(나) 운전 및 설계 조건(온도, 압력 등) (예시)

❑ 중합 조건

- 반응기 용량 : 10 m3

- 중합 종류 : 유화중합(Emulsion co-Polymerization)

- 물질 : Monomer (AN), Initiator (APS), 분산매 (Water)

- 운전온도 : 50 ℃

- 운전압력 : 6.5~7.0 kg/cm2.G

- 설계압력 : 12 kg/cm2.G

​

​

(다) 이상반응 및 그 대책 (예시)

❑ 이상반응 시 대책

개시제의 과다 공급 등 비이상적 반응으로 중합이 급격히 진행되어 온도 및 압력제어가 안될 경우

❍ 압력이 8.5kg/cm2.G(60℃)에 이르면 XV-100을 OPEN하여 A물질을 Vent 시킴.

❍ 압력이 지속적으로 상승하여 10.0kg/cm2.G(66℃)에 이르면 XV-200이 자동으로 Open되어 반응기와 중합억제제 Tank(T-200)와 균압시키고, 이어 XV-300이 자동으로 Open되어 중합반응기로 투입됨.

❍ 압력이 지속적으로 상승하여 12.0kg/cm2.G(73℃)에 이르면 PSV를 통해 분출하여 압력 해소함.

​

​

(라) 이상발생시 인터록 작동조건 및 가동중지 범위

​

작성예시(3)

1) 공정개요

염소 주입은 전염소 및 후염소 주입을 실시하는 것으로 하고 전염소 주입은 착수정 후단부에 주입하여 원수 중에 포함되어 있는 이물질의 제거와 미생물질의 서식을 방지하고 후염소 주입은 정수공정을 거친 처리수의 소독을 목적으로 여과지 후단 여과수 합류지점에 주입한다.

(1) 주요 생산품 : 수돗물

(2) 일 총생산량 : 300,000ton

(3) 조업일수 : 365일/년

​

​

2) 공정설명

염소 저장용기에서 기화된 기체는 0.7 MPa 압력으로 배관에 공급되고, 감압밸브에서 0.2 MPa로 압력조절 후 진공조절기에 유입되어 양압상태에서 진공상태로 된다. 이젝터에서 발생된 진공은 염소투입기를 거쳐 진공조절기에 도달된다. 진공조절기 내부의 다이어프램에 의한 흡인력으로 진공조절기의 유입밸브를 개폐하면 염소 가스는 진공상태에서 투입기를 거쳐 이젝터에 유입되어 진다. 또한, 진공조절기를 통과한 염소가스는 Control Valve에 의해 정량이 투입, 조절되며 염소 투입기를 통과하여 이젝터에 도달한 가스는 이젝터의 진공생성을 위해 가압급수 된 물과 혼합하여 이송 공급 후 주입지점에 주입한다.

​

3) 이상반응 및 운전조건을 벗어났을 때 조치절차

(1) 염소주입기가 작동된 상태에서 이상적인 진공상태에 이르지 못하거나 진공이 일시적으로 차단되는 경우

(가) 원인 : 이젝터(Line Mixer)의 공급수압이 부족하거나 공급수량이 부족하여 이젝터에서 진공 발생이 미달 될 경우 이거나 이젝터의 자체파손, 또는 이젝터의 용량이 미달일 가능성이 있다.

(나) 조치 : 가압수 펌프의 용량을 확인하여 이상 유무를 점검 후 제조사 점검 및 교체

​

​

(2) 염소주입기를 중단하였는데도 시량계가 계속해서 염소 유량을 지시하는 경우

(가) 원인 : 자동밸브의 궤도값의 설정이 잘못되었거나 자동밸브 고장일 경우

(나) 조치 : 자동밸브의 궤도값 조정 및 제조사 점검 요청

​

​

(3) 염소주입기의 용량 범위 내에서 입력한 투입량 보다 미달하여 주입되는 경우

(가) 원인

① 이젝터의 전단 압력보다 후단 압력이 높을 경우

② 급수압력이 설계된 압력보다 낮게 공급되는 경우

③ 염소용기의 압력이나 염소량이 현저하게 낮게 공급되는 경우

④ 염소가스 필터에 이물질이 차여 염소가스 흐름에 방해가 될 경우

⑤ 염소가스 배관 또는 밸브에 이물질이 생겨 흐름에 방해가 될 경우

​

(나) 조치 : 시설 가동중지 및 원인 분석후 조치

​

​

4) 역수 발생시

(가) 원인 : 이젝터의 체크 밸브가 이상이 있을 수 있으며, 이젝터 후단 배관(희석수 배관)이 막힐 경우

(나) 조치 : 희석수 배관의 배관 청소, 이젝터 분해점검.

☞ 역수가 염소주입기 전단 배관까지만 진행 되었을 경우에는 신속히 염소주입기의 토출밸브를 차단하고 물기를 제거. 또한 역수가 염소주입기까지 진행 된 경우에는 염소주입기 및 진공배관에 차 있는 습기를 제거해야 하므로 제조사에 신속히 연락.

​

​

5) 이상발생시 인터록 작동조건 및 가동중지범위

---

공정개요 포함 항목

1. 목적(개요)

2. 공정에 대한 운전조건

3. 반응조건

4. 반응열

5. 이상반응 및 그 대책

6. 이상 발생시의 인터록 및 조업중지 조건

---

이상발생시 인터록 작동 조건 및 가동중지 범위 작성방법

[별지 제17호의2 서식] 이상발생시 인터록 작동조건 및 가동중지 범위

- 감지기 번호는 센서, 스위치, 트랜스미터 번호 기재

- 최종작동설비는 감지기가 감지되므로서 정지 또는 개방되는 밸브, 펌프, 장치 번호 기재

- 가동중지범위는 최종작동설비가 작동되므로서 일어나는 현상기재(예 : EA 공급중단)

- 점검주기는 점검표를 가지고 직접 동작시키는 주기 기재

---

관련 법규

고용노동부 고시 공정안전보고서의 제출·심사·확인 및 이행상태평가 등에 관한 규정

제22조(공정도면)

① 공정개요에는 해당 설비에서 일어나는 화학반응 및 처리방법 등이 포함된 공정에 대한 운전조건, 반응조건, 반응열, 이상반응 및 그 대책, 이상 발생시의 인터록 및 조업중지조건 등의 사항들이 구체적으로 기술되어야 하며, 이 중 이상 발생시의 인터록 작동조건 및 가동중지 범위 등에 관한 사항은 별지 제17호의2서식의 이상발생시 인터록 작동조건 및 가동중지 범위에 작성하여야 한다.

 

 

231. 공정개요(설명)/이상발생시 인터록 작동 조건 및 가동중지 범위 작성방법