화학 공정 안전은 화학약품 및 약제를 대단위로 제조하는 동안 사고 방지에 중점을 두고 있습니다. 이는 화학반응이 일어나는 동안 또는 폭주 반응으로 인해 위험한 물질 및 에너지가 환경으로 의도치 않게 방출되는 것을 말합니다.
화학 산업에서, 공정 안전 사고는 다음과 같이 여러 가지 이유로 발생합니다.
기능 장애, 사람의 실수 그리고 가능한 모든 부반응 및 파라미터가 관련된 화학작용에 대한 이해 부족은 사고가 발생하는 가장 빈번한 원인에 속합니다.
위험 분석과 함께 위험요소 및 위험을 식별하고 이해하면, 분해를 촉발시키는 위험을 평가하여 반응 시 적절하게 제어할 수 있습니다.
화학 공정 안전은 확장 및 제조를 위한 종합적인 안전 평가의 일부이므로, 메틀러 토레도의 문화 및 정책의 일환으로 고려해야 합니다. 화학 공정을 뒷받침하는 가이드라인은 "HSE" 또는 "SHE" 가이드라인이라고 하는데, 이는 다수의 규제 당국의 지침에 포함되어 있습니다.
화학 공정 안전은 서로 다른 기법, 기술 및 모델의 프레임워크를 사용하며, 원하는 그리고 향후에는 원하지 않는 반응을 이해하는 데 필요합니다. 여기에는 열 현상 조사, 열 전달, 혼합, 물질 이동, 기체 방출은 물론 시재료의 안정성, 반응 물질 그리고 결과 산물이 포함됩니다.
따라서, 여러 규율을 도입하여 화학 공정 안전을 보장하고 있습니다.
간단히 말하자면, 시험 또는 제조 규모 단계에서 사고를 예방하는 것입니다. 일반적으로, 제품은 소량의 물질로 극한의 조건에서 시간에 쫓기면서 개발됩니다. 몇 년이 지나면, 화학 공정의 수가 많아지고, 공장은 복잡해지며, 화학반응은 독성이 강해지고, 운영 환경은 더욱 위험해집니다. 이런 점 때문에, 사고가 발생하면 규제 당국 및 사회는 더욱 민감해지고 규제 중심으로 생각하게 됩니다. 이런 트렌드의 영향을 받아, 종합 화학 공정 안전을 개선시키고 본질적으로 안전한 화학 공정 및 화학약품의 제조를 보장하는 컨셉을 개발해야 합니다. 본질 안전 설계는 화학적 위험성을 제어한다기보다는 예방하는 것입니다.
안전한 작동을 위해, 공정 및 공정 위험을 분명하게 이해해야 합니다.
철저한 화학 공정 안전 연구는 폭주 반응을 방지할 뿐만 아니라, 공장의 손상 또는 파괴, 인명 상해 또는 환경 오염을 방지합니다.
화학 공정 안전 연구의 목적은 잠재된 모든 위험요소, 영향 및 결과를 종합적으로 파악하기 위한 것입니다. 여기에는 제품 및 공정 안전, 직원 및 환경 안전 등 다양한 규율이 포함됩니다. 앞서 언급한 규율에 적절한 주의, 관리 및 조사를 실시하여 대단위 화학약품을 안전하게 제조해야 합니다.
화학 공장에서 사고의 결과는 공장의 소소한 손상부터 끔찍한 인명 상해 또는 사망, 공장의 심각한 파손 또는 파괴, 재난 수준의 환경 손상 그리고 주변 지역의 사망자 발생에 이르기까지 다양합니다. 규모를 달리하는 사고는 회사의 명성과 경제적 손실에 매우 큰 영향을 주게 됩니다.
이 모든 것들이 화학 공정 안전에 대한 투자가 필요한 정당한 이유입니다.
화학 공정 안전은 서로 다른 기법, 기술 및 모델의 프레임워크를 사용하는데, 이를 통해 과학자들은 화학반응, 사용되는 용매 및 화학약품의 속성 그리고 적절한 공정 파라미터를 조사합니다.
화학반응, 진행 경과 그리고 부산물 및 불순물의 형성은 일반적으로 온도, pH,압력, 분주 속도, 교반, 혼합, 용매 유형, 촉매제 등 파라미터에 의해 제어됩니다.
공정 개발에서, 화학반응 동역학 같은 파라미터 외에도 최대 열 방출, 열 및 미반응 재료의 누적, 열 및 질량 전달, 점성 변화, 파울링, 침전 또는 기체 방출도 고려해야 합니다.
결과적으로, 원하거나 향후 원하지 않는 반응의 분석은 대부분 화학 공정 안전과 관련되어 있으며, 철저한 조사를 수행해야 합니다.
열량 측정은 화학반응의 열 행동을 분석하기 위해 사용합니다. 반응 열량 측정을 적용하여 원하는 반응을 조사하는 한편, 시차 주사 열량 측정(DSC)은 일반적으로 원하지 않는 반응을 연구하는 데 사용합니다. 2차 반응은 그 안의 성분 또는 반응물이 분해되는 경우가 있어서, 최악의 경우 폭주 반응을 일으키게 됩니다.
반응 열량계 는 시간 또는 분주의 함수로서 열류량 프로필, 최대 열방출, 열 축적, 반응물질의 축적, 반응 엔탈피, 열 전달 계수 등 열 정보를 제공합니다. 반응 열량계에서 화학 공정을 조사하면, 교반 및 혼합 시 반응의 종속성을 알아낼 수 있습니다. 반응 열량계 정보와 열 스크리닝(예: DSC)에서 수집된 정보를 조합하면, 폭주 그래프 또는 반응의 임계도 등 안전 프로토콜을 도출해낼 수 있습니다.
반응 열량 측정에서 얻은 종합 정보를 통해, 과학자들은 핵심적인 또는 비확장성 파라미터를 식별하고 제거함으로써 고도의 화학 공정 안전을 달성할 수 있습니다.
반응 열량 측정에서, 화학 공정은 반응의 영향과 반응 진행 과정에 관한 공정 파라미터, 반응 속도, 시간 또는 분주에 따른 열 방출, 최대 열방출, 에너지와 반응물질 또는 질량의 누적 영향 그리고 열 전달에 관해 연구합니다.
공정과 유사한 조건에서 화학반응을 실행하는 경우, 방출되거나 흡수되는 에너지의 양은 시간의 함수로 판별되고, 다른 공정 데이터와 함께 기록됩니다.
RC1mx는 반응 열을 측정하기 위한 여러 가지 방법을 지원합니다. 예를 들면, 열 흐름 기술은 열 전달 행동을 시간의 함수로서 열 전달 계수 또는 RTCal(열 흐름량을 온라인 및 실시간으로 측정하여 제시함)을 교정하여 판별하는 검증된 방법입니다.
사용되는 방법과는 무관하게, 특수 알고리즘은 반응기 설정과 무관하게, 다음과 같은 모든 실험 조건에서 반응 열을 정확하게 측정하도록 보장합니다.
철저한 화학 공정 안전 연구를 위해, 반응 열량계는 다음과 같이 조사한 반응의 세부사항을 얻는 데 사용합니다.
개별적으로, 또는 통합형 화학 워크스테이션으로서, 이러한 도구는 보다 나은 화학 공정 안전을 위한 핵심적인 지원 기능을 제공합니다.
화학 공정 안전 및 관련 application은 여러 간행물에 언급되어 있습니다. 일부 하이라이트는 아래와 같습니다.
과학자 및 엔지니어는 포괄적인 안전성 연구를 통해 화학 공장에서 폭발 위험을 제거합니다. 안전성 연구는 제어되지 않은 열 또는 가스 생성, 가연성 증기 방출 또는 반응기 과압으로 인해 발생할 수 있는 가연성 물질의 함량 손실 및 파열을 제거하는 프로세스 개발에 적용됩니다. 제어되지 않은 열 생성 위험을 방지하기 위해, 반응 열량 측정을 통해 반응 열 및 열 방출률을 측정하여 제어 손실 위험을 최소화하도록 프로세스를 설계할 수 있습니다.
폭주 시나리오 모델을 구상하고 이상적인 반응 절차를 수립하려면 필수 측정 및 계산이 필요합니다. 화학 프로세스 내 위험 방지 및 평가에 있어 파라미터의 측정, 계산 및 이해가 중요합니다. 이를 통해 과학자는 온도 프로필, 최대 작동 온도 및 투입에 대해 예측할 수 있습니다.
반응열 또는 반응 엔탈피는 화학 공정을 안전하고 성공적으로 확대하는 데 필수적인 파라미터입니다. 반응열은 화학 반응에서 화학 물질이 변형될 때 방출되거나 흡수되는 에너지입니다.
