KR20030001319A - 열 교환 프로세스에서의 이상 검지 방법 - Google Patents

열 교환 프로세스에서의 이상 검지 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20030001319A
KR20030001319A KR1020020035307A KR20020035307A KR20030001319A KR 20030001319 A KR20030001319 A KR 20030001319A KR 1020020035307 A KR1020020035307 A KR 1020020035307A KR 20020035307 A KR20020035307 A KR 20020035307A KR 20030001319 A KR20030001319 A KR 20030001319A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
heat
process fluid
heat medium
generated
Prior art date
Application number
KR1020020035307A
Other languages
English (en)
Inventor
모리야스히꼬
오따기요시
미야따에이사부로
Original Assignee
스미또모 가가꾸 고오교오 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 스미또모 가가꾸 고오교오 가부시끼가이샤 filed Critical 스미또모 가가꾸 고오교오 가부시끼가이샤
Publication of KR20030001319A publication Critical patent/KR20030001319A/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • B01J19/002—Avoiding undesirable reactions or side-effects, e.g. avoiding explosions, or improving the yield by suppressing side-reactions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/20—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material
    • G01M3/22—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators
    • G01M3/226—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators for containers, e.g. radiators
    • G01M3/228—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators for containers, e.g. radiators for radiators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191—Control algorithm
    • B01J2219/00193—Sensing a parameter
    • B01J2219/00204—Sensing a parameter of the heat exchange system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191—Control algorithm
    • B01J2219/00222—Control algorithm taking actions
    • B01J2219/00227—Control algorithm taking actions modifying the operating conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00245—Avoiding undesirable reactions or side-effects
    • B01J2219/00268—Detecting faulty operations

Abstract

본 발명은 열매체와 프로세스 유체 간의 열 교환 프로세스에서의 이상 검지 방법으로서, 열매체와 프로세스 유체 간의 접촉에 의해 발생되는 기체 성분을, 열매체의 흐름 경로의 기상부에서 검지하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 열매체와 프로세스 유체 간의 열 교환 프로세스에 있어서, 프로세스 유체의 누출을 신속하게 검지할 수 있다.

Description

열 교환 프로세스에서의 이상 검지 방법{METHOD FOR DETECTING ABNORMALITY IN PROCESS FOR EXCHANGING HEAT}
본 발명은 열매체 (heating medium) 와 프로세스 유체 (process fluid) 간의 열 교환 프로세스에서의 이상을 검지하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 열 교환 프로세스에서는, 용융염, 물 등이 열매체로서 사용되어, 프로세스 유체의 온도를, 열매체와 프로세스 유체 간의 열 교환에 의해 소정의 온도로 조정한다. 예를 들어, 아질산나트륨 (NaNO2), 질산나트륨 (NaNO3), 질산칼륨 (KNO3) 등의 혼합물인 용융염은, (1) 우수한 열전달성, (2) 고온 하에서의 현저한 화학 안정성, (3) 용이한 온도 제어 등을 특징으로 한다. 따라서, 용융염은, 고온에서 프로세스 유체를 가열 또는 냉각하기 위한 열매체로서 사용된다.
이따금, 프로세스 유체는 배관 등의 부식으로 인해, 열 교환 동안 열 교환기의 배관 등으로부터 열매체 쪽으로 누출될 수 있다. 따라서, 방법들이 프로세스 유체의 누출을 검지하기 위해 연구되었다. 예를 들어, 온도를 측정함으로써, 누출된 프로세스 유체와 열매체 간의 반응에 의해 발생되는 반응열을 검지하는 방법이 제안되었다. 하지만, 프로세스 유체가 누출된 후에 이상을 검지할 수 있을 정도까지 온도가 상승하는 데에는, 상당히 장시간이 소요되기 때문에, 상기 방법은 이상이 검지된 시점에서 상기의 열매체, 프로세스 유체 등의 외부로의 누출 및 폭발과 같은 2 차 재해의 위험성을 갖는다.
본 발명의 목적은 프로세스 유체의 누출을 신속하게 검지할 수 있는, 열매체와 프로세스 유체 간의 열 교환 프로세스에서의 이상 검지 방법을 제공하는 것이다.
즉, 본 발명은 열매체와 프로세스 유체 간의 열 교환 프로세스에서의, 이상의 검지 방법으로서, 열매체와 프로세스 유체의 접촉에 의해 발생되는 기체 성분을, 열매체의 흐름 경로의 기상부(gas phase)에서 검지하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 상기 방법에 의해 프로세스 유체의 누출을 신속하게 검지하는 것이 가능하다.
예를 들어, 열매체가 NaNO2를 함유하는 용융염인 경우, 열매체와 프로세스 유체 간의 반응에 의해 발생되는 질소 산화물 기체 및 가연성 기체를 검지함으로써, 프로세스 유체의 누출이 급속히 검지된다. 또한, 질소 산화물 기체의 예는 NO 기체, NO2기체, N2O 기체 등을 포함한다. 가연성 기체의 예는 황화 디메틸, 이황화 탄소, 메탄, 황화 수소 등을 포함하며, 이는 사용되는 프로세스 유체에 따라 변화된다.
본 발명의 열매체의 흐름 경로는 열매체가 그것을 통해 흐르는 한, 특별히 제한되지 않는다. 흐름 경로를 구성하는 기기의 예는, 열 교환기, 배관, 탱크, 펌프, 필터 등을 포함하며, 이들은 열 교환기 및 그의 관련 기기들이다. 본 발명의 열매체의 흐름 경로에서의 기상부는 상기 기기에 형성된 기체 부분이고, 그의배기 라인 역시 그에 포함되어 있다.
또한, 본 발명의 적용 범주는 하기 주어진 상세한 설명에서 명백해질 것이다. 하지만, 상세한 설명 및 구체예는 본 발명의 바람직한 구현예를 제시하는 한편, 본 상세한 설명으로부터 본 발명의 취지 및 범주내의 다양한 변경 및 개량임이 당해 기술자에게 명백해질 것이므로, 단지 설명만을 목적으로 주어진다.
본 발명은 본원의 하기의 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 더욱 상세하게 이해될 것이며, 상기는 단지 설명을 목적으로 주어지므로, 본 발명을 제한하려는 것은 아니다:
도 1 은 본 발명에 따른 열 교환 프로세스에서의 이상 (異常) 검지 (檢知) 방법의 구현예를 나타내는 나타내는 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 참조예 1 에서 사용되는 시험 장치를 나타내는 개략도이다.
도 3 은 본 발명의 참조예 1 에서 항온벽 열량계 (isoperibolic calorimeter) 를 사용하는 열량 측정의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4 는 본 발명의 참조예 1 에서 항온벽 열량계를 사용하는 열량 측정의 다른 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5 는 본 발명의 참조예 2 에서 사용되는 시험 장치를 나타내는 개략도이다.
도 6 은 본 발명의 참조예 3 에서 사용되는 시험 장치를 나타내는 개략도이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참고로 하여 하기에 상세히 기술될 것이다. 도 1 은 본 발명에 따른 열 교환 프로세스에서의 이상 검지 방법의 한 구현예를 나타내는 개략도이다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 프로세스 유체가 열 교환기 (반응기) 1 의 열매체 쪽으로 누출된 후, 열매체와 누출된 프로세스 유체의 접촉에 의해 발생되는 기체 성분이 배관 3 을 통해 열매체 탱크 4 로 수송되는 경우, 이상을 검지하는 본 발명의 방법은, 열매체 탱크의 기상부 7 에 배치되어 1 종 이상의 기체 성분을 검지하는 기체 검지기 5 에 의해, 프로세스 유체의 누출을 검지할 수 있도록 한다.
열 교환기 1 은, 배관 또는 평판과 같은 격벽을 통해 프로세스 유체와 열매체 간의 열을 교환시키는 한 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 격벽형 열 교환기인 다관 원통형 열 교환기(shell and tube type heat exchanger), 평판식 열 교환기, 나선형 열 교환기, 블록형 열 교환기 등이 사용될 수 있다.
열 교환기는 단지 열을 교환하는 열 교환기, 및 다관 원통형 반응기와 같이 촉매가 충전되어 있는, 반응과 함께 열을 교환하는 반응기를 포함한다.
열매체로서는, 상기 기술된 바와 같이, 용융염, 물 등이 사용될 수 있다. 상기 용융염으로서는, 적어도 NaNO2를 약 20 내지 약 90 중량% 의 범위로 함유하고, 융점이 약 100 내지 약 200℃ 인 조성물이 바람직하게 사용될 수 있다. 용융염으로서, NaNO2, NaNO3및 KNO3를 함유하는 조성물을 사용하는 경우, 상기 조성물은 바람직하게는 약 20 내지 약 50 중량% 의 NaNO2, 약 5 내지 약 15 중량% 의 NaNO3, 및 약 45 내지 약 65 중량% 의 KNO3를 함유할 수 있다. 용융염으로서, NaNO2및 KNO3를 함유하는 조성물을 사용하는 경우, 상기 조성물은 바람직하게는 약 20 내지 약 90 중량% 의 NaNO2, 약 80 내지 약 10 중량% 의 KNO3를 함유한다. 조성물의 구체적인 예는, 약 40 중량% 의 NaNO2, 약 7 중량% 의 NaNO3및 약 53 중량% 의 KNO3를 함유하는 조성물 (융점 142℃), 약 34 중량% 의 NaNO2, 약 13 중량% 의 NaNO3및 약 53 중량% 의 KNO3를 함유하는 조성물 (융점 152℃), 약 50 중량% 의 NaNO2및 약 50 중량% 의 KNO3를 함유하는 조성물 (융점 139℃) 을 포함한다. 또한, 상기 용융염의 응고점을 낮추고, 온도 조작을 용이하게 하기 위해, 용융염에 물을 첨가하여 사용할 수 있다.
상기 프로세스 유체는, 프로세스 유체가 열매체의 흐름 경로로 유입될 때, 열매체와 프로세스 유체의 접촉에 의해 발생되는 기체 성분이 열매체의 흐름 경로의 기상부 7 에서 검지되는 한, 특별히 제한되지는 않는다.
열매체가 상기 기술된 용융염인 경우, 프로세스 유체는 (a) HCl, Cl2, H2SO4등과 같은 산성 물질을 함유하는 프로세스 유체, (b) H2S 기체를 함유하는 프로세스 유체, (c) 메틸 메르캅탄 기체를 함유하는 프로세스 유체 등을 포함한다. 프로세스 유체가 용융염과 접촉하는 경우, (a) 의 경우에는, 질소 산화물과 같은 기체가 발생하고, (b) 의 경우에는, 질소 산화물, CO2등과 같은 기체가 발생하고, (c) 의 경우에는, 이황화 디메틸, 질소 산화물, CS2, CH4, H2S 등과 같은 기체가 발생한다.
이하, 열매체는 NaNO2함유하는 용융염이고, 프로세스 유체는 HCl 을 산화시켜 Cl2를 생성하는 공정에서 사용되는, HCl, Cl2, O2등을 함유하는 프로세스 유체 (a) 인 경우를 상세하게 설명할 것이다.
상기 프로세스 유체는, 배관 2 를 통해 반응기 (열 교환기) 1 에 도입되어, 반응기 (열 교환기) 1 내에서의 반응 과정에서 용융염과 함께 열 교환되고, 이어서 배관 10 을 통해 다음 공정으로 수송된다.
프로세스 유체와의 열 교환 때문에 온도가 상승된 용융염은, 배관 3 을 통해 열매체 탱크 4 로 수송된다. 액상부 6 (용융염) 및 기상부 7 로 형성된 열매체 탱크 4 에는, 소정량의 용융염이 저장되어 있다. 액상부 6 의 용융염은 펌프 8 에 의해 냉각기 9 에 공급되어 냉각되고, 이어서 열 교환기 1 로 다시 공급된다.
상기 열 교환 프로세스에 있어서, 압력 또는 부식에 기인하여 열 교환기 1의 튜브 상에 균열 등이 발생하여, HCl, Cl2등을 함유하는 프로세스 유체가 NaNO2를 함유하는 용융염의 흐름 경로로 누출되는 경우, 하기 화학 반응식으로 표시되는 반응이 일어날 것이다.
NaNO2+ HCl →NaCl + 1/2H20 + 1/2NO + 1/2NO2+ 19.3 kj/mol
NaNO2+ HCl + 1/8O2→NaCl + 1/2H20 + NO2+47.85 kj/mol
NaNO2+ 1/2Cl2→NaCl + NO2+ 19.25 kj/mol
상기 반응식 1 내지 3 에 의해 나타난 바와 같이, 모든 반응은 발열 반응이다. 반응 전과 후의 몰 수의 변화는, 각각 1 몰 내지 1.5 몰 (화학 반응식 1), 1.125 몰 내지 1.5 몰 (화학 반응식 2) 및 0.5 몰 내지 1 몰 (화학 반응식 3) 이므로, 상기 증가가 열 교환기 1, 배관, 열매체 탱크 4 등에서의 내압 상승 유발하므로, 상기 반응은 위험하다.
상기 반응이 일어난다면, 상기 기상부 7 에서의 질소 산화물 기체 농도는 증가하고, 기상부 7 에 배치된 기체 검지기 5 는 프로세스 유체의 누출을 신속하게 검지한다. 검지에 의해, 인터로크 (interlock) 가 작동되어, 열 교환기 1 로의 프로세스 유체 및 용융염의 공급을 중단시킴으로써, 손상의 확장을 방지한다.
검지기 5 로서 조절 전위 전해형 NOx 검지기 또는 적외선 유형 NOx 검지기가사용될 수 있고, 그의 구체적인 예는 New Cosmos Co., Ltd. 제조의 조절 전위 전해형 NOx 계측기를 포함한다.
본 발명의 열 교환 프로세스에서의 이상 검지 방법은, 열매체와 프로세스 유체가 혼합되는 경우, 열매체와 프로세스 유체의 접촉에 의해 발생되는 기체 성분이 열매체의 흐름 경로 내의 기상부에서 검지되는 한, 상기 구현예에 제한되지 않는다. 특수하게, 다른 구현예로서, 구체적인 예는, 프로필렌의 산화에 의해 아크롤레인을 수득하는 과정의 열 교환 프로세스에서, 프로세스 유체의 아크롤레인과 용융염의 접촉에 의해 발생되는 반응열에 기인한 NaNO2의 열분해의 결과로서, NOx 기체가 발생되는 프로세스일 수 있다.
또한, 상기 (c) 의 프로세스 유체가 메틸 메르캅탄 기체를 함유하는 경우, 상기 프로세스 유체와 NaNO2를 함유하는 용융염과의 접촉에 의해, 이황화 디메틸, 이황화 탄소, 메탄, 황화 수소 등과 같은 가연성 기체가 발생하므로, 상기 가연성 기체를 검지함으로써 이상을 검지할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 이상 검지 방법이 실시예로써 하기에 기술되지만, 본 발명은 실시예에 제한되지 않는다.
참조예 1
참조예 1 은 HCl 및 Cl2를 함유하는 프로세스 유체가 누출되어, 상기 구현예에 기술된 NaNO2를 함유하는 용융염과 혼합된다는 가정 하에 수행되어, 발생되는질소 산화물 기체 및 열을 평가한다.
도 2 는 시험 장치 전체를 나타내는 개략도이다.
도 2 에 나타낸 바와 같이, NaNO2를 함유하는 용융염과, HCl 및 Cl2를 함유하는 기체의 혼합 위험성을 평가하기 위한 항온벽 열량계 22 (ASI Co., Ltd. 제조의 RADEX-SOLO), 및 발생되는 기체를 흡수하는 흡수병 47 및 49 를 드래프트 54 에 배치한다. 본 실시예에서, 항온벽 열량계는, HCl 및 Cl2함유 기체를 연속적으로 공급하고, 또한 발생되는 기체를 포집하기 위해, 시료 공급관 52 와 기체 포집관 28 을 시료 용기 23 에 부가하는 방식으로, 상기의 시판 항온벽 열량계 중 하나를 개량하여 사용된다.
항온벽 열량계 22 는, 기체가 시료 공급관 52 로부터 용융염을 보유하는 시료 용기 23 으로 연속적으로 공급되고, 혼합에 의해 발생되는 기체는 리본 히터 27 로 덮힌 기체 포집관 28 로부터 배출되는 구조를 갖는다. 시료 용기 23 을 쟈켓 (jacket) 24 를 통해 히터 25 를 사용하여 가열하는 것이 가능하므로, 상기 기술된 공급 기체와 상기 용융염 53 의 혼합에 의해 발생되는 열 및 기체는, 임의의 가열 속도 또는 등온 조건 하에서 평가될 수 있다. 용융염 53 의 온도는 온도 센서 26 으로 측정된다.
질소 실린더 31, 염화수소 실린더 32, 염소 실린더 33 및 산소 실린더 34 로부터 공급된 기체는, 밸브 38, 39, 40 및 41, 및 유량계 35, 36 및 37 에 의해 소정의 비율로 조정되어, 공급 기체는 시료 공급관 52 를 통해 시료 용기 23 으로 공급된다. 산소 실린더 34 로부터 공급된 산소를 항온조 44 내에서 가열된 순수한 물 45 에 통과시킨 후, 리본 히터 46 에 의해 항온 배양시켜 수증기와 함께 시료 용기 23 으로 공급했다.
공급 기체와 용융염 53 의 혼합에 의해 발생되는 열의 존재는, 상기 시험 장치를 사용하여 측정되고, 동시에, 발생되는 기체는 흡수병 47 및 49 내의 물 48, 및 10% 수산화나트륨 수용액 50 에 의해 흡수되어 포집된다. 수득된 포집 용액의 조성 분석은 이온 크로마토그래피에 의해 수행된다. 질소 산화물의 발생은, 기체 포집관 28 및 흡수병 47 사이의 유리관 55 내에서, 또한 흡수병 47 및 49 의 기상부에서 착색 (갈색) 으로 확인될 수 있다. 질소 산화물의 대강 양을, 유리관 55, 및 흡수병 47 및 49 의 기상부에서의 착색의 농도로써 확인했다.
가열 조건 (시험 1) 및 등온 조건 (시험 2) 하에서 시험을 수행하고, 시료 용기 23 에 공급된 기체의 조성비는 표 1 에 나타낸 바와 같다.
시험 온도조건 용융염의 조성및 투입량 시료용기에 공급하는기체 성분의 투입량(cc/분)
시험 1 가열조건0.5 (℃/분) NaNO2: 40 중량%NaNO3: 7 중량%KNO3: 53 중량%투입량: 6.81(g) <조성 1>산소: 10.0수증기: 0.6염소: 0.9염화수소: 18.9총공급속도:30.4
시험 2 등온조건300 (℃) NaNO2: 40 중량%NaNO3: 7 중량%KNO3: 53 중량%투입량: 6.30(g) <조성 2>산소: 4.2수증기: 7.1염소: 7.3염화수소: 1.4총공급속도: 20.0
<조성 3>산소: 6.5수증기: 0.4염소: 0.5염화수소: 12.6총공급속도: 20.0
<시험 1>
표 1 에 나타낸 바와 같이, 시험 1 은 시료 용기 23 에의 공급 기체로서 조성 1 의 기체를 사용하여, 0.5℃/분의 가열조건하에 수행되었다. 시험 1 의 초기 단계에서는, 단지 질소 기체만이 시료 용기 23 에 공급되고, 이어서 용융염 53 의 온도가 약 70℃ 에 도달했을 때, 질소 기체의 공급을 종결하고, 조성 1 의 기체의 공급을 개시했다. 시험 1 의 결과는 도 3 에 나타낸다.
도 3 에 나타낸 바와 같이, 혼합 기체의 공급 개시 직후에 열이 발생하며 (개시점은 화살표로 표시된다), 동시에 대량의 NOx 기체가 발생했다.
<시험 2>
표 1 에 나타낸 바와 같이, 시험 2 는 시료 용기 23 에 공급하는 기체로서 조성 2 의 기체를 사용하여 등온 조건 (히터 온도: 280℃) 하에서 시험을 수행하고, 이어서 동일한 등온 조건 하에서 조성 1 의 기체를 사용하여 수행되었다. 시험 2 의 결과는 표 4 에 나타낸다.
도 4 에 나타낸 바와 같이, 조성 2 의 기체의 공급 개시 직후에 열이 발생하며 (개시점은 화살표로 표시된다), 동시에 대량의 NOx 기체가 발생했다. 이어서, 공급 기체를 조성 1 의 기체로 변경한 후 (변화점은 화살표로 표시된다), 열은 동일한 방식으로 발생하며, 동시에 대량의 NOx 기체가 발생한다.
시험 1 및 2 의 결과로부터, 각각의 조성 1 및 2 의 기체는, 용융염과의 혼합 직후에 NOx 기체를 발생시킨다는 것이 관찰되었다. 시험 1 에서 시료 온도가 약 70℃ 인 경우 (가열 조건), 및 시험 2 에서 약 280℃ 인 경우 (등온 조건) 에 NOx 기체의 발생이 확인되었다. 상기 온도는, 예를 들어, HCl 의 산화에 의한 Cl2제공의 열 교환 프로세스의 온도 (약 300 내지 약 350℃) 보다 낮다. 실제의 열 교환 프로세스 (예를 들어, Cl2생성 프로세스와 같은 상기 프로세스) 에서, 누출된 프로세스 유체와 용융염의 혼합에 의해 유발된 온도 변화에 의해, 미약한 누출을 검지하는 것은 곤란하다. 하지만, 발생되는 NOx 기체를 검지함으로써, 프로세스 유체의 누출을 초기에 신속하게 검지하는 것이 가능하다.
참조예 2
참조에 2 는, H2S 를 함유하는 프로세스 유체가 누출되어 NaNO2를 함유하는 용융염과 혼합된다는 가정하에 수행되어, 혼합에 의해 발생된 기체가 평가되었다.
도 5 는 시험 장치의 전체를 나타내는 개략도이다.
도 5 에 나타낸 바와 같이, 항온조 61 내에, NaNO2및 H2S 기체를 함유하는 용융염의 혼합 위험성을 평가하기 위한 유리 시료 용기 62, 혼합시에 발생된 열에 의한 온도 변화의 측정을 위한 열전대 (熱電對) 63, 및 시료 용기 62 로 H2S 기체를 공급하기 위한 공급관 64 를 배치했다. 시료 용기 62 는 혼합에 의해 발생된 기체를 포집하기 위한 포집관 65 를 갖는다. 발생된 기체를 포집관 65 를 통해, 소위 테들러 백 66 (du Pont de Nemours and Company 사 제조의 폴리비닐플루오라이드 필름 기재의 시료 백 Tedler) 으로 포집했다.
H2S 실린더 67 로부터 H2S 기체를 공급했다. H2S 실린더 67 과 공급관 64 사이에는, 배수를 위한 용기 68, 기체 공급 속도를 조절하기 위한 밸브 69 및 기체 유량계 70 을 설치했다. 배수를 위한 용기 68 에는, H2S 기체의 온도를 측정하기 위한 열전대 71 을 배치했다.
상기 시험 장치를 사용하여, 하기 절차에 따라 시험을 수행했다:
(1) 용융염 (NaNO2: 40 중량%, NaNO3: 7 중량%, KNO3: 53 중량%) 를 분쇄하고, 시료 용기 62 에 투입했다.
(2) 시료 용기 62 를 항온조 61 내에 배치하여, 소정의 온도로 가열했다.
(3) 세정을 위한 질소 기체 101 을 항온조 61 에 공급하여, 항온조 61 내를 질소 기체 분위기로 했다.
(4) 용융염의 온도가 소정의 온도에 도달한 후, 기체가 통과하는 라인 (관72 에서 관 73 까지의 라인) 에서, 질소 기체 102 에 의한 치환이 수행되었다.
(5) H2S 기체를 소정의 공급 속도로 시료 용기 62 에 공급했다.
(6) H2S 기체 공급에 의해 발생된 기체를 소정의 기간동안 테들러 백 66 으로 포집했다.
시험 결과는 표 2 에 나타내어진다.
시험 3 시험 4 시험 5 시험 6
용융염의 투입량 6g 9.1g 16g 0
항온조의 온도 400℃ 410℃ 400℃
H2S 기체의공급 속도 20~30cm3/분 20~30cm3/분 20~30cm3/분
포집 기체의분석 방법 기체크로마토그래피 기체크로마토그래피 검지 튜브 및가연성 기체검지기 기체크로마토그래피
포집 기체의분석 결과 N2OCO2H2O N2OCO2H2O NO2330ppmNO 170ppmSO250ppm가연성기체 0.7% H2S
비고 N2O 기체가 대량 발생했다.혼합에 의한 열이 발생했다. N2O 기체가 대량 발생했다.혼합에 의한 열이 발생했다. H2S 기체의 농도는 검출한계 이하였다 (0.01ppm 이하).혼합에 의한 열이 발생했다.
표 2 에 나타낸 바와 같이, 비교예로서 수행된 시험 6 (용융염이 사용되지 않음) 에서는 단지 H2S 기체만이 검지되었다. 이에 대해, 시험 3 내지 5 에서는, N2O, CO2, H2O, NO, SO2등과 같은 기체가 검지되었다. 특히, 대량의 질소 산화물 기체 (N2O 기체, NO2기체 및 NO 기체) 가 발생한다는 사실로부터, 질소 산화물 기체는, NaNO2를 함유하는 용융염 및 H2S 를 함유하는 프로세스 유체를 사용하는 프로세스에서, 누출의 검지를 위한 대상 기체로서 유효할 수 있다는 것이 발견되었다.
참조예 3
참조예 3 은, 메틸 메르캅탄 기체를 함유하는 프로세스 유체가 누출되어 NaNO2를 함유하는 용융염과 혼합된다는 가정하에 수행되어, 혼합에 의해 발생된 기체를 평가했다.
도 6 은 시험 장치의 전체를 나타내는 개략도이다.
도 6 에 나타낸 바와 같이, 항온조 61 내에, NaNO2및 메틸메르캅탄 기체를 함유하는 용융염의 혼합 위험성을 평가하기 위한 유리 시료 용기 62, 혼합시에 발생된 열에 의한 온도 변화의 측정을 위한 열전대 63, 및 시료 용기 62 로 메틸메르캅탄 기체를 공급하기 위한 공급관 64 를 배치했다. 시료 용기 62 는 혼합에 의해 발생된 기체를 포집하기 위한 포집관 65 를 갖는다. 발생된 기체를 포집관 65 를 통해, 테들러 백 66 으로 포집했다.
상기 메틸 메르캅탄 기체는, 항온순환조 75 에 의해 온도가 조정된, 실리콘 오일에 의해 용기 74 내에서, 메틸 메르캅탄 용액을 가열함으로써 발생된다. 용기 74 와 공급관 64 사이에는, 배수를 위한 용기 68, 기체 공급 속도를 조절하기 위한 밸브 69 및 기체 유량계 70 을 설치했다. 배수를 위한 용기 68 에는, 메틸 메르캅탄 기체의 온도를 측정하기 위한 열전대 71 을 배치했다.
상기 시험 장치를 사용하여, 하기 절차에 따라 시험을 수행했다:
(1) 용융염 (NaNO2: 40 중량%, NaNO3: 7 중량%, KNO3: 53 중량%) 을 분쇄하고, 시료 용기 62 에 투입했다.
(2) 시료 용기 62 를 항온조 61 내에 배치하여, 소정의 온도로 가열했다.
(3) 세정을 위한 질소 기체 103 을 항온조 61 에 공급하여, 항온조 61 내를 질소 기체 분위기로 했다.
(4) 용융염의 온도가 소정의 온도에 도달한 후, 메틸 메르캅탄 기체가 통과하는 라인 (관 72 에서 관 73 까지의 라인) 에서, 질소 기체 104 에 의한 치환이 수행되었다.
(5) 메틸 메르캅탄 기체를 소정의 공급 속도로 시료 용기 62 에 공급했다.
(6) 메틸 메르캅탄의 공급에 의해 발생된 기체를 소정의 기간동안 테들러 백 66 으로 포집했다.
시험 결과는 표 3 에 나타내어진다.
시험 7 시험 8 시험 9
용융염의 투입량 6g 10g 0
항온조의 온도 420℃ 420℃
메틸메르캅탄 기체의공급 속도 20~100cm3/분 20~100cm3/분
포집 기체의분석 방법 기체크로마토그래피 기체크로마토그래피, 검지 튜브 및 가연성기체 검지기 기체크로마토그래피
포집 기체의분석 결과 이황화 디메틸, CO2, N2O, CS2, 황화 디메틸, CH4, H2S, 에틸렌, 황화 카르보닐, 삼황화 디메틸, SO2, 에탄, H2O, 프로필렌, 이소부텐, 1,2-프로파디엔, 메탄올, 아세토니트릴 시험 7 과 동일한 기체가 기체크로마토그래피에 의해 검지되었다.10ppm 의 NO2를 검지 튜브를 사용하여 분석에 의해 검지했다. 7% 의 가연성 기체를 가연성 기체 검지기를 사용하는 분석에 의해 검지했다. 이황화 디메틸, CO2, H2S, H2O, 메탄올, CS2
비고 대량의 NO2기체가 발생되었다.혼합에 의한 열이 발생했다. NO 기체의 농도는 검지 튜브의 검출한계 이하였다 (5ppm 이하).혼합에 의한 열이 발생했다.
표 3 에 나타낸 바와 같이, 비교예 (용융염이 사용되지 않음) 로서 수행된 시험 9 에서, 단지 이황화 디메틸, CO2, H2S, H2O, 메탄올, CS2만이 검지되었다. 이에 대해, 시험 7 및 8 에서는, 이황화 디메틸, CO2, N2O, CS2, 황화 디메틸, CH4, H2S, 에틸렌, 황화 카르보닐, 삼황화 디메틸, SO2, 에탄, H2O, 프로필렌, 이소부텐, 1,2-프로파디엔, 메탄올, 아세토니트릴 및 NO2가 검지되었다. 특히, 검지의 용이성 및 발생된 기체량의 관점에서, 이황화 디메틸, 질소 산화물 (NO2, N2O), CS2, CH4및 H2S 는, NaNO2를 함유하는 용융염 및 메틸 메르캅탄을 함유하는 프로세스 유체를 사용하는 프로세스에서, 누출의 검지를 위한 대상 기체로서 유효하다는 것이발견되었다.
실시예 1
반응기에서 발생된 열을, 도 1 에 나타낸 방법과 동일한 방식으로 제거했다.
150 kg/h 의 HCl 기체 및 44 kg/h 의 O2기체를, 루테늄 유형 촉매가 충전된 다관 원통형 반응기 1 에 공급함으로써, 염화수소의 산화 반응을 수행했다. 50 중량% 의 NaNO2및 50 중량% 의 NaNO3를 함유하고, 340℃ 의 온도를 갖는 열매체를 열매체 탱크 4 에 저장했다. New Cosmos Co., Ltd. 제조의 조절 전위 전해형 NOx 계측기를, 열매체 탱크 4 의 기상부 7 에 배치했다. 반응열을 제거하기 위해, 필요량의 열매체를 순환 펌프 8 에 의해 냉각기 9 에 공급하고, 250℃ 로 냉각한 후에, 반응기 1 의 쉘(shell) 쪽으로 냉각된 열매체를 공급함으로써, 반응열의 제거를 수행했다. 반응기 1 에서 프로세스 기체의 온도는 350℃ 였고, 반응기의 쉘로부터 배출된 열매체의 온도는 340℃ 였다. 23 kg/h 의 HCl, 124 kg/h 의 Cl2, 16 kg/h 의 O2및 31 kg/h 의 H2O 를 함유하는 프로세스 기체를, 반응기로부터 배출했다.
열 교환을 위한 상기 프로세스에서, 프로세스 유체가 반응기의 쉘 쪽으로 누출되는 경우, NaNO2와 HCl 및/또는 Cl2의 반응에 의해 NOx 기체가 발생하고, 상기 열 교환 프로세스에서의 이상을 NOx 검지기 5 를 사용하여, 상기 NOx 기체를 검지함으로써 신속하게 검지할 수 있다.
본 발명의 열매체와 프로세스 유체 간의 열 교환 프로세스에서의, 이상 검지방법에 따라, 프로세스 유체의 누출은 열매체와 프로세스 유체의 접촉에 의해 발생된 기체 성분을 검지함으로써 신속하게 검지될 수 있다.
상기의 본 발명에 있어서, 이는 다양한 방식으로 가변적일 수 있다는 것이 명백할 것이다. 상기 변경은 본 발명의 취지 및 본 발명의 범주를 벗어나는 것으로 간주되어서는 안되며, 상기 개량은 당해 기술자에게 명백한 바와 같이, 하기 청구 범위 내에 포함되는 것을 의도로 한다.
본 발명의 열매체와 프로세스 유체 간의 열 교환 프로세스에서의, 이상 검지 방법에 따라, 프로세스 유체의 누출은 열매체와 프로세스 유체의 접촉에 의해 발생된 기체 성분을 검지함으로써 신속하게 검지될 수 있다.

Claims (8)

  1. 열매체와 프로세스 유체 간의 열 교환 프로세스서의 이상(異常) 검지 (檢知) 방법으로서,
    열매체와 프로세스 유체 간의 접촉에 의해 발생되는 기체 성분을, 열매체의 흐름 경로의 기상부(gas phase)에서 검지하는 단계를 포함하는 방법,
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 열매체는 아질산나트륨을 함유하는 용융염이고, 상기 프로세스 유체는 염소, 염화 수소, 황화 수소 및 메틸 메르캅탄으로 구성된 군에서 선택된 1 종 이상의 화합물을 함유하며, 발생된 기체 성분은 질소 산화물 또는 가연성 기체인 것을 특징으로 하는, 열 교환 프로세스에서의 이상 검지 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 용융염은 약 20 내지 약 90 중량% 의 아질산나트륨을 함유하고, 약 100 내지 약 200℃ 의 융점을 갖는 것을 특징으로 하는, 열 교환 프로세스에서의 이상 검지 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 발생되는 기체 성분은 질소 산화물이고, 조절 전위 전해형 NOx 검지기에 의해 검지되는 것을 특징으로 하는, 열 교환 프로세스에서의 이상 검지 방법.
  5. 하기를 포함하는, 열매체와 프로세스 유체 간의 열 교환 프로세스의 이상 검지 장치:
    열 교환기;
    열매체 탱크;
    열 교환기와 열매체 탱크 간에 열매체를 순환시키기 위한 펌프 및 배관;
    열매체와, 열매체의 흐름 경로로 누출된 프로세스 유체 간의 접촉에 의해 발생된 기체 성분을 검지하기 위해, 열매체의 흐름 경로의 기상부에 배치된 기체 검지기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 열매체는 아질산나트륨을 함유하는 용융염이고, 상기 프로세스 유체는 염소, 염화 수소, 황화 수소 및 메틸 메르캅탄으로 구성된 군에서 선택된 1 종 이상의 화합물을 함유하며, 발생된 기체 성분은 질소 산화물 또는 가연성 기체인 것을 특징으로 하는, 열 교환 프로세스에서의 이상 검지 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 용융염은 약 20 내지 약 90 중량% 의 아질산나트륨을 함유하고, 약 100 내지 약 200℃ 의 융점을 갖는 것을 특징으로 하는, 열 교환 프로세스에서의 이상 검지 장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 발생되는 기체 성분은 질소 산화물이고, 조절 전위 전해형 NOx 검지기에 의해 검지되는 것을 특징으로 하는, 열 교환 프로세스에서의 이상 검지 장치.
KR1020020035307A 2001-06-26 2002-06-24 열 교환 프로세스에서의 이상 검지 방법 KR20030001319A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001193771 2001-06-26
JPJP-P-2001-00193771 2001-06-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20030001319A true KR20030001319A (ko) 2003-01-06

Family

ID=19031993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020020035307A KR20030001319A (ko) 2001-06-26 2002-06-24 열 교환 프로세스에서의 이상 검지 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20030079857A1 (ko)
EP (1) EP1271122A3 (ko)
KR (1) KR20030001319A (ko)
CN (1) CN1393679A (ko)
BR (1) BR0202377A (ko)
HU (1) HUP0202047A3 (ko)
SG (1) SG95695A1 (ko)
TW (1) TW534972B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101125836B1 (ko) * 2009-09-01 2012-03-28 조남영 용융염을 이용한 난방장치

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005330205A (ja) 2004-05-19 2005-12-02 Mitsubishi Chemicals Corp （メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸の製造方法
US7454956B1 (en) 2005-09-22 2008-11-25 Lopresti William J Heat exchanger leak detection using mass gas flow metering
TW200902151A (en) * 2007-02-12 2009-01-16 Basf Ag Method for leakage monitoring in a tube bundle reactor
JP2011145126A (ja) * 2010-01-13 2011-07-28 Sumitomo Chemical Co Ltd 熱交換プロセスの異常検知方法
JP2011145125A (ja) * 2010-01-13 2011-07-28 Sumitomo Chemical Co Ltd 熱交換プロセスの異常検知方法
TW201129764A (en) * 2010-02-24 2011-09-01 Zi-Bo Gao Heating device
JP2015081695A (ja) * 2013-10-21 2015-04-27 三菱日立パワーシステムズ株式会社 炭素含有燃料熱交換器の監視・運転方法
GB2547370A (en) * 2014-10-24 2017-08-16 Easytesters Ltd Leak testing method and apparatus for use with heat exchangers
JP6473965B2 (ja) * 2015-02-06 2019-02-27 Smc株式会社 安全機構付き冷却液供給装置及び熱負荷の冷却方法
US20170292798A1 (en) * 2016-04-06 2017-10-12 Fluor Technologies Corporation Leak detection in heat exchanger systems
DE102017211311A1 (de) * 2017-07-04 2019-01-10 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Prozesssteuerung mit Farbsensor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1472445A (en) * 1973-08-23 1977-05-04 Electricite De France Leak detection in heat-exchangers
JPH0217372A (ja) * 1988-07-06 1990-01-22 Mitsubishi Electric Corp 化学反応器
JPH03248031A (ja) * 1990-02-27 1991-11-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 漏洩個所の特定方法
US6035700A (en) * 1997-10-10 2000-03-14 Apv Corporation Method of leak testing an assembled plate type heat exchanger

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101125836B1 (ko) * 2009-09-01 2012-03-28 조남영 용융염을 이용한 난방장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20030079857A1 (en) 2003-05-01
HUP0202047A3 (en) 2004-07-28
HU0202047D0 (ko) 2002-08-28
CN1393679A (zh) 2003-01-29
TW534972B (en) 2003-06-01
BR0202377A (pt) 2003-04-29
SG95695A1 (en) 2003-04-23
HUP0202047A2 (hu) 2003-08-28
EP1271122A3 (en) 2004-03-10
EP1271122A2 (en) 2003-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20030001319A (ko) 열 교환 프로세스에서의 이상 검지 방법
Villada et al. High-temperature stability of nitrate/nitrite molten salt mixtures under different atmospheres
BRPI0813078A2 (pt) método para criar uma assinatura de potencial de oxidação-redução em tempo real (&#34;orp&#34;) em um sistema em água quente, mídia de armazenamento digital e dispositivo para análise de uma assinatura de orp para um sistema em água quente
BRPI1006700B1 (pt) método e sistema de minimização de corrosão em um processo de fabricação de papel e meio de armazenamento legível por computador
US20140047837A1 (en) Method of improving nitrite salt compositions for use as heat transfer medium or heat storage medium
US5565619A (en) Methods and apparatus for monitoring water process equipment
AU2013304154A1 (en) Method for improving nitrate salt compositions used as heat transfer medium or heat storage medium
JP2011145126A (ja) 熱交換プロセスの異常検知方法
JP5511592B2 (ja) プロセス流体の漏洩検知方法
JP2003083833A (ja) 熱交換プロセスの異常検知方法
JP2014025874A (ja) プロセス流体の混入検知方法および熱交換システムの運転方法
WO2011086852A1 (ja) 熱交換プロセスの異常検知方法および熱交換装置
US10981105B2 (en) Carbon dioxide capturing system and operation method of carbon dioxide capturing system
CN106883127A (zh) 一种连续生成亚硝酸甲酯的装置
CN109557964A (zh) 一种高浓度甲醛生产线的分布式控制系统
JP2010204017A (ja) 酸化反応プロセスの異常検知方法
CN205480181U (zh) 液氯气化装置
JP2014025641A (ja) 熱交換システムの運転方法
CN217441611U (zh) 锅炉取样装置及锅炉
JP2019163180A (ja) ブンゼン反応器
KR20140016297A (ko) 무수 할로겐화수소 및 무수 이산화탄소를 합성하기 위한 장치
JP2678635B2 (ja) 潤滑油のガス吸収速度試験方法及び試験装置
CN209702618U (zh) 烷基化反应系统
TW200902151A (en) Method for leakage monitoring in a tube bundle reactor
CN116223738A (zh) 碳捕集吸收剂性能测试系统

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid