[표지]
요약문
목차
I. 서론 11
1. 연구 필요성 및 목적 11
2. 연구범위 및 내용 13
1) 국내외 관련문헌 조사 및 고찰 13
2) 반응위험성 평가 프로그램의 비교·분석 및 고찰 14
3) 사례연구 대상 화학반응공정 선정 및 반응위험성 평가 실시 14
4) 중소규모 화학공장에서 프로그램을 활용한 반응위험성 평가 현장 적용성가 14
II. 반응위험성의 이론적 고찰 15
1. 반응위험성의 이해 15
2. 화학반응 공정의 반응위험성 평가 16
1) 화학반응공정의 열수지 16
2) 폭주반응 22
3) 냉각실패 시나리오(Cooling failure scenario) 24
4) 폭주반응의 피해 크기(Severity)와 가능성(Probability) 29
5) 열적 위험성에 대한 위험도(Criticality) 평가 31
6) 열적 위험성평가 절차 34
3. 반응위험성 평가를 위한 실험법 37
III. 반응위험성 평가 프로그램 고찰 40
1. CHETAH 프로그램 40
1) 열역학 테이블(Thermodynamic Table) 41
2) 연소열(heat of combustion) 계산 46
3) 에너지 방출 평가 47
4) 화학반응(Chemical reaction) 평가 47
5) 연소성(Flammability) 50
2. CRW 프로그램 51
3. RMT 프로그램 53
IV. 사례연구 58
1. 실험적 방법에 의한 반응위험성 평가 59
2. 프로그램을 활용한 반응위험성 평가 71
3. 실험적 방법과 프로그램을 활용한 반응위험성 평가의 비교 78
V. 결론 81
1. 연구결과 81
2. 연구의 제한점 및 제언 83
참고문헌 84
Abstract 86
연구진 88
판권기 89
〈표 2-1〉 폭주반응의 사고피해의 크기에 대한 평가 기준 30
〈표 2-2〉 폭주반응의 사고 가능성에 대한 평가 기준 30
〈표 2-3〉 실험실에서 사용되는 열량계의 종류 39
〈표 4-1〉 n-butyl propionate 합성반응에 사용되는 반응기 사양 67
〈표 4-2〉 반응온도 및 반응물 공급속도에 따른 열적거동 특성값 68
〈표 4-3〉 공정운전조건에서 반응위험성 평가 결과 70
〈표 4-4〉 반응위험성 평가 결과 비교 79
[그림 2-1] 단열온도상승 크기에 따른 온도진행 추이 21
[그림 2-2] Semenov Diagram with different Tc(이미지참조) 23
[그림 2-3] Semenov Diagram with different UA 24
[그림 2-4] 냉각실패 시나리오 25
[그림 2-5] 시나리오의 위험도(criticality) 등급 31
[그림 2-6] Criticality index를 사용한 열적 위험성평가 절차 35
[그림 2-7] 경제성을 고려한 실질적인 위험평가 절차 36
[그림 2-8] 열량계의 온도제어 방식에 따른 시료와 주위의 온도 추이 38
[그림 3-1] 그룹 가산성 벤슨법(Benson's Method of Group Additivity) 예시 40
[그림 3-2] CHETAH에서 제공된 에탄올에 대한 열역학적 데이터 42
[그림 3-3] CHETAH에서 제공된 아크릴아미드에 대한 열역학적 데이터 44
[그림 3-4] CHETAH에서 제공된 염산 수용액에 대한 열역학적 데이터 45
[그림 3-5] CHETAH에서 계산된 페놀의 연소열 결과 46
[그림 3-6] CHETAH에 의한 니트로벤젠의 에너지 방출 평가 결과 48
[그림 3-7] CHETAH에 의한 황산나트륨 합성반응 평가 결과 49
[그림 3-8] CHETAH에 의한 프로판과 노말부탄의 연소성 50
[그림 3-9] CRW를 이용한 반응위험성 예측 결과 예시 52
[그림 3-10] RMT 프로그램의 Flow Chart 54
[그림 3-11] RMT 프로그램의 초기화면 55
[그림 3-12] RMT 프로그램의 반응위험성 매트릭스 차트 55
[그림 3-13] RMT 프로그램의 화학반응공정 반응위험성평가 결과(예) 57
[그림 4-1] n-butyl propionate 합성반응식 58
[그림 4-2] 반응온도 70 ℃에서 반응물 공급시간에 따른 열적거동 60
[그림 4-3] 반응온도 80 ℃에서 반응물 공급시간에 따른 열적거동 61
[그림 4-4] 반응온도 90 ℃에서 반응물 공급시간에 따른 열적거동 62
[그림 4-5] 반응온도 100 ℃에서 반응물 공급시간에 따른 열적거동 63
[그림 4-6] 반응온도 및 공급시간 vs 최대 열방출속도 및 열 축적율의 관계 64
[그림 4-7] 반응생성물의 열 안정성 결과 66
[그림 4-8] 반응위험성을 고려한 공정운전조건 최적화 70
[그림 4-9] CHETAH 프로그램을 이용한 반응위험성 평가 결과 73
[그림 4-10] CRW 프로그램을 이용한 혼합위험성 평가 결과 74
[그림 4-11] RMT 프로그램을 이용한 반응위험성 평가 결과 76
[그림 4-12] RMT 프로그램을 이용한 보완된 반응위험성 평가 결과 77