메탄화 반응기의 금속열화 사례

전문가 제언

○ 암모니아 공장의 메탄화 반응기는 앞 공정인 CO2 제거공정에서 공급되는 암모니아 합성가스(H2와 N2 비율이 3:1이며, 소량의 CO와 CO2가 포함됨) 중에서 암모니아 합성촉매의 독이 되는 CO와 CO2를 CH4로 전환한다. CO와 CO2가 과량으로 들어오면 메탄화기의 운전온도가 급상승하는 위험이 있다. 1971년에 가동한 파키스탄의 한 암모니아 공장에서는 2001년 이 반응기의 초음파검사에서 수소 침식에 의해 열화된 것이 발견되어 2004년 교체한 사례가 있다. 이 글은 검사계획, 열화 발견, 교체 및 후속조치에 이르는 과정에서 얻은 교훈을 소개한 것이다.

○ 메탄화기의 재질은 C-0.5Mo 강이었다. 이 재료는 수소용도에서 사고가 발생한 바 있어 1990년 이후 탄소강으로 강등되어 넬슨 곡선에서 제외되었으며, 더 이상 수소 취급용기에는 사용하지 않는다. 저자에 의하면 금속 열화의 원인은 부적합한 재료로 인한 것일 것이며, 30년 사용한데다 과거 3차례 있었던 이상 고온이 이를 촉발했는지도 모른다.

○ 이 글은 다음 의문이 떠오르게 한다. C-0.5Mo 강은 1990년 이후 고압고온에서 수소용으로 사용하지 않는데, 이 회사는 이를 언제 인지하였고, 인지하였다면 왜 교체를 추진하지 않았는가? 당초 설계자는 Kellogg인데, 기술의 변화를 공장 측에 제공했는가? 또 검사 실시 훨씬 이전에 이 공장은 이상고온을 3회 겪었는데, 그동안의 대책은 무엇이었는가? 2003년의 교체계획이 납기지연으로 연기되었지만, 1년이나 연기한 것은 적절한가? 아직도 매년 연차보수를 하는가? 국내에는 1990년 이전에 건설된 유사한 압력용기는 없으며, 안전검토를 하였는가?

○ ‘압력용기용 Cr-Mo강의 수소취화 특성’, ‘API X65 강관의 수소 노출에 의한 기계적 물성 열화’, ‘수소가스 사고 및 위험성에 대한 안전관리 기술개발’ 등 학계를 중심으로 하여 수소취화 및 수소관련 사고에 관한 연구가 많은 것은 반가운 일이다. 앞으로 수소경제 시대가 올 것으로 예상되고 있다. 고온고압 상태의 수소를 취급하는 일이 현재보다 훨씬 빈번해 질 것이다. 수소를 취급하는 기기와 배관에 적절한 재료/재질에 대한 올바른 지식이 보급되어야 한다고 생각한다.

저자

Ahmad Din, Sajid Hassan, Adeel Ahmad

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2012

권(호)

31(1)

잡지명

Process Safety Progress

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

89~94

분석자

이*용

분석물

• 메탄화 반응기의 금속열화 사례.pdf [328,027 byte]

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