화공안전공학 인천대학교 안전공학과.

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1 화공안전공학 인천대학교 안전공학과

2 제 2장 화학공장의 기술자료

3 도면의 종류 1. Block Flow Diagram (BFD) 2. Process Flow Diagram (PFD)
Piping And Instrument Diagram (P&ID) Utility Balance Diagram (UBD) 5. Utility Flow Diagram (UFD) Skeleton Drawing 7. ISOMETRIC Drawing 8. Site Lay-Out Drawing 9. Plot Plan 10. Steel Structure Diagram 11. Gas Detection Diagram 12. Fire Fighting Diagram 13. Single Line Diagram 14. Hazardous Classification 15. Grounding Diagram 16. Lighting Plan 17. Fire Proofing Drawing 18. 기타

4 Basic Reaction Stoichiometry
Input–Output Diagram Preliminary Process Conditions Generic Block Flow Diagram Preliminary Material Balance Block Flow Diagram(BFD) Material and Energy Balances and Equipment Specifications Process Flow Diagram(PFD) Mechanical and Instrumentation Information Piping and Instrument Diagram (P &ID) Fig. The evolution of the principal flow diagrams in a chemical process

5 Block Flow Diagram (BFD)
공정을 설계하기 위한 첫 단계로 공정을 쉽게 이해할 수 있도록 간단한 BLOCK과 LINE 및 기호를 이용하여 간단하게 설명하기 위한 도면으로 공정설명서를 작성할 때 주로 사용되는 도면임. ▶ PFD(Process Flow Diagram)를 작성하기 전 공정의 이해를 돕기 위해 작성하는 도면으로 공정설명서와 같이 사용되는 것이 일반적임 ▶ BLOCK화된 장치에 관여하는 원재료와 제품을 표기하고 투입되는 양 간단한 운전 및 설계조건 등을 명기하다. ▶ 공정과 관련된 반응식 및 반응열 등을 명기한다. ▶ SKELETON DRAWING 으로 대치될 수 도 있다. ▶ 보다 더 자세한 공정에 관한 사항은 PFD에서 확인한다.

6 Fig. Block flow process diagram for the production of benzene
Mixed Gas (2,610 kg/h) Toluene (10,000 kg/h) Reactor Gas Separator Benzene (8,210kg/h) Hydrogen (820 kg/h) Still Conversion 75% Toluene Mixed Liquids Toluene Reaction : C7H8 + H2 = C6H6 + CH4 Fig. Block flow process diagram for the production of benzene

7 공정흐름도를 의미하며, 공정계통과 장치설계기준을 나타내주는 도면
Process Flow Diagram (PFD) 공정흐름도를 의미하며, 공정계통과 장치설계기준을 나타내주는 도면 으로 장치와 장치간의 공정연관성, 주요운전조건, 연동장치, 물질수지, 열수지 등을 파악할 수 있으며 공정배관계장도(P&ID), 유틸리티계통도, (UFD)유틸리티 배관계장도 등 후속 기본설계와 상세설계, 운전절차서 등을 작성하는데 기본이 되는 도면임. ▶ 공정설계 개념을 파악하는 데 필요한 기본적인 제조공정 개요와 공정흐름, 공정제어의 원리, 제조설비의 종류, 기본사양 등을 표기함 - 공정처리순서 및 흐름의 방향(Flow Scheme & Direction) - 주요장치 및 기계류의 배열(Symbol & Outline Drawing) - 기본제어논리(Basic Control Logic) - 장치 및 동력기계, 배관 등의 공정변수 정상 값, Specification등 표기 ▶ 물질수지 및 열수지 표시 - 흐름번호 및 명칭(Stream No., Service or Description) - Phase, 성분 및 구성비, 유량 등 표기 - 운전온도 및 압력 유체의 특성(비중, 점도, 밀도 등) 표기

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9 Stream Number 1 2 3 4 5 6 7 8 Temperature(℃) 25 59 225 41 600 38
Table1.5 Flow Summary Table for the Benzene Process Shown in Figure 1.3 (and Figure 1.5) Stream Number 1 2 3 4 5 6 7 8 Temperature(℃) 25 59 225 41 600 38 Pressure(bar) 1.90 25.8 25.5 25.2 25.0 23.9 9Vapor Fraction 0.0 1.00 1.0 Mass Flow (tonne/h) 10.0 13.3 0.82 20.5 6.41 0.36 9.2 Mole Flow (kmol/h) 108.7 144.2 301.0 1204.4 758.8 420.6 1100.8 Component Mole Flow(kmol/h) Hydrogen 286.0 735.4 449.4 651.9 Methane 15.0 317.3 302.2 16.95 438.3 Benzene 7.6 6.6 0.37 9.55 Toluene 143.2 144.0 0.7 0.04 1.05

10 Stream Number 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Temperature(℃) 654 90
147 112 38 Pressure(bar) 24.0 2.6 2.8 3.3 2.5 2.3 2.9 Vapor Fraction 1.0 0.0 Mass Flow (tonne/h) 20.9 11.6 3.27 14.0 22.7 8.21 2.61 0.07 11.5 0.01 Mole Flow (kmol/h) 1247.0 142.2 35.7 185.2 290.7 105.6 304.6 4.06 0.90 Component Mole Flow(kmol/h) Hydrogen 652.6 0.02 178.0 0.67 Methane 442.3 0.88 123.2 3.10 Benzene 116.0 106.3 1.1 184.3 289.46 105.2 2.85 0.26 Toluene 36.0 35.0 34.6 1.22 0.4 0.31 0.03

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14 Equipment E-201 E-202 E-203 E-204 T-201 T-202 P-201A/B P-202A/B V-201
Table P2.4 Equipment Summaries for Problem 4 Equipment E-201 E-202 E-203 E-204 T-201 T-202 P-201A/B P-202A/B V-201 V-202 Type Floating head Tower Centrifugal pump Horizontal vesser Area 155m2 45m2 85m2 20m2 - Shell Pressure 15 barg† 4 barg Tube Pressure 15 barg 5 barg MOC Carbon Steel Cast steel Diameter 0.95m 1.00m 1.25m Length or Height 19.0m 21.0m 3.75m Design Pressure Internals 36 sieve trays 40 sieve trays Stainless steel Power 1.3 kW 12 kW Sunction Pressure 16 barg 6 barg † All Pressures are entered as bar gauge, 0.0 barg = 1.0 bar

15 Piping And Instrument Diagram (P&ID)
공정의 정상 운전, 비상운전, 시운전 및 운전정지시에 필요한 모든 공정장치, 동력기계, 배관, 공정제어 및 계기등을 표시하고 이들 상호간에 연관관계를 나타내 주며 상세설계, 건설, 변경,유지보수 및 운전을 하는데 기본이 되는 도면 ▶ 표시사항 - 장치 및 동력기계의 고유번호, 명칭,용량, 전열량 및 재질 등의 기본 사양 - 장치 및 동력기계의 연결부, 보온 또는 Tracing - 배관 및 덕트 등의 유체흐름방향, 직경, 배관번호, 재질, Flange 규격 - 밸브의 종류, vent 및 drain 유무, 보온의 종류, Tracing 여부 등 - 모든 계측기기 및 자동조절밸브, 센서, 기록계, 경보계 등이 제어계통 - 분산제어시스템, Analogue 등 제어장치 및 현장 및 Panel Instrument - 공기 또는 전기 등의 신호Line - 안전밸브 및 파열판의 설정압력, 토출측의 연결부위 등을 표시함 - 비상정지를 위한 Interlock System - 기타 공정을 운전, 제어하기 위한 사항을 표시함

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20 Utility Balance Diagram (UBD)
의 가공이나 제품의 생산을 위하여 필요한 온도, 압력, 분위 기, 동력 등을 확보해야 함. ▶ 냉각(冷却)원, 가열(加熱)원, 동력(動力)원 등이 있음. - 냉각원 : 물, 공기, 냉각수, 냉매 등 - 가열원 : 화열(火熱), 스팀 등 - 동력원 : 전력, 스팀 등이며 화학공장 등에는전용의 유틸리티 설비를 가지고 있어야 함 - N2, CO2 등의 불활성 설비 - 기타 Back-Up 시설 등 ▶ UBD는 이러한 Utility의 생산량을 공정에 어떻게 배분할 지 Balance를 잡아주는 도면을 말함

21 Utility Flow Diagram (UFD) / Utility P&ID
PFD / P&ID의 일종으로 Utility만 나타낸 도면을 말하며, 각 장치에 공급되 는 각종 Utility의 공급방법, 상호간에 연관관계, 제어방법 등을 나타내 주며 상세설계, 건설, 변경,유지보수 및 운전을 하는데 기본이 되는 도면 ▶ 표시사항 - Utility 장치 및 기계의 고유번호, 명칭,용량, 전열량 및 재질 등의 기본 사양을 제시함 - Utility 관련배관 및 덕트 등의 유체흐름방향, 직경, 배관번호, 재질 등 - 밸브의 종류, Vent 및 Drain 유무, 보온의 종류, Tracing 여부 등 - 모든 계측기기 및 자동조절밸브, 센서, 기록계, 경보계 등이 제어계통 - 분산제어시스템, Analogue 등 제어장치 및 현장 및 Panel Instrument - 비상사태에 대비한 Interlock System - Utility Back Up System - 안전밸브. 파열판 등의 Relief System

22 Site Lay-Out Drawing 공장의 위치를 나타내는 도면으로 항상 Scale이 정해져 있어야 하며 공장
크기, 공장부지의 형태, 주변 동서남북에 위치되어 있는 도로, 하천, 산, 강,바다, 주변의 공장 및 도시 등 각종 지형지물이 잘 나타나 있어야 함 ▶ 본 도면을 근거로 하여 공장의 배치를 결정하여야 함 - 원자재 출입구 및 창고의 위치 - 완제품의 출하 위치 및 저장장소 - 근로자 들의 주 출입구 위치 결정 - 주차장의 위치 결정 - 폐수처리장, Utility 관련 건물 등의 위치 - 기타 안전거리 결정 등에 사용

23 Plot Plan 공장의 구획분활 배치 및 기계, 장치의 설치 위치를 나타내는 도면으로 항상
Scale이 정해져 있어야 하며 다음과 같은 사항들이 나타나 있어야 함. ▶ 전체배치도 - 각종 건물 및 설비의 위치, 건물과 건물사이의 거리 - 건물과 단위 공정설비간의 거리, 단위 공정설비간의 거리 - 중앙제어실과 단위공정설비간의 거리 등이 나타나 있어야 함 ▶ 설비 배치도 - 각 기계 장치류 간의 거리 - 각 기계 장치류의 Elevation - 각 기계 장치류의 보수.유지 공간 등이 나타나 있어야 함