퍼지(Purge)의 종류와 원리

산업 현장에서 설비 내에서 작업을 하거나 유지보수를 위해 일정 시간 동안 공간에 점화로 인한 화재나 폭발이 일어나지 않도록 안전한 상태를 유지하기 위해 퍼지를 합니다.

 

 

퍼지란 인화성 증기나 가스를 포함하는 용기나 탱크 등에 불활성 가스 등을 주입하여 가연성 분위기를 유지되지 않게 하는 방법으로 진공 퍼지, 압력 퍼지, 스위프 퍼지, 사이폰 퍼지의 방법이 있습니다.

 

 

 

 

진공 퍼지(Vacuum Purging)

 

진공 퍼지란 진공에 견디도록 설계된 용기에 대해 진공펌프를 이용하여 진공화 하고 불활성 가스를 주입한 후 불활성화를 확인하여 불활성화가 될 때까지 반복하는 방법입니다.

 

 

큰 용기의 경우 보통 진공에 견디도록 설계하지 않습니다. 따라서 진공에 견디지 못하는 용기에 진공 퍼지를 실시한 경우 음압에 의해 용기가 찌그러질 수 있기 때문에 대다수의 큰 저장용기에서는 사용이 불가능합니다.

 

 

 

 

반면 반응기는 보통 0mmHg의 절대 진공까지 버틸 수 있도록 설계되기 때문에 주로 반응기에 사용되며, 용기에 압력을 가압할 경우 위험이 있는 설비에 사용됩니다. 진공펌프를 활용하는 방법이기 때문에 상대적으로 비용이 높습니다.

 

 

진공 퍼지(Vacuum Purging)

 

 

진공 퍼지 절차

① 원하는 진공도에 이를 때까지 진공펌프를 이용해 진공으로 유지합니다.

② 질소나 이산화탄소 같은 불활성 가스를 주입하여 대기압과 같게 합니다.

③ 원하는 산소농도가 될 때까지 ①과 ②를 반복합니다.

 

압력 퍼지(Pressure Purging)

 

압력 퍼지란 용기에 불활성화 가스를 주입하고 혼합가스를 배출한 후 불활성화를 확인하여 불활성화가 될 때까지 반복하여 퍼지 시키는 방법입니다.

 

 

가장 일반적으로 사용하는 방법으로 가압에 의한 화학반응이나 용기에 문제가 발생하지 않을 경우에 사용합니다.

 

 

압력 퍼지는 진공 퍼지에 비해 상대적으로 짧은 시간에 원하는 불활성화를 얻을 수 있으며, 불활성 가스를 많이 소모하는 단점을 가지고 있습니다. 상대적으로 비용이 낮은 게 특징입니다.

 

 

압력 퍼지(Pressure Purging)

 

 

압력 퍼지 절차

① 용기에 원하는 압력까지 불활성 가스를 주입합니다.

② 주입 가스가 용기 내에서 충분히 확산되면 대기로 방출합니다.

③ 원하는 산소농도가 될 때까지 ①과 ②를 반복합니다.

 

스위프 퍼지(Sweep-Through Purging)

 

용기에 입구와 출구를 구분하여 연속적으로 입구에서는 불활성 가스를 주입, 출구에서는 혼합가스를 배출하며 불활성화가 될 때까지 반복하는 방법입니다. 즉 대기압에서 가해지고, 대기압에서 방출되는 특징을 갖습니다.

 

 

주로 큰 저장용기의 퍼지 시 사용하는 방법으로 용기의 입구로 불활성 가스를 주입하고, 출구는 대기 또는 스크러버 등 처리설비를 통해 처리할 수 있도록 해야 합니다.

 

 

 

 

불활성 가스가 많은 양이 소모되기 때문에 비용이 많이 발생하게 되며, 액체를 용기에 채운 후 용기 상부의 잔류 산소를 제거하는 스위프 퍼지 방법의 사용이 바람직합니다.

 

 

스위프 퍼지는 진공 퍼지와 압력 퍼지를 활용할 수 없는 경우 사용하는 방법입니다. 데드존(Dead Zone)이 존재하기 때문에 상대적으로 많은 불활성 가스가 소모됩니다. 또한 혼합가스의 흐름에 주의해야 합니다.

 

 

또한 출구에서 배출되는 유량(혼합가스)이 입구에서의 유량(불활성 가스)과 같은 정상상태를 유지해야 합니다.

 

 

스위프 퍼지(Sweep-Through Purging)

 

 

스위프 퍼지 절차

① 용기의 입구로 퍼지 가스를 가하고, 출구는 대기 또는 스크러버 등 처리설비로 통하게 합니다.

② 원하는 산소농도가 될 때까지 ①을 유지합니다.

 

사이폰 퍼지(Siphon Purging)

 

용기 내에 물, 비가연성, 비 반응성 등 적합한 액체를 주입하면서 용기 내의 가스를 배출시키고, 다시 용기 내의 액체를 배출하며 불활성 가스를 주입하는 방법입니다.

 

 

이 방법을 사용하는 경우 용기 내 산소의 농도를 매우 낮은 수준으로 줄일 수 있습니다. 소모되는 불활성 가스의 부피는 용기의 부피와 같고, 퍼지 속도는 액체를 방출하는 부피 흐름과 같게 됩니다.

 

 

 

 

불활성 가스의 사용량이 가장 적은 방법으로 큰 저장 용기에 대한 퍼지 경비를 최소화하기 위한 방법입니다. 공정상 용기에 주입하는 액체의 선택과 사용에 문제가 없는 경우에만 사용이 가능하니 가능 여부를 확인해야 합니다.

 

 

사이폰 퍼지(Siphon Purging)

 

 

 

사이폰 퍼지 절차

① 용기에 물 또는 적합한 액체를 채웁니다.

② 용기로부터 액체를 방출하며 증기층에 불활성 가스를 주입합니다.

 

 

공정 용기 및 저장탱크 등에 대해 유지 보수관리를 위해 퍼지 방법을 사용하는 경우 적합한 불활성화 방법을 검토하고 선정해야 합니다. 화재나 폭발의 위험이 발생하지 않도록 하는 것이 가장 중요한 요소이기 때문입니다.

 

 

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