塩素(chlorine)の性質について解説します。
理科で学習したこともあると思いますが、多くの機電系エンジニアは入社したときには完全に忘れています。
何となく危険そう・・・。
こんな感じの人が多いです。
プラント設計などで塩素に関わる場合も多いでしょうが、ポイントや重要度を知らずに言われるがまま対応することになりやすいです。
設計に必要な範囲で塩素の基本的な知識をまとめてみました。
塩素(chlorine)の危険性
塩素は危険なもの、とまずは認識しておきましょう。
混ぜるな危険で有名です。
人にとって危険
塩素は人にとって有害です。
刺激臭があります。眼・皮膚にとってよろしくありません。吸っても当然よろしくありません。
毒性もとても強いです。
人に対する管理濃度として0.5ppmという数字が言われており、0.5ppm以上の塩素濃度の環境に作業者を暴露させないようにしましょう。
圧力が危険
塩素自体は通常はガスの状態で扱いますが、運搬や貯蔵するときは圧力をかけて液体の状態となります。
液体になったりガスになったりするという性質は、危険そのもの。
高圧ガスの世界になりえます。
水に触れると危険
塩素はガスの状態で扱うことが普通で、通常はドライのガスで扱います。
水分が無い塩素ガスです。
この状態だと比較的安全ですが、水に触れてウェットのガスになると危険です。
水に触れると塩酸と次亜塩素酸ができます。
Cl2+H2O→HCl+HClO
腐食性が急に上がります。
チタンくらいの高級金属しか持ちません。
溜まりやすい
塩素ガスは空気よりも重く、溜まりやすい特徴があります。
空気より重いから危険というわけではありませんが、思わぬ場所で塩素が溜まっていても気が付きにくいです。
設備材質
塩素ガス設備の材質は耐酸性を考慮して、フッ素樹脂ライニングが良いと思います。
母材をSS400とするかSUS304などにするかは、思想として分かれます。
FRPはあまり好ましくありません。
配管接続
配管接続は溶接接続を基本にしましょう。
バルブなど要所にフランジ接続が必要となりますが、最小限にします。
フランジ接続だとガスケットからの漏れの危険性が残って、危険です。
自プラントで雨風を防げる場所で完結して塩素を扱うなら気にしなくても良いですが、建物の外に塩素ガス配管を通す場合は注意することになります。
配管材質
塩素ガスはドライであると腐食性は高くなく、SGP系の鉄配管を使用することが多いです。
圧力にもよりますがSTPGとしておくと、より安全でしょう。
FRPや塩化ビニルを使うこともありますが、割れと透過と耐圧の問題が残ります。
使う場合には、定期的な確認や交換など、運転やメンテナンスによるソフト対策が必要となります。
ガスケットはPTFE系にしましょう。
これでも塩素ガスは漏れる可能性が十分にあります。
漏れた塩素ガスが雨などの水に触れて腐食性が上がると危険です。
この確率を下げるためにも、透過性よりは耐食性を重視したガスケットにしておきたいです。
ボルトナットはSUS304にしておくと良いでしょう。
配管材質をSTPGにしていて、ボルトナットをSUS304にしていると少し変な感じがしますね。
窒素ブロー
塩素ガスラインは洗浄ラインもちゃんと設置しましょう。
窒素ブローができるようにラインをあらかじめ作っておきます。
塩素ガスが空気より重い性質も考慮して、窒素ブローは配管上部から下部に流すようにしたいです。
かつ、配管は上がり下がりを極小化して溜まりが無いようにしましょう。
処理
塩素と取り扱った後の処理は、吸収塔での苛性ソーダなどによる処理が多いです。
窒素ブロー先を吸収塔に繋げるようにラインを組みましょう。
参考
関連記事
化学物質に関する知識は、プラントエンジニアとして必要不可欠です。
基本的な物質から理解を深めていきましょう。
最後に
塩素を適切に扱うために設計面で必要な情報をまとめました。
塩素が水に触れるのを避けるような材質面での考慮と溶接による接続、塩素ガスが溜まらないような配管構成が大事です。
洗浄ラインとしての窒素ブローや、処理施設としての吸収塔も欠かせません。
塩素というだけでも、化学プラントの中では重要度を上げて設計をしたいものです。
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