窒素(nitrogen)について解説します。
窒素は有名な元素で、空気中にも含まれていて、肥料に使われたり、NOxなどの環境の話題にもつながる、幅広い話題があります。
化学プラントでも窒素の性質を上手く使っています。
高校化学程度を知識を前提として、化学プラントに関わる人が知っておくべきことをまとめました。
技術系の方は必須、事務系の方も概要は知っておきたいですね。
静電気対策
窒素は静電気対策のために使います。
危険物４類などの引火性液体を多量に扱うため、窒素は最低限必要なユーティリティの位置づけとなります。
窒素を使わずに危険物４類の液体を使って、撹拌や移送をするといつの間にか燃焼していたということがありえます。
化学プラントでは、運転を始めるときには系内を必ず窒素置換します。
バッチ運転の場合なら、毎バッチの最初に置換を実施することもあります。
一度置換したらそれで終わりというわけではなく、運転中は窒素を常時一定量流し続けます。
例えばタンクに液を入れたり液を外に出したりするときに、空気が混入しないようにするために使います。
窒素が無くなると運転を止めることになるので、とても重要ですね。
液体のブロー
窒素は液体のブローのために使います。
ブローとは気体の力で配管内の液体を押し出すこと。
液体をポンプで移送しても、液が配管内に必ず残ります。
この配管内の溜まり量をできるだけ少なくしようとすれば、ブローは必須です。
バッチプラントのように配管の溜まりが多く発生する工程では、毎バッチ・各工程で窒素ブローをすることもあります。
ブロー自体はエアーでもできますが、静電気着火の問題があるので窒素を使います。
窒素の使い方としてはブローはかなりメジャーな方法なので、特別に取り上げました。
気密
窒素は気密試験に使います。
気密は設備や配管の健全性を担保するために行います。
危険物が外部に漏洩して拡散すると大事故に繋がりかねません。
系内を窒素で封入しようとしても、気密性が担保できていないと窒素が外部に漏洩したり空気が混入したりします。
これも広い意味では静電気対策となりえます。
窒素での気密は高圧の場合に使います。
低圧なら工場内のエアー(圧縮空気)で対応できますが、高圧なら窒素ボンベを使うことになります。
窒息に注意
窒素は窒息という危険な状態を引き起こします。
窒素は空気中の79%を占めて、残りはほぼ酸素です。
酸素がないと人間は生きていけません。
窒素という気体中には窒素が100%で、酸素は0%と考えましょう。
例えばタンクに窒素を封入したら酸素が全くない状態なので、そこから入槽してしまったらすぐに窒息を引き起こし、大問題になります。
プロセスで窒素を使った後、洗浄しようとしたときに入槽するとこの問題が起きえます。
窒素の切断忘れは、酸欠に直結するのでとても大事。
配管の接続を工夫するなど、できる限りの対策を取りましょう。
参考
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最後に
化学プラントで窒素が使われる理由と危険性を解説しました。
静電気対策の頼みの綱としての窒素であり、ブローなどの使い方も可能です。
気密試験の代わりに使うことも可能。
便利ですが入槽作業には窒息という逆に危険な方向になりますので、注意しましょう。
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