증류기 안전 장치 (2)

지난달에는 지면 제한으로 솔벤트 가열에 관한 얘기를 마무리 짓지 못했다. 그래서 이달에 이 주제를 마무리 질까 한다.

 

솔벤트 증발시키기

1a. 스팀 트랩 
다른 스팀 가열식 장비와 마찬가지로 증류기 바닥에 자리한 스팀 재킷의 출구 쪽에도 스팀 트랩이 달려 있다. 여기서 흔히 발생할 수 있는 문제로는 다음과 같은 것들이 있다:

• 트랩이 닫힌 채로 고장 났다
  만일 트랩이 부분적으로 닫힌 상태에서 고장 났다면, 증류기가 제대로 가열될 수 없다. 그 결과 증류 속도가 매우 느려지거나 증류가 아예 안 될 수도 있다.
• 트랩이 열린 채로 고장 났다
  이런 고장이 발생하면 증류 작업에 이렇다 할 지장이 발생하지 않아 진단이 늦어질 수 있다. 하지만 사용 중인 보일러 마력이 넉넉지 않을 경우, 열린 트랩으로 새나가는 스팀 때문에 스팀 압력이 떨어질 수 있고, 그 결과 증류 속도가 느려지게 된다.

 

4. 스팀 스위프 밸브 (steam sweep valve)
주로 펄크 머쉰에 달린 이 밸브는 증류가 끝나갈 때 생 스팀을 증류기 안으로 주입한다. 이렇게 스팀이 들어가면 바닥에 남아 있는 솔벤트와 섞이면서 공비 혼합물(azeotrope)을 형성한다. 펄크의 공비 혼합물은 펄크보다 낮은 온도에서 끓기 때문에 남아 있던 펄크를 깔끔하게 증발시킬 수 있다. 이 밸브에서 흔히 발생하는 문제로는 다음과 같은 것들이 있다:

• 밸브가 너무 많이 열리거나, 열려있다
  이런 밸브에는 증류기로 들어가는 스팀의 흐름을 제한하는 장치(restricter)가 붙어있다. 하지만 기계에 따라 리스트릭터가 없는 것이 있으며, 이런 경우 밸브를 손으로 여닫아 스팀의 양을 조절해야 한다. 만일 밸브가 증류기에 스팀을 너무 많이 주입하면 콘덴싱 시스템에 과한 압력이 걸려 과격한 끓어 넘치는 현상이 초래된다. 그 결과 오염됐거나 유수 분리가 덜 된 물(유수 분리에 대해서는 나중에 더 알아본다)이 증류 솔벤트 탱크고 넘쳐 들어가게 된다. 또한, 과다한 스팀 주입은 유수 분리 작업에 지장을 초래해 솔벤트/물 혼합물이 과열될 수 있다. 이렇게 되면 유수 분리가 제대로 이뤄지지 못한다.
• 새는 밸브
  스팀 스위프 밸브가 새면, 증류기 콘덴서가 과열되거나, 증류기가 끓어 넘치거나, 워터 세퍼레이터 배수 밸브에서 과다한 양의 물이 배수된다. 만일 증류기에 새로 솔벤트를 집어넣고 수 분이 지났는데도 증류 과정 내내 내시경 창문에 물방울이 맺혀 있다면, 이는 밸브가 새고 있다는 확실한 증거이다.

 

5. 증류기 압력 방출 밸브 (pressure relief valve)
이 밸브는 증류기 압력이 설정치를 초과할 때 열리도록 설계됐다. 증류기는 적정 압력에서 작동해야 솔벤트 증기가 위로 올라가 증류기 콘덴서로 갈 수 있다. 만일 증류기가 정상 작동하고 있다면 여러분은 이 밸브가 달린 줄도 모를 것이다. 여기에서 발생하는 문제로는 다음과 같은 것들이 있다:

• 밸브가 열린 채 고장
  만일 이 밸브가 열린 채 고장이 났다면 증류기가 충분히 가열돼 솔벤트가 기화하기 시작할 때 바로 알 수 있다. 증류기에서 대량의 솔벤트 증기가 배출되면서 솔벤트 냄새를 맡을 수 있을 뿐 아니라 증류기 주변에 솔벤트 증기가 이슬로 맺히는 걸 볼 수 있다.
• 밸브가 닫힌 채 고장
  만일 증류기가 정상 작동하고 있다면, 이 밸브가 닫힌 채 고장이 나도 눈치채기 힘들다. 증류기가 과열하거나 증류기 라이저 파이프 입구나 출구가 막히면, 솔벤트 냄새가 심하게 난다. 또한, 솔벤트 증기가 지나가는 경로에 있는 파이프 연결 플랜지나 유니온에서 솔벤트가 샐 수 있고, 증류기 도어나 내시경 개스킷이 샐 수 있다.

6. 범람 감지기
증류기 범람 감지기(boil over sensor)는 진공 상태에서 증류 작업을 하는 신형 증류기에서 흔히 볼 수 있다. 만일 솔벤트 끓는 거품이나 솔벤트 레벨이 높아져 감지기에 닿을 경우, 스팀 공급이 중단되고, 배기용 솔레노이드 밸브가 열린다. 그러면 진공 증류기 내부 압력이 즉각 낮아지고, 끓는 게 멈춰 솔벤트 위의 거품이 감소한다. 이 감지기가 작동하면 대개 알람이 울린다. 여기서 주로 발생하는 문제는 다음과 같은 것이 있다:

• 감지기가 계속 작동함
  이렇게 되면 증류기 내부를 진공으로 만들 수 없게 된다. 그 결과 진공 펌프는 쉬지 않고 도는데, 증류 작업이 시작하지 못한다. 이 경우 대개 에러 메시지가 나온다.
• 감지기가 작동하지 않음
  만일 증류기가 정상 작동하고 있다면, 감지기 고장을 알기 힘들다. 하지만 증류기에서 과한 거품이 생기는 문제가 발생해 끓어 넘친다면, 워터 세퍼레이터와 증류한 솔벤트 탱크가 오염되게 된다.

 

7. 하이-레벨 안전 스위치
이 부표식 스위치는 증류기 내 솔벤트 레벨을 모니터한다. 증류기 안에 있는 이 부표는 증류기 바깥에 있는 전기 스위치와 연결돼 있다. 만일 증류기 내 솔벤트 레벨이 미리 책정한 수위보다 높아진다면, 이 스위치가 솔벤트 펌프 작동을 멈추게 해 추가의 솔벤트 유입을 막을 뿐 아니라, 증류기 스팀 컨트롤 밸브를 닫아 증류기를 더 가열하지 못하게 한다. 이 스위치가 작동하면 대개 에러 메시지가 뜬다.

• 스위치가 작동한 채 고장
  만일 스위치가 작동한 후 고장 난다면 일단 솔벤트 펌프가 작동하지 않고, 에러 메시지가 뜬다. 추가로, 오버라이드가 있지 않은 한 증류기 스팀 컨트롤 밸브가 열리지 않아, 증류기에 있는 과잉 솔벤트를 끓이지 못하게 된다. 이 작업은 나중에 따로 다루도록 한다.

자 이달은 연기까지다. 다음에는 뜨거운 솔벤트 증기를 응축해 깨끗한 증류 솔벤트로 만드는 과정을 다룬다.