이소프로필 알코올의 안전한 취급을 위해 $25^{\circ}C$에서 폭발한계를 고찰하였고, 실험장치를 이용하여 하부인화점, 상부인화점, 연소점 그리고 발화지연시간에 의한 발화온도를 측정하였다. 그 결과, 공정의 안전을 위한 이소프로필 알코올의 폭발 하한계는 2.0 vol%이고, 상한계는 12.0 vol%로 문헌을 통해 판단되었다. 하부인화점은 밀폐계에서 $12{\sim}14^{\circ}C$와 개방식에서 $18{\sim}19^{\circ}C$이었고, 상부인화점은 $38^{\circ}C$로 측정되었다. ASTM E659 장치를 사용하여 측정된 최소자연발화온도는 $463^{\circ}C$이었다.
이소프로필 알코올의 안전한 취급을 위해 $25^{\circ}C$에서 폭발한계를 고찰하였고, 실험장치를 이용하여 하부인화점, 상부인화점, 연소점 그리고 발화지연시간에 의한 발화온도를 측정하였다. 그 결과, 공정의 안전을 위한 이소프로필 알코올의 폭발 하한계는 2.0 vol%이고, 상한계는 12.0 vol%로 문헌을 통해 판단되었다. 하부인화점은 밀폐계에서 $12{\sim}14^{\circ}C$와 개방식에서 $18{\sim}19^{\circ}C$이었고, 상부인화점은 $38^{\circ}C$로 측정되었다. ASTM E659 장치를 사용하여 측정된 최소자연발화온도는 $463^{\circ}C$이었다.
For the safe handling of isopropyl alcohol, the explosion limits were investigated. The lower flash points, upper flash points, fire point, and AITs(autoignition temperatures) by ignition time delay for isopropyl alcohol were experimented. By using literature data, the lower and upper explosion limi...
For the safe handling of isopropyl alcohol, the explosion limits were investigated. The lower flash points, upper flash points, fire point, and AITs(autoignition temperatures) by ignition time delay for isopropyl alcohol were experimented. By using literature data, the lower and upper explosion limits of isopropyl alcohol were recommended as 2.0 and 12.0 vol%, respectively. The lower flash points of isopropyl alcohol were experimented $12{\sim}14^{\circ}C$ by using closed-cup tester and $18{\sim}19^{\circ}C$ by using open cup tester. And the upper flash points of isopropyl alcohol was experimented $38^{\circ}C$ by using Setaflash closed-cup tester. This study measured relationship between the AITs and the ignition delay times by using ASTM E659 apparatus was $463^{\circ}C$.
For the safe handling of isopropyl alcohol, the explosion limits were investigated. The lower flash points, upper flash points, fire point, and AITs(autoignition temperatures) by ignition time delay for isopropyl alcohol were experimented. By using literature data, the lower and upper explosion limits of isopropyl alcohol were recommended as 2.0 and 12.0 vol%, respectively. The lower flash points of isopropyl alcohol were experimented $12{\sim}14^{\circ}C$ by using closed-cup tester and $18{\sim}19^{\circ}C$ by using open cup tester. And the upper flash points of isopropyl alcohol was experimented $38^{\circ}C$ by using Setaflash closed-cup tester. This study measured relationship between the AITs and the ignition delay times by using ASTM E659 apparatus was $463^{\circ}C$.
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문제 정의
본 연구에서는 이소프로필 알코올을 취급하는 공정에서 보다 정확한 자료를 사용하여 재해를 예방하는데 도움을 주기 위해 화재 및 폭발 특성치인 인화점, 연소점 그리고 자연발화온도를 측정하여 기존의 자료들과 비교·고찰하였다.
본 연구에서는 이소프로필 알코올의 폭발하한계와 온도의 관계를 제시한 문헌자료[8]를 이용하여 기존의 추산식에 의한 예측값과 새로운 추산식에 의한 예측값을 비교․고찰하였다. 본 연구에서 문헌자료를 이용하여 얻은 새로운 추산식은 다음과 같다.
제안 방법
1 ml를 넣는다. 그리고 10분 동안 관찰한 후 발화가 일어나지 않으면 다시 온도를 설정한 후 10 분전에 발화가 일어나면 설정온도 보다 3 0℃ 낮게 설정하고, 3~5℃ 혹은 10℃씩 증가시키면서, 발화가 일어났을 때 시간과 온도를 기록하였다.
본 연구에서는 이소프로필 알코올을 취급하는 공정에서 보다 정확한 자료를 사용하여 재해를 예방하는데 도움을 주기 위해 화재 및 폭발 특성치인 인화점, 연소점 그리고 자연발화온도를 측정하여 기존의 자료들과 비교·고찰하였다. 그리고 폭발한계는 여러 문헌에 제시된 자료를 고찰하여 공정안전에 타당한 자료를 제시하고, 폭발한계의 온도 의존성에 대해서는 새로운 예측식을 제시하였다.
본 실험에서는 액체 화학물질의 자연발화점 측정 장치로서 ASTM E659 장치를 사용하여 자연발화온도를 측정하였으며, 장치는 로(furance), 온도조절기 (temperature controller), 열전대(thermocouple), 측정용 플라스크(test flask), 피하주사기(hypodermic syringe), 거울, 에어건으로 구성되어 있다[17].
본 연구에서는 이소프로필 알코올의 화재 및 폭발 특성치 가운데 인화점, 연소점 그리고 최소자연 발화온도(AIT)를 측정하였고, 폭발한계는 여러 문헌 들과 비교·고찰하였으며, 또한 폭발하한계의 새로운 온도 의존식을 제시하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
그러나 최근 널리 사용되고 있는 ASTM E659 장치는 500 ml의 둥근 플라스크로서 과거 장치보다 용기의 용량이 크다. 특히, 과거 ASTM 장치에 의한 발화온도는 5 분(300초)의 발화지연시간을 기준으로 제시하였다.
대상 데이터
본 연구에서 사용한 이소프로필 알코올은 Acro사(UAS, 99.5%)의 시약을 별도의 정제과정을 거치지 않고 사용하였다.
데이터처리
많은 문헌에서 자연발화온도를 제시되고 있으나, 공정 안전을 위해 널리 사용되고 있는 대표적인 문헌을 이용하여 본 실험 결과와 비교하였다. 이소프로필 알코올의 최소자연발화온도에 대해 NFPA{3], SFPE[4], Babrauskas[5], Hilado[15] 등에서는 399℃를 제시하고 있으며, SAX[7]와 Scott[16]는 456℃그리고 Sigma[6]에서는 471℃로서 문헌에 따라 약 7 0℃ 정도의 차이를 보이고 있다[19].
이론/모형
식 (6)에 의한 추산값을 문헌값과 비교하여 Table 6에 나타내었다. 이때, 추산값과 문헌값의 차이의 정도를 알기 위해 A.A.D.(average absolute deviation) 을 사용하였다[17].
이소프로필 알코올의 폭발한계의 자료를 검증하기 위해 Antoine 식[18]을 사용하여 폭발하한계를 산출하였는데, 사용된 Antoine 식은 다음과 같다.
1에 나타내었다. 추산값과 문헌값의 차이의 정도를 알기 위해 A.A.D.를 사용 하였다[17].
성능/효과
(1) 문헌에 제시된 이소프로필 알코올의 폭발한계를 고찰한 결과, 폭발하한계는 2.0 vol%, 상한계는약 12 vol%를 사용하는 것이 바람직하였다.
(3) 밀폐식에 의한 하부인화점은 12℃, 개방식에 의한 인화점은 19℃로 측정되었으며, Setaflash 장치에 의한 상부인화점은 38℃로 측정되었다. 또한 이소프로필 알코올의 연소점은 개방식 측정장치에서 얻은 하부인화점과 동일한 온도에서 측정되었다.
(4) 측정된 하부 및 상부 인화점 12℃와 38℃를 증기압 식에 적용한 결과, 폭발하한계는 2.52 vol%이고, 폭발상한계는 12.03 vol%로 계산되었다.
(6) Semenov식을 이용하여 계산된 이소프로필 알코올의 활성화에너지는 153.43 kJ/mol이었다.
그러나 본 실험에서 기존자료를 근거로 420℃에서 실험한 결과, 발화가 잃어나지 않아서 30℃를 올렸으나 450℃에서도 발화가 일어나지 않았고, 여기 에서 20℃를 올린 470℃에서 실험한 결과, 8.46 초에서 발화가 일어났다. 470℃를 근거로 1~2℃낮게 설정하여 실험한 결과, 463 ℃에서 9.
본 실험에서 얻은 하부인화점을 적용하는 경우 폭발하한계를 예측한 결과, 밀폐식에서 얻은 실험값 12℃는 약 2.52 vol%로 계산되었고, 개방식에서 얻은 19℃는 3.95 vol로 예측 되었다. 계산된 폭발하한계 2.
34 초에 최소발화 온도를 찾을 수 있었다. 최소발화온도를 기준으로 활성화에너지를 계산하기 위해 5℃ 혹은 10℃ 씩 상승 시켜 발화지연시간을 측정한 결과, 510℃에서 1.98 sec에 발화하였다. 이는 Table 7에서 알 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
이소프로필 알코올은 어떻게 사용되는가?
이소프로필 알코올은 물, 알코올, 에테르, 클로로 포름과 잘 혼합되는 가연성 액체이며, 동결 방지제, 여러 가지 용매, 알칼로이드의 추출이나 화장수 성분으로 사용할 뿐만 아니라 방부제, 살균제 등 의약용으로도 사용한다.
이소프로필 알코올이 피해야 할 조건은?
이소프로필 알코올의 증기는 공기보다 무거우며, 증기는 원거리의 발화원으로부터 점화되어 순식간에 확산될 수 있다. 따라서 피해야 할 조건으로 열, 화염, 스파크 및 기타 점화원을 들 수 있고, 용기가 열에 노출되면 파열되거나 폭발할 수도 있다. 혼합 금지 물질로는 산, 금속, 산화제, 가연성 물질, 할로겐, 과산화물, 염기, 금속염 등이 있다.
인화점이란?
인화점은 하부인화점과 상부인화점으로 나누고 있으며, 일반적으로 하부인화점을 인화점이라 한다. 인화점은 가연성 액체의 화재 위험성을 나타내는 지표로, 가연성 액체의 액면 가까이서 인화할 때 필요한 증기를 발산하는 액체의 최저온도로 정의한다. 폭발한계는 가연성 물질(가스 및 증기)을 다루는 공정설계 시 고려해야 할 중요한 변수로, 발화원이 존재할 때 가연성 가스와 공기가 혼합하여 일정 농도 범위 내에서만 연소가 이루어지는 혼합범위를 말한다.
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