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연소열 및 화학양론계수를 이용한 알데히드류의 폭발한계의 예측
Prediction of Explosion Limits of Aldehydes Using Chemical Stoichiometric Coefficients and Heats of Combustion 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.19 no.2, 2015년, pp.5 - 11  

하동명 (세명대학교 보건안전공학과)

초록
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폭발한계는 가연성물질의 화재 및 폭발위험성을 결정하는데 주요한 특성치 가운데 하나이다. 많은 알데히드류는 연소열과 폭발한계, 화학양론계수와 폭발한계가 상관관계가 있음을 보여주고 있다. 본 연구에서, 알데히드류의 폭발하한계와 상한계에 대해 연소열과 화학양론계수를 이용하여 예측하였다. 제시된 예측식에 의한 예측값은 문헌값과 적은 오차범위에서 일치하였다. 제시된 방법론을 사용하여 다른 알데히드류의 폭발한계 예측이 가능해졌다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The explosion limit is one of the major combustion properties used to determine the fire and explosion hazards of the flammable substances. The explosion limit of aldehydes have been shown to be correlated the heat of combustion and the chemical stoichiometric coefficients. In this study, the lower ...

주제어

#explosion limit   #heat of combustion   #chemical stoichiometric coefficients   #determination coefficient   #aldehydes  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 산업 현장에서 유기합성연료, 고분자 원료, 방부제, 초산류와 알코올류의 제조 원료, 접착제 등 다양한 분야에 사용되고 있는 알데히드류(Aldehydes)의 폭발한계를 연소열과 화학양론계수를 이용하여 예측할 수 있는 경험식(Empirical Equation)을 제시하고자 한다. 여기서 제시한 방법론을 이용하여 실험에서 찾고자 하는 다른 알데히드류의 폭발한계 연구에 도움을 주고, 알데히드류의 산화, 발화, 연소의 공정의 안전을 확보하는데 목적이 있다.
  • 본 연구에서는 산업 현장에서 유기합성연료, 고분자 원료, 방부제, 초산류와 알코올류의 제조 원료, 접착제 등 다양한 분야에 사용되고 있는 알데히드류(Aldehydes)의 폭발한계를 연소열과 화학양론계수를 이용하여 예측할 수 있는 경험식(Empirical Equation)을 제시하고자 한다. 여기서 제시한 방법론을 이용하여 실험에서 찾고자 하는 다른 알데히드류의 폭발한계 연구에 도움을 주고, 알데히드류의 산화, 발화, 연소의 공정의 안전을 확보하는데 목적이 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
폭발한계는 어떻게 구분되는가? 이 농도의 범위를 폭발범위(연소범위)라 하고, 그 한계를 폭발한계라고 한다. 폭발한계는 폭발하한계(LEL, Lower Explosion Limit)와 폭발상한계(UEL, Upper Explosion Limit)로 구분한다[1].
사고 예방을 위해서는 취급하는 물질의 연소특성치 연구가 선행되어야 하는 이유는? 최근 화학산업의 사고 형태를 보면 누출뿐만 아니라 화재 및 폭발 사고가 대부분이다. 공정에서의 화재 및 폭발로 인한 손실을 최소화하기 위해서는 화재 및 폭발의 시작 자체를 방지하는 것과 이들이 일어난 후 피해를 최소화하는 것이 가장 중요하다. 최소화를 방안으로는 취급하는 물질의 제고량을 줄이고, 위험이 덜한 물질로 대체하고, 공정에서 낮은 온도와 압력을 사용해야 한다. 그러나 화학공장의 특성상 이와 같이 할 수 없는 경우가 많다. 따라서 사고 예방을 위해서는 취급하는 물질의 연소특성치 연구가 선행되어야 한다.
OECD-IGUS에서 무엇을 강조하고 있는가? 특히 OECD-IGUS (International Group of Experts on the Explosion Risk Unstable Substance)에서는 화학공정의 중대 사고를 예방하기 위해서 사업장에서 취급, 저장, 수송하고 있는 위험물질들에 대한 화재 및 폭발 위험성에 관련된 물질의 실험 및 예측 방법의 중요성을 강조하고 있다. 공정 안전의 중요성을 인식하면, 완전하지 않은 예측식을 사용하기보다는 실험에 의해 확인하는 것이 바람직하나, 그러나 실험하기 어려운 가연성물질인 경우 예측식을 사용하여 안전을 확보할 수밖에 없다.
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참고문헌 (17)

  1. F. P. Lees, Loss Prevention in the Process Industries Vol. 1, 2nd ed., Oxford Butterworth-Heinemann (1996) 

  2. R. E. Lenga and K. L. Votoupal, The Sigma Aldrich Library of Regulatory and Safety Data, Volume I-III, Sigma Chemical Company and Aldrich Chemical Company Inc. (1997) 

  3. R. H. Perry and G. W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, 7th Edition, McGraw-Hill, New York (1997) 

  4. D. R. Lide, Handbook of Chemistry and Physics, 76th Edition, CRC Press, Boca Raton (1995) 

  5. R. D. Cardozo, "Prediction of the Enthalpy of Combustion of Organic Compounds", AICHE Journal, 32(2), 844-847 (1986) 

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  6. V. Babrauskas, Ignition Handbook, Fire Science Publishers, SFPE, (2003) 

  7. T. Suzuki, "Empirical Relationship Between Lower Flammability Limits and Standard Enthalpies of combustion of Organic Compounds", Fire and Materials, 18, 333-336 (1994) 

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  8. B. Hanley, "A Model for the Calculation and the Verification of Closed Cup Flash Points for Multicomponent Mixtures", Process Safety Progress, 17(2), 86-97 (1998) 

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  9. F. Y. Hshieh, "Predicting Heats of Combustion and Lower Flammability Limits of Organosilicon Compounds", Fire and Materials, 23, 79-89 (1999) 

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  10. D. M. Ha, "Prediction of Explosion Limits of Organic Acids Using Combustion Chemical Stoichiometric Coefficients and Heats of Combustion", Journal of the Korean Institute Fire Science & Engineering, 27(3), 47-51 (2013) 

  11. G. W. Jones, "Inflammation Limits and Their Practical Application in Hazardous Industrial Operation", Chemical Review, 22(1), 1-26 (1938) 

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  12. C. J. Hilado, "A Method for Estimating Limits of Flammability", Journal of Fire and Flammability, 6, 130-139 (1975) 

  13. J. C. Jones, "Reid Vapour Pressure as a Route to Calculating the Flash Points of Petroleum Fractions", Journal of Fire Sciences, 16(3), 222-227 (1998) 

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  14. B. P. Mullins, "Bubble-points, Flammabilitylimits and Flash-points of Petroleum Products", Combustion Researches and Reviews, Butterworths, London (1957) 

  15. J. C. Park, D. M Ha and M.G. Kim, "Modified Response Surface Methodology (MRSM) for Phase Equilibrium.-Theoretical Background-", Korean J. of Chemical Engineering, 13(2), 115-122, (1996) 

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  16. D. M. Ha, "Prediction of Explosion Limits of Organic Halogenated Hydrocarbons by Using Heat of Combustions", Journal of Korean Institute of Fire Science & Engineering, 26(4), 63-69 (2012) 

  17. D. M. Ha, "Prediction of Explosion Limits of Esters by Using Heats of Combustion and Stoichiometric Coefficients", Journal of the Korean Institute of Gas, 15(4), 44-50 (2011) 

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