네, 미세하고 가연성이 있거나 반응성이 있거나 용제를 함유한 화학물질에는 내폭압 구조 또는 내폭압충격 구조로 설계되고 공정 공간의 불활성화와 결합할 수 있는 혼합·반응·건조 설비가 마련되어 있습니다. 대표적인 장치로는 원추형 진공건조기, 진공 혼합건조기, 교반형 및 패들형 건조기, 필터건조기, 누체건조기, 그리고 기밀형 혼합 반응기가 있습니다.

설계는 언제나 구체적인 물질, 실제 운전 방식, 전체 설비 연계를 기준으로 이루어져야 합니다. 예를 들어 계량 배관, 필터, 응축기, 진공 시스템, 배출 기구 또는 후속 이송 설비가 그에 상응하게 보호되거나 방폭 기술적으로 분리되어 있지 않다면, 용기 하나만 내폭성으로 설계하는 것으로는 충분하지 않습니다.

내폭성 설계

내폭성 기기는 파열되거나 주변에 위험한 영향을 미치지 않고 내부 폭발을 견디도록 제작됩니다. DIN EN 14460 규격은 내폭압 구조 기기와 내폭압충격 구조 기기를 구분합니다. 내폭압 구조 기기는 정해진 폭발 압력을 영구 변형 없이 견뎌야 합니다. 내폭압충격 구조 기기의 경우, 장치의 무결성이 유지되고 외부로 위험한 영향이 발생하지 않는 한 영구 변형이 허용됩니다.

필요한 설계는 안전기술적 물질 특성값과 공정 데이터를 기준으로 합니다. 가연성 분진의 경우 특히 최대 폭발압력 pmax, 분진폭발지수 KSt, 최소점화에너지, 최소점화온도, 훈소온도, 입도, 수분, 그리고 분진과 용제 증기로 이루어질 수 있는 하이브리드 혼합물이 이에 해당합니다. 가연성 액체와 용제 증기의 경우에는 인화점, 폭발한계, 점화온도, 운전 압력, 운전 온도 등이 관련이 있습니다.

내폭성 구조는 가능한 보호 조치 중 하나일 뿐입니다. 그 밖의 선택지로는 폭발압력방출, 무화염 압력방출, 폭발억제, 또는 내폭성이거나 방폭 기술적으로 분리된 전체 설비가 있습니다. 어떤 조치가 허용되고 적절한지는 설치 장소, 제품, 용기 용적, 예상되는 폭발 강도, 인력 노출, 연결된 설비 부분에 따라 달라집니다.

공정 공간의 불활성화

불활성화는 산소를 질소, 아르곤 또는 — 물질 및 공정상 허용되는 경우 — 이산화탄소와 같은 비반응성 가스로 대체함으로써 폭발성 분위기의 발생 가능성을 방지하거나 낮춥니다. 산소 농도는 구체적인 연료-불활성가스 시스템에 대해 정해진 산소농도한계(국제적으로는 대개 Limiting Oxygen Concentration으로 불림) 아래로 유지됩니다. 이 농도는 일반적인 물질 상수가 아니며, 제품, 입도, 수분, 온도, 압력, 불활성가스, 시험 조건에 따라 달라지므로 예정된 용도에 맞추어 결정해야 합니다.

가능한 불활성화 방식으로는 진공-압력교번 불활성화, 즉 내진공성 장치를 반복적으로 배기하고 채우는 방식, 연속적인 질소 퍼지를 이용한 유통식 불활성화, 그리고 연속 투입 시의 치환식 불활성화가 있습니다. 진공-압력교번 방식은 공정 공간이 이미 부압에 맞게 설계되어 있기 때문에 진공건조기에서 특히 유리합니다. 다만 그 적합성은 용기 기밀성, 허용 압력 범위, 제품 거동, 용제량, 응축 시스템, 질소 소비량에 따라 달라집니다.

안전한 불활성화는 질소를 한 번 투입하는 것 이상을 포함합니다. 정해진 불활성화 순서, 검증된 기밀성, 적합한 측정 지점, 산소 감시, 경보 및 정지 값, 산소 함량이 지나치게 높을 때 충전이나 가열을 막는 인터록, 그리고 측정 오류, 센서 유지보수, 에너지 공급 중단에 대한 대책이 필요합니다. 허용 산소 농도는 실험적으로 결정된 한계 농도보다 안전 여유를 두고 낮게 설정해야 합니다.

설비 콘셉트와 안전

미세 화학물질에는 예방적 방폭과 구조적 방폭을 결합하는 것이 흔히 유용합니다. 불활성화는 폭발성 분위기의 발생을 방지하는 역할을 합니다. 내폭성 또는 내폭압충격 구조는 불활성화가 실패하거나 공기가 유입되거나 하이브리드 혼합물이 형성되거나 그 밖의 이상이 발생하는 경우 추가적인 보호 단계를 이룰 수 있습니다. 다만 이러한 보호 단계는 정식 위험성 평가 없이 자동으로 독립적이거나 충분한 것으로 간주해서는 안 됩니다.

미세 분체의 경우 정전기 방전만으로도 유효한 점화원이 될 수 있습니다. 따라서 접지와 등전위 결합, 비전기적 점화원의 평가, 적합한 소재, 통제된 충전 및 배출 속도, 그리고 필요한 경우 도전성 또는 대전방지성 부품이 전체 콘셉트에 포함됩니다. 불활성화는 정전기 대전 자체를 방지할 수 없으며, 주로 점화 가능한 분위기가 존재할 위험을 낮춥니다.

방폭 구역 구분과 폭발위험구역용 기기 선정은 위험성 평가와 방폭 문서에서 도출됩니다. ATEX 제품지침 2014/34/EU는 폭발위험구역에서 사용되는 기기와 보호 시스템에 관한 것입니다. 작업장, 구역, 조직적 조치에 대한 평가는 각각 적용되는 산업안전 및 방폭 규정의 틀 안에서 이루어집니다. 효과적으로 감시되는 불활성화는 장치 내부에 폭발성 분위기가 예상되지 않는 결과로 이어질 수 있습니다. 다만 이것이 자동으로 특정한 구역 구분이나 모든 설비 부분에 대한 방폭 요구사항의 완전한 면제로 이어지지는 않습니다.

밸리데이션과 선정

혼합 또는 건조 설비의 선정은 문서화된 안전성 검토에서 도출되어야 합니다. 여기에는 물질 데이터와 안전성 시험, 정상 운전·시동·정지·세척·유지보수·이상 상황에 대한 검토, 그리고 필터, 응축기, 진공펌프, 배관, 이송 시스템, 충전 설비와의 모든 인터페이스에 대한 평가가 포함됩니다.

주요 설계 데이터는 pmax, KSt, 최소점화에너지, 점화온도, 산소농도한계, 용제 및 분진 농도, 운전 압력, 운전 온도, 제품 수분, 입도, 전기전도도입니다. 이로부터 비로소 허용 산소 목표값, 용기와 실(seal)에 대한 요구사항, 불활성가스 공급 설비의 규격, 안전 계측, 그리고 필요한 보호 또는 분리 조치가 도출됩니다.