窒素発生装置の潜在的な危険性とは？ - ブログ

メタディスクリプション:窒息、過圧、極低温危険、人的ミスなど、窒素生成装置の実際の安全リスクを理解し、適切な設計、操作、サプライヤーの選択がどのようにして現場での窒素生成の安全性とコスト効率を維持するかを学びます。

製造、製薬から食品、飲料に至るまでの産業にとって、窒素は不可欠です。窒素は可燃性雰囲気を不活性化し、生鮮食品を保存し、無数の化学プロセスをサポートします。現場での窒素生成は、膜ベース、圧力スイング吸着 (PSA)、または極低温のいずれであっても、納品されたシリンダーへの依存を排除し、長期的な運用コストを削減することでガス供給を変革しました。しかし、他の産業機器と同様に、窒素生成ユニットにも重大なリスクが伴います。 10 年以上、プラントのオペレーターと協力して、私は窒息寸前、配管の破裂、制御パネルの火災、数日間続く生産停止などの安全上の事故に直面したクライアントからの数十の質問に対応してきました。このガイドでは、これらのシステムの最も深刻な危険性、その危険性が発生する理由、そして規律ある設計、運用、保守、および適切なサプライヤーによってどのようにチームの安全と業務の実行が維持されるかを検討します。

最も即時的で最もよく文書化されている危険は窒素窒息です。窒素は無臭、無色、無味で大気の 78% を占めているため、酸素レベルが安全な閾値を下回ったことに人々が気づくことはほとんどありません。労働安全衛生局 (OSHA) のガイドラインでは、酸素濃度が人間の作業における最低安全レベルである 19.5% を下回ると、たとえ十分に換気されているように見える空間であっても、ふらつきや息切れから意識不明や死亡に至るまでの症状を引き起こす可能性があります。

適切に動作する窒素生成ユニットは、大気中の酸素から窒素を分離し、高純度のガスをプロセスに供給します。しかし、配管の漏れ、バルブの故障、または不適切な通気により、密閉されたエリアや換気の悪いエリアに大量の窒素が放出される可能性があります。ある金属加工クライアントは、密閉された原材料保管室内の PSA ユニットの出口ラインで少量の漏れに見舞われました。ガス検知器が設置されていなかったため、苦闘している作業員に通行人が気づくまでに酸素レベルは12%まで低下した。窒息は仮定のリスクではありません。酸素モニター、換気、密閉空間での手順が整っていない限り、窒息は日常的に危険です。

窒素発生システムは幅広い圧力範囲で動作します。膜ユニットと PSA ユニットは通常 100 ～ 150 psi で動作しますが、大量の液体窒素を生成する極低温ユニットは 300 psi を超える場合があります。圧力リリーフバルブ (PRV) に欠陥があるか、サイズが不適切であるか、詰まっている場合、配管、貯蔵タンク、またはコアコンポーネントに圧力が高まる可能性があります。その影響は、ラインが破裂して破片が作業エリアに飛び込むことから、高圧が放出されて作業員が負傷し、費用のかかる操業停止を強いられることまで多岐にわたります。

極低温装置の四半期ごとの PRV 検査を怠った食品加工工場は、このことを苦い経験から学びました。リリーフバルブの詰まりにより排出ラインが破裂し、包装エリアが窒素で満たされ、生産が 36 時間停止しました。過圧を防ぐには、適切に定格された PRV を設置し、固定スケジュールで圧力計を校正し、予期しない圧力スパイクに即座に対応できるようにオペレーターをトレーニングする必要があります。大型の空気分離システムを運用する施設は、高圧ガスの取り扱いを管理下に保つために、ASU 機器の操作および保守ガイドに概説されているような体系化された保守プログラムに従う必要があります。

極低温窒素生成ユニットを使用する施設は、液体窒素の取り扱いと保管に関連したさらなる危険に直面しています。深冷分離では空気を約 -196°C まで冷却し、一次または副生成物ストリームとして液体窒素を生成します。液体窒素は皮膚に触れると重度の凍傷を引き起こし、気化すると約 696 倍に膨張します。つまり、密閉された空間で少量の液体がこぼれただけでも、呼吸可能な酸素がすぐにすべて置き換えられる可能性があります。貯蔵タンクの通気が不適切な場合も、継続的なボイルオフによって圧力が上昇し、ガスの過圧と同じ原理でタンクが故障する危険があります。

したがって、健全な極低温設計により、貯蔵タンクの圧力解放と液体流出に対する二次封じ込めが統合されます。液体の窒素と酸素の両方を必要とする施設の場合、統合された酸素窒素液化システムにより、コールドトレイン全体で安全性と効率のバランスを保つことができます。

極低温および大型の PSA/ASU モデルは複雑な電気制御、コンプレッサー、ポンプに依存しており、これらにより見過ごされるリスクが生じます。配線の欠陥、回路の過負荷、またはモーター部品の損傷は、感電、火災、または極端な場合には爆発を引き起こす可能性があります。化学プラントでは、極低温ユニットの制御パネルで、擦り切れたワイヤーが火花を散らし、蓄積した粉塵に引火したときに小規模な火災が発生しました。内蔵の抑制装置によってそれは抑えられたが、隣接する可燃物があれば壊滅的な事態になっていた可能性がある。

予防は簡単です。計画的な電気検査、クリーンな制御エンクロージャ、電力変動に対するサージ保護、集中監視などです。窒素生成ユニットを集中ガス供給ステーションと統合することで、プロセス監視の層が追加され、電気的またはプロセスの異常が危害に拡大する前にオペレーターに警告します。

最高の技術を備えたユニットであっても、安全性はそれを操作する人々によって決まります。訓練を受けていないオペレーター、過労のオペレーター、または急いでいるオペレーターは、安全チェックを省略したり、アラームを無視したり、圧力がかかっているユニットで作業したりする可能性があります。技術者がフィルターを保守する前にロックアウト/タグアウト (LOTO) 手順を忘れると、ユニットが予期せずサイクルオンする危険があります。純度設定が誤って調整されると、原材料が無駄になったり、予期しない圧力変化が引き起こされたりします。

評判の良いサプライヤーがハードウェアだけに留まらないのはこのためです。始動、停止、緊急対応プロトコルを含むオペレーターのトレーニングは、圧力制御およびモニタリング技術と同じくらい重要です。試運転、トレーニング、継続的な技術サービスを組み合わせたオンサイトサポートプログラムにより、機器の設計と日常の運用現実との間のギャップが解消されます。

Cryogenic Air Separator Plant factory

小規模な製造工場や研究所で一般的なコンパクトなモジュール式窒素発生ユニットには、工業用窒素発生ユニットと同じ危険性が多くあります。趣味の研究室では、換気されていないクローゼットの中で小さな PSA ユニットを稼働させていましたが、わずかな漏れにより、週末の間に酸素レベルが 15% に低下しました。月曜日の朝、助手が入場時に気を失った。このユニットにはガス検知器がなく、スペースには換気が不足していました。細かい点が大きな影響を及ぼしました。ユニットのサイズに関係なく、設置スペースの危険性評価は、換気、ガス検知、緊急アクセスの確保など、試運転に先立って行う必要があります。

窒素生成ユニットにリスクがある場合、納品されたシリンダーや液体窒素ではなく、なぜ現場での生産を選択するのでしょうか?なぜなら、適切な設計、運用、メンテナンスがあれば、これらの危険は完全に管理可能であり、その利点は大きいからです。オンサイト生産により、高圧シリンダーの輸送と保管のリスクが排除され、サプライチェーンの脆弱性が軽減され、プロセスに合わせて調整された一貫した純度が提供されます。ほとんどのクライアントにとって、ガス検知器、PRV、換気、トレーニングへの投資は、ダウンタイムの回避、保険コストの削減、そして何よりも職場の安全化に何倍も報われます。

窒素発生ユニットを調達する海外のバイヤー向けに、HANTURBO は認定されたエンジニアリング品質、ターンキー納品、安全第一の設計を単一の責任あるパートナーで組み合わせています。 2012 年に中国の浙江省に設立された同社は、空気分離プラント、PSA 酸素および窒素製造装置、特殊ガス精製システム、極低温貯蔵タンクにわたる設計、製造、設置、試運転、メンテナンスを統合しているため、窒素生成ユニットをスタンドアロンシステムとして、または大規模なガスインフラストラクチャの一部として供給できます。中国のトップ 3 大学の 1 つである浙江大学との HANTURBO の技術協力は、その低エネルギー設計と高回収プロセス技術を支え、このガイドで説明されている運営コストを直接削減します。同社は ISO9001、ISO14001、および ISO45001 管理システムに基づいて運営されており、特殊機器 (圧力容器) の国家製造ライセンスを取得しており、プロセス制御システムに関する複数の特許およびソフトウェア著作権とともに AAA 信用格付けを維持しています。湖州にある同社の工場は上海港と寧波舟山港の両方から約200kmの距離にあり、国際物流を現実的かつ予定通りに維持しており、インドネシア、トルコ、メキシコ、インド、イラン、ジンバブエ、パキスタン、ベトナムにわたるプロジェクト参照により実証済みの輸出能力が実証されている。研究室用の小型モジュール式窒素ユニットから重工業用の大型極低温空気分離プラントまで、HANTURBO は設置スペースを評価し、オンサイトでの試運転とオペレーターのトレーニングを提供し、長期安定稼働に尽力するアフターサービスチームですべてのシステムをサポートします。 https://www.hanturbo-gas.com/about-us

窒素生成ユニットは本質的に安全ではありませんが、その安全性は設計の品質、運用規律、および装置を支えるパートナーによって決まります。窒息、過圧、極低温への曝露、電気的故障、および人的ミスはすべて、ガス検知、適切に評価された安全システム、厳格なトレーニング、および計画的なメンテナンスによって防ぐことができます。オンサイトでの生産と配送されるガスを比較検討する購入者にとって、オンサイトでの生成の経済性と信頼性は魅力的であり、適切な供給者がいれば、リスクは無視されるのではなく管理されます。