1. 사고개요
○ 2006.3.20(월) 14:37시경 충남 아산시 소재의 (주)○○에서 교반기 과부하로 인해 반응물을 임시 호스
로 배출하는 과정에서 화재가 발생하였음.
2. 사고내용
○ 2006. 3. 20 10시 30분경 반응기 교반기의 과부하 Alarm 발생
* 반응물의 점도증가로 인하여 교반기 과부하 걸림.
○ 교반기 중단 후 Off Spec 반응물 배출 결정
○ 에스테르화 반응기 하부 3“ Flexible Hose를 제거하고 일반 Hose를 연결
○ 반응기 하부 Process Air 배관의 1“ 밸브 Open
○ 2006. 3. 20. 14시 37분 에스테르화 반응기 하부에 설치한 임시 Hose를 통하여 Off Spec 반응물이
배출되는 과정에서 반응기 폭발하여 화재 발생
○ 화재에 의하여 공장 생산동 2,500 m²가운데 800m²여가 소실되었으나 작업중인 근로자들은 안전하게
대피함.
3. 사고 공정 및 설비 개요
□ 반응기 설계조건
○ 원료: Methacrylic acid(MAA) 및 Polyethyleneglycol Methyl Ether
○ 제품: 에스테르화물
○ 반응압력: 상압
○ 반응온도: 85~120℃
○ 반응식:
□ 반응기 설계조건
○ 설계압력: 3 kg/cm2g/FV
○ 설계온도: 150℃
○ 재질: SUS304
○ 반응기 안전장치: 파열압력 3kg/cm2g인 파열판 설치
4. 사고원인
<추정 1>
○ 파열판의 전단 배관 Flange에 Blind Flange를 삽입하고 반응기 하부의 3“ Flexible Hose를 제거
○ 반응기와 연결된 모든 밸브를 닫은 상태에서 공기 압축기를 이용하여 압력 5~6kg/cm2g로 반응기
가압.
○ 설계압력 3kg/cm2g로 설계된 반응기가 공기압력 5~6kg/cm2g를 감당하지 못하고 반응기의 본체가
파열되면서 반응물 분출.
○ 미반응물인 Methacrylic acid(MAA)의 증기가 반응기 내부에 남아 있는 상태에서 반응기 내부에
공기를 가압하자 반응기내에서는 폭발분위기 형성, 이때 반응기의 본체가 파열되면서 마찰 또는 정전기
등에 의하여 화재가 발생한 것으로 추정됨(MAA의 폭발 범위는 1.6% ~ 8.8%임)
* Blind Flange로 반응기에 설치된 파열판의 기능을 제거한 상태에서 설계압력(3kg/cm2g) 이상으로
가압(5~6kg/cm2g) 하는 과정에서 화재 폭발 발생
<추정 2>
○ 에스테르화 반응기의 제작상의 결함(미발견)
* 반응기의 설계압력 : 3/FV kg/cm2g
* 반응기의 Hydro Test Pressure: 4.5 kg/cm2g
○ 반응기와 연결된 모든 밸브를 닫은 상태에서 공기 압축기를 이용하여 압력 5~6kg/cm2g로 반응기
가압.
○ 반응기의 기계적 결함으로 파열판이 파열하기전 반응기에서 물리적 폭발 발생.
<추정 3>
○ 에스테르화 반응 온도 상승으로 반응기 내의 반응물이 Gel화 되어 반응기의 벤트 배관 또는 상부
응축기의 튜브 내부를 Plugging.
○ 반응기와 연결된 모든 밸브를 닫은 상태에서 공기 압축기를 이용하여 압력 5~6kg/cm2g로 반응기
가압.
○ 반응기의 벤트 배관의 막힘으로 파열판이 파열하기 전 반응기에서 물리적 폭발 발생.
<추정 4>
○ Methacrylic acid(MAA)는 물질 특성상 빛, 열 또는 자발적으로 급격히 중합(Polymerization)하는
성질이 있으므로, Methacrylic acid(MAA)의 중합을 억제하기 위하여 반응기 내부로 적정량의 반응
억제제를 투입하여야 하나 운전원 실수로 반응 억제제를 투입하지 않았거나 또는 투입된 반응 억제제가
성분 저하 등의 이유로 반응 억제제로의 기능을 하지 못한 것으로 판단됨.
○ Methacrylic acid(MAA)의 급격한 중합으로 반응기내부에서 발열과 함께 폭발이 발생하면서 화재
발생.
5. 사고예방대책
○ 반응기의 설계압력은 반응기의 최고 사용압력의 1.1 배 또는 최고사용압력에 1.8kg/cm2g를 합한
수치 중 큰 수치를 반응기의 설계압력으로 사용
○ 반응기 등의 설계, 제작 및 검사 기준을 정립하고 이 기준에 따라 반응기 등을 안전하게 제작
○ 에스테르화 반응물의 Gel 화로 반응기, 상부 응축기의 튜브, 벤트배관 등이 Plugging되어 막힐 수
있으므로 정기적으로 Maintenance를 하도록 규정화
○ 공정교육 또는 안전교육 등을 통하여 어떠한 경우에도 용기 등의 설계압력 이상으로 운전 하는 일이
없도록 교육 강화
○ 반응기내의 코일 또는 자켓측에는 냉각수(Cooling water) 대신 Chilled water 사용
○ 반응기내에서 MAA의 이상 중합의 조짐이 보이는 경우에는 반응물을 반응기 외부의 안전한 용기로
긴급 배출할 수 있는 Dump-out설비를 설치
○ 반응기내에서 MAA의 이상 중합의 조짐이 보이는 경우 반응억제제 또는 Polyethyleneglycol
Methyl Ether(PEME)를 다량 투입하여 중합속도를 조절할 수 있는 설비 보완
○ 부가중합반응을 종결 시킬 수 있는 반응 종결제(Chain Transfer Agent) 투입 설비의 설치 보완
○ 파열판의 크기를 2“에서 최소 6”로 변경설치하고, 파열판은 반응기의 노즐과 최대한 가깝게 설치하고,
파열판 토출측 배관은 운전원의 접근이 없는 곳으로 향하여 설치(가급적 짧게 설치)
○ 시간과 분자량 또는 점도 등의 반응관계를 보여주는 반응도표를 작성 제시 |
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