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가스기사 연소공학~가스설비 내용 정리

기본 단위① 길이의 관계1 in = 2.54 cm, 1 ft = 12 in = 30.48 cm② 질량의 관계1 kg = 약 2.2 lb, 1 lb = 0.4536 kg③ 열량의 관계1 BTU = 0.252 kcal, 1 kcal = 3.968 BTU④ 압력의 관계1 kg/cm ^{ 2} = 14.2 lb/in^{ 2},LEFT[ { { 1kg rarrow2.2 lb } over { 1cm ^{ 2} rarrow LEFT( { { 1} over { 2.54} } RIGHT) ^{ 2}i n ^{ 2} } = { 2.2} over { 0.3937 ^{ 2} } }=14.2 RIGHT]압 력 : 단위면적에 대하여 누르는 힘 (kg/cm ^{ 2}, lb/in^{ 2})① 게이지압력 : 압력계에 지시되는 압력, 계기압력, 표준대기압을 0으로 하고 측정한 압력단위 : kg/cm ^{ 2}g, lb/in^{ 2}g(PSIG) 또는 kg/cm ^{ 2}, lb/in^{ 2} (PSI)※ 참고 : ① lb/in^{ 2}는 PSI로도 나타낸다.② 게이지 압력에서는 ‘g'를 붙이지 않고 그대로 나타내도 된다.(특별히 명시할 때는 ’g'를 붙인다)② 절대압력 : 가스의 실제압력, 완전 진공일 때를 0으로, 표준대기압을 1.033으로 한다.단위 : kg/cm ^{ 2}a, lb/in^{ 2}a (PSIA)※ 참고 : 절대압력에서는 ‘a’를 반드시 붙여야 한다.③ 진공압력 : 대기압보다 낮은 압력, 크기는 [진공도]로 나타내며 단위는 ‘V’를 붙인다.단위 : cmHgV, inHgV④ 표준대기압 : 대기권에서부터 지구의 평균표면(해면)까지 공기가 누르는 힘760mmHg와 같으며, 압력의 단위로 환산하면 1.033kg/cm ^{ 2}가 된다. (1atm으로도 표현)또한, FPS 단위로 환산하면 760mmHg = 30inHg이며, 1.033kg/cm ^{ 2} =14.7lb/in^{ 2}이다.압력에 관한 계산① 절대압력 = 게이지압력 + 대기압 = 대기압 - 전달되는가의 여부를 압력계 또는 들창으로 본다.㉢ 폭발등급 : 안전간격에 따라서 구분한다.1급 : 안전간격이 0.6 mm 초과인 가스(CO,CH _{4},C _{2} H _{6},C _{3} H _{8},NH _{3} n - 부탄, 벤젠, 가솔린)2급 : 안전간격이 0.6 mm 이하, 0.4 mm 초과인 가스(에틸렌, 석탄가스)3급 : 안전간격이 0.4 mm 이하인 가스(수소, 수성가스, 아세틸렌, 이황화탄소)※ 참고 : 급수가 클수록(3급 > 2급 > 1급) 위험 ☞H _{2},C _{2} H _{2}은 3등급에 속하나 안전간격은 0.1 mm이다.폭발범위 : 가연성 가스와 공기의 혼합가스에 대한 연소가 가능한 가연성 가스의 용량 백분율(Vol %)☞ 폭발범위=연소범위=가연범위=폭발한계=연소한계=가연한계① 가연성 가스의 폭발범위 : 압력이 높을수록 넓어진다. (단, CO, 공기는 좁아진다)※ 참고 : 폭발범위의 측정 : 전기불꽃을 사용 ? 50 mm, 길이 1.5 m의 수평유리관에 가연성 가스와 공기의 혼합가스를 1atm으로 넣고 전기불꽃으로 실험위험도 : 클수록 위험하며, 하한계가 낮고 상한과 하한의 차이가 클수록 커진다.H= {U-L} over {L} H : 위험도U : 폭발한계 상한L : 폭발한계 하한※ 참고 : 주요가스의 위험도C _{2} H _{2} : 31.4,C _{3} H _{8} : 3.3,NH _{3} : 0.9,H _{2} : 17.7,CH _{4} : 2르샤틀리에 법칙 : 혼합가스의 폭발범위를 구하는 식{100} over {L} ``=`` {V _{1}} over {L _{1}} + {V _{2}} over {L _{2}} CDOTS L : 혼합가스의 폭발한계치 (하한계, 상한계)L_1,``L_2,``L_3 :각``성분``가스의``단독``폭발한계치``즉``하한계``또는``상한계V_1,``V_2,``V_3:각``성분``가스의``분포``비율 (부피%)최소산소농도(MOC) : 화염을 전파하기 위한 최소한의과 반응하여 착이온을 생성한다.⑦ 마그네슘과는 고온에서 질화마그네슘을 만든다.☞2NH_3 ＋ 3Mg → Mg_3N_2 ＋ 3H_2 이때 염소가 과잉 존재하면 황색기름 상태인 폭발성의 삼염화질소를 만든다.NH_4Cl ＋ 3C1_2 → NCl_3 ＋ 4HCl제법① 하버보시법☞N_2+3H_2````` rarrow`````2NH_3+23kcal (촉매Fe+Al_2O_3)㉠ 고압법(600~1000kg/cm^2 이상) : 클로드법, 카자레법㉡ 중압법(300kg/cm^2) : IG법, 뉴파우더법, 동고시법, JCI법㉢ 저압법(150kg/cm^2) : 구우데법, 케로그법(경제적)② 석회질소법☞3CaO+3C+N_2+3H_2O````` rarrow`````3CaCO_3+2NH_3용도① 질소비료, 황산암모늄 제조② 나일론, 아민류의 원료③ 흡수식이나 압축식 냉동기의 냉매④ 드라이아이스 제조인체에 미치는 영향① 액체 암모니아는 대기중에 기화하면서 열을 흡수하기 때문에 피부와 접촉시 동상을 입게 되므로 주의② 액체 암모니아가 저장탱크?용기?파이프에서 누설할 경우 급격한 기화에 의해 고농도의 암모니아 가스로 되며 이것을 흡입하면 몇 분내로 사망안전 관리① 염소, 염화수소, 환화수소, 등과 반응하면 흰 연기 발생☞ 구리, 아연, 코발트 등과 반응하여 착이온 생성② 페놀프탈레인 용액과 반응☞ 무색rarrow 적색③ 적색리트머스 시험지와 반응☞ 파란색④ 독성가스로 최대 허용치는 25ppm, 고온·고압에서 질화작용으로 18-8스테인리스강 사용일산화탄소(CO)구분분자량비점임계 온도임계 압력융점연소 범위허용 농도비중(공기)수치28-192.2CENTIGRADE139CENTIGRADE35atm-207CENTIGRADE12.5~74.2%50ppm0.97특징① 무미, 무취, 무색의 기체, 독성이 강하고 환원성의 기체② 물에는 녹기 어렵고 알코올에 녹는다.③ 금속과 반응하여 금속(Fe,`Co,`N i)카보닐을 생성 (카보닐`방지`금속:Cu,`Ag,`Al)☞Fe+5CO````` ra스톤 다단 압축기가 사용된다.㉡ 대용량의 공기 압축시는 원심식 또는 축류식 압축기가 사용된다.㉢ 원심식 압축기는 대용량의 공기를 5~10kg/cm^2로 압축하는 저압식에 많이 사용한다.② 중간 냉각기㉠ 압축기에서 압축된 공기를 냉각시킨다.㉡ 종류는 다관식과 사관식이 있고 사관식은 30kg/cm^2 이상의 경우에 사용된다.③ 이산화탄수 흡수탑㉠ 공기 청정탑이라고도 한다.㉡ 원료 공기중에 이산화탄소가 존재하면 저온장치에 들어가 이산화탄소가 고형(드라이 아이스)가 되어벨브 및 배관을 폐쇄하여 장애를 일으킨다.㉢ 이산화탄소 흡수탑에서 흡수제로는 일반적으로NaOH 수용액이 쓰인다.☞2NaOH+CO_2 ```rarrow```Na_2CO_3+H_2O㉣ 1g의 이산화탄소 제거에NaOH는 1.82g이 필요하다.☞2NaOH+CO_2 ```rarrow```Na_2CO_3+H_2O④ 수·유 분리기㉠ 물이나 기름이 압축기로 들어가면 액해머링이 일어나 압축기 파손의 우려가 있다.㉡ 오일이 분리기 내로 들어가면 폭발의 위험이 있다.㉢ 수분이 장치 중에 들어가면 동결하여 밸브 및 배관을 폐쇄한다.㉣ 수·유 분리기에서는 압축된 공기 중의 수분이나 오일을 가스 유속을 낮추어 분리시킨다.⑤ 건조기㉠ 소다 건조기㉮ 입상 가성소다(NaOH)를 사용한다.㉯ 고압공기와 가성소다(NaOH)의 접촉에 의해 미량의 수분과CO_2가 생긴다.㉰ 소다 건조기는 절체장치를 설치하여 전후 2계통으로 하여 가성 소다를 교환하는 구조로 되어있다.㉡ 겔 건조기㉮SiO_2,Al_2O_2, 소바비드 등의 건조제를 사용한다.㉯ 수분은 제거하나 이산화탄소는 제거하지 못한다.㉰ 수분을 흡수한 건조제는 가열시켜 재생한다.⑥ 팽창기㉠ 압축기에서 고압으로 압축된 공기를 저온도로 하는 방법으로 자유팽창에 의한 것과 단열팽창에 의한것 2가지 방법이 있다.㉡ 팽창기에는 압송되는 공기총량의 30~50% 정로를 통과시켜 사용하며 가스의 팽창력을 동력으로회수한다.☞ 줄 톰슨(Joule Tomson) 효과- 압축가스를 단열 팽 의하여 제조된다. 다만 천연가스 원료와 같이 제조, 정제공정을 전혀 필요로 하지 않는 것과 LNG, LPG와 같이 정제공정이 필요없이 증발기만의 제조공정인 것도 있다.가스 제조 방식{bmatrix{열분해```공정#``````````부분분해```공정``````````#```````접촉연소```공정 -> #eqalign{수소화```분해공정#대체```천연가스```공정}}} -> ``` {pmatrix{사이클링식```접촉분해````공정#저온```수증기```개질공정#고온```수증기```개질공정}}- 가스화 방식에 의한 분류① 열분해 공정: 원유, 중유, 나프타 등의 분자량이 큰 탄화수소 원료를 고온(800~900℃)으로 분해하여 10,000kcal/Nm^3정도의 고열량 가스를 제조하는 방법이다. 열분해에 의한 생성물은 수소, 메탄, 에틸렌 프로필렌 등의가스상 탄화수소와 벤젠, 톨루엔 등의 경유, 타르, 나프탈렌 등으로 분해한다.② 접촉분해 공정: 접촉분해반응은 촉매를 사용하여 반응온도 400~800℃에서 탄화수소와 수증기를 반응시켜 수소, 일산화탄소, 탄산가스, 메탄, 에틸렌, 에탄 및 프로필렌 등의 저급 탄화수소를 변화하는 반응- 700℃ 이상에서는H_2,```CO가 많아진다.- 저온에서는CH_4,```CO_2가 증가한다.- 수증기의 탄화수소비가 커지면H_2,```CO_2가 증가하고CO,```CH_4는 감소한다- 압력의 영향은 상압에서 25기압까지가 크며 그 이상에서는 생성가스 조성에 영향을 덜 미친다.- 고압이 되면서 메탄은 증가하고H_2는 감소한다.③ 부분연소 공정: 연소 접촉분해방식에 공기를 넣는 경우가 보통이지만 수소를 중유, 원유 등의 중질유로부터 제조할 경우고온, 고압으로 산소를 사용해서 행할 경우가 있다.④ 수소와 분해: 주로 메탄을 생성시키려면 고압(20~60기압), 고온(700~800℃)에서 C/H비가 비교적 큰 탄화수소를 수증기흐름 중에서 분해시키는 방법과 Ni 등의 수소화 촉매를 사용해서 나프타 등의 비교적 C/H비가 낮은 탄화수소를 ] ㉯

전기/전자/통신기사| 2021.03.17| 75페이지| 5,000원| 조회(260)

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