가스기능장 공기액화 분리장치 — 극저온과 안전대책

공기액화 분리장치는 공기를 매우 낮은 온도로 냉각하여 각 성분의 끓는점 차이를 이용해 산소와 질소를 분리하는 장치이다. 공정 중 수분과 이산화탄소는 극저온에서 고체화되므로 미리 흡착기로 제거하여 팽창기 블레이드나 좁은 통로에 고체가 달라붙는 것을 방지해야 한다.

유기물 혼입은 액체 산소 환경에서 불안정 화합물을 형성하여 작은 충격에도 폭발을 유발할 수 있는 주요 원인이다. 아세틸렌과 같은 불포화 탄화수소는 액체 산소와 접촉 시 극도로 불안정하여 폭발 위험이 크므로 엄격히 제거해야 한다.

팽창기는 종류별 특성이 있으며, 왕복동식 팽창기는 피스톤 윤활을 위해 윤활유가 필요하고 그로 인한 혼입 우려가 존재한다. 팽창비와 효율은 장치 유형에 따라 다르며, 윤활유 혼입과 효율 저하 가능성을 운전과 유지관리에서 항상 점검해야 한다.

밸브나 관로 등은 극저온 환경에서 열손실을 줄이는 설계가 필요하다. 밸브봉에 열전도율이 낮은 재료 사용, 본체의 열용량 최소화, 누설 방지 등은 절열을 위한 기본 원리이다. 단축 설계는 열 전달 경로를 줄이는 방법으로 열손실 감소에 기여한다.

공정 안전 관점에서는 세정액과 유지관리 방법도 중요하다. 가연성 잔류물이 남지 않도록 적절한 용매를 선택하고 광유 등 가연성 물질은 배제하여 폭발 위험을 낮춰야 한다.