저장 탱크의 종류 - Storage Tank

 

<Source from Heartland Tank Services>

 

저장 탱크의 종류 - Storage Tank 

by Plant Inside.

플랜트 산업에서 물이나 기름, 화학적 성분을 가지고 있는 유체는 공정과정에서 필요한 경우 다양한 형상과 크기를 갖고있는 저장 탱크에 수집 및 저장됩니다. Storage tank 를 설계하는 과정에서 중요한 점은 유체가 가지고 있는 특성과 사용압력을 고려하여 적합한 형태를 선정하고 설계를 진행하는 것입니다. 저장 탱크는 어떻게 분류하고 어떠한 종류들이 있으며 설계 시 어떠한 부분을 고려해야 할까요?

저장 탱크의 구조와 적용 분야

저장 탱크는 크게 세 개의 파트로 구성되어 있습니다

• 바닥
• 원통형 쉘 (수직벽) 혹은 구 모양의 쉘
• 지붕

관련 Design CODE

API 620 Design and construction of large, welded, low-pressure storage tanks
API Standard 650 Welded Steel Tanks for Oil Storage

 

API 650은 수직형, 구형, Carbon steel tank 에 대한 요구사항에 대한 기술정보를 기술하고 있습니다.

Reference Code

• API 12B Specification for Bolted Tanks for Storage and Production Liquids
• API 12D Specification for Field Welded Tanks for Storage and Production Liquids
• API 12F Specification for Shop Welded Tanks for Storage and Production Liquids
• API 12P Specification for Fiberglass Reinforced Plastic Tanks
• API 12R 1 Recommended Practice ; Setting, Maintenance, Inspection, Operation and Repair in Production Service
• API 510 Pressure Vessel Inspection Code
• API 650 Welded steel tank for oil storage
• API 653 Specification for Tank Inspection, Repair, Alteration and Reconstruction
• API 2000 Recommended Practice; Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks; Non-Refrigerated and Refrigerated
• API 2519 Use of Internal Floating covers for fixed roof tanks to reduce evaporation loss

저장 탱크의 분류

저장 탱크는 크게 사용하고자 하는 압력으로 아래와 같이 구분할 수 있습니다.

• 대기압 탱크 (Atmospheric Pressure Tank) : ATM. 
• 저압 탱크 (Low-pressure Tank) : 범위 0~2.5 psig
• 중압 탱크 (Medium pressure) : 2.5~15 psig
• 고압 탱크 (High-Pressure Tank) : 15 psig 이상

대기압 탱크 (Atmospheric Pressure Tank)

제목에서 알 수 있듯이 대기압 상태에서 원유, 석유, 화학, 물 모든 종류의 유체에 가장 많이 사용되는 대표적인 저장 탱크입니다. NEFA(National Fire Protection Association)에서는 대기압 탱크의 운전 압력을 0.07 kg/㎠g 이하로 정의하고 있습니다. 대표적으로 Cone & floating roof 타입을 예로 들 수 있습니다.

• Cone roof tank 

 

<Source from Hartwell>

가장 대표적인 타입의 Cone roof tank 는 콘 모양의 지붕이 Beam 위에 고정형으로 설치 되어 있습니다. 이 타입의 저장 탱크는 진공을 포함한 Positive 압력에 취약하므로 지붕에 Pressure or Vacuum vent 를 설치해야 하며 그렇지 않은 경우는 Vent를 설치하여 대기압과 동일한 압력을 유지해 주어야 합니다. 상부와 하부에 각각 Roof manhole, Shell Manhole을 만들어서 유지보수를 할 수 있게 설계되어 있습니다. 비교적 큰 지름이 필요한 저장 탱크를 만드는데 적용할 수 있습니다.

• Self-Supporting Fixed roof tank

 

 

기본적인 형태와 사용 용도는 Cone roof tank 와 동일하나 차이점은 Shell 자체가 구조물 빔 역할을 하므로 추가적인 구조물 없이 Shell 이 지붕을 바로 지지하는 형태입니다. 지붕의 형태는 반구형 돔 형식과 콘 형식을 적용할 수 있으나 직경을 크게 할 수 없기 때문에 작은 지름의 저장탱크의 제작에 적합합니다.

• Floating Roof Tank

https://www.youtube.com/watch?v=kUZ80sc7nqI

 

Floating roof tank 는 Open top 형식에 유체를 대기압력상태의 저장에 사용하며 저장 탱크 내의 유체 증감에 따라 움직입니다. 플로팅 루프는 쉘 내에서 수직 방향으로 상-하 이동할 수 있게 설계 되어 있습니다. 탱크 내경과 맞닿고 있는 플로팅 루프의 외경은 Leak 나 유체의 이동을 최소화하기 위하여 씰이 적용되어 있습니다. Floating roof tank 에 Fixed roof 를 적용하면 눈이 내리는 지역에서 사용할 수가 있습니다. 플로팅 루프를 사용함으로써 얻을 수 있는 가장 큰 장점은 유체와 지붕(Floating roof)이 맞닿고 있으므로 인해 공간이 발생하지 않고 이로 인하여 증발에 의한 손실 및 화재위험을 큰 폭으로 감소 시킬수 있습니다. 대표적인 유체로는 석유를 예로 들 수 있습니다. Floating roof tank 를 적용하고자 할 때 주의 할 점은 유체의 인화점 (Flash point)을 고려해서 적용여부를 판단해야 합니다. A라는 유체의 인화점이 10 ℃ 이고 대기 온도가 연평균 10 ℃일 경우 사용할 수 없음을 예로 들 수 있습니다.

저압 탱크 (Low Pressure Tank)

사용 압력이 0.17 kg/㎠g 이하의 가압이 필요한 가스나, 적은 용량의 유체를 저장할 때 사용합니다. 둥근 구 모양의 형태를 가지고 있습니다.

• Spherical Low-Pressure Tank

 

둥근 모양의 쉘의 Top 에는 안전밸브가 부착되어 있으며 쉘을 중심부를 기준으로 Support column 이 Beam 처럼 바닥을 지지하고 있습니다. Column 과 Column 사이에는 흔들림 방지 받침대가 종-횡 방향으로 설치되어 안정성을 유지하게 됩니다.

고압 탱크 (High Pressure Tank)

사용 압력 : 1.0 kg/㎠g 이상

고압 탱크는 일반적으로 정제된 제품을 보관할 때 사용합니다. 용접구조물에 원통이나 구형 형태로 설계 제작합니다.

• Spherical storage tank

구 형태가 가지고 있는 응력의 균등 분포 장점으로 인해서 구조적으로 매우 안정적이며 튼튼하기 때문에 고압 유체를 저장할 때 가장 많이 사용되는 타입입니다.

• Cylindrical Storage vessel

원통형 쉘을 가지고 있는 고압용 저장 탱크는 구형 저장 탱크보다 제작 비용이 저렴하기 때문에 널리 사용되지만 쉘의 끝부분에서의 응력에 의한 취약점 때문에 반구형으로 Roof 를 설치하거나 더 두꺼운 재료를 사용해서 제작해야 합니다.

정유공장을 비롯해 저장탱크의 제작비용은 BPSD(Barrel per stream day-연간처리량을 가동일수로 나눈 값) 양과 관련성이 있습니다. bpsd 값이 클 수록 Storage tank 의 용량 또한 증가하고 이는 제작비용과 비례합니다.

플랜트 인사이드였습니다.

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