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工業化 / 高圧ガス保安法と消防法のお話
全体観把握目的で色々な公表情報を基に作成しているため、整合性が取れない場合もあります。自ら検証して御使用下さい。
全体観把握目的で色々な公表情報を基に作成しているため、整合性が取れない場合もあります。自ら検証して御使用下さい。
超臨界二酸化炭素CO₂を利用する場合には、高圧ガス保安法が適用されます。実際の装置を設置し、運転する場合には都道府県庁（権限移譲している場合は市町村長。以下同じ。）の許可・届出などが必要です。 特に装置が大きい場合には、運転するための法的資格者が必要ですので、前もっての受験等の準備が必要になります。
【高圧ガスとは】 高圧ガス保安法の第二条で以下のように規定されています。
| ➀ | 常用の温度で圧力が1MPa以上となる圧縮ガスであって現にその圧力が1MPa以上であるもの、 又は 35℃で圧力が1MPa以上となる圧縮ガス |
| ② | 常用の温度で圧力が0.2MPa以上となる圧縮アセチレンガスであって現にその圧力が0.2MPa以上であるもの又は15℃で圧力が0.2MPa以上となる圧縮アセチレンガス |
| ③ | a) 常用の温度で圧力が0.2MPa以上となる液化ガスであって現にその圧力が0.2MPa以上であるもの、 b) 又は 圧力が0.2MPaとなる場合の温度が35℃以下である液化ガス |
| ④ | 前号に掲げるものを除くほか、35℃で0MPaを超える液化ガスのうち、液化シアン化水素、液化ブロムメチル、液化酸化エチレン |
| 現に液体であって、 ❶大気圧下における沸点が４０℃以下のもの（大気圧中に放出された場合ほぼガス状になるもの）又は ❷大気圧下における沸点が４０℃を超える液体が、その沸点以上で、且つ、 1MPa以上の状態にある場合のもの |
実際の物資では下表のようになります。
| 種類 | 名称 | 沸点 [℃] | 臨界温度 [℃] | 臨界圧力 [MPaA] | 高圧ガスの条件 |
| 圧縮 ガス | 空気 | -191.5 | -140.7 | 3.78 | ≧1MPaG ( ➀ ) |
| 窒素 | -195.8 | -147.1 | 3.39 | ||
| 酸素 | -183.0 | -118.8 | 5.03 | ||
| アルゴン | -185.7 | -122.0 | 4.86 | ||
| 水素 | -252 | -239.9 | 1.30 | ||
| 液化 ガス | 二酸化炭素 CO₂ | -78.5(昇華点) | 31 | 7.38 | 液体状態 (圧力･温度用件無し) ( ③b) ) |
| エタン C₂H₆ | -89 | 32 | 4.88 | ||
| アンモニア NH₃ | -33.3 | 132 | 11.4 | ||
| フレオン22 | -40.8 | 96.4 | 4.91 | ||
| プロパン C₃H₈ | -42.8 | 96.8 | 4.26 | ||
| n ブタン C₄H₁₀ | -0.5 | 152 | 3.8 | ||
| アセトアルデヒド CH₃CHO | 20.2 | 188 | 5.6 | ≧0.2MPaG ( ③a) ❶ ) | |
| n ペンタン C₅H₁₂ | 36.1 | 196.45 | 3.37 | ||
| アセトン (CH₃)₂CO | 56 | 235 | 4.8 | 沸点以上 & ≧1MPaG ( ③a) ❷ ) | |
| メタノール CH₃OH | 64.7 | 239.48 | 8.1 | ||
| エタノール C₂H₅OH | 78 | 243 | 6.38 | ||
| n-ヘキサン C₆H₁₄ | 69 | 235 | 3.0 | ||
| ベンゼン C₆H₆ | 80 | 289 | 4.9 | ||
| 2プロパノール (IPA) | 82 | 235 | 4.76 | ||
| 水 | 100 | 374 | 22.1 |
高圧ガス･液化ガスは以下のように三分類されます。
③b)：圧力･温度条件関係無しに液体であれば
該当する上表の二酸化炭素～nブタン
③a)の❶：沸点≦40℃の液体で、0.2MPaG以上
③a)の❷：沸点以上で且つ1MPaG以上の液体
例えば、nペンタンは、温度に関係無く、0.2MPaG以上であれば、高圧ガスに該当します。一方、メタノールは、0.2MPaG以上であっても、沸点以下であれば、高圧ガスでは無く、沸点64.7℃以上で、且つ、圧力が1MPaG以上であれば、高圧ガスになります。
上記メタノールと同様に、184℃以上の高圧熱”水”は、沸点100℃以上で、飽和圧力が1.0MPaG以上となるため、液化ガスで高圧ガス設備に該当します。
二酸化炭素は、高圧ガス保安法(HPG)では、第一種ガスと規定されます(下図参照)。第一種ガスのみの場合、処理量が300Nm³/日以上は、許可(第１種製造者)、それ以下は事業開始の20日前迄に知事に届出(第２種製造者)が必要です。
処理量は、一日の稼働時間と関係なく、24時間稼働する場合の処理量となります。
300Nm³/日は、超臨界CO₂で、昇圧①(下図フロー図参照) ･加熱･減圧② のみの場合は、約12 kg-CO₂/ HrのCO₂供給量=流量に該当しますので、装置計画の時には、考慮が必要です。CO₂を回収し、再使用する場合は、更に、凝縮工程③ が加算されますので、更に小さな処理量で許可が必要になります。
又、高圧ガス設備の第一種製造者は、｢定期に都道府県知事が行う保安検査を受けなければならない(第35条1項)｣、第一種製造者、第二種製造者は｢定期に保安のための自主検査を行い、その検査記録を作成し、これを保存しなければならない(同2項)｣と規定されているため、
毎年自主･保安検査を実施する必要があります。
圧力：ゲージ圧力をいう (法第二条第一号)
高圧ガス設備は、上図右下に示すように、以下の保安物件に対し、保安距離を取って設置する事が必要です。
a) 第一種保安物件：学校･幼稚園、病院、老人ホーム、福祉ホーム、マーケット他、
保安距離(CO₂等のその他ガス)：処理量 10,000N㎥/日以下 (16/3)√2= 7.54 m
b) 第二種保安物件：住居
保安距離(CO₂等のその他ガス)：処理量 10,000N㎥/日以下 (32/9)√2= 5.3 m
c) 危険物(消防法第10条)：処理量 30N㎥/日以上 20 m
上記･下記含めて詳細は、以下等で必ず最新内容を確認して下さい。 (以下は20181028現在ですので最新版と異なる場合があります)
・高圧ガス保安法、
・高圧ガス保安法施行令、
・一般高圧ガス保安規則、
・特定設備検査規則(タンク、槽、容器類の設計時の遵守基準)
| 1. 可燃性ｶﾞｽ ｱｸﾘﾛﾆﾄﾘﾙ、・・・・及びその他のｶﾞｽであって、次のイ 又は ロに該当するもの イ：爆発限界 (空気と混合した場合の爆発限界をいう。以下同じ) の下限が １０％以下のもの ロ：爆発限界の上限と下限の差が ２０％以上のもの 尚、「爆発限界」とは、可燃性の気体又は可燃性の液体の蒸気と空気との混合物に点火した 時、その火炎が全体に伝播し爆発を引き起こすガスの濃度の限界をいう (旧通達集より) 2. 毒性ガス ｱｸﾘﾛﾆﾄﾘﾙ、・・・・及びその他のｶﾞｽであって、じょ限量が百万分の二百以下のもの 尚、「じょ限量」とは、一般の人が有害ガス等を含んだ環境のもとで中規模の作業を一日８ 時間行い、かつ長期間継続しても健康に障害を及ぼさない程度の有害ガスの濃度の限界をいう (旧通達集より) |
一般高圧ガス保安規則の第二条に、可燃性ガスと毒性ガスが右枠内に記載のように規定されています。
| 名称 | 二酸化 炭素 | エタ ノール | イソプロパ ノール (IPA) |
| 略称 | CO₂ | EtOH | IPA |
| 分子量 | 44 | 46.1 | 60.1 |
| 爆発上限界[vol%] | - | 19.0 | 12 |
| 爆発下限界[vol%] | - | 3.3 | 2.0 |
| 同上単独該当性 | × | ○ | ○ |
| 同限界差[vol%] | - | 15.7 | 10.0 |
| 同上単独該当性 | × | × | × |
| 許容濃度[ppm] | 5,000 | 1,000 | 400 |
| 同上単独該当性 | × | × | × |
上記より、①「可燃性ガス」は、混合流体として、判断する必要がある、
②「毒性ｶﾞｽ」は、単毒ガスが非該当のため、非該当です。
高圧ガス保安協会発行の「可燃性ガス及び蒸気の爆発危険性(KHK E 002)(S46年2月発行)(以下"本資料"と略)」に可燃性混合物の領域のデータが取りまとめられています。ここでは、本資料に基づき、超臨界CO₂の運転条件を前提に、可燃性混合物の領域を検討します。
但し、本資料には、IPAのデータは、無く、EtOHも限られた条件しか記載されていないため、厳密な判断をするためには、更にデータの収集が必要です。尚、EtOHに関しては、(社)産業安全技術協会で常圧･60℃のデータを取得した例があります。
(1) EtOHに不活性ｶﾞｽ(CO₂他)を混合した場合の爆発領域の範囲(加工追記ﾃﾞｰﾀ)(詳細ﾃﾞｰﾀは、原本参照の事)を右図に示します。一般に、可燃性領域は、温度、圧力の上昇により、その範囲が広がります。以下にその影響を検討しますが、これは、あくまでもその温度・圧力条件下で空気が存在する条件下でのデータです。
(2) 温度の影響
爆発下限界の温度依存性に関する式は以下で表されます。
Lt/L25 = 1 – 0.000721 x (T – 25)
ここで、LtおよびL25は、それぞれ温度T℃及び25℃の下限界の濃度です。計算例として、300℃での水素の爆発下限界を考えて見ます。25℃での水素の爆発下限界は4%なので
Lt/4 = 1 – 0.000721 x (300 – 25) ⇒ Lt = 3.21 %
2割ほど爆発下限界が下がる結果となります。この式で重要なのは、温度が上がると爆発下限界は下がる、すなわち爆発範囲が広がってしまうことです。
上記は、https://www.yj-chem.net/%E3%80%90%E9%AB%98%E5%9C%A7%E3%82%AC%E3%82%B9%E3%80%91%E7%88%86%E7%99%BA%E9%99%90%E7%95%8C%E3%81%AB%E3%81%A4%E3%81%84%E3%81%A6/
https://yuruyuru-plantengineer.com/explosion-range-le-chatelier/を参照させて頂きました。
エントレーナとしてエタノール等の可燃性液体を使用する場合には、消防法の危険物に該当しますので、市町村長等への許可・届出が必要になる場合があります。
因みに、エタノールは、危険物第4類引火性液体アルコール類に該当し、指定数量(400Liter,令別表第3)以上の危険物を取り扱う場合には許可(法で規制)が必要で、指定数量の1/5以上の場合は届出(市町村条例で規制)が必要です。
ここでアルコール類とは、1分子を構成する炭素の原子の数が1個から3個迄の飽和一価アルコール(変性アルコールを含む)をいい、組成など勘案して総務省令(規則1条の3④)で定めるものは除かれます(法別表第一備考)。
具体的には、以下の場合のアルコール類は、危険物から除外されます。
・上記の飽和一価アルコールの含有量が60wt%未満の水溶液
・可燃性液体量が60wt%未満であって引火点及び燃焼点がエタノールの60wt%水溶液の引火点及び燃焼点を超えるもの
指定数量未満の場合は、装置等の技術上の基準が市町村条例で定められ、指定数量の5分の1以上の危険物(少量危険物)の使用等には届出が必要です。
詳細は、以下等で必ず最新版を確認して下さい。(以下は090623現在ですので最新版と異なる場合があります)
・消防法、・危険物の規制に関する政令、
・危険物の規制に関する規則、・神戸市火災予防条例
危険物第四類の引火性液体(引火性を有する液体)は、以下のように分類されています。 (最新の法規等で必ず確認下さい)
| 品名 | 指定数量 L | 性質 | 物品例 |
| 1. 特殊引火物 | 50 | 発火点が100℃以下、引火点が-20℃以下で沸点が40℃以下 | ジエチルエーテル 二硫化炭素 |
| 2. 第一石油類：非水溶性 水溶性 | 200 400 | 引火点が21℃未満 | ガソリン アセトン |
| 3. アルコール類 | 400 | 炭素が～3個迄の飽和一価アルコール(変性アルコール含む) 総務省令で例外規定有(上記参照) | メチルアルコール |
| 4. 第二石油類：非水溶性 水溶性 | 1,000 2,000 | 引火点が21℃以上70℃未満 総務省令で例外規定：可燃性液体量が40wt％以下であって、 引火性が40℃以上かつ燃焼点が60℃以上のもの | 灯油 酢酸,アクリル酸 |
| 5. 第三石油類：非水溶性 水溶性 | 2,000 4,000 | 引火点が 70℃以上200℃未満 総務省令で例外規定：可燃性液体量が40wt%以下のもの | 重油 塗料類,ｴﾁﾚﾝｸﾞﾙｺｰﾙ |
| 6. 第四石油類 | 6,000 | 引火点が200℃以上250℃未満 総務省令で例外規定：可燃性液体量が40wt%以下のもの | タービン油 |
| 7. 動植物油類 | 10,000 | 引火点が250℃未満、総務省令で例外規定 | あまに油 |
可燃性のガス、液体を取扱う場合は、爆発の危険雰囲気を形成することがあります。このため、電気設備を点火源、起爆源となることを防止する構造、処置を講じる必要があります。
以下工事中
注記：使用数値・図は全体観を把握する事が目的で、試験研究・設計等に使用する事を前提としていません。記載内容を利用される場合は自ら数値等を確認・検証し、自らの責任にてご使用下さい。
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