Skip to content

ngedesign PRV untuk kasus fire

January 25, 2008
by

Artikel ini bisa dilihat bentuk wujud aslinya di Hydrocarbon Processing magazine ed November/December 2007, yang berjudul Designing for pressure Releases during fires-Part 1/2. Artikelnya ditulis oleh S. Rahimi Mofrad, Petrofac Engineering and Construction, Sharjah, UAE, dan S. Norouzi, Sazeh Consultants, Engineering and Construction, Tehran, Iran

 

Gue hanya menerjemahkan ke bahasa Indonesia, kemudian menuliskan kembali dengan bahasa gue sendiri…

Off we go…

Pressure relief system, seperti yang sudah dijelaskan dipostingan sebelumnya, berguna untuk kepentingan safety selama terjadi overpressure dimana control system sudah tidak dapat mengendalikan kelebihan pressure. Overpressure yang dimaksud bisa disebabkan oleh maloperation, power failure, cooling loss, instrument failure, external fire, thermal expansion atau sebab2 lain.

Plant yang memiliki zat yang volatile, lebih beresiko tinggi bila terekspose terhadap api. Untuk ngedesign Pressure Relief, perhitungannya dibagi menjadi 2 basis. Unwetted dan wetted. Karena dua hal tersebut akan menghasilkan 2 perhitungan yang berbeda, sesuai dengan yang ada di API 521 section 3.15. Disection tersebut terbagi 2 effect yang timbul disebabkan oleh perbedaan wetted dan unwetted.

Well, mari kita bahas yang ada di API 521 section 3.15 itu dulu untuk basis konsep berpikir kita selanjutnya.

Effect yang ditimbulkan oleh api/kebakaran pada vessel yang permukaannya wetted

Wetted = terbasahi = tertutup liquid,

dan dalam hal ini fire yang ada seperti yang pernah dibahas dipostingan sebelumnya, adalah external fire. Fire yang ada diluar equipment yang disebabkan oleh sesuatu yang berada diluar equipment pada saat itu.

here we go…

Vessel yang permukaannya terbasahi/tertutup liquid, adalah sangat efektif sekali dalam menyebabkan overpressure. Secara liquid yang ada di dalam vessel tersebut bisa dengan sekejap mata, temperaturenya naik, dan mencapai boiling pointnya, dan menguap menjadi gas.

Untuk mendeterminasi pembentukan vapor tersebut, apakah akan menyebabkan overpressure, sangat susah sekali bila kita tidak tahu seberapa besar api kebakaran itu. kalo sebesar korek api ya… capek deh… sampai tahun kapan juga belum tentu bisa naik pressurenya…

Nah! API 521 section 3.15 kita ni canggih! Dia udah mikirin hal begini sejak kapan tahu. Gigigig… ya iyalah…

Supaya standard, dan aman untuk semua, setelah menetapkan equipment tertentu rentan overpressure karena external fire, maka ditetapkan hanya bagian vessel yang terbasahi oleh liquid internal yang berada di 25 feet (atau kurang) diatas sumber api yang perlu diperhitungkan. Yang diperkirakan sumber api dalam hal ini adalah ground dimana bisa terdapat genangan liquid. Biasanya bagian vessel yang berada di atas 25 feet tidak diperhitungkan. Hanya saja ada beberapa standard tidak menggunakan 25 feet sebagai acuan.

Misalnya seperti kasus digambar… dr ground, atau yg berpotensi sebagai tempat sumber fire terjadi, tinggi bottom tangent adalah 20 feet. Sehingga:

prv-fire-case-a.jpg

persamaan-untuk-wetted.jpg

tabel-effect-on-wetted-surfaces-of-vessel.jpg

sumber tabel dari API 521 4th ed.

Effect yang ditimbulkan oleh api/kebakaran pada vessel yang permukaannya unwetted

Unwetted >< wetted..

Unwetted wall vessels adalah vessel dimana internal walls terekspose terhadap gas, vapor, or supercritical fluid. Termasuk juga vessel yang mengandung liquid yang terpisah dengan fase vapornya di dalam kondisi normal, tetapi akan menjadi satu fase (di atas critical) pada kondisi relieving.

Mungkin vesselnya didesign memiliki internal insulation. Sebuah vessel seharusnya dianggap memiliki internal insulation ketika internal wallnya terinsulasi oleh perpindahan coke atau material lain sebagai produk/hasil dari fluida yang terkandung didalamnya.

Perbedaan mendasar dari wetted dan unwetted adalah relieving temperature untuk unwetted biasanya lebih besar dari design temperature for the equipment, dan bila kenaikan temperature yang begitu besar ini menyebabkan  terjadinya kerusakan equipmentnya, maka perlu perlidungan additional.

Wetted vs Unwetted

Hal yang perlu diklarifikasi:

  1. Equipment yang sebelumnya terisi gas/vapor dikategorikan sebagai unwetted dan relief ratenya dihitung berdasarkan cara hitung seperti yang didiskripsikan di API-521 section 3.15.
  2. Umumnya, kondisi supercriticalnya jelas. Relief rate pada kasus fire dapat dihitung dengan metode yang dideskripsikan pada referensi 3
  3. Sebuah vessel sebaiknya dianggap internal insulated ketika internal wall dapat terinsulasi dengan coke deposition/material lain sebagai akibat terjadinya fire.
  4. Sayangnya tidak ada practical recommendation/metode untuk mendeterminasi suatu vessels yang mengandung liquid yang terpisah dari vapor (pada kondisi normalnya), tetapi menjadi single fase ketika dalam kondisi relieving. Pada kenyataannya sebagian besar equipment memiliki liquid pada kondisi operasinya, tetapi metode mana yang harus digunakan untuk mendeterminasi. Apakah wetted atau unwetted? Atau bisa dikatakan hingga batas mana suatu vessel dianggap wetted/unwetted?

 

Untuk menspesifikasi apakah suatu vessel termasuk wetted atau unwetted, dibutuhkan data2 parameter2 design process, seperti inventory liquid di dalam vessel, operating pressure, operating temperature, liquid physical properties (seperti heat capacity, latent heat, dan lain2), design pressure vessel, bahkan waktu yang dibutuhkan fire team untuk menangani fire.

Prosedure untuk mendistinguish/membedakan apakah suatu vessel termasuk wetted atau unwetted:

flowchart-1.jpg 

sesuai flowchart di atas, langkah2 menentukannya adalah:

1. Hitung estimated total vaporization time of liquid, yang merupakan jumlah dari liquid heating time, dan liquid boiling time. Persamaan yang berkaitan bisa dilihat di bawah. Dengan persamaan 1 dan 2.

2. bandingkan hasil perhitungan estimated total vaporization time of liquid tersebut dengan effective fire team response time. Bila lebih kecil, maka waktu penguapan cukup singkat, goto langkah 3. bila lebih besar, goto langkah 5.

dalam hal ini effective fire team response time tergantung dari kemampuan anggota fire teamnya, lokasi alat2 pemadam kebakaran, kondisi proteksi kebakaran pabrik tersebut. Waktu ini ditentukan oleh design engineer, tapi biasanya tidak kurang dari 15-20mnt.

Buat contoh, ASTM A 515 Grade 70 steel plate, 1 in thick, butuh waktu sekitar 17mnt untuk mencapai 1300 F dan akan rusak 2,5mnt setelahnya (pada temperature itu). itulah sebabnya biasanya fire team response tidak boleh lebih dari 20mnt. Yang juga berarti setelah 20mnt kebakaran, team tersebut harusnya bisa mengatasi kebakaran dan relief rate bisa mendekati nol.

3. hitung pressure ketika last drop of liquid tervaporisasi (PLDV) (persamaan 3). Bandingkan PLDV dengan PSV Set Pressure. Bila sama dengan atau lebih besar, berarti relief rate yang digunakan adalah rate maksimum yang diperoleh oleh wetted dan unwetted basis. Bila kurang, maka goto langkah 4

4. hitung estimasi tekanan dalam vessel 20mnt setelah kebakaran terjadi dengan menggunakan persamaan 4. Bila PATM lebih besar dari Ps, maka relief rate yg dihitung berdasarkan perhitungan untuk unwetted. Sesuai API 521 section 3.15.2.1.2 bila PATM tersebut kurang dari Ps maka PSV tidak dibutuhkan untuk kasus eksternal fire.

Untuk sebagian besar gas HC, thermal conductivity masuk dalam range insulation, sehingga dapat diasumsikan bahwa gas yang berada dalam vessel unwetted, akan dianggap termasuk dalam internal insulation. Sesuai dengan API 521, tabel 5, environment factor, bila conductivity of insulation 0.33 Btu/hr sqrft F. hanya sekitar 2% dari total panas yg dikeluarkan yg akan diserap oleh gas tersebut. Inilah sebabnya kenapa Q di persamaan 4 msh harus dikalikan dengan 0.02.

5. hitung tekanan dalam vessel 20mnt setelah kebakaran terjadi dengan menggunakan persamaan 5. Bila PATM lebih besar dari Ps, maka relief rate yg dihitung berdasarkan perhitungan untuk wetted. Sesuai API 521 section 3.15.2.1.2 bila PATM tersebut kurang dari Ps maka PSV tidak dibutuhkan untuk kasus eksternal fire. Hal ini bisa terjadi bila waktu penguapan lumayan panjang.

Sesuai dengan persamaan 5, berarti jumlah mol liq yg menjadi uap pada saat boiling, diasumsi sebanding dengan waktu penguapan.

persamaan-yg-digunakan.jpg

artikel ini ada yg part 2, yg membahas menentukan relief rate, yg gw usahain bakal gue posting di postingan selanjutnya…

kalo ada yg kurang setuju dengan bagian2 tertentu di postingan ini silahkan dilantaikan supaya gw juga bisa nambah ilmu…

6 Comments leave one →
  1. May 9, 2008 10:56 am

    Sekedar menambahkan,
    Unwetted area itu bisa dilihat dari
    1. fasa didalam vessel (jiga 100 % vapour, maka unwetted) jika 2 phase atau 100% liquid pake wetted (jika terjadi perubahan fasa ke vapour)
    2. yang dijelaskan mbak upiek hanya menjelaskan adanya perubahan fasa di dalam vessel sampai terjadinya/selesainya blowdown emergency.

    Salam,
    Singa Biru

  2. upieks permalink*
    May 9, 2008 2:42 pm

    @singa biru…

    gue setuju…
    ketika 100% vapor maka disebut unwetted. karena gak ada liquid.

    thanks,

  3. December 28, 2008 10:51 pm

    kayaknya oke nie….http://free-soft-games.blogspot.com

    mampir yach…skalian minta kritik ma sarannya,maklum pemula

  4. Renita permalink
    February 18, 2009 11:35 am

    Mau numpang tanya dong.
    Gimana ya cara nentuin relieving temperature buat fire case unwetted??pake HYSYS terus trial n error biar mass density nya sama kaya properties semula??bener ga sih??ada acuannya kah?

    • upieks permalink*
      February 19, 2009 7:48 am

      @renita
      huahahahahaha…
      sekian lumayan lama gak pegangn perhitungan PRV bikin orang jadi lemot bener yah…

      hahahahaha…
      give me sometime… ntar gue coba inget2 dan baca2 lagi…

      huahahahahaha…
      payah payah payah…

  5. Renita permalink
    February 19, 2009 8:01 am

    Hahaha…Gw dah dapet caranya piek.
    Temperature relieve di adjust (pake HYSYS) biar mass density yang setelah relieve sama dengan mass density sebelum relieve. Dengan catatan T relieve nya ga lebih dari 1100 F.
    Tapi gw masih wondering, knapa ya acuannya mass density?
    Trus if there any other method?
    hehehe…
    Salam kenal bu.
    Sekalian deh facebook lo kalo ada apa?hehehe…

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: