Escalation for Layout & Spacing: Vessel Rupture

Escalation and its impact - Vessel failure 

Escalation here refers to the consequence of an initial event causing subsequent events. For example, the initial event could be a leak from an equipment with the consequences of a jet or pool fire, and this initial event could cause subsequent events, which could be the failure of other equipment, causing further consequences. This is generally referred to as the “Domino effect” or “escalation”.

 

Escalation => failure of other equipment = rupture 

Other equipment=> pressurized vessel and piping systems 

Rupture (vessel and/or BLEVE, ADNOC도 escalation을 BLEVE 등으로 간주함)=>  accelerated fragments(missiles), fireball, and blast overpressure 

Risk of a missile - vessel 4.5 barg(API RP 521 Minimum design pressure, open system, not closed system), piping 20 barg. 이 내용 Acetylene service deflagration 설계하는 데도 이용되는 관점인 듯. 

 

Process unit 은 One or more isolatable section. 기준은 Spacing table의 구분 단위로 이해하면 될 듯. 

Isolatable section은 EDP의 기준이 되는 단위. 

Isolatable section은 fire zone과 같은가? 

 

Escalation: Inter-Process units (between two adjacent process units)

Escalation due to vessel rupture을 예방하기 위해 process unit 사이에 spacing (safety distance)적용한다. 이는 이미 ALARP이라고 demonstrated가 된 것이다. 이 distance를 적용했다면 ALARP을 충족하는 것이다. 

Process units, Flare/vents, Tank

 

다만, 경우에 따라 해당 spacing을 적용하기 힘든 경우는 risk based assessment can be used for ALARP demonstration purpose. 방법은 consequence modeling 혹은 risk analysis를 통해 가능하다.

(1) Consequence modeling (PEM) 

      ALARP criteria: medium hole size 22mm leak hole, initial release rate at a maximum operating pressure, 37.5 kW/m2 

(2) Risk analysis

      ALARP criteria: complete hole set, 37.5 kW/m2 at operating pressures with a frequency of >E-04

 

Escalation due to vessel rupture가  발생한다고 판단하는 thermal radiation의 기준은 37.5kW/m2이다. 

37.5 kW/m2: Sufficient to cause damage to process equipment. 

 

Escalation: Intra-Process unit (within the same process unit or isolatable segment)

Escalation within the same process unit or isolatable segement: 동일한 공정 유닛 또는 격리 가능한 구간(intra-unit) 내에서의 화재 시나리오로 인한 압력용기 파손(escalation)은, 대체 감압 속도(alternative depressurization rate)를 지원하기 위해 ALARP를 입증해야 할 필요가 있는 경우, 다음 방법 중 하나를 사용하여 평가할 수 있다

(1) Excel based calculation: Estimatio of Temperature rise when it exposed to external fires 

(2) CFD 

 

In summary, 

Process unit간의 escalation 예방은 safety distance 적용함. 여의치 않을 경우 modeling으로 점검. 

그래도 criteria에 부합하지 않는다면 어떤 조치를 할 수 있는가? Barrier? 

Process unit내에서는 Vessel rupture의 피해를 예상해보고 필요시 EDP 고려가능함.

 

References

SP-1258 PEM/QRA

SP-1127 Layout