BAB IX

RELIEF SIZING

CHEMICAL PROCESS SAFETY

FUNDAMENTAL WITH APPLICATIONS

RELIEF SIZING

Relief sizing digunakan untuk menentukan area lubang pengeluaran dari peralatan relief.

Langkah Sizing :

- Menentukan source model yang tepat

- Menentukan persamaan yang tepat berdasarkan fundamental hidrodinamisnya

Beberapa jenis Sizing :

(1) Conventional spring-operated reliefs (liquid or vapor-gas service)

(2) Rupture Disc in liquid or Vapor-gas service

(3) Two Phase Flow During Runaway Reactor Relief

(4) Relief For Dust And Vapor Explosion

(5) Relief For Fire External To Process Vessels

(6) Relief For Thermal Expansion Of Process Fluids

RELIEF SIZING

(1) Conventional spring-operated reliefs liquid service

- kecepatan melalui relief tipe ini :

C0 = koefisien discharge

- Luas Area : -->

API :

Kv = koreksi viskositas (atau figure 9-2)

Kp = koreksi overpressure (figure 9-3)

Kb = koreksi backpressure (figure 9-4)

2 cc

g Pu C

0 2

v

c

QA

PC g

1/ 22

0

/

38.0

refvin psi Q

Agpm C P

10.975

1700.98

Re

vK

1/ 22

0

/

38.0 1.25

refv

v p b s b

in psi QA

gpm C K K K P P

Relief Sizing

Gambar 9-2 Koreksi viskositas

Relief Sizing

Koreksi Overpressure

RELIEF SIZING

Koreksi Backpressure

RELIEF SIZING

(2) Conventional spring-operated reliefs vapor-gas service

- Laju Alir Vol. :

- Luas Area : untuk gas tidak ideal :

= rasio kapasitas panas, Kb = koreksi backpressure (fig 9-5 dan 9-6)

z = faktor kompresibilitas M = massa molekul rata-rata

P = Pmax + 14.7, Pmax = Pgauge maks dalam psig untuk relief vapor

rekomendasi nya :

Pmax = 1.1Ps untuk vessel bertekanan tanpa ada panas

Pmax = 1.2Ps untuk vessel exposed to fire

Pmax = 1.33 Ps untuk pipa

1 / 1

2

1

co

g

gQm C AP

R

M

T

PC

QA

o

m

M

T

PKC

QA z

bo

m

M

T

PKC

Q z

bo

m

Relief Sizing

Gambar 9-5 Koreksi Back Pressure

Relief Sizing

Gambar 9-6 Koreksi backpressure

RELIEF SIZING

(3) Rupture Disc in liquid service

Gunakan persamaan pada sistem Conventional spring-operated reliefs

(4) Rupture Disc in vapor-gas service

- Luas area :

(5) Two Phase Flow During Runaway Reactor Relief

- laju Alir Vol. :

- Flux massa :

lewat lubang :

lewat pipa : , ψ terdapat pada figure 9-8

v cm

fg s p

H A gQ

v T C

0.9 v cT

fg s p

H gQmG

A v T C

M

T

P

QA zm

sp

c

fg

vmT

TC

g

v

H

A

QG

RELIEF SIZING

RELIEF SIZING

Luas Area : atau

dimana q dihasilkan dari reaksi eksotermik yang dihitung mengunakan dasar

informasi kinetik atau dari DIERS VSP :

s = laju pemanasan pada set pressure dan derivatif

m = kenaikan temp. pada tek. maks yang dicapai.

Persamaan ini mengasumsikan :

1. Homogen atau seragam

2. Perubahan GT kecil sepanjang relief

3. q konstan

4. Sifat fisik Cv, ΔHv, dan vfg konstan

5. Sistem adalah sistem tempered reactor

2

o

T s v

o

m qA

V dPG T C T

m dT

2

TCv

H

m

VG

qmA

v

fg

v

o

T

o

ms

vdt

dT

dt

dTCq

2

1

Relief Sizing

Metode Nomograph Sederhana

Fauske mengembangkan pendekatan chart-driven sederhana untuk

kasus relief reaktor dua fasa. Persamaannya

A = luas area vent relief ; V = volume reaktor

ρ = densitas reaktan ; GT = fluks massa melalui relief (pers 9-15 atau 9-18)

Δtv = waktu venting

dimana :

Kombinasi pers 9-22, 9-14, dan 9-23 :

Dengan menganggap 20% absolut over pressure, asumsi Cp =2510 J/kg

dan asumsi hubungan saturated water :

vT tG

VA

s

p

vq

TCt

P

qCTgVA s

Psc

2/1

barP

Cdt

dT

kgmAs

o min/00208.0

1000/2

Relief Sizing

Nomograph hasil sederhana diplot pada fig 9-9

RELIEF SIZING

(6) Relief For Dust And Vapor Explosion

- Vent area untuk struktur tekanan rendah :

dengan berbagai asumsi, dapat disederhanakan :

1

max 1

1

s u u

o o

f

o

A S P

C G P

AP

P

vent sC AA

P

RELIEF SIZING

Table 9-1 Combustible Characteristic Constant for Swift Epstein

Equation

Combustible material Cvent Cvent

Anhydrous ammonia

Methane

Aliphatic gases (excluding methane) or

gases with fundamental burning velocity

less than 1.3 times that of propane

St-1 dusts

St-2 dusts

St-3 dusts

0.05

0.14

0.17

0.10

0.12

0.20

0.13

0.37

0.45

0.26

0.3

0.51

psi kPa

RELIEF SIZING

Vent untuk struktur Tekanan tinggi:

Area :

Combusting vapor discharging through a low inertial vent, L/D <2 :

Combusting vapor discharging through a low inertial vent ,L/D 2 - 5 :

Combusting dust discharging through a low inertial vent ,L/D <2 :

2 ≤ L/D < 6 dan Pred < 1.5 bar :

1/3

max

G St

dPK orK V

dt

2

2

750

v G

LA K

DA

3/2572.0582.0 .1.0175.00567.0log127.0 VPPPKA statredredGV

753.05.0569.0

max

5 .1.027.010264.3 VPPPKPA redstatredStV

D

LPAA redv log758.0log305.4

RELIEF SIZING

(7) Relief For Fire External To Process Vessels

Luas Area :

Vfg = perbedaan volume antara vapour dan liquid

GT = fluks massa melalui relief

Rekomendasi Crozier untuk Q :

Q = 20000 A (20<A<200) ; Q = 199300A0.566(200<A<1000)

Q = 936400A0.338 (1000<A<2800) ; Q = 21000A0.82 (A>2800)

Menurut API 520 :

Q = 21000FA0.82 (apabila pemadam kebakaran ada dan material mudah terbakar dapat

dibuang dari vessel)

Q = 34500FA0.82 (tidak tersedia pemadam kebakaran dan drainase)

o fg

T v

Qm vA

G V H

RELIEF SIZING

Tabel 9-2 Environment Factors F

Insulation Thickness (in) Environment Factor F

0

1

2

4

1.0

0.3

0.15

0.075

RELIEF SIZING

(8) Relief For Thermal Expansion Of Process Fluids

- laju alir volumetrik :

UA = Koefisien heat transfer

T = temperatur Fluida

Ta = temperatur ambient

β = thermal expansion

v a

p

Q UA T TC