Sistemas de proteção de pressão de equipamentos: estudo e caracterização de equipamentos sob pressão instalados na DOW Portugal

Abstract

As medidas de segurança em processos químicos destinadas a evitar acidentes relacionados com descontrolo de pressão são uma das maiores preocupações das indústrias. O presente trabalho teve como principal objetivo avaliar um equipamento sob pressão existente na zona das utilidades da Dow Portugal. A avaliação passou por várias fases tendo sido avaliados cenários de sobrepressão com o auxílio do documento UG140: overpressure protection by system design. Numa fase inicial estudou-se em detalhe o equipamento sob pressão, um desarejador, a avaliar. Por ter uma função importante toda a sua filosofia de funcionamento foi explicada em detalhe. Após a compreensão do equipamento procedeu-se a uma leitura extensiva de todos os documentos disponibilizados pela empresa para conhecimento do processo, do equipamento a avaliar (nomeadamente condições de operação e dados de correntes de entrada e de saída) e informações relativas a equipamentos adjacentes com influência no equipamento em avaliação. Nesta fase foram também consultados P&ID e procedimentos para a abertura e inspeção do mesmo. De seguida aplicando o UG140: overpressure protection by system design foram avaliados 7 cenários dos quais 3 foram validados: sobrepressão pelas correntes de alimentação, falhas múltiplas e expansão térmica líquida causada pela fonte de aquecimento do equipamento. Face à validação destes cenários procedeu-se à avaliação de quais os métodos de proteção contra sobrepressão necessitavam de ser instalados onde se concluiu que os dispositivos de alívio de pressão (em particular as válvulas de alívio de pressão) são a melhor opção, pelo que, se prosseguiu para o seu dimensionamento. Foram dimensionadas duas válvulas de alívio de pressão utilizando as equações da norma API 520 parte I: uma para libertar vapor e outra para líquido, sendo o procedimento demonstrado na íntegra. A escolha de qual a melhor válvula foi feita seguindo a lista da norma API 526 sendo a de líquido de dimensões 6Q8 correspondendo a um orifício de 71,29 𝑐𝑚2 e a de vapor de dimensões 1,5H3 com o orifício correspondente de 5,06 𝑐𝑚2. Toda a documentação relativa a esta avaliação foi preenchida. Por último foi efetuado uma simulação no ASPEN PLUS com o objetivo de confirmar os resultados obtidos. Os resultados obtidos pela simulação foram concordantes apesar de o orifício requerido para a válvula de líquido ter um valor ligeiramente superior devido ao método de cálculo utilizado pelo simulador. Este trabalho permitiu melhorar a segurança da planta da DOW Portugal.

The safety measures in chemical processes to avoid accidents related to pressure decontrol are one of the major concerns in industries. The main objective of this work was to evaluate an existing pressure vessel in the utilities area of Dow Portugal. The evaluation went through several phases, having been evaluated 7 possible overpressure scenarios with the help of the document UG140: overpressure protection by system design. In an initial phase the pressure vessel, a deaerator, was studied in detail. Since it has an important function, its entire operating philosophy was explained in detail. After understanding the equipment, an extensive reading of all the documents made available by the company for knowledge of the process, the equipment (namely operating conditions and input and output current data) and information regarding adjacent equipment with influence on the equipment. In this phase P&ID and procedures for opening and inspecting it were also consulted. Then, applying UG140: overpressure protection by system design, 7 scenarios, were evaluate, 3 of which were validated: Over-Pressurization by Feed-Stream, Multiple Failures and Liquid Thermal Expansion Caused by Process Heat Source. After validating these scenarios, methods of overpressure protection needed to be installed were evaluate, leading to the conclusion that pressure relief devices (pressure relief valves) are the best option. Thus, sizing of these equipment was done. Two pressure relief valves were sized, one to release steam and other for liquid, using the equations of standard API 520 part I, with the procedure fully shown. The selection of the best valve was made following the API 526 list, being the liquid valve of dimensions 6Q8 corresponding to an orifice of 71,29 𝑐𝑚2 and the steam valve of dimensions 1,5H 3 with the corresponding orifice of 5,06 𝑐𝑚2. All documentation for this evaluation was completed. Finally, a simulation was performed in ASPEN PLUS to confirm the results obtained. The results obtained by the simulation agreed even though the orifice required for the liquid valve had a slightly required orifice value due to the calculation method used by the simulator. This work allowed to improve the safety of DOW Portugal's plant.