Thermal runaway studie
Procesengineering
Een HAZOP (Hazard and Operability Study) en daaropvolgende LOPA (Layers of Protection Analysis) brachten één kritieke case naar voren in een batchreactie: thermal runaway met oplopende temperatuur en druk. Doel van de studie was nagaan of de bestaande lagen volstaan en welke bijkomende maatregel nodig is.
Over de case
Context:
In een batchreactor kan verlies of vertraging van temperatuurbeheersing leiden tot ongecontroleerde warmteontwikkeling. Mogelijke initiërende oorzaken zijn onder meer foutieve meting, verminderde warmteafvoer of afwijkende dosering. De potentiële gevolgen omvatten overschrijding van ontwerpgrenzen voor temperatuur en druk.
- Aanpak:
Selectie uit HAZOP naar LOPA: Het runaway-scenario is geselecteerd vanwege de hoge ernst. De initiërende gebeurtenis is gekwantificeerd en bestaande onafhankelijke beschermingslagen (IPL’s) zijn beoordeeld op onafhankelijkheid, betrouwbaarheid en detecteerbaarheid. - Bestaande lagen (generiek):
- Procescontrole met alarmen en operatorinterventie binnen gedefinieerde responstijden.
- Periodieke reiniging/kalibratie en preventief onderhoud om degradatie van meet- en regelfuncties te beperken.
- Passieve/mitigerende voorzieningen (bijv. gecontroleerde drukontlasting of noodkoeling), voor zover aanwezig.
- LOPA-resultaat: De optelsom van werkzame IPL’s liet een risicoreductie achterwege die nodig is om de doelwaarde te halen. Er bleef een Risk Reduction Factor (RRF)-tekort overeenkomend met een instrumentele maatregel op SIL 1-niveau.
- Aanbevolen maatregel: implementatie van een Safety Instrumented Function (SIF) voor automatische quench (gecontroleerde, automatische ingreep om de reactie te temperen), geactiveerd door een onafhankelijk detectiesignaal (bijv. druk- of temperatuurbewaking). De SIF wordt onderbouwd met SIL-verificatie, een Proof Test-interval en een Site Acceptance Test (SAT) om de functionele prestaties bij inbedrijfname en tijdens de levenscyclus te borgen.
Resultaat:
Met de SIF “automatische quench” (SIL 1) aangevuld door de aanwezige generieke lagen (operatorrespons, onderhoudsprogramma’s en eventuele passieve/mitigerende voorzieningen) wordt het RRF-tekort gesloten en daalt de kans op het runaway-gevolg tot de beoogde TEL (Tolerable Event Likelihood). De voorgestelde set maatregelen is onafhankelijk, verifieerbaar en gericht op het tijdig onderbreken of afremmen van thermal runaway.