Oil & Gas 산업에서의 Equipment Design, Flare System 및 Fire Protection System 최적 설계를 위한 화공, 안전 통합 연구

Abstract

In Oil & Gas industries, one of the primary concerns is to prevent and mitigate risk such as vessel rupture and escalation between installations from accidents involving leaks and subsequent fires. Determining the appropriate level of protection in such situations often is regarded as a subjective matter, varying between projects and owners. The complexity lies in the fact that what may be considered sufficient protection for one project or owner may not necessarily be deemed satisfactory for another. On the other hand, following the traditional recommendations of international standards like API 521 may result in design-related issues, including low temperature concerns, excessive flaring load, environmental hazards associated with the disposal of hydrocarbon and toxic gases, as well as heightened requirements for fire protection systems. Consequently, establishing a universally applicable standard for the optimum design becomes challenging, as it necessitates considering a multitude of factors, such as project specifications, risk assessments, regulatory requirements, and individual perspectives on acceptable levels of risk. Thus, achieving consensus on the adequate protection level remains an ongoing challenge within the Oil & Gas sector. In order to overcome this challenge, this thesis aims to present the universally applicable standard and comprehensive approach to find the appropriate protection level and the optimum design point considering safety aspects, cost-effectiveness and enhanced emergency response capabilities, specifically addressing the risks associated with vessel rupture and escalation. The proposed comprehensive approach in this thesis will be called Integrated Process/Fire Safety Assessment (i-PFSA) and establish a widely acceptable standard for determining the appropriate level of protection for systems with high operating pressure and significant inventory volume against over pressurization resulting from fire exposure. This will be achieved through a comparison with the traditional approach outlined in API 521 and the verification will be carried out for the oil & gas plant in East Asia. |석유 및 가스 산업에서 주요 관심사 중 하나는 유출 사고 및 이에 따른 화재로 인한 Vessel 및 설비 파열 및 주변 설비로의 화재 및 폭발의 전파 등의 위험을 예방하고 완화하는 것입니다. 이러한 상황에서 적절한 보호 수준을 결정하는 것은 종종 주관적인 관점에 따라, 프로젝트의 특성과 소유주(Owner)의 판단에 따라 다양성을 보입니다. 복잡성은 한 프로젝트 또는 소유주에게 충분한 보호로 간주될 수 있는 것이 다른 프로젝트나 소유주에게는 만족스러운 것으로 간주되지 않을 수 있다는 사실에 있습니다. 반면에 API 521과 같은 국제 표준의 전통적인 권장 사항을 따르는 것은 저온 문제, 과도한 플레어링 부하, 탄화수소 및 유독 가스의 처리와 관련된 환경 위험, 그리고 화재 보호 시스템에 대한 높은 요구 사항을 포함한 설계 관련 문제를 야기할 수 있습니다. 따라서 모든 프로젝트 사양, 위험 평가, 규제 요구 사항 및 허용 가능한 위험 수준에 대한 개별적인 관점과 같은 다양한 요소를 만족시킬 수 있는 보편적으로 적용 가능한 설계 기준을 수립하는 것은 매우 어렵습니다. 따라서 적절한 보호 수준에 대한 합의에 도달하는 것은 석유 및 가스 부문에서 지속적인 과제이고 매우 중요한 도전입니다. 이러한 도전을 극복하기 위해 본 논문에서는 안전 측면, 비용 효율성 및 향상된 긴급 대응 능력을 고려한 적절한 보호 수준과 최적 설계 지점을 찾기 위한 보편적으로 적용 가능한 기준과 포괄적인 접근 방식을 제시하는 것을 목표로 합니다. 이 논문에서 제안하는 포괄적인 접근 방식은 통합 화공 및 화재 안전 평가(i-PFSA)라고 부르며, 특히 높은 작동 압력과 상당한 저장량을 가진 시스템이 화재에 노출되어 과압되는 경우에 대한 적절한 보호 수준을 결정하기 위한 광범위하게 수용 가능한 기준을 수립할 것입니다. 이를 위해 API 521에 기술된 전통적인 접근 방식과 비교를 통해 검증을 수행하며, 동아시아의 석유 및 가스 공장을 대상으로 이 새로운 접근 방식의 효용과 유효성을 논하고자 합니다.