Handbook of Fire and Explosion Protection Engineering Principles, Second Edition: for Oil, Gas, Chemical and Related Facilities

Cover......Page 1
Handbook of Fire andExplosion Protection Engineering Principles: for Oil, Gas, Chemical and RelatedFacilities......Page 2
©......Page 3
Contents......Page 4
1.1 Fire, Explosions, and Environmental Pollution......Page 12
1.2 Historical Background......Page 13
1.3 Legal Influences......Page 16
1.4 Hazards and Their Prevention......Page 17
1.4.2 Fire Protection Engineering Role/Design Team......Page 18
1.5 Risk Management and Insurance......Page 19
1.6 Senior Management Responsibility and Accountability......Page 21
Bibliography......Page 22
2.2 Exploration......Page 23
2.3 Production......Page 25
2.4 Enhanced Oil Recovery......Page 26
2.4.2 Tertiary Recovery......Page 27
2.6 Refining......Page 28
2.6.3 Alkylation and Catalytic Cracking......Page 29
2.7.1 Production Percentages......Page 30
Bibliography......Page 31
3.2.1 Occupational Safety and Health Administration (OSHA)......Page 32
3.3 Insurance Recommendations......Page 33
3.4.1 General Philosophy......Page 34
3.6 Independent Layers of Protection......Page 36
3.7 Design Principles......Page 37
3.8 Accountability and Auditability......Page 40
Bibliography......Page 41
4.2 General Description of Hydrocarbons......Page 42
4.2.2 Alkyne Series......Page 43
4.3.1 Lower Explosive Limit and Upper Explosive Limit......Page 44
4.5 Autoignition Temperature......Page 45
4.7 Vapor Pressure......Page 48
4.10 Combustible......Page 49
4.12.3 Methane......Page 50
4.12.6 Propane......Page 52
4.12.9 Gasoline......Page 53
4.12.11.2 Diesel......Page 54
4.15 Wax......Page 55
Bibliography......Page 56
5.1 Introduction......Page 57
5.3 Gaseous Releases......Page 58
5.4 Mists or Spray Releases......Page 59
5.6 Nature and Chemistry of Hydrocarbon Combustion......Page 60
5.7.1 Jet Fire......Page 63
5.7.2 Pool Fire......Page 64
5.7.4 Nature of Hydrocarbon Explosions......Page 65
5.7.4.2 Vapor Cloud Explosions......Page 66
5.9 Semi-Confined Explosion Overpressures......Page 68
5.10 Vapor Cloud Overpressures......Page 69
5.11 Boiling Liquid Expanding Vapor Explosions......Page 70
5.12 Smoke and Combustion Gases......Page 71
5.13 Mathematical Consequence Modeling......Page 73
5.14.2 Oxygen Deprivation (Steam Smothering, Inerting, Foam Sealing, CO_2 Application)......Page 74
5.15 Incident Scenario Development......Page 75
5.16 Terminology of Hydrocarbon Explosions and Fires......Page 76
Bibliography......Page 77
6.1 Introduction......Page 78
6.3 Insurance Industry Perspective......Page 79
6.5 Major Incidents Affect Process Industry Safety Management......Page 81
6.5.1 Relevancy of Incident Data......Page 83
6.6 Incident Data......Page 84
6.7 Summary......Page 88
Bibliography......Page 89
7.2 Risk Identification and Evaluation......Page 90
7.2.1 Qualitative Reviews......Page 91
7.3 Specialized Supplemental Studies......Page 93
7.4 Risk Acceptance Criteria......Page 95
7.6 Insurance Risk Evaluations......Page 96
Bibliography......Page 97
8.2 Segregation......Page 98
8.3 Separation......Page 99
8.4 Manned Facilities and Locations......Page 102
8.6 Storage Facilities - Tanks......Page 103
8.7 Flares and Burn Pits......Page 104
8.8 Critical Utilities and Support Systems......Page 105
8.9 Arrangement......Page 106
Bibliography......Page 107
9.2 Drainage Systems......Page 109
9.3 Process and Area Drainage......Page 110
9.4 Surface Drainage......Page 111
9.5 Open Channels and Trenches......Page 112
9.6 Spill Containment......Page 113
Bibliography......Page 116
10.3 Electronic Process Control......Page 118
10.4 Instrumentation, Automation, and Alarm Management......Page 119
10.5 System Reliability......Page 120
Bibliography......Page 122
11.3 Design Philosophy......Page 124
11.5 Levels of Shutdown......Page 125
11.6 Reliability and Fail Safe Logic......Page 126
11.8 Activation Points......Page 128
11.10 Isolation Valve Requirements......Page 129
11.13 Protection Requirements......Page 130
Bibliography......Page 131
12.2 Objective of Depressuring......Page 132
12.3 Blowdown......Page 139
12.5 Flares and Burn Pits......Page 140
Bibliography......Page 142
13.2 Causes of Overpressure......Page 144
13.3 Pressure Relief Valves......Page 145
13.4 Thermal Relief......Page 146
13.5.1 Thermal Relief Fluid Disposal......Page 147
Bibliography......Page 148
14.3 Electrical Arrangements......Page 149
14.4 Electrical Area Classification......Page 150
14.7 Classified Locations and Release Sources......Page 152
14.8.1 Explosionproof Rated Equipment......Page 153
14.8.4 Purging......Page 154
14.10 Static......Page 155
14.11 Lightning......Page 156
14.15 Spark Arrestors......Page 157
Bibliography......Page 158
15.1 Introduction......Page 160
15.5 Drainage Systems......Page 161
15.6 Storage Facilities......Page 162
15.9 Rotating Equipment......Page 163
Bibliography......Page 164
16.2 Explosions......Page 165
16.3 Definition of Explosion Potentials......Page 166
16.4 Explosion Protection Design Arrangements......Page 167
16.5.3 Air Cooler Fans......Page 169
16.6 Damage-Limiting Construction......Page 170
16.7 Fireproofing......Page 171
16.7.1 Fireproofing Specifications......Page 173
16.7.2.5 Intumescent Coatings......Page 175
16.8 Radiation Shields......Page 176
16.11 Locations Requiring Consideration of Fire-Resistant Measures......Page 177
16.12.1 Interior Surfaces......Page 178
16.14 Smoke Dampers......Page 179
Bibliography......Page 180
17.2.1 Human Surveillance......Page 182
17.3 Smoke Detectors......Page 183
17.3.4 Laser......Page 184
17.4 Thermal or Heat Detectors......Page 185
17.4.1 Optical (Flame) Detectors......Page 186
17.5 Gas Detectors......Page 190
17.6 Application......Page 192
17.6.1 Typical Process Facility Applications......Page 194
17.8 Infra-Red (IR) Beam Gas Detector......Page 195
17.10 Alarm Setting......Page 196
17.11 Calibration......Page 198
17.15 Power Supplies......Page 199
17.19 Cross Zoning......Page 200
17.22 Vibration Avoidance......Page 201
Bibliography......Page 202
18.2 Emergency Response Plan......Page 203
18.3.1 Alarm Initiation......Page 204
18.5 Emergency Doors, Stairs, Exits, and Escape Hatches......Page 205
18.8 Offshore Evacuation......Page 206
18.8.1 North/South Atlantic and North/South Pacific Environments......Page 207
18.8.4 Flotation Assistance......Page 208
Bibliography......Page 209
19.2 Portable Fire Extinguishers......Page 210
19.2.4 Extinguishers for Class D Fires......Page 211
19.4 Water Supplies......Page 212
19.5 Fire Pumps......Page 213
19.6 Fire Pump Standards and Tests......Page 217
19.7 Firewater Distribution Systems......Page 218
19.8 Firewater Control and Isolation Valves......Page 219
19.11 Water Spray Systems......Page 220
19.14 Water Curtains......Page 221
19.16 Hydrants, Monitors, and Hose Reels......Page 222
19.18 Foam Suppression Systems......Page 224
19.18.2 Concentrations......Page 225
19.18.6 Overhead Foam Injection......Page 226
19.20.1 Carbon Dioxide Systems......Page 227
19.20.1.2 Safety Precautions......Page 228
19.20.1.4 System Leakages......Page 229
19.20.1.6 Halons......Page 230
19.20.2.1 Oxygen Deficient Gas Inerting Systems......Page 231
19.21.2 Dry Chemical......Page 232
19.22.1 Chemical and Foam......Page 234
Bibliography......Page 238
20.3 Desert Arid Environments......Page 241
20.4 Tropical Environments......Page 242
20.6 Offshore Facilities......Page 243
20.7.2 Isolation Capability......Page 244
20.8 Exploration Wellheads (Onshore and Offshore)......Page 245
20.9 Loading Facilities......Page 247
20.11 Oil Filled Transformers......Page 248
20.13 Enclosed Turbines or Gas Compressor Packages......Page 249
20.15 Heat Transfer Systems......Page 250
20.16 Cooling Towers......Page 251
20.19 Cafeterias and Kitchens......Page 252
Bibliography......Page 253
21.1 Introduction......Page 254
21.3 Control Room Consoles......Page 255
21.5 Instructions, Markings, and Identification......Page 257
21.6.1 Colors......Page 258
21.6.2 Numbering and Identification......Page 259
21.8 Panic......Page 260
21.10 Accommodation of Religious Practices......Page 261
Bibliography......Page 262
Appendix A: Testing Firewater Systems......Page 263
A.1 Testing of Firewater Pumping Systems......Page 264
A.2 Testing of Firewater Distribution Systems......Page 268
A.3 Testing of Sprinkler and Deluge Systems......Page 272
A.4 Testing of Foam Fire Suppression Systems......Page 274
A.5 Testing of Firewater Hose Reels and Monitors......Page 275
A.6 Fire Protection Hydrostatic Testing Requirements......Page 277
Appendix B: Reference Data......Page 278
B.1 Fire Resistance Testing Standards......Page 279
B.2 Explosion and Fire Resistance Ratings......Page 281
B.3 National Electrical Manufacturers Association (NEMA) Classifications......Page 284
B.4 Hydraulic Data......Page 290
B.5 Selected Conversion Factors......Page 291
Acronym List......Page 296
Glossary......Page 299
A......Page 307
B......Page 309
C......Page 311
D......Page 313
E......Page 316
F......Page 320
G......Page 324
H......Page 326
I......Page 330
J......Page 332
L......Page 333
M......Page 334
N......Page 335
O......Page 336
P......Page 338
R......Page 342
S......Page 344
T......Page 347
U......Page 348
V......Page 349
W......Page 350