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What is 迪尔斯 Design Institute for Emergency Relief Systems?

Emergency Relief System Design Using 迪尔斯 Technology

根据AIChE,“紧急救援系统设计研究所(DIERS)成立于1976年,由29家公司组成的联盟,致力于开发处理紧急反应的紧急救援系统的设计方法。

用于粉尘危害分析的1立方米腔室表征材料DHA v型拇指

迪尔斯 SPENT $1.6 million to investigate the two-phase vapor-liquid onset/disengagement dynamics and the hydrodynamics of emergency relief systems. Of particular interest to 迪尔斯 were the prediction of two-phase flow venting and the applicability of various sizing methods for two-phase vapor-liquid flashing flow.

迪尔斯 became a Users Group in 1985 with over 200 companies (75 percent domestic and 25 percent international) ultimately requesting membership and having their corporate representatives participate in the semi-annual meetings.

The Purpose of 迪尔斯

  • 为了减少发生压力事故的频率,严重性和后果,以及

  • 开发新技术,以改善紧急救援系统的设计。

Hans K. Fauske, 福斯克& Associates, LLC, the “Grandfather” of 迪尔斯

福斯克&Associates,LLC(FAI)是紧急救援系统设计研究院(DIERS)的主要研究承包商,&由AIChE赞助的这29家公司赞助的D计划于1985年完成。  Company founder, Dr. Hans K. 福斯克served as the principal investigator and overall technical leader of the 迪尔斯 research project. A primary purpose of that effort was the evaluation of emergency relief vent requirements, including energy and gas release rates for systems under upset conditions and the effect of two-phase flow on the emergency discharge process.

The 迪尔斯 program resulted in the development of a bench-scale low thermal inertia adiabatic calorimeter, which was first commercialized as the Vent Sizing Package (VSP2)。后来的改进导致产生了VSP2。反应系统筛选工具(RSST) was introduced by FAI in 1989 to provide an easy, inexpensive approach to the 迪尔斯 testing method. Recent enhancements led to the Advanced RSST (ARSST) in 1999. FAI uses the 迪尔斯-based VSP2 and ARSST量热仪以表征化学系统并设计紧急泄压系统。两种仪器均提供直接适用于过程规模的排气口尺寸数据。

Dr. 福斯克provided overall technical direction for the AIChE’s acclaimed 迪尔斯 program formed to develop methods for the design of emergency relief systems to handle runaway reactions. Currently, Dr. 福斯克is performing a pivotal role in resolving potential process safety issues and the development of inherently safe nuclear and chemical process reactor concepts.

Technical Background

梁爱国博士和H.K.博士于1986年由Elsevier Thermochimica Acta出版,“低热惯性装置中的热失控反应”。福斯克&Associates,LLC以及Union Carbide Corporation的Harold Fisher博士指出:“描述了一种利用独特的低热容量样品容器的新设备,用于研究热失控反应。这项新技术提供的其他功能包括几乎相等的压力随着失控的进行,样品容器与外部安全壳之间的温度梯度逐渐减小,样品容器外部的温度梯度接近零以最大程度地减少热损失,磁力搅拌机制和远程进料能力。结果表明,过氧化丁酯的分解与先前发表的动力学模型非常吻合,最后,提出了在失控情况下的碱催化的苯酚-甲醛反应。”在此介绍中,介绍了两种通常用于获取有关失控反应放热信息的设备,即差示扫描量热仪(DSC)和加速速率量热仪(ARC)。

Emergency Relief System Design Using 迪尔斯 Technology

 

在1987年4月的《工厂/运营进度》中,

Dr.'s Joseph C. Leung and 福斯克of 福斯克& Associates, LLC extended the applications further in "Runaway Systems Characterization and Vent Sizing Based on 迪尔斯 Methodology." Looking beyond trends, the article discusses the diverse nature of runaway systems. Vent sizing for 50 industrial chemical systems testing over 2 years. Please see more here:

Relief Valve Sizing

发表于《工厂/运营进展》(1988年7月)

Dr. 福斯克wrote: Emergency Relief System Design for Reactive and Non-Reactive Systems: Extension of the 迪尔斯 Methodology他在其中指出:“总结了反应性和非反应性化学物质的简单机理模型。 迪尔斯方法已被扩展和简化,以解决蒸汽分离和摩擦效应,包括层流条件-这是DIERS程序的主要目标。”他进一步指出,与泄压系统设计有关的两相流现象Boyle和Huff在过去的研究和计算机建模中认识到了用于失控化学反应的方法,由于需要对反应系统进行广泛的热动力学和热物理表征,因此很少提供数据库来提供排放口,因此,较简单的分析方法可以进行排放最好使用直接测试数据(例如DIERS台式设备)进行尺寸调整。第一次,DIERS中的失控反应可以近似于工业容器中的严重程度。以商标VSP(通风口尺寸调整套件)提供…”

Emergency Relief System Design Using 迪尔斯 Technology


在1990年, “简单,便宜 Approach to the 迪尔斯 Procedure”

Fauske的Michael J. Creed和Fauske博士“对DIERS程序的一种简单,廉价的方法”&Associates,LLC在下面发表了一篇文章,指出:“ 迪尔斯计划包括两个关键贡献。一个是强调正确确定在不正常条件下以及蒸汽和气体系统的源项能量释放率和气体产生率的重要性。开发一种新的台式规模的设备,利用该设备可以得出这样的确定结果,并将其直接推导到全面应用中;另一种情况则是强调两相流在紧急泄压过程中的重要性以及通风口尺寸的发展对多相行为有效的技术。

It has been suggested, however, that the 迪尔斯 methodology can be so complex and time consuming that it may be beyond the capability of the small facility operator and, therefore, hat much more user-friendly techniques must be developed. Hopefully, the inexpensive and easy-to-use methodology summarized here will satisfy this need and encourage the widespread use of the AIChE-IDERS vent-sizing methodology.”

Relief Valve Sizing

Many white papers, articles, and blogs have been written by 福斯克&自1980年以来担任Associates,LLC的成员,负责救济系统设计,失控反应,ARSST, the VSP2, 迪尔斯, two-phase flow and more. Here are a few:

In the Winter 2019 Issue of FAI’s Process Safety News, Dr. 福斯克teased “澄清非平衡和平衡闪蒸流:一种简单易用的两相流模型 与安全阀非常吻合,喷嘴管数据如下图所示。恒定的流动面积长度L是关键参数,流动模型提供了导致非平衡(短)和平衡(长)闪蒸流动的值。喷嘴入口条件可以是过冷液体,饱和液体或低质量的两相气液混合物,所有条件都可以通过简单的流量模型准确预测。详细信息和简单的模型示例计算将在2019年9月16日至18日在伊利诺伊州伯尔里奇举行的AIChE 迪尔斯会议上介绍,由Hans K.Fauske,D.Sc.福斯克荣誉退休及摄政顾问& Associates, LLC.”

救济系统设计培训

福斯克&Associates,LLC自豪地提供有关这些主题的培训,并定期发布文章和博客。流行的救济系统设计课程提供CEU,通常为期两天。

 

与其他紧急排气口尺寸课程不同,该课程重点介绍了简化的计算方法,这些方法能够提供安全的但并非过于保守的泄压系统设计,重点是反应性化学物质和两相流的作用。

 

这些方法的基准测试将通过事件和可用的工厂数据进行说明。通过实际的设计示例演示了方法和方程式的使用,这些示例涵盖了蒸汽,气体和混合系统。

 

参加者将参加小组研讨会,并在课程结束时完成一次独立测验,以确保对材料的理解。包括实验技术的实验室会议演示。

Course Topics – Day 1

  • 通风口尺寸介绍和案例研究
  • Vent Sizing Fundamentals
  • 守则和标准说明
  • History for 迪尔斯
  • Tow-Phase Flow Considerations
  • Experimental Considerations
  • 基于所有气体或蒸汽排放的排放口尺寸
参加安全阀尺寸调整培训

Course Topics – Day 2

    • Vapor System Vent Sizing
    • Gassy System Vent Sizing
    • Hybrid System Vents Sizing
    • 蒸汽,混合气体系统的简化两相流方法
    • Non-Reactive Fire Sizing

 

 

Combustible Dust Testing Labs

Course Topics – Day 3

  • 稳定的溢流阀操作
  • 排放系数评估
  • 收容和处置注意事项
  • Lab Demonstrations
发电厂安全说明

Learning Outcomes

  • Understand up-to-date 迪尔斯 vent sizing methodologies and models, as well as the role of single and two-phase flow in venting behavior
  • 使用正确的模型和方法进行通风口尺寸计算
  • 应用绝热量热数据
  • 能够使用动手技术和“经验法则”来确保指定了实际的容器和通风口尺寸条件
有关救济系统设计课程的更多信息,
contact [email protected] or click here:  FAI University
 

More On the ARSST and VSP2

先进的反应系统筛选工具  (ARSST) Background

福斯克&Associates,LLC(FAI)的高级反应系统筛选工具 (ARSSTTM)是一种低热惯性量热仪,用于获取关键的不合格过程设计数据。 FAI提供ARSST 以及定制选项,例如高压容器和流量状态检测器,以及常用项目,例如测试池,加热器,密封管和热电偶。 在FAI,我们不仅利用ARSSTTM 在设备齐全的危害实验室中,但我们也制造和销售量热仪,供客户使用。

The ARSST is based on 迪尔斯 two-phase methodology, which is recognized by OSHA as an example of good engineering practice. This easy-to-use device is also capable of generating low phi-factor data for 迪尔斯 vent sizing and is an excellent tool for industry as well as any university engineering lab for research or unit operation studies.

ARSST 测试用于模拟诸如冷却损失,搅拌损失,试剂误加料,大量加载的不安定,批次污染和明火加热等不安定情况。 这种易于使用且具有成本效益的量热仪可以快速安全地识别过程工业中潜在的反应性化学危害。  ARSSTTM 数据可得出关于失控反应过程中温度和压力上升速率的重要实验知识,从而提供可直接应用于全面过程条件的可靠的能量和气体释放速率。

The ARSST 通常在重量约为10 ml的轻型玻璃测试池中使用5-10克样品。 该测试室配有皮带加热器(用于通过预编程的温度扫描加热样品),然后安装在350 ml的容器中。 测试通常使用开放式测试单元方法进行。 在此测试配置中,测试单元要通向安全壳。 通过在安全壳上施加惰性背压来防止测试样品挥发。

Benefits

The ARSST 使用户能够快速获得可靠的绝热数据,这些数据可用于多种安全应用,包括表征材料相容性,热稳定性和反应化学性质。测试数据包括绝热的温度和压力变化率,由于较低的热惯性,可以将其绝热速率直接应用于过程规模,以确定卸压口尺寸,急冷罐设计以及与过程安全管理相关的其他卸压系统设计参数。

Features

  • User-friendly
  • 易于设置,可快速完成测试
  • 快速筛选新工艺和现有工艺中的热危害
  • Scanning and isothermal modes
  • 热危险评估的可靠结果
  • 开孔或闭孔测试(从闭孔测试中获得蒸气压数据)
  • Small sample size
  • 轻质玻璃测试池,适当混合
  • 兼容于 流态检测器(FRED) 通风口定型设备(FRED 区分泡沫行为和非泡沫行为)
先进的反应系统筛选工具

Applications

  • 获取完整的化学系统数据:
    • Critical temperature
    • Kinetic parameters
  • Vent sizing
  • 紧急救援系统设计
  • 可容纳高能和烟火
  • 估计过程安全参数,包括:
    • Onset temperature
    • 温度& pressure rise rates
    • Adiabatic temperature rise
    • Heat of reaction and mixing
    • Tempering temperature
    • Time to maximum rate (tmr)
    • 自加速分解温度(SADT)

通风口尺寸调整套件2(VSP2™)背景

福斯克&Associates,LLC(FAI)通风口尺寸调整套件2™(VSP2™)是一种低热惯性绝热热量表,用于利用最新技术进行过程危险性表征 DIERS 技术来获得关键的扰乱过程设计数据。 它是原始版本的商业版本 DIERS台式仪器。在FAI,我们不仅利用VSP2™ 在设备齐全的危害实验室中,但我们也制造和销售量热仪,供客户使用。

其多功能和创新的设计使VSP2™ 模拟可能导致化学反应失控的异常(异常)情况(例如,冷却损失,搅拌失败,试剂误加料,大量加载的异常,批量污染,火源加热等)。由于它是一种低热惯性(phi因子)设备,因此可以直接调节温度和压力的上升速率。

Vent Sizing Package 2 (VSP2™)

Benefits

VSP2™ utilizes established 迪尔斯 technology to identify and quantify process safety hazards so they can be prevented or accommodated by process design.  

测试数据包括绝热的温度和压力变化率,由于较低的热惯性,可以将其绝热速率直接应用于过程规模,以确定卸压口尺寸,急冷罐设计以及与过程安全管理相关的其他卸压系统设计参数。 VSP2™获得的绝热数据 可用于表征反应性化学物质以及由于工艺失常条件而可能发生的后果。

Features

VSP2™提供的通用配置 设计直接模拟过程条件,包括:

  • Loss of cooling or agitation
  • 反应物积聚或放出
  • Contamination of batch
  • 热引发分解
  • Resident incubation time
  • 原位液体/气体计量或采样

Applications

VSP2™的使用 可以帮助用户获得完整的化学系统数据,例如:

  • 低热惯性测试允许将数据直接应用于过程规模
  • 温度和压力上升率适用于泄压系统设计 "Based on DIERS 两相流技术,被OSHA认可为 “良好的工程实践”
  • Many testing configurations
    • Many testing configurations
    • Closed or open (vented) tests
    • Scaled blowdown simulation
    • 测试单元可用于304&316不锈钢,哈氏合金C,钛和玻璃
  • Accurate adiabatic data 
    • Onset temperature
    • 总绝热温升(ΔTad)
    • Heat of reaction or mixing
    • Vapor pressure data
    • Time to maximum rate (tmr)
    • 自加速分解温度(SADT)
  • Relief valve sizing
  • Quench tank design
  • Effluent handling
  • Critical temperature
  • Effect of two-phase flow
绝热反应量热仪用于过程危险性表征

FAI还创建了 PrEVent software to allow users to implement practical emergency vent sizing using industry-recognized methodology. It applies 迪尔斯 methodology (including the Leung-Omega and 福斯克methods) for reactive chemistry and API 520/2000 or NFPA 30 for non-reactive systems.

 

Gabe Wood,热危害测试经理&FAI的咨询,最近发表了“使用VSP2™ to Perform Relief Sizing on Epichlorohydrin Chemistry” to the 迪尔斯 User Group Meeting in Germany. Here is a video as he explains the presentation to us:

 

Topics: vent sizing, ARSST, VSP2, 迪尔斯, emergency relief vent, PREvent, adiabatic calorimeter

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