Risks in Fertilizer Manufacturing Plant – Risiko dalam Pabrik Pupuk
Fertilizer is a substance added to soil to improve plants’ growth and yield. First used by ancient farmers, fertilizer technology developed significantly as the chemical needs of growing plants were discovered. Modern synthetic fertilizers are composed mainly of nitrogen, phosphorous, and potassium compounds with secondary nutrients added. The use of synthetic fertilizers has significantly improved the quality and quantity of the food available today, although their long-term use is debated by environmentalists.
Like all living organisms, plants are made up of cells. Within these cells occur numerous metabolic chemical reactions that are responsible for growth and reproduction. Since plants do not eat food like animals, they depend on nutrients in the soil to provide the basic chemicals for these metabolic reactions. The supply of these components in soil is limited, however, and as plants are harvested, it dwindles, causing a reduction in the quality and yield of plants.
Fertilizers replace the chemical components that are taken from the soil by growing plants. However, they are also designed to improve the growing potential of soil, and fertilizers can create a better growing environment than natural soil. They can also be tailored to suit the type of crop that is being grown. Typically, fertilizers are composed of nitrogen, phosphorus, and potassium compounds. They also contain trace elements that improve the growth of plants.
The primary components in fertilizers are nutrients which are vital for plant growth. Plants use nitrogen in the synthesis of proteins, nucleic acids, and hormones. When plants are nitrogen deficient, they are marked by reduced growth and yellowing of leaves. Plants also need phosphorus, a component of nucleic acids, phospholipids, and several proteins. It is also necessary to provide the energy to drive metabolic chemical reactions. Without enough phosphorus, plant growth is reduced. Potassium is another major substance that plants get from the soil. It is used in protein synthesis and other key plant processes. Yellowing, spots of dead tissue, and weak stems and roots are all indicative of plants that lack enough potassium.
Calcium, magnesium, and sulfur are also important materials in plant growth. They are only included in fertilizers in small amounts, however, since most soils naturally contain enough of these components. Other materials are needed in relatively small amounts for plant growth. These micronutrients include iron, chlorine, copper, manganese, zinc, molybdenum, and boron, which primarily function as cofactors in enzymatic reactions. While they may be present in small amounts, these compounds are no less important to growth, and without them plants can die.
Many different substances are used to provide the essential nutrients needed for an effective fertilizer. These compounds can be mined or isolated from naturally occurring sources. Examples include sodium nitrate, seaweed, bones, guano, potash, and phosphate rock. Compounds can also be chemically synthesized from basic raw materials. These would include such things as ammonia, urea, nitric acid, and ammonium phosphate. Since these compounds exist in a number of physical states, fertilizers can be sold as solids, liquids, or slurries.
Loss Exposures in Fertilizer Plants
Owing to the enormous concentration of property values and the extreme fire load resulting from the feedstock and the frequently high pressures and temperatures, just like refineries and petrochemical plants, a fertilizer plant also involves permanent and substantial potential for major losses.
Ammonia synthesis equipment is the most hazardous manufacturing operation in a Fertilizer Plant. The chances of vapor cloud explosion are not significant due to the relatively low hold up volume. This is because, in hydro-carbon based fertilizer plants producing ammonia, due to the predominantly vapor state of the materials mixed with inert materials like steam, inert gas, etc., in most circuits, vapor cloud formation is reduced. However this is not to suggest that fire and explosion hazard is insignificant. The chances of high pressure rupture of equipment therefore forms the single most catastrophic occurrence in a fertilizer plant. The HPR event is possible in the following cases :
When the equipment contains material in the gaseous state under high pressure and volume as is in the case of an ammonia plant
Corrosion of the containment vessel and runaway reactions or operating errors leading to over-pressure causes the equipment to rupture
The rupture causes a blast wave with missiles created by the fragmentation of the pressure vessel leading to substantial damages of the surrounding process plants/area.
Even for rupture of low pressure equipment including interconnecting pipes, high material damage loss scenarios are possible. The rupture of piping and other equipment can immediately release flammable vapor into the air resulting in fire and/or explosion.
Loss exposure is also quite significant in Ammonia Compressors due to the huge compressor capacity and high pressure. Internal explosion can occur if the there is leakage in the system. Inadequate lubrication is another cause of loss. Leakage through glands, flanges etc. is also possible.
The location and construction of control room is one of the most important factors. Control room should be minimum 25 m away from all the plants,15 m with pressurized by 6 mm. water gauge and of blast proof RCC construction. In modern refineries, the control room is quite critical since most of equipment are remotely operated type. If the control room is snuffed out in the first place, it becomes that more difficult to isolate unaffected areas from affected areas. Pressuring of control room and setting it an elevation relative to the plant areas prevents entry of flammable vapors and fluids entering the control room. Type process control being employed is also very important. Modern plants use the latest DCS system eliminating the need for human interface with equipment to a large extent.
Typically the fertilizer plants are of outdoor construction with various equipment housed in a frame-work of steel. In the event of a fire due to the intense heat generated by the combustion of hydro-carbons, the steel columns buckle and collapse. In view of the same, it is recommended that the load bearing structural steel work are encased in RCC to protect against heat damage.
Since high pressure rupture is one of most critical loss exposure in ammonia plants, the condition monitoring of equipment is very important with particular reference to the internal condition of equipment including wall thickness, presence of cracks or deformities etc. Both on-line and off-line testing is strongly recommended.
Fire or gas detection systems in process areas is recommended.
Flare Stack should be located such that it is with 10 m more in height than largest column in the plant.
All superfluous depression, gulley, trench or any level differences which may collect flammable liquids should be levelled.
Effluent channels of flammable liquid and gas handling plant should be designed with flame trap facility.
Adequate emergency power supply should be provided for safe shut down of plant and cooling water pump.
Infra-red thermography of electrical equipment is strongly recommended.
There should be regular testing of trips and interlocks provided in equipment and the testing should be done off-line as well as on-line. In respect of tank farms the construction of dykes should be properly done and should be cleared of vegetation at regular intervals. The level of tank farms should not be a higher level than the process areas to avoid spread of liquid to process areas.
Management of process changes is critical particularly in cases where the complexity of process is enhanced. Last but not the least, there should be investigation of near misses in addition to accident investigations. There should be efforts for simulation of process upsets along with formal safety training so that operators know what to do in the event of such upsets. Similar to this is the simulation of emergency shutdowns.
Terjemahan bebas:
Pupuk adalah zat yang ditambahkan ke dalam tanah untuk meningkatkan pertumbuhan dan hasil tanaman. Pertama kali digunakan oleh petani kuno, teknologi pemupukan berkembang secara signifikan ketika kebutuhan kimia tanaman yang tumbuh ditemukan. Pupuk sintetik modern terutama terdiri dari senyawa nitrogen, fosfor, dan kalium dengan tambahan nutrisi sekunder. Penggunaan pupuk sintetis telah secara signifikan meningkatkan kualitas dan kuantitas makanan yang tersedia saat ini, meskipun penggunaan jangka panjangnya diperdebatkan oleh para pecinta lingkungan.
Seperti semua organisme hidup, tumbuhan terdiri dari sel-sel. Dalam sel-sel ini terjadi banyak reaksi kimia metabolik yang bertanggung jawab untuk pertumbuhan dan reproduksi. Karena tanaman tidak memakan makanan seperti hewan, mereka bergantung pada nutrisi di dalam tanah untuk menyediakan bahan kimia dasar untuk reaksi metabolisme ini. Akan tetapi, pasokan komponen-komponen ini dalam tanah terbatas, dan ketika tanaman dipanen, ia berkurang, menyebabkan penurunan kualitas dan hasil tanaman.
Pupuk menggantikan komponen kimia yang diambil dari tanah dengan menanam tanaman. Namun, mereka juga dirancang untuk meningkatkan potensi pertumbuhan tanah, dan pupuk dapat menciptakan lingkungan tumbuh yang lebih baik daripada tanah alami. Mereka juga dapat disesuaikan dengan jenis tanaman yang sedang ditanam. Biasanya, pupuk terdiri dari senyawa nitrogen, fosfor, dan kalium. Mereka juga mengandung elemen yang meningkatkan pertumbuhan tanaman.
Komponen utama dalam pupuk adalah unsur hara yang sangat vital bagi pertumbuhan tanaman. Tumbuhan menggunakan nitrogen dalam sintesis protein, asam nukleat, dan hormon. Ketika tanaman kekurangan nitrogen, mereka ditandai dengan berkurangnya pertumbuhan dan daun menguning. Tanaman juga membutuhkan fosfor, komponen asam nukleat, fosfolipid, dan beberapa protein. Hal ini juga diperlukan untuk menyediakan energi untuk mendorong reaksi kimia metabolik. Tanpa fosfor yang cukup, pertumbuhan tanaman berkurang. Kalium adalah zat utama lain yang didapat tanaman dari tanah. Ini digunakan dalam sintesis protein dan proses tanaman utama lainnya. Menguning, bintik-bintik jaringan mati, dan batang serta akar yang lemah semuanya merupakan indikasi tanaman yang kekurangan kalium.
Kalsium, magnesium, dan belerang juga merupakan bahan penting dalam pertumbuhan tanaman. Namun, mereka hanya termasuk dalam pupuk dalam jumlah kecil, karena sebagian besar tanah secara alami mengandung cukup komponen ini. Bahan lain dibutuhkan dalam jumlah yang relatif sedikit untuk pertumbuhan tanaman. Mikronutrien ini termasuk besi, klorin, tembaga, mangan, seng, molibdenum, dan boron, yang terutama berfungsi sebagai kofaktor dalam reaksi enzimatik. Meskipun mereka mungkin ada dalam jumlah kecil, senyawa ini tidak kalah pentingnya untuk pertumbuhan, dan tanpa mereka tanaman bisa mati.
Banyak zat yang berbeda digunakan untuk menyediakan nutrisi penting yang dibutuhkan untuk pupuk yang efektif. Senyawa ini dapat ditambang atau diisolasi dari sumber alami. Contohnya termasuk natrium nitrat, rumput laut, tulang, guano, kalium, dan batuan fosfat. Senyawa juga dapat disintesis secara kimia dari bahan baku dasar. Ini akan mencakup hal-hal seperti amonia, urea, asam nitrat, dan amonium fosfat. Karena senyawa ini ada dalam sejumlah keadaan fisik, pupuk dapat dijual sebagai padatan, cairan, atau bubur.
Eksposur Rugi pada Tanaman Pupuk
Karena konsentrasi nilai properti yang sangat besar dan beban kebakaran yang ekstrim yang dihasilkan dari bahan baku dan tekanan dan suhu yang sering tinggi, seperti halnya kilang dan pabrik petrokimia, pabrik pupuk juga melibatkan potensi kerugian besar yang permanen dan substansial.
Peralatan sintesis amonia adalah operasi manufaktur yang paling berbahaya di Pabrik Pupuk. Kemungkinan ledakan awan uap tidak signifikan karena volume penahanan yang relatif rendah. Ini karena, di pabrik pupuk berbasis hidro-karbon yang memproduksi amonia, karena sebagian besar keadaan uap bahan yang dicampur dengan bahan inert seperti uap, gas inert, dll., di sebagian besar sirkuit, pembentukan awan uap berkurang. Namun ini tidak berarti bahwa bahaya kebakaran dan ledakan tidak signifikan. Oleh karena itu, kemungkinan pecahnya peralatan akibat tekanan tinggi merupakan satu-satunya kejadian paling fatal di pabrik pupuk. Acara HPR dimungkinkan dalam kasus berikut:
Ketika peralatan mengandung bahan dalam keadaan gas di bawah tekanan dan volume tinggi seperti dalam kasus pabrik amonia
Korosi bejana penahanan dan reaksi pelarian atau kesalahan pengoperasian yang menyebabkan tekanan berlebih menyebabkan peralatan pecah
Pecahnya menyebabkan gelombang ledakan dengan rudal yang dibuat oleh fragmentasi bejana tekan yang menyebabkan kerusakan besar pada pabrik/area proses di sekitarnya.
Bahkan untuk pecahnya peralatan bertekanan rendah termasuk pipa interkoneksi, skenario kerugian kerusakan material yang tinggi dimungkinkan. Pecahnya pipa dan peralatan lainnya dapat segera melepaskan uap yang mudah terbakar ke udara yang mengakibatkan kebakaran dan/atau ledakan.
Loss exposure juga cukup signifikan pada Amonia Compressors karena kapasitas kompresor yang besar dan tekanan yang tinggi. Ledakan internal dapat terjadi jika terjadi kebocoran pada sistem. Pelumasan yang tidak memadai adalah penyebab lain dari kehilangan. Kebocoran melalui kelenjar, flensa dll juga mungkin terjadi.
Lokasi dan konstruksi ruang kontrol adalah salah satu faktor terpenting. Ruang kontrol harus berjarak minimal 25 m dari semua tanaman, 15 m dengan tekanan 6 mm. pengukur air dan konstruksi RCC tahan ledakan. Di kilang modern, ruang kontrol cukup kritis karena sebagian besar peralatan adalah jenis yang dioperasikan dari jarak jauh. Jika ruang kontrol dipadamkan sejak awal, akan menjadi lebih sulit untuk mengisolasi area yang tidak terkena dampak dari area yang terkena dampak. Menekan ruang kontrol dan mengaturnya pada ketinggian relatif terhadap area pabrik mencegah masuknya uap dan cairan yang mudah terbakar memasuki ruang kontrol. Jenis kontrol proses yang digunakan juga sangat penting. Pabrik modern menggunakan sistem DCS terbaru yang menghilangkan kebutuhan akan antarmuka manusia dengan peralatan untuk sebagian besar.
Biasanya pabrik pupuk dibangun di luar ruangan dengan berbagai peralatan yang ditempatkan dalam kerangka baja. Jika terjadi kebakaran karena panas yang hebat yang dihasilkan oleh pembakaran hidro-karbon, kolom baja melengkung dan runtuh. Mengingat hal yang sama, direkomendasikan bahwa pekerjaan baja struktural bantalan beban terbungkus dalam RCC untuk melindungi terhadap kerusakan panas.
Karena pecah tekanan tinggi adalah salah satu paparan kerugian yang paling kritis di pabrik amonia, pemantauan kondisi peralatan sangat penting dengan referensi khusus untuk kondisi internal peralatan termasuk ketebalan dinding, adanya retakan atau deformitas dll. Baik on-line maupun off- pengujian garis sangat dianjurkan.
Sistem deteksi kebakaran atau gas di area proses direkomendasikan.
Flare Stack harus ditempatkan sedemikian rupa sehingga tingginya 10 m lebih dari kolom terbesar di pabrik.
Semua lekukan yang berlebihan, selokan, parit atau perbedaan ketinggian yang dapat mengumpulkan cairan yang mudah terbakar harus diratakan.
Saluran pembuangan dari instalasi penanganan cairan dan gas yang mudah terbakar harus dirancang dengan fasilitas perangkap api.
Catu daya darurat yang memadai harus disediakan untuk mematikan pembangkit dan pompa air pendingin dengan aman.
Termografi inframerah peralatan listrik sangat dianjurkan.
Harus ada pengujian rutin terhadap trip dan interlock yang disediakan dalam peralatan dan pengujian harus dilakukan secara off-line maupun on-line. Sehubungan dengan tambak tangki, pembangunan tanggul harus dilakukan dengan benar dan harus dibersihkan dari vegetasi secara berkala. Level tangki tambak tidak boleh lebih tinggi dari area proses untuk menghindari penyebaran cairan ke area proses.
Manajemen perubahan proses sangat penting terutama dalam kasus di mana kompleksitas proses ditingkatkan. Last but not least, harus ada investigasi nyaris celaka selain investigasi kecelakaan. Harus ada upaya simulasi gangguan proses bersamaan dengan pelatihan keselamatan formal sehingga operator tahu apa yang harus dilakukan jika terjadi gangguan tersebut. Mirip dengan ini adalah simulasi shutdown darurat.
explosion in West Fertilizer Company
Risiko di Pabrik Pupuk | Fertilizer Plant Explosion Exposes Industry’s Dangers – CEPAGRAM
