TINJAUAN SISTEM PENGENDALIAN PROSES A. Klasifikasi Variabel Proses Pada bab 1 telah dibahas klasifikasi variabel-variabel yang terlibat dalam sistem proses seperti suhu T, tekanan P, laju alir F, volume V, konsentrasi C, derajad keasaman pH dan level h. Variabel-variabel secara garis besar dikelompokkan dalam 2 kategori, yakni variabel input dan variabel output. Semua variabel disebut variabel input jika suatu perubahan pada variabel tersebut akan memberi pengaruh, baik kecil maupun besar terhadap variabel-variabel yang diamati di dalam proses itu sendiri. Variabel input selanjutnya dapat dikategorikan sebagai : Manipulated variable (MV) atau adjustable variable, jika variabel tersebut dapat diatur bebas oleh operator atau melalui mekanisme pengendalian. Disturbance (L), jika variabel tersebut bukan merupakan hasil pengaturan operator atau sistem pengendalian, tapi merupakan gangguan proses. Semua variabel output tergolong/disebut sebagai variabel output terukur jika variabel tersebut nilainya diamati melalui pengukuran, sedangkan variabel output yang nilainya tidak diamati dan tidak diukur disebut sebagai variabel output tidak terukur.
Gambar A. Reaktor Tangki Berpengaduk (CSTR) dengan jaket pendingin
Berdasarkan Gambar 2.1 di atas, variabel-variabel proses yang tergolong sebagai variabel input adalah CAi, Ti, Fi, Fc, (F), sedangkan yang tergolong sebagai variabel output adalah CA, T, F, TCO, V . Variabel F dapat diklasifikasikan sebagai variabel input maupun output. Jika pada aliran keluar CSTR terdapat katup pengendali (control valve) sehingga laju alir keluaran dapat dimanipulasi, maka F merupakan variabel input. Namun jika tidak terdapat control valve, F merupakan variabel output. Berikut adalah pengandaian yang lebih jauh terhadap variabel-variabel yang terdapat pada Gambar 2.1 : Variabel Input : aliran masuk reaktan tidak ada pengendalian, maka CAi, Fi, dan Ti adalah disturbance (gangguan) coolant dikendalikan, maka Fc adalah manipulated variable (variabel termanipulasi) dan Tci adalah disturbance manipulated variable (variabel termanipulasi)
Variabel Output : -variabel T, F, TCO, dan V merupakan measured variabel A adalah
measured variabel jika pada aliran produk terdapat analyzer, maka
A adalah
unmeasured variabel jika pada aliran produk tidak terdapat analyzer
Gambar B. Variabel Input dan Output dari Suatu Proses
B. Aspek Pengendalian Keseluruhan Pabrik Contoh suatu sistem proses yang diuraikan sebelumnya hanya melibatkan satu unit proses saja, seperti CSTR, tangki pemanas berpengaduk, atau batch reactor. Pada kenyataannya sangat jarang terdapat suatu proses kimia industri yang hanya terdiri dari 1 (satu) unit saja. Proses kimia umumnya terdiri dari banyak unit seperti : reaktor, separator, penukar panas (heat exchanger), tangki, pompa, kompressor dan lain-lain, yang saling berhubungan dengan adanya aliran material dan energi dari satu unit ke unit lainnya. Pada proses kimia yang rumit tersebut akan timbul hal-hal karakteristik yang tidak terjadi pada pengoperasian satu unit proses saja. Contoh: Suatu proses kimia sederhana terdiri dari dua unit alat utama: sebuah CSTR dan sebuah Kolom Destilasi seperti pada Gambar 2.2. Bahan baku A dan B memasuki reaktor dengan laju alir, FA dan FB dan Temperatur TA dan TB. Kedua bahan tersebut bereaksi secara endotermik dan menghasilkan produk C. Panas reaksi didapatkan dari steam yang dialirkan melalui jaket reaktor. Campuran C dan sisa A dan B yang keluar dari reaktor dipisahkan pada Kolom Destilasi. Pada kolom ini, A dan B akan dipisahkan sebagai produk atas dan C yang akan keluar sebagai produk bawah.
Gambar C. Flowsheet Pabrik Kimia Sederhana
Tujuan operasi pabrik kimia sederhana pada contoh tersebut adalah: 1. Spesifikasi produk a. menjaga laju alir produk yang diinginkan, FP pada tingkat yang dispesifikasikan. b. menjaga tingkat kemurnian C yang diinginkan pada aliran produk. 2. Kendala Operasi a. menjaga CSTR tidak overflow b. menjaga kolom destilasi tidak overflow atau kering 3. Pertimbangan Ekonomis. Pertimbangan ekonomik yang dilakukan adalah bagaiman mencapai keuntungan yang maksimum pada pengoperasian pabrik tersebut. Nilai laju alir dan komposisi produk telah dispesifikasikan, sehingga usaha untuk memaksimumkan keuntungan hanya dapat dilakukan dengan meminimumkan biaya operasi. Biaya operasi pada pabrik tersebut mencakup biaya yang dikeluarkan untuk pembelian bahan baku, biaya penggunaan steam pada CSTR dan reboiler pada kolom destilasi, serta biaya untuk penggunaan air pendingin pada condensor. Disturbances (gangguan-gangguan) yang akan mempengaruhi tujuan operasi antara lain adalah : a. Laju alir, komposisi, dan temperatur aliran kedua bahan baku. b. Tekanan operasi pada kolom destilasi c. Temperatur air pendingin yang digunakan pada condensor kolom destilasi Perancangan sistem pengendali proses kimia sederhana ini menjadi sangat kompleks bila dibandingkan dengan perancangan satu unit proses saja. Faktor baru yang perlu diperhitungkan dalam perancangan sistem pengendali pabrik sederhana diatas adalah interaksi antar masing-masing unit. Keluaran reaktor akan mempengaruhi operasi kolom, sedangkan produk atas kolom juga akan mempengaruhi konversi pada reaktor CSTR. Interaksi ini akan memperumit perancangan sistem pengendali untuk proses secara keseluruhan. Sebagai contoh, jika komposisi produk bawah kolom distilasi diatur dengan memanipulasi steam pada reboiler, komposisi produk atas (A dan B) juga akan berubah, padahal perubahan komposisi kedua bahan tersebut juga akan mempengaruhi konversi dalam reaktor CSTR. Pada sisi lain, untuk mempertahankan konversi yang konstan dalam CSTR, perbandingan laju alir reaktan F A/FB dan temperatur T dalam CSTR harus juga dijaga konstan. Perubahan FA/FB atau T akan mengakibatkan perubahan komposisi umpan kolom destilasi, yang pada akhirnya juga akan mempengaruhi kemurnian kedua aliran keluarnya. C. Elemen Perangkat Keras Sistem Pengendali Konfigurasi sistem pengendalian proses dapat dibedakan pada elemen-elemen perangkat keras, umumnya terdiri dari perangkat sebagai berikut : 1. Proses Kimia Proses kimia mewakili peralatan proses yang digunakan dan semua proses operasi, baik secara kimia maupun fisika yang terjadi di dalam peralatan tersebut. 2. Instrumen Pengukur atau Sensor a. Merupakan peralatan instrumen yang digunakan untuk mengukur disturbance, controlled output variables, dan secondary output variables b. Merupakan sumber informasi tentang apa yang sedang terjadi pada proses.
Contoh instrumen pengukur atau sensor : - Thermocouple, RTD untuk pengukuran temperatur - Venturimeter untuk pengukuran laju alir - Orifice untuk pengukuran beda tekanan Salah satu syarat penting dalam pemilihan sensor adalah hasil pengukuran sensor tersebut harus dapat ditransmisikan dengan mudah. Sebagai contoh, thermometer air raksa bukanlah sensor yang baik, karena hasil pengukurannya tidak dapat ditransmisikan dengan mudah, sedangkan thermokopel merupakan sensor yang baik, karena memberikan hasil pengukuran berupa tegangan listrik yang dapat ditransmisikan dengan mudah. 3. Transducers Beberapa hasil pengukuran tidak dapat digunakan untuk tujuan pengendalian sebelum dikonversikan menjadi besaran fisis yang dapat ditransmisikan (signal tegangan atau arus listrik, atau signal pneumatik/tekanan udara). Tranduscer merupakan alat yang digunakan untuk mengkonversi hasil pengukuran variabel proses menjadi besaran standar yang dapat ditransmisikan. 4. Transmission Lines dan Penguat Sinyal (Amplifier) Transmission line merupakan media untuk membawa sinyal hasil pengukuran dari alat ukur (instrument) ke controller. Pada banyak kasus sinyal yang dihasilkan oleh alat ukur terlalu lemah untuk ditransmisikan menempuh jarak yang cukup jauh, sehingga sinyal tersebut harus diperkuat terlebih dahulu oleh suatu alat penguat sinyal (amplifier) 5. Elemen Pengendali (The Controller) Elemen pengendali adalah perangkat keras yang memiliki “inteligence’, Perangkat ini menerima informasi dari alat ukur dan memutuskan tindakan apa yang harus dilakukan. Bagian ini bertugas membandingkan, mengevaluasi, dan mengirimkan signal kendali ke elemen kendali akhir. Evaluasi yang dilakukan berupa operasi matematis seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian, pembagian, integrasi, dan diferensiasi. Hasil evaluasi berupa signal kendali dikirim ke unit kendali akhir. Signal kendali berupa signal standar yang serupa dengan signal pengukuran. 6. Elemen Pengendali Akhir (The Final Control Element) Elemen pengendali akhir merupakan perangkat keras yang melaksanakan tindakan sesuai keputusan controller. Unit terdiri atas dua bagian besar, yaitu actuator dan elemen kendali akhir. Aktuator adalah penggerak elemen kendali akhir. Bagian ini dapat berupa motor listrik, selenoida, atau membran pneumatik. Sedangkan elemen kendali akhir biasanya berupa katup kendali (control valve) atau elemen pemanas.
7. Elemen Pencatat (Recording Elements) Elemen pencatat merupakan bagian dari sistem pengendali yang mencatat semua variabel sehingga kelakuan proses yang sedang berlangsung dapat didemonstrasikan secara visual (indikator atau grafis)
Gambar D. Elemen-elemen perangkat keras sistem pengendalian umpan balik pada sistem tangki pemanas berpengaduk
D. Penggunaan Komputer Digital pada Pengendalian Proses Kemajuan teknologi komputer yang semakin pesat dan harganya yang semakin menurun membuat perangkat ini sekarang banyak digunakan untuk pengendalian dalam proses-proses kimia. Saat ini pabrik-pabrik kimia berukuran besar seperti kilang-kilang minyak, pabrik etilen, dan pabrik amoniak dan industri modren lainnya telah menggunakan komputer untuk pengendalian secara digital. Beberapa contoh aplikasi spesifik dari komputer untuk pengendalian proses adalah sebagai berikut : 1. Direct Digital Control (DDC) Pada sistem DDC komputer menerima secara langsung hasil pengukuran dari proses, kemudian menghitung nilai manipulated variables berdasarkan program yang telah dibuat dan tersimpan dalam memory-nya. Manipulated variable tersebut kemudian diterapkan kembali ke dalam proses menggunakan elemen pengendali akhir seperti katup-katup, pompa, kompressor, switch dan lain sebagainya. Dengan demikian komputer dan proses dijembatani oleh perangkat-perangkat keras yang digunakan untuk mendapatkan komunikasi yang baik antara komputer dan proses. Gambar 2.4 dibawah menguraikan sistem DDC.
Gambar Konfigurasi umum sistem
2. Supervisory Computer Control Seperti telah dibahas sebelumnya, salah satu tujuan pengendalian proses adalah untuk mendapatkan kinerja proses yang optimum. Seringkali operator manusia sukar atau tidak dapat melakukan kebijakan pengendalian pabrik yang terbaik dan terus-menerus. Hal ini disebabkan tingginya kompleksitas dari pabrik kimia yang akan dikendalikan. Pada kasuskasus seperti ini kecepatan dan programmed intelligence dari komputer dapat dimanfaatkan untuk menganalisis proses dan memberikan policy pengoperasian yang terbaik. Pada supervisory control ini komputer mengkoordinasikan aktifitas dari beberapa DDC loop seperti ditunjukkan pada Gambar 2.5.
Gambar Struktur supervisory control pada pabrik kimia
1.1. Latar Belakang PT. PERTAMINA RU IV Cilacap merupakan salah satu industri yang menggunakan sistem kendali otomatis dalam proses produksinya. Saat ini, setiap unit produksi yang terdapat di Kilang Pertamina RU IV Cilacap dilengkapi dengan instrumentasi dan sistem kendali yang dapat mendukung kualitas dan kuantitas hasil produksi yang diharapkan. Sistem kendali sangat diperlukan dalam dunia industri dan memegang peranan penting untuk pengendalian proses produksi. Perkembangan system kendali saat ini dipengaruhi oleh beberapa factor sebagai berikut: -
Kebutuhan user (industri) akan teknologi yang lebih maju dan bersifat user friendly karena bertambahnya ukuran, kapasitas dan kompleksitas proses produksi. Perkembangan teknologi elektronika dan komputerisasi yang mengarah pada penggunaan teknologi digital Kompresor 24K2 merupakan alat utama yang digunakan untuk memampatkan uap propane pada tekanan tertentu untuk di cairkan kembali.
Dalam kompresor 24K2 yang bersifat sentrifugal yang berada di Lube Oil Complex I (LOC 1) dilengkapi sistem anti surge kontrol. Sistem ini berujuan untuk mencegah terjadinya surging pada kompresor 24K2. Surging itu sendiri adalah suatu fenomena dari kompresor di mana tekanan naik dan turun dengan tidak teratur, yang dapat menyebabkan kerusakan serius pada kompresor dan dapat menyebabkan berhentinya proses produksi.\ II. PT. PERTAMINA RU IV CILACAP Pembangunan kilang di Cilacap merupakan pembangunan salah satu dari unit-unit pengolahan yang ada di Indonesia. PERTAMINA Refinery Unit IV Cilacap berada di bawah tanggung jawab Direktorat Hilir PERTAMINA. Refinery Unit IV Cilacap ini merupakan unit pengolahan terbesar yang dikelola PERTAMINA secara keseluruhan yang dilihat dari hasil produksinya. 2.1 Lokasi Pabrik PERTAMINA RU IV Cilacap terletak di desa Lomanis, Kecamatan Cilacap Tengah, Kabupaten Cilacap. 2.2 Kilang Minyak 1 Kilang Minyak I dibangun pada tahun 1974 dan mulai beroperasi sejak diresmikan Presiden Soeharto pada tanggal 24 Agustus 1976. Kilang ini dirancang oleh Shell International Petroleum Maatschappij (SIPM) sedangkan pembangunannya dilakukan oleh kontraktor Fluor Eastern Inc. dan dibantu oleh kontraktor-kontraktor dalam negeri. Kilang Minyak I didesain untuk menghasilkan produk BBM dan NBM (minyak dasar pelumas dan aspal). Oleh karena itulah bahan baku kilang ini adalah minyak mentah dari Timur Tengah, yaitu Arabian Light Crude (ALC) yang kadar sulfurnya cukup tinggi (sekitar 1,5%/berat). Minyak mentah dengan kadar sulfur yang cukup tinggi dibutuhkan dalam pembuatan minyak dasar pelumas karena sulfur dapat berperan sebagai agen antioksidan
alami dalam pelumas tetapi kadar sulfurnya juga tidak boleh terlalu tinggi supaya tidak menyebabkan korosi pada tembaga. Sementara, sulfur dalam aspal dapat meningkatkan ketahanan aspal terhadap deformasi dan cuaca yang berubah-ubah. Sekarang, bahan baku kilang ini bukan hanya ALC melainkan juga Iranian Light Crude (ILC) yang kadar sulfurnya 1%/berat dan Basrah Light Crude (BLC). Kilang ini dirancang dengan kapasitas produksi 100.000 barrel/hari tetapi karena meningkatnya kebutuhan konsumen, kapasitas kilang ini ditingkatkan menjadi 118.000 barrel/hari melalui Debottlenecking Project pada tahun 1998/1999.
Gambar 2.1 Diagram Blok Proses Kilang Minyak I III. SISTEM INSTRUMENTASI DAN KENDALI 3.1 Sistem Instrumentasi Semua sistem/proses dalam dunia industri membutuhkan peralatan-peralatan otomatis dan instrument-instrumen untuk keperluan suatu pengukuran. Otomatisasi tidak saja diperlukan demi kelancaran operasi, keamanan, ekonomi maupun mutu produk tetapi lebih merupakan kebutuhan pokok. Di PT PERTAMINA (Persero) RU IV Cilacap parameter utama yang
selalu diukur antara lain : suhu (temperature), aliran (flow), tekanan(pressure), tinggi permukaan (level). Gabungan serta kerja alat-alat pengendalian otomatis ini dinamakan sistem pengendalian, sedangkan semua peralatan yang membentuk sistem pengendalian disebut instrumentasi sistem kendali. Kedua hal ini saling berhubungan, tetapi keduanya memiliki hakekat yang berbeda. Pengendalian Parameter proses tersebut biasa berada di dalam sebuah pipa, tangki, vessel, ataubejana-bejana lainnya. Selain ke-4 parameter-parameter proses yang selalu diawasi dan dikendalikan keberadaannya,ada parameter lain, namun tidak banyak jumlahnya, antara lain pengendalian ph cairan, kandungan moisture di dalam tube gas, dsb. Sebagai contoh sistem pengendalian pada kehidupan sehari-hari adalah pengaturan suhu seterika listrik. Sensor utama adalah temperatur switch yang bekerja memutuskan aliran listrik elemen pemanas jika suhu seterika mencapai di atas suhu yang dikehendaki. Pengendalian ini disebut pengendalian on-off, pada contoh sistem pengendalian tersebut, prosesnya adalah setrika, parameter proses yang dikendaliakan adalah suhu, dan instrumentasinya adalah temperatur switch atau saklar temperatur. Inti dari pengendalian proses adalah melakukan empat langkah pengerjaan yaitu mengukur, membandingkan, menghitung dan mengoreksi. Suatu sistem pengukuran dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui besar dari suatu hasil proses yang telah dilakukan. 3.2 Instrumentasi Pengukuran Dalam suatu proses industry besaran-besaran yang perlu di ukur dan dikendalikan yaitu : a. Aliran b. Tekanan c. Temperatur d. Permukaan cairan (level) 3.2.1 Pengukur Aliran Tujuan pengukuran aliran ialah mengetahui banyaknya jumlah suatu cairan yang mengalir pada pipa aliran. Macam-macam instrument pengukur aliran : • Alat ukur aliran jenis tinggi tekan (head) : a. Orifice plate. b. Pipa venturi. c. Nosel aliran, d. Tabung pitot. • Alat ukur aliran jenis elektromagnetik. • Rotameter (alat ukur luas berubah). • Alat ukur aliran jenis turbin. • Alat ukur aliran jenis perpindahan positif / positif displacement • Alat ukur aliran jenis ultrasonik. • Alat ukur aliran jenis vorteks. Pemilihan jenis alat ukur aliran yang tepat tidaklah mudah , mengingat banyak kondisi dan variabel yang perlu dipertimbangkan dan diperhitungkan. Hal yang penting dan perlu diketahui adalah kondisi proses antara lain : a. Ukuran pipa dimana laju aliran diukur. b. Daerah laju aliran; maksimum, normal dan minimal
c. Karakteristik fluida : - Cairan, gas, slurry. -Tekanan. -Temperatur. - Viskositas. - Berat jenis. -Ketermampatan kompressibilitas - Berat molekul (untuk gas dan uap). -Kualitasuap(untukuap). d. Pengaruh korosif (pemilihan bahan). e. Karakteristik aliran : tunak (steady) atau berupa pulsa. f.Keterulangan (repeatibility), keandalan dan ketelitian. g. Kemudahan operasi, perawatan dan harga. 3.3.2 Pengukur Tekanan Definisi tekanan adalah gaya per satuan luas. Hal ini dinyatakan dengan rumus berikut : P = F/A dimana, P = Tekanan yang diberikan (Pascal) A = Luas Penampang (m2) F = Gaya yang bekerja (Newton) Pengukuran tekanan dapat dibedakan atas sifat dari tekanan, yaitu: Tekanan Statik, jika tekanan tidak berubah sepanjang waktu pengamatan.Sebagai contoh jika permukaan fluida pada proses dalam keadaan statik (tidak berfluktuasi) maka tekanan statik pada suatu titik didalam kolom fluida tersebut adalah merupakan tekanan (gaya tekan) yang diberikan oleh kolom fluida diatas titik tersebut. Tekanan Dinamik, jika tekanan berubah dengan cepat (berfluktuasi sepanjang waktu pengamatan. Pada kasus ini pengukuran tekanan membutuhkan transducers tekanan dengan respon yang cepat. Contohny adalah tekanan di dalam torak suatu engine. Satuan tekanan absolute biasanya dinyatakan dengan Psia (Pound per square inchi absolute) sedangkan tekanan relatip atau tekanan gauge dinyatakan dengan Psig (Pound per square inchigauge). Didalam satuan Internasional (SI) atau metric, satuan tekanan yang biasa digunakan adalah Kg/cm2 atau Pascal (Pa) dan disamping itu ada beberapa satuan untuk tekanan antaralain Atmosfer, Bar, mm Hg, mm H2O dll. Pengukuran tekanan dapat dilakukan antaralain dengan menggunakan:
3.2.3 Pengukur Temperature Macam pengukuran temperature, berdasarkan efek yang ditimbulkan oleh perubahan temperature pada suatu zat adalah : 1. Perubahan volume, diterapkan pada thermometer gelas. 2. Perubahan tekanan diterapkan pada thermometer tekanan relative. 3. Perubahan dimensi suatu zat padat, diterapkan pada thermometer bimetal.
4. Pembangkitan tenaga listrik yang disebabkan beda temperatur antara dua buah sambungan pada lup yang dibentuk oleh dua buah bimetal yang berbeda. Hal ini diterapkan pada thermometer thermocouple. 5. Perubahan harga tahanan listrik suatu zat, diterapkan pada thermometer tahanan/thermistor. 6. Perubahan hubungan warna cahaya dengan tinggi temperatur, digunakan pyrometer radiasi dan optic. Instrument elektronik maupun pneumatic yang terpasang di Kilang maupun di control room, antara lain : Temperature Transmitter (FT) Temperature Indikator (TI) Temperature Indicator Controller (TIC) Temperature Recorder (RC) Computing Unit I to P transducer 3.2.4 Pengukur Level Pengukuran level ada dua macam : 1. Pengukuran secara langsung, meliputi : Gauge stick, menggunakan galah yang telah diberi skala untuk pembacaannya. Tape reel, menggunakan pita baja yang telah diberi skala. Pada pita diberi pemberat untuk meluruskan pita pada waktu pengukuran. Sight glass, tinggi permukaan cairan disesuaikan dengan penunjukan mistar skala yang berada disamping tabung kaca. Floater), meliputi tank floater, inside floater dan outside floater. 2. Pengukuran secara tidak langsung, menggunakan prinsip : Pengukuran tekanan absolute, diafragma, sistem purge, tekanan differensial, manometer raksa. Kedua metode diatas pada hakekatnya berdasarkan prinsip :
Floating)
Instrumen elektronik maupun pneumatic yang terpasang di Kilang maupun di control room, antra lain : Level Transmitter (LT) Level Indikator (LI) Level Indicator Controller (LIC) Level Recorder (RC) Computing Unit I to P transducer Tank gauging. 3.2.5 Contol Valve Valve adalah suatu peralatan mekanis yang melaksanakan suatu akasi untuk mengontrol atau memberikan efek terhadap suatu aliran fluida di dalam suatu system perpipaan atau peralatan. Valve umumnya dihubungkan dengan pipa, fiting , vessel, tangki dan lain-lain, dimana
ujung-ujung dari bodinya mempunyai sambungan berupa fleas, ulir (screwed), las (but socket welding). Fungsi valve dapat dibedakan menjadi: 1. Mengalirkan atau menghentikan aliran (on-off) 2. Mengatur variasi kecepatan aliran (regulating) 3. Mengatur aliran hanya pada suatu aliran saja (checking) 4. Merubsh/memindahkan aliran pada line pipa yang berbeda (switching) 5. Melepas aliran dari system ke atmosfer (discharging) Sebuah control valve terdiri atas dua bagian dasar yaitu actuator dan valve. Bagian actuator adalah bagian yang mengerjaan gerak buka tutup valve. Dan bagian valve adalah komponen mekanis yang menentukan besarnya flow yang masuk ke proses. Dalam kesatuannya sebagai unit control valve maka actuator dan valve harus melakukan tugas koreksi berdasarkan sinyal manipulated variable yang keluar dari controller. Berikut gambar bentuk umum dari sebuah control valve.
Gambar 3.2 Control Valve
IV.ANTI SURGE KONTROL PADA KOMPRESOR 24K2 4.1 Tinjauan Proses Pada MEK (Metil, Etil, Keton) dewaxing unit, pendinginannya menggunakan sistem penguapan dan sebagai zat pendingin di gunakan propane (C3H8), sedangkan yang diinginkan adalah inert gas, solvent dan solvent oil feed mix. Propane cair dari propane receiver 24V12 pada tekanan 16 Kg/cm2 mengalir ke economizer 24V14 melalui air pendingin 24E30, yang menurunkan temperatur dari 50 °C menjadi 36 °C. vesel accumulator ini dilengkapi dengan level kontrol 24LIC48 untuk menjaga agar jumlah aliran yang masuk tetap konstan. Pada propane economizer 24V14 yang bertekanan 2.5 Kg/cm2 akan terjadi penguapan dan pendinginan propane. Cairan propane dari 24V14 pada temperatur 10 °C secara graviti masuk ke inert gaschiller 24E10 (yang berfungsi mendinginkan inert gas dengan propane). Dan dry
solvent chiller (yang berfungsi mendinginkan solvent dengan propane). Sehingga propane teruapkan dan uapnya kembali ke 24V14 dan masuk inlet MP dari kompressor 24K2. Cairan propane dari 24V14 juga masuk ke accumulator yang terletak di atas double pipa chillers 24E2 A/B. Dari accumulator, propane mengalir secara paralel ke dalam outlet pipa dan penguapan propane di lepaskan dan aliran kembali ke accumulator. Level propane dalam accumulator akan selalu dikontrol oleh kontroller agar tidak melebihi dari batas design kompresor karena jika melebihi, proses pengkompresian pada kompresor dapat tersumbat karena adanya liquid yang mengalir pada kompresor sehingga dapat menyebabkan kompresor akan berhenti bekerja. Selanjutnya cairan propane mengalir dari 24V14 ke 24V13. Level controller 24LIC46 menjaga aliran dari 24V14 agar tetap konstan. 24V13 beroperasi pada tekanan 0.5 Kg/cm2 ,agar penguapan cairan propane yang dingin menjadi -33°C. Cairan propane di supply dari 24V13 menuju solvent chiller 24E8, uap solvent di kembalikan ke 24V13. Uap propane dari 24V13 kembali masuk LP inlet kompressor 24K2. Kompressor memampatkan tekanan sampai 16.7 Kg/cm2 dan uap akan di kembalikan dalam 24E29 sebelum di tampung dalam receiver 24V12. Proses dewaxing membutuhkan tahap-tahap pada pendinginan untuk kristalisasi sehingga refigrerant propane juga harus mempunyai dua macam tekanan (high pressure dan low pressure) yang mempunyai temperature berbeda. Dengan adanya dua macam tekann, maka pemampatan propane harus menggunakan beberapa tahapan (multi stage kompressor).
Gambar 4.1 Tinjauan Proses
4.2 KOMPRESOR Prinsip aliran udara adalah mengalir dari tempat yang bertekanan tinggi menuju tempat yang bertekanan rendah, maka agar dapat berpindah udara harus dinaikkan tekanannya terlebih dahulu agar dapat berpindah dari suatu tempat ke tempat lain. Kompresor adalah alat untuk mengkompresi gas (uadara) yang masuk yang bertekanan rendah dan keluaran bertekanan tinggi. Kompresor sangat penting bagi industri perminyakan dan gas bumi seta industri petrokimia. Gas bertekanan yang dihasilkan oleh kompresor dapat digunakan ke dalam bentuk lain untuk keperluan proses, contohnya: ( pneumatic ) ( tools ) Gas Bertekanan dipakai untuk
Dalam pemilihan Kompresor sebagai dan penggerak perlu dipertimbangkan beberapa hal, antara lain:
Sehingga bila beberapa point di atas terpenuhi diharapkan kinerja Kompresor dapat lebih efektif, efisien dan ekonomis. Secara umum kompresor terdiri dari dua tipe yaitu :
4.3 KOMPRESOR 24 K 2 . Dalam industri perminyakan, kompresor merupakan peralatan yang sangat penting keberadaannya. Salah satu fungsi dari rotating equipment ini adalah untuk memampatkan udara / gas sehingga diperoleh tekanan yang lebih tinggi. Kompresor 24K2 yang terletak pada kilang LOC I ini berfungsi sebagai recycle gas compressor di mana gas atau udara output ini akan menjadi inputannya kembali. Kompresor 24K2 ini di gerakkan oleh turbin untuk menghandle gas propane C3H8 dan merupakan jenis kompresor centrifugal dimana kecepatan serta tekanan yang diberikan oleh gas (udara) dengan arah radial terhadap sumbu (shaft vane). Spesifikasi kompresor 24K2 Item No : 24 K 2 Normally capacity : 2083 CFM Citical speed : 4900 RPM Maximum speed : 7975 RPM Manufactur : Dresser ( Clark )
Inlet Pressure : 275 PSIG Inlet Temperature : 380 F Discharge pressure :425 PSIG 4.4 ANTI SURGE KONTROL 24K2 Pada dasarnya filosofi dari anti surge kontrol adalah suatu cara menjaga kompresor agar tidak terjadi vibrasi atau getaran yang berlebihan. Sedangkan yang mempengaruhi vibrasi itu adalah tekanan (presurre) dan laju aliran (flow). Bedasarkan faktor yang mempengaruhi vibrasi tersebut maka di dapat di hubungkan bahwa tekanan (presurre) di bagi dengan laju aliran (flow) untuk mendapatkan surge yang rendah agar tidak terjadi vibrasi yang berlebihan yang dapat menyebabkan kompresor tersebut berhenti bekerja atau trip. Sedangkan Surging yaitu suatu fenomena dari compressor dimana tekanan naik dan turun dengan tidak teratur, yang dapat menyebabkan kerusakan serius pada compressor. Surging ini terjadi karena adanya aliran balik pada down stream, dimana compressor berusaha terus menekan gas tetapi sistem mengembalikannya dan hal ini di sebabkan aliran yang rendah pada suction. 24K2 Dari 24V14 Dari 24V13 Ke 24V12 Ke 24V14 Dari 24V12 T S-3 PIT 017 PIT 018 FT 030 XY 004 XSLL 003 24 UA XIC 001 XSL 001 240 240
Gambar 4.2 Anti Surge Kontrol Dari gambar di atas dapat di jelaskan bahwa pada kompressor 24K2 merupakan kompressor yang memiliki dua masukan suction yaitu gas propane yang bertekanan rendah yang berasal dari vesel 14 dan vesel 13 yang kemudian menjadi output gas propane yang bertekanan tinggi yang menuju vesel 12. Yang kemudian pada akhirnya output ini menjadi inputan kembali, proses ini biasa di sebut dengan recycle gas. Pada proses anti surge kontrol ini faktor yang berpengaruh adalah tekanan (pressure) dan laju aliran (flow). Sehingga diperlukan pressure transmiter dan flow transmiter untuk mengubah menjadi sinyal yang standart. Dari gambar di atas terdapat 24FT30, 24FT31, 24PT17, dan 24PT18 sebagai transmiternya. Dan yang berfungsi untuk mengatur anti surge kontrol 24FT30 dan 24PT17 di mana
outputan dari kedua transmiter ini akan di bandingkan pada devider 24XY002. Sedangkan output dari dvider 24XY002 ini akan terhubung dengan kontroller 24XIC001 dan outputannya akan mengatur bukaan valve 24XV001 yang berjenis air to close (ATC) yang berfungsi untuk mengatur laju aliran yang menuju vesel 14. Sedangkan transmiter 24FT31 dan 24PT18 berfungsi sebagai safe guard. Sehingga yang perlu di jaga agar kompresor tidak terjadi surging adalah flow suction yang tidak boleh rendah dan pressure tidak boleh tinggi. Jadi flow yang mengalir yang melalui 24FT30 tidak boleh rendah. Perubahan-perubahan yang terjadi pada 24K2 adalah: 1. Perubahan tekanan pada suction kedua Inputan compressor 24K2 ini berasal dari dua suction yaitu suction pada vessel 24V13 dan 24V14 apabila suction pertama dan putaran motor pada compressor dianggap konstan maka hal ini akan berpengaruh pada naiknya suction kedua menyebabkan output transmitter 24FT030 akan naik sehingga mengakibatkan devider pembanding 24XY002 menjadi naik hal ini berpengaruh pada bukaan valve 24XV001 yang berjenis air to open (ATO) bukaan valve menjadi berkurang hal ini menyebabkan berkurangnya jumlah aliran ke vessel 24V13 sehingga tekanan pada suction kedua cenderung konstan. Demikian halnya dengan keadaan sebaliknya bila tekanan suction turun maka output transmitter 24FT030 akan menjadi turun mengakibatkan devider pembanding 24XY002 menjadi turun sehingga menambah bukaan kontrol valve 24XV001 hal ini akan menyebabkan propane uap di vessel 24V113 bertambah sehingga tekanan pada suction kedua dapat terjaga pada keadaan konstan. 2. Perubahan aliran discharge. Apabila aliran discharge naik, maka transmitter 24FT030 menjadi naik sehingga mengakibat keluaran devider dari 24XY002 menjadi naik yang menyebabkan keluaran controller 24XIC001 yang mempunyai aksi direct menjadi tinggi sehingga kontrol valve 24XV001 cenderung menutup untuk mengurangi aliran dari vessel 24V12 ke 24V13. Demikian juga jika aliran discharge turun menyebabkan output flow transmitter 24FT030 turun dan berpengaruh pada keluaran devider 242XY002 menjadi kecil hal ini menyebabkan keluaran kontrol 24XIC001 menjadi turun sehingga kontrol valve 24XV001 akan membuka untuk menambah aliran pada vessel 24V13. Metode Untuk Mencegah Surge Beberapa langkah yang mungkin di berikan untuk membawa kompresor keluar dari kondisi surge:
discharge kompresor kembali ke bagian suction kompresor atau menambah tekanan suction, atau ke duanya jika flow tetap konstan.
