Bab 4 Quantitative Risk Assessment pada Platform Hang Tuah untuk Equipment Pemroses Gas

Bab 4 Quantitative Risk Assessment pada Platform Hang Tuah untuk Equipment Pemroses Gas

4.1

Platform Hang Tuah

Studi kasus di dalam tugas sarjana ini diambil dari platform Hang Tuah milik Conoco-Phillips. Platform ini bertipe jack up yang memungkinkannya untuk dipindahkan dari satu tempat ke tempat lain. Platform ini berlokasi di Laut Natuna. Hang Tuah menerima pasokan gasnya dari tiga sumber. Pertama dari Belida yang juga adalah platform pemroses gas. Dua sumber lainnya adalah dari sumur-sumur bawah laut Tembang Field dan Buntal Field. Laju produksi yang dihasilkannya sebesar 250 MMSCFD gas alam. Fungsi utama dari platform Hang Tuah adalah untuk dehidrasi dan kompresi gas, yang kemudian akan langsung diekspor ke Singapura. Platform ini dapat dipindahkan jika Tembang dan Buntal tidak lagi menyuplai jumlah gas sesuai dengan yang diharapkan.

Gambar 4.1 Platform Hang Tuah [6]

53

Gambar 4.2 Lokasi Cadangan Gas di Laut Natuna dan Jalur Transportasinya ke Singapura [7]

Gambar 4.3 Layout Sistem Produksi Gas di Laut Natuna [7]

4.2

Equipment Pemroses Gas didalam Platform Hang Tuah

Secara garis besar, gas yang diterima Hang Tuah melalui dua tahap pemrosesan yakni dehidrasi dan kompresi. Beberapa jenis equipment terlibat di dalamnya seperti slug catcher, separator, scrubber, kompresor, heat exchanger, dan lain sebagainya. Gambar 4.4 menggambarkan dengan lebih jelas aliran proses di platform Hang Tuah.

54

Gambar 4.4 Process Flow Diagram Hang Tuah yang Telah Disederhanakan

Berdasarkan keterbatasan data, maka tidak semua equipment yang tertera dalam Gambar 4.4 diatas dianalisis nilai risk-nya. Equipment yang memiliki data mencukupi untuk masuk ke dalam analisis risk adalah: 1. 22MBF-001 Slug Catcher 2. 23MBF-101 1st Stage Suction Scrubber

3. 23MBF-102 2nd Stage Suction Scrubber 4. 23HAE-101 1st Stage Cooler 5. 23HAE-102 2nd Stage Cooler 6. 25MAK-001A Sales Gas Filter/Separator 4.3

Data

Data yang diperlukan untuk melakukan risk assessment pada platform Hang Tuah didapat dari sebuah Tabular yang didapat dari hasil pengukuran, evaluasi data inspeksi, data historis, dan juga wawancara. Memang tidak seluruh data yang diperlukan tersedia, oleh karena itu dalam studi kasus ini ada beberapa asumsi yang diambil. Data-data tersebut terangkum dalam tabel-tabel di bawah ini untuk tiap equipment yang dianalisis.

55

Tabel 4.1 Data Fasa dan Densitas Fluida di Dalam Tiap Equipment

Fasa

Densitas

Densitas Gas

%mol

%mol

Fluida

Cairan (lb/ft3)

(lb/ft3)

Cair

Gas

Slug Catcher Top

Cair

0,000

0,948

100,000

0,000

Slug Catcher Bottom

Gas

62,088

0,000

0,000

100,000

1 Stage Suction Scrubber Top

Gas

0,000

0,948

0,000

100,000

Cair

62,112

0,000

100,000

0,000

Tag Number

Keterangan

22MBF-001 Top 22MBF-001 Bottom 23MBF-101 Top 23MBF101 Bottom

st

st

1 Stage Suction Scrubber Bottom nd

23MBF-102 Top


Gas

0,000

2,873

0,000

100,000

23MBF-102 Bottom

nd

23HAE-101 23HAE-102 25MAK-001A Top 25MAK-001A Bottom

2 Stage Suction Scrubber Bottom

Cair

61,750

0,000

100,000

0,000

st

Gas

0,000

2,838

0,000

100,000

nd

2 Stage Cooler

Gas

0,000

5,905

0,000

100,000

Sales Gas Filter / Separator Top

Gas

0,000

5,778

0,000

100,000

Sales Gas Filter / Separator Bottom

Cair

62,090

0,000

100,000

0,000

1 Stage Cooler

56

Tabel 4.2 Data Komposisi Fluida didalam Tiap Equipment

Tag Number

Keterangan

C1 (%mol)

C2 (%mol)

C3 (%mol)

C4 (%mol)

C5 (%mol)

C6 (%mol)

C7+ (%mol)

N2 (%mol)

H2S (%mol)

CO2 (%mol)

H2O (%mol)

Slug Catcher Top

97,433

0,749

0,280

0,100

0,020

0,010

0,010

0,479

0,000*

0,719

0,200

Slug Catcher Bottom

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,010

99,990


97,389

0,840

0,300

0,130

0,040

0,020

0,030

0,350

0,000*

0,840

0,060

13,200

0,640

0,830

1,050

0,920

2,870

80,120

0,010

0,000

0,330

0,030

97,439

0,840

0,300

0,130

0,040

0,020

0,030

0,350

0,000*

0,840

0,010

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,260

99,740

97,389

0,840

0,300

0,130

0,040

0,020

0,030

0,350

0,000*

0,840

0,060

2 Stage Cooler

97,439

0,840

0,300

0,130

0,040

0,020

0,030

0,350

0,000*

0,840

0,010


97,439

0,840

0,300

0,130

0,040

0,020

0,030

0,350

0,000*

0,840

0,010


0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,250

99,750


st

st


23MBF-102 Top


23MBF-102 Bottom

nd

2 Stage Suction Scrubber Bottom st

23HAE-101

1 Stage Cooler nd

23HAE-102 25MAK-001A Top 25MAK-001A Bottom

*persentase toxic material = 0,000145 %

57

Tabel 4.3 Data Proses dan Jenis Material dan Perlindungan Korosi

Data Proses

Material dan Perlindungan Korosi

Design

Opr.

Design

Opr.

Pressure

Pressure

Temp.

Temp.

(psig)

(psig)

(oF)

(oF)

Slug Catcher Top

1350

300

200

63

CS*

Slug Catcher Bottom

1350

300

200

63

1st Stage Suction Scrubber Top

675

300

200

675

300

1500


23HAE-101 23HAE-102

Tag Number

Keterangan

Internal

Corrosion

Lining

Protection

Ya**

Tidak

Tidak

Tidak

CS*

Ya**

Tidak

Tidak

Tidak

63

CS*

Ya**

Tidak

Ya

Tidak

200

63

CS*

Ya**

Tidak

Ya

Tidak

979

200

115

CS*

Ya**

Tidak

Ya

Tidak

1500

979

200

115

CS*

Ya**

Tidak

Ya

Tidak

1st Stage Cooler

1200

979

500

120

CS*

Ya**

Tidak

Ya

Tidak

2nd Stage Cooler

2120

2000

400

130

CS*

Ya**

Tidak

Ya

Tidak


2120

1890

150

117

CS*

Ya**

Tidak

Tidak

Tidak


2120

1890

150

117

CS*

Ya**

Tidak

Tidak

Tidak


st


23MBF-102 Top


23MBF-102 Bottom

nd

25MAK-001A Top 25MAK-001A Bottom * Carbon Steel

** Inorganic Zinc Silicate, High Build Polyamide Epoxy

58

Material konstruksi

Coating

Insulation

Tabel 4.4 Data Dimensi

Thickness (in)

Diameter Tag Number

Keterangan

Utama (in)

22MBF-001 Top

23MBF101 Bottom

Corr. allowance

Sblm

Tahun Pengukuran

Terbaru

Available

Tahun

corr. rate

Volume

Pengukuran

(mm/thn)

(ft3)

Slug Catcher Top

127,681

3,840

0,125

3,840

2003

3,770

2006

0,4

686,875

Slug Catcher Bottom

127,681

3,840

0,125

3,840

2003

3,770

2006

-

686,875


66,000

1,265

0,125

1,270

2003

1,260

2006

0,1

131,764

66,000

1,265

0,125

1,270

2003

1,260

2006

0,1

131,764

22MBF-001 Bottom 23MBF-101 Top

Desain

User input

st

st


23MBF-102 Top


60,000

2,413

0,125

2,410

2003

2,390

2006

0,1

82,975

23MBF-102 Bottom

nd

60,000

2,413

0,125

2,410

2003

2,390

2006

0,4

82,975

1,250

0,083

0,0625

1,060

2003

1,020

2006

0,1

0,101

2 Stage Cooler

1,250

0,134

0,0625

1,305

2003

1,270

2006

0,1

0,046


42,000

2,801

0,125

2,700

2003

2,63

2006

0,4

57,778


42,000

2,801

0,125

2,700

2003

2,63

2006

0,4

57,778


23HAE-101

1 Stage Cooler nd

23HAE-102 25MAK-001A Top 25MAK-001A Bottom

59

Tabel 4.5 Data Historis Inspeksi Pertama dan Kedua

Tag Number

Keterangan

Metode

Cakupan

Efektifitas

Tahun

Metode

Cakupan

Efektifitas

Slug Catcher Top

2003

Visual

100%

Highly

2003

UT*

Spot Thick

Usually

Slug Catcher Bottom

2003

Visual

100%

Highly

2003

UT*

Spot Thick

Usually


2003

Visual

100%

Highly

2003

UT*

Spot Thick

Usually

2003

Visual

100%

Highly

2003

UT*

Spot Thick

Usually

2003

Visual

100%

Highly

2003

UT*

Spot Thick

Usually

2003

Visual

100%

Highly

2003

UT*

Spot Thick

Usually

2003

Visual

100%

Highly

2003

UT*

Spot Thick

Usually

2 Stage Cooler

2003

Visual

100%

Highly

2003

UT*

Spot Thick

Usually


2003

Visual

100%

Highly

2003

UT*

Spot Thick

Usually


2003

Visual

100%

Highly

2003

UT*

Spot Thick

Usually

22MBF-001 Bottom 23MBF101 Bottom

st

st


23MBF-102 Top


23MBF-102 Bottom

nd



1 Stage Cooler nd

* Ultrasonic Test

60

Inspeksi II

Tahun

22MBF-001 Top 23MBF-101 Top

Inspeksi I

Tabel 4.6 Data Historis Inspeksi Ketiga dan Keempat

Tag Number

Keterangan

Metode

Cakupan

Efektifitas

Tahun

Metode

Cakupan

Efektifitas

Slug Catcher Top

2005

Visual

100%

Highly

2005

UT*

Spot Thick

Usually

Slug Catcher Bottom

2005

Visual

100%

Highly

2005

UT*

Spot Thick

Usually


2005

Visual

100%

Highly

2005

UT*

Spot Thick

Usually

2005

Visual

100%

Highly

2005

UT*

Spot Thick

Usually

2005

Visual

100%

Highly

2005

UT*

Spot Thick

Usually

2005

Visual

100%

Highly

2005

UT*

Spot Thick

Usually

2005

Visual

100%

Highly

2005

UT*

Spot Thick

Usually

2 Stage Cooler

2005

Visual

100%

Highly

2005

UT*

Spot Thick

Usually


2005

Visual

100%

Highly

2005

UT*

Spot Thick

Usually


2005

Visual

100%

Highly

2005

UT*

Spot Thick

Usually

22MBF-001 Bottom 23MBF101 Bottom

st

st


23MBF-102 Top


23MBF-102 Bottom

nd



1 Stage Cooler nd

* Ultrasonic Test

61

Inspeksi II

Tahun 22MBF-001 Top 23MBF-101 Top

Inspeksi I

Tabel 4.7 Data Ekonomi

Data Ekonomi Tag Number

Keterangan

2MBF-001 Top 22MBF-001 Bottom 23MBF-101 Top 23MBF-101 Bottom 23MBF-102 Top 23MBF-102 Bottom 23HAE-101 23HAE-102 25MAK-001A Top

Slug Catcher Top Slug Catcher Bottom 1st Stage Suction Scrubber Top 1st Stage Suction Scrubber Bottom 2nd Stage Suction Scrubber Top nd 2 Stage Suction Scrubber Bottom 1st Stage Cooler 2nd Stage Cooler Sales Gas Filter / Separator Top Sales Gas Filter / Separator Bottom

25MAK-001A Bottom

Value of Daily Oil Production (US $) 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Value of Daily Gas Production (US $) 1800000 1800000 1800000 1800000 1800000 1800000 1800000 1800000 1800000

Cost of Clean Up (US $/ton) 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000

0

1800000

10000

62

Cost of Lost Product (US $/m3)

Cost per Unit Area (US $)

340 340 340 340 340 340 340 340 340

550 550 550 550 550 550 550 550 550

340

550

Tabel 4.8 Data informasi sistem Informasi Sistem Coverage Volume

Tag Number

Num ber of Pum ps

Numb er of Comp ressor

Numbe r of Gener ator

Blast Over Pressu re (psig)

Blast Wall Design Pressur e (psig)

Number of Personell

Fire Water Monitor

Sprinkle r System

High Volume Deluge System

Foam Syste m

Containm ent for Liquid Spills

Fireproofin g of Structural Steel

Hot Work Hours / year

Number of Air Change / Hour

Len gth (ft)

Width (ft)

Height (ft)

22MBF001 Top

263

115

18

0

0

0

0

0

36

836

836

836

836

836

837

-

30

22MBF001 Bottom

263

115

18

0

0

0

0

0

36

836

836

836

836

836

837

-

30

23MBF101 Top

263

115

18

0

0

0

0

0

36

836

836

836

836

836

837

-

30

23MBF101 Bottom

263

115

18

0

0

0

0

0

36

836

836

836

836

836

837

-

30

23MBF102 Top

263

115

18

0

0

0

0

0

36

836

836

836

836

836

837

-

30

23MBF102 Bottom

263

115

18

0

0

0

0

0

36

836

836

836

836

836

837

-

30

23HAE101

263

115

18

0

0

0

0

0

36

836

836

836

836

836

837

-

30

23HAE102

263

115

18

0

0

0

0

0

36

836

836

836

836

836

837

-

30

25MAK001A Top

263

115

18

0

0

0

0

0

36

836

836

836

836

836

837

-

30

25MAK001A Bottom

263

115

18

0

0

0

0

0

36

836

836

836

836

836

837

-

30

63

Tabel 4.9 Data-Data Lainnya

Jumlah Shutdown per Tag Number

Available Volume (ft3)

Tahun

Keterangan

Tahun

Mulai

Pembuatan

Beroperasi

Planned

Unplanned

Slug Catcher Top

1

2

686,875

2000

2001

Slug Catcher Bottom

1

2

686,875

2000

2001

23MBF-101 Top


1

10

131,764

2000

2001

23MBF101 Bottom

st

1

10

131,764

2000

2001

1

10

82,975

2000

2001

1

10

82,975

2000

2001

st

1

10

0,102

2000

2001

nd

2 Stage Cooler

1

0,046

2000

2001


1

10 1

57,778

2000

2001


1

1

57,778

2000

2001

22MBF-001 Top 22MBF-001 Bottom

23MBF-102 Top 23MBF-102 Bottom 23HAE-101 23HAE-102 25MAK-001A Top 25MAK-001A Bottom

st


2 Stage Suction Scrubber Top nd

2 Stage Suction Scrubber Bottom 1 Stage Cooler

64

4.4

Analisis Consequence of Failure (CoF)

Karena secara umum analisis consequence sama untuk tiap equipment, maka penulis tidak mencantumkan seluruh proses analisis untuk tiap equipment, melainkan hanya beberapa yang mewakili. 4.4.1

Representative Material

22MBF-001 (slug catcher) Top Komposisi fluida yang ada di dalam equipment dapat diketahui dari Tabel 4.4. Untuk nilai Normal Boiling Point (NBP) campuran, perhitungannya adalah sebagai berikut: NBPmix

= ∑xi · NBPi = ((97,433 · 193 oF)C1 + (0,749 · 193 oF)C2 + (0,280 · 6,3 oF)C3 + (0,100 · 6,3 oF)C4 + (0,020 · 6,3 oF)C5 + (0,010 · 210 oF)C6 + (0,010 · 210 oF)C7) / 100 = 189,56 oF

Nilai NBP 189,56 oF berada paling dekat dengan 193 oF sesuai dengan tabel 3.5 yang dimiliki oleh material C1-C2. Dengan demikian, representative material untuk equipment 22MBF-001 Top Slug Catcher Top adalah C1-C2. Sebenarnya perhitungan seperti diatas tidak perlu dilakukan setiap kali menganalisis tiap equipment. Jika ada satu jenis material yang dominan dan tidak ada jumlah material lain yang mendekati jumlahnya, maka dapat ditentukan bahwa representative material adalah material yang dominan tersebut. Slug Catcher Top yang sedang dianalisis ini memberikan contoh yang baik. 97,433% fluida di dalamnya adalah metana (C1). Hasil perhitungan juga menunjukkan bahwa representative material-nya adalah C1-C2. Oleh karena itu, secara cepat dapat ditentukan bahwa representative material di dalam Slug Catcher Top ini adalah C1-C2. 22MBF-001 (slug catcher) Bottom Secara cepat dapat ditentukan bahwa representative material dalam equipment ini adalah air (H2O) berhubung jumlah kandungan H2O-nya sebesar

99,99%. 65

Tabel 4.8 di bawah ini menunjukkan representative material untuk seluruh equipment yang dianalisis. Tabel 4.10 Representative Material untuk Semua Equipment

Tag Number

Keterangan

22MBF-001 Top

Representative Material

Slug Catcher Top

C1-C2

Slug Catcher Bottom

H2 O

23MBF-101 Top


C1-C2

23MBF101 Bottom

st

22MBF-001 Bottom

23MBF-102 Top

st


C7


C1-C2

2nd Stage Suction Scrubber Bottom

H2O

23HAE-101

1st Stage Cooler

C1-C2

23HAE-102

2nd Stage Cooler

C1-C2


C1-C2


H 2O

23MBF-102 Bottom

25MAK-001A Top 25MAK-001A Bottom

4.4.2 Mass Leak Rate

22MBF-001 (slug catcher) Top Setelah diketahui jenis fluida kerja dari Tabel 4.1 data fasa dan densitas fluida di dalam tiap equipment. Maka didapat bahwa Representative Material dari equipment slug catcher top ini adalah C1-C2 yang dalam proses dan kondisi

lingkungannya berfasa gas. Lalu diketahui pula tekanan kerja dari slug catcher top ini adalah 300 psi maka dapat diketahui mass leak rate nya dari gambar 3.5 untuk fasa gas adalah untuk ukuran lubang small bernilai 0.0656169 kg/s dan untuk ukuran lubang medium 0.57860306 kg/s. Untuk ukuran lubang large dan rupture bernilai nol karena pada hole size distribution nya diasumsikan bahwa mekanisme degradasi yang terjadi adalah CO2 local corrosion. 22MBF-001 (slug catcher) Bottom Sedangkan untuk slug catcher bottom untuk ukuran lubang small bernilai 0.578603061 kg/s dan untuk ukuran lubang medium 1.5481892 kg/s. Untuk ukuran lubang large dan rupture bernilai nol karena pada hole size distribution66

nya diasumsikan bahwa mekanisme degradasi yang terjadi adalah CO2 local corrosion.

Tabel 4.9 di bawah ini menunjukkan representative material untuk seluruh equipment yang dianalisis. Tabel 4.11 Mass Leak Rate untuk Semua Equipment

Tag Number

Keterangan

22MBF-001 Top

Slug Catcher Top

22MBF-001

1st Stage Suction Scrubber Top

23MBF101 Bottom

st

2nd Stage Suction Scrubber Top

23MBF-102

nd

Bottom st

23HAE-101

1 Stage Cooler

23HAE-102

2nd Stage Cooler

0.579

0.579

1.548

0.065

0.579

0.579

1.548

0.195

1.279

1.279

5.303

0.195

1.279

0.409

2.152

0.385

2.069

2.069

10.562


25MAK-001A

0.066

2 Stage Suction Scrubber

Bottom

25MAK-001A Top

Medium


23MBF-102 Top

Small

Slug Catcher Bottom

Bottom 23MBF-101 Top

Mass leak rate (kg/s)

Sales Gas Filter / Separator

Bottom

Bottom

4.4.3 Release Rate

22MBF-001 001 (slug catcher) Top Sesuai dengan yang ditunjukkan oleh Gambar 3.6, langkah pertama dalam penentuan release rate adalah penentuan fasa fluida setelah dilepaskan yang petunjuknya dapat dilihat dari Tabel 3.6

67

Representative Material dari equipment slug catcher top ini adalah C1-C2

yang dalam proses dan kondisi lingkungannya berfasa gas. Oleh karena itu sesuai dengan Tabel 3.6, fasa fluida setelah dilepaskan adalah gas. Dalam perhitungan tekanan transisi sendiri masih diperlukan perhitungan terlebih dahulu, yakni perhitungan konstanta gas (k) yang didapat dari pembagian nilai kapasitas panas gas ideal pada tekanan konstan (cp) dengan kapasitas panas gas ideal pada volume konstan (cv). Nilai cp didapat dari persamaan cp = A + BT + CT2 + DT3 dimana A, B, C, dan D dapat dilihat pada Tabel 3.3 dan T adalah temperatur (oF). Dengan demikian untuk material C1-C2, berikut perhitungannya: • cp = 12,3 + 0,115 · 290,37 + (-2,87 · 10-5) 290,372 + (-1,3 · 10-9) 290,373 = 43,24 J/mol K • cv = cp – R = 43,24 - 8.31 = 34,93 J/mol K • k = cp/cv = 43,24/34,93 = 1,24 k

Ptrans

⎛ k + 1 ⎞ k −1 = Pa ⎜ ⎟ ⎝ 2 ⎠ = 14,69 ((1,24 + 1)/2)1,24/(1,24-1) = 25,38 psig

Karena tekanan operasi pada equipment ini sebesar 300 psig yang berada jauh diatas tekanan transisi, maka tipe pelepasannya adalah sonik. Dengan demikian persamaan yang dipakai untuk menghitung release rate adalah ⎛ kM wg ( sonic) = Cd AP ⎜ ⎝ RT

k +1

⎞ g c ⎛ 2 ⎞ k −1 ⎟ ⎜ ⎟ ⎠ 144 ⎝ k + 1 ⎠

68

0,85 ·

· 300

, ,

· ·

, ,

, ,

,

= 5,074 A lbs/detik Nilai release rate diatas masih tergantung pada luas cross sectional lubang. Untuk itu perhitungan untuk tiap ukuran lubang adalah sebagai berikut: • Untuk lubang small: /4 = 0,249 lbs/detik

wg (sonic) = 5,074 • Untuk lubang medium: wg (sonic) = 5,074

1 /4 = 0,3977 lbs/detik

• Untuk lubang large: wg (sonic) = 5,074

4 /4 = 63,639 lbs/detik

• Untuk lubang rupture: wg (sonic) = 5,074

16 /4 = 1018,237 lbs/detik

Nilai release rate untuk seluruh cakupan equipment dapat dilihat pada Tabel 4.12.

69

Tabel 4.12 Hasil Perhitungan Release Rate

Tag Number

Keterangan

22MBF-001 Top

Release Rate (lbs/s) Small

Medium

Large

Rupture

Slug Catcher Top

Gas

0,249

3,977

63,639

1018,237

Slug Catcher Bottom

Cair

2,669

42,715

683,438

10935,014

1st Stage Suction Scrubber

Gas

0,249

3,977

63,639

1018,237

Cair

2,210

35,364

565,821

9053.144

Gas

0,766

12,256

196,102

3137,632

Cair

4,908

78,529

1256,471 20103,533

22MBF-001 Bottom 23MBF-101 Top

Fasa Fluida

Top st

23MBF101 Bottom

1 Stage Suction Scrubber Bottom 2nd Stage Suction

23MBF-102 Top

Scrubber Top 2nd Stage Suction

23MBF-102 Bottom

Scrubber Bottom 23HAE-101

1st Stage Cooler

Gas

0,766

--

--

19,150

23HAE-102

2nd Stage Cooler

Gas

1,550

--

--

38,755

25MAK-001A Top

Sales Gas Filter /

Gas

1,483

23,729

379,669

6074.715

Cair

6.833

109.327

1749,235 27987,754

Separator Top 25MAK-001A Bottom


4.4.4 Dispersion Modeling

22MBF-001 (slug catcher) Top Setelah diketahui data-data dari sistem pada peralatannya yang tercantum pada tabel 4.8 mengenai dimensi dari sistem, persentase mol dari fluidanya, dan kerapatan dari fluidanya yang berfasa gas untuk peralatan ini maka dapat di hitung flash fraction nya dengan cara: %

%

%

(4.1)

Maka didapat .

.

.

0.9976

Lalu kita dapat menghitung waktu dispersion dengan cara

(4.2)

70

Disini perhitungan waktu berdasarkan kepada setiap ukuran lubang yang akan kita analisis. Jadi didapat untuk ukuran lubang small, waktunya adalah 5086.31 s dan untuk ukuran lubang medium waktunya adalah 576.82 s. Setelah itu dihitung volume dari modul yang merupakan perhitungan volume dari sistemnya, maka didapat volume dari modulnya adalah 15415.97445 m3. Lalu permodelan dispersion yang terakhir adalah dengan menghitung faktor C (Concentration of Flammable or Toxic) dengan menggunakan persamaan 3.2. tetapi dikarenakan perhitungan dari (Number air change per hour x Volume of module) lebih besar dari perhitungan (Mass leak rate x Flash fraction gas) maka

ditetapkan nilai dari faktor C adalah nol karena nilainya tidak mungkin negatif. Tabel 4.13 Hasil Perhitungan Dispersion Modeling

Tag Number

Keterangan

22MBF-001

Slug Catcher

Top 22MBF-001

Top

Top 23MBF101

Bottom 1st Stage Suction Scrubber Top 1st Stage Suction

Bottom

Scrubber Bottom

23MBF-102

2nd Stage Suction

Top 23MBF-102

Scrubber Top 2nd Stage Suction

Bottom

Scrubber Bottom

23HAE-101

1st Stage Cooler

23HAE-102

small

medium

5086.31

576.82

0

0

37864.91 14151.21

0

0

0

0

nd

2 Stage Cooler

932.76

105.78

5845.08

2184.47

large Rupture 15415.97445

655.69

99.89

2143.61

517.14

1.86

0.28

0.57

0.11

15415.97445

15415.97445 0

0 15415.97445

0

0 15415.97445

0

71

Volume Modul (m3)

Slug Catcher

Bottom 23MBF-101

Waktu (s)

0 15415.97445

0

0

15415.97445

0

0

15415.97445

4.4.5 Probability of Ignition (PIgn)

22MBF-001 (slug catcher) Top Perhitungan probability ignition bergantung kepada tiga faktor yaitu, concentration factor (Pv), Ignition Factor Related to Continuously Present Sources (Pc), dan Ignition Factor Related to Random Discrete Sources (Pd). Jadi

akan dihitung ketiga faktor tersebut terlebih dahulu untuk menghitung kemudian Probability of Ignition (PIgn). Untuk menghitung concentration factor (Pv) kita

menghitung dulu nilai LEL (lower explosiv limit). LEL dihitung dengan menjumlahkan fraksi mol dari metan, etan, propan, butan, pentan dan hexan dan heptan. Nilai- nilai ini didapat dari komposisi fluida pada tabel 4.2. misalnya untuk metan fraksi molnya didapat dari

% ∑ %

(4.3)

Hal ini serupa perhitungannya untuk etan, propan, dll. Maka perhitungan Pv dapat dilakukan dengan persamaan 3.3. karena nilai C yang didapat dari perhitungan sebelumnya adalah nol maka nilai Pv juga nol. Menghitung Pc dilakukan berdasarkan persamaan 3.4 dengan konstantanya pada tabel 3.9. Pc bergantung kepada jumlah dari hot work hour dan jumlah dari peralatan lainnya seperti kompresor, pompa, dan generator. Karena tidak tersedianya data untuk parameter yang telah disebutkan sebelumnya maka nilainya diberikan nol. Maka nilai dari Pc hanya tergantung kepada luas dari daerahnya. Luas dapat dihitung dari dari panjang dikalikan dengan lebar dari sistem yang dideskripsikan dalam tabel 4.8. Maka didapat nilai Pc = 1-Q1*luas sistemnya. Maka didapat Pc = 0.064948474. Menghitung

Pd

dilakukan

berdasarkan

persamaan

3.5

dengan

konstantanya pada tabel 3.10. Perhitungan dan parameter dari Pd hampir serupa dengan perhitungan Pc. Perbedaannya hanya pada perhitungan Pd = [ (1-R1*luas) x (1-(-R4A+-R4B*luas)]. Maka didapat nilai Pd = 0.101284867. Maka dapat dihitung dengan persamaan:

PIgn = Pv • (Pc + Pd − Pc Pd ) Didapat nilai dari PIgn= 0 karena nilai dari Pv juga nol. 72

(4.4)

22MBF-001 (slug catcher) Bottom Perhitungan pada slug catcher bottom hampir sama dengan slug catcher top. Tetapi perbedaannya pada perhitungan dari nilai LEL, hal ini dikarenakan

komposisi fluida kerja dari slug catcher bottom adalah air 99% nya. Maka perhitungan LEL yang bergantung kepada senyawa hydrocarbon tidak dapat dilakukan dan di berikan nilai nol. 4.4.6 Probability of Escalation (PEsc)

22MBF-001 (slug catcher) Top Perhitungan probability escalation berdasarkan persamaan 3.6, dimana parameter Wall Design Pressure dan Blast Overpressure sangat mempengaruhi. Tetapi tidak adanya data ini menjadikan nilai PEsc menjadi satu. 4.4.7 Probability of Occurence (P1, P2, P3)

22MBF-001 (slug catcher) Top Perhitungan probability of occurrence dilakukan sesuai dengan tabel 3.11 dimana dibagi menjadi tiga kasus, tetapi karena nilai dari PIgn nya nol maka hanya ada kemungkinan yang pertama yaitu adanya kebocoran tetapi tidak ada penyalaan dan ledakan, nilainya adalah P1 = 1. 4.4.8 Safety Consequence

22MBF-001 (slug catcher) Top Perhitungan safety consequence sesuai dengan gambar 3.11. Dimulai dengan menghitung kepadatan personal dari satu modul. Jumlah personal harus didefinisikan untuk jumlah personal yang bekerja dalam satu modul seperti tertera dalam tabel 4.8. yaitu untuk sistem di slug catcher top adalah 36 orang. Kepadatan dihitung dengan membagi antara jumlah personal dengan luas area dari sistem tersebut. Maka didapat kepadatannya adalah 0.001190279 (personal/ft2).

Tetapi hal ini memerlukan perhitungan dari toxic consequence. Untuk kandungan jumlah toxic material yang sangat kecil, API menyarankan untuk tidak 73

perlu melakukan analisis consequence-nya. Batasnya adalah 20 ppm untuk HF, 300 ppm untuk H2S dan NH3, dan 30 ppm untuk Cl. Di bawah nilai tersebut, analisis toxic consequence tidak perlu dilakukan. 22MBF-001 Top • Jenis toxic material

= H2S

• Persentase toxic material = 0,000145 %mol Misal dalam 100 mol campuran, maka jumlah mol H2S adalah 0,000145 mol. Dalam satuan massa (gram) perhitungannya adalah: 0,000145 x Berat molekul H2S = 0,000145 mol x 34,08 g/mol= 0,00494 gr H2S. H2S dalam Hang Tuah selalu berada dalam fasa gas dan bercampur dengan gas utama (metana). Maka 100 mol campuran itu diasumsikan sebagai 100 mol metana (karena jumlah H2S sangat kecil). Jumlahnya dalam gram: 100 x 16,043 = 1604,3 gram metana. Maka konsentrasi H2S dalam ppm: 0,00494/1604,3 x 1.000.000 = 3 ppm. Dengan demikian analisis toxic consequence tidak perlu dilakukan. Selain itu, untuk besar release rate seperti yang tertera di atas (sangat kecil), nilai toxic consequence-nya tidak dapat dilihat di dalam grafik. Hal ini terjadi pula pada equipment lainnya. Oleh karena itu, penentuan nilai toxic consequence tidak

dilakukan dalam tugas sarjana ini. Oleh

karena

itu

untuk

analisis

safety

consequence

penulis

menyimpulakan bahwa nilai CoF nya adalah nol untuk setiap peralatan yang dianalisis. 4.4.9 Economic Consequence

22MBF-001 (slug catcher) Top Perhitungan safety consequence sesuai dengan gambar 3.11 dimulai dengan menentukan biaya perbaikan peralatan sesuai dengan jenisnya dan ukuran lubangnya sesuai dengan tabel 4.14. Karena slug catcher termasuk ke dalam jenis bejana tekan maka biaya perbaikan berkisar antara $5000 sampai $ 40000 sesuai dengan ukuran lubangnya. Lalu kita perkirakan jumlah kerugian dalam bentuk liquid atau gas. 74

Setelah itu hitung property damage area yaitu biaya perbaikan dikalikan dengan equipment damage area yang diperhitungkan dengan metode API 581. Maka didapat property damage nya $ 3556.0971. Setelah itu ditentukan estimasi waktu kerusakan peralatan berdasarkan API 581 seperti dalam tabel 3.13 sesuai dengan jenis peralatnnya dan ukuran lubangnya, yaitu 2 hari untuk ukuran lubang small, 4 hari untuk ukuran lubang medium, 5 hari untuk ukuran lubang large dan 21 hari jika ukuran lubang rupture.

Diperkirakan biayanya dapat dilakukan dengan melihat biaya kerusakannya berdasarkan gambar 3.12. Tabel 4.14 Tabel Biaya Perbaikan Peralatan Type

Description

ColumnBTM Filter Finfan Exchanger Exchanger Drum Tank

Column Filter Fin/Fan Coolers Heat Exchanger, Shell Heat Exchanger, Tube Pressure vessels Atmospheric Storage Tank Furnace Tubes for Fired Heater

Heater

$10,000 $1,000 $1,000 $1,000 $1,000 $5,000 $40,000

Failure Cost Medium $25,000 $2,000 $2,000 $2,000 $2,000 $12,000 $40,000

Failure Cost Large $50,000 $4,000 $20,000 $20,000 $20,000 $20,000 $40,000

Failure Cost Rupture $100,000 $10,000 $40,000 $60,000 $60,000 $40,000 $80,000

$1,000

$10,000

$30,000

$60,000

Failure Cost Small

Dan didapat nilai CoF B1 =$5000 dan S3 = $ 8556. 4.4.10 Environment Consequence

22MBF-001 (slug catcher) Top Perhitungan environment consequence dilakukan sesuai dengan gambar 3.13. perhitungan ini didasarkan pada pertambahan antara biaya dari pembersihan dan biaya dari kehilangan produk. Untuk perhitungan tumpahan minyak dapat dihitung dengan persamaan 3.7. yaitu didapat bahwa Cenvironment =Vrelease • (Ccleanup + Clostproduct). Data-data didapat dari tabel 4.7 data ekonomi. Dengan Cenvironment = nol karena fasa dari fluida kerjanya adalah gas sehingga tidak ada liquid yang tumpah ke lingkungan. Perhitungan biaya dari kehilangan produk adalah perkalian antara Cenvironment dan biaya dari kehilangan produk pada tabel 4.7. dan didapat 75

bahwa biaya kehilangan produk adalah $ 7.14. dan nilai dari CoF nya adalah pertambahan dari dua faktor tersebut jadi nilainya adalah $ 7.14. 4.5

Analisis Probability of Failure

Seperti yang telah dibahas sebelumnya pada Bab 2 maupun Bab 3, Probability of Failure dinyatakan berdasarkan mekanisme kegagalannya. Karena

hasil screening menunjukan bahwa mekanisme kerusakan hanya adalah H2S Corrosion dan CO2 Corrosion, karena kedua material tersebut ada pada aliran,

dan jika bercampur dengan air maka dapat menyebabkan korosi pada baja. 22MBF-001 (slug catcher) Top Corrosion rate tidak ditentukan dengan melakukan estimasi, melainkan

dengan menggunakan hasil pengukuran berhubung datanya tersedia. Untuk equipment ini, corrosion rate-nya adalah:

(thicknessawal – thicknessakhir) / rentang waktu

= (3,84 – 3,77) / (2006-2003) = 0,023 in/tahun

Untuk perhitungan model CO2 dapat dilihat pada gambar 3.15. Dipilih korosi dengan jenis korosi uniform karena aliran fluida dalam sistem lambat. Perhitungan dilakukan dengan cara menentukan CoV = 0.8 untuk jenis uniform, faktor λ (scale) = 32.256, faktor k = 1.258. Sedangkan PoF-nya dihitung dengan PoF = 1 - Φ(β) maka didapat PoF nya adalah 0.006013. Untuk perhitungan H2S cracking dilakukan sesuai dengan referensi EFC 16 dan NACE MR0175-00. Dan detail perhitungannya dilakukan sesuai dengan gambar 3.16. dengan kandungan dari adalah 0.000145% dan diasumsikan bahwa untuk batasan material dan lasannya sesuai dengan referensi adalah sesuai dengan batasan untuk baja karbon adalah 22 untuk maksimum hardness numbernya maka untuk PoF nya adalah 10-5. 4.6

Perhitungan Risk dan Kategorinya

Tabel-tabel berikut ini adalah hasil perhitungan tiap jenis risk untuk tiap equipment dalam cakupan juga kategori-kategori Consequence of Failure dan Probability of Failure-nya.

76

Tabel 4.15 Nilai CoF dan Kategori dari Risk

Number of Risk

No. 1. 2. 3. 4. 5.

Tag Number

Keterangan

22MBF-001 Top

Slug Catcher Top

22MBF-001 Bottom

Slug Catcher Bottom

PoF

CoF

Economic

Environment

Safety

Economic

Environment

0.0003

17000

6.12

0.000153

B

B

A

3

0

40000

89980.8

0.000153

A

B

B

3

17000

6.12

0.001071

B

B

A

4

88100.9

0.001071

A

D

B

4

st


0.0003

23MBF-101 Bottom

1st Stage Suction Scrubber Bottom

0

23MBF-102 Bottom

PoF

Safety

23MBF-101 Top

23MBF-102 Top

6.

CoF

Risk Category

9017000

nd


0.0008

17000

3.4

0.001371

C

B

A

4

0

40000

50895.7

0.001371

A

B

B

4

nd


7.

23HAE-101

1 Stage Cooler

0.0008

3000

16.235

0.00084

C

A

A

3

8.

23HAE-102

2nd Stage Cooler

0.0015

3000

10.8

0.00098

C

A

A

3

9.

25MAK001A Top


0

17000

5.44

0.000459

A

B

A

3

25MAK001A Bottom


0

40000

81882.8

0.000459

A

B

B

3

10.

st

77

Untuk mempermudahkan dalam mempresentasikan dari risk untuk setiap peralatan berdasarkan setiap consequence-nya maka nilai risk tersebut akan dipetakan dalam risk matriks sesuai dengan nomor urut peralatannya dalam tabel 4.15.

CAT

ANNUAL PROBABILITY OF FAILURE -2

5

> 10

4

-3

-2

10 - 10

high

4,6

3

3

10 to 10

-4

-3

medium

2,9,10

1

2

10 to 10

-5

-4

low

1

very high 5 7,8

-5

very low < 10 Conse que nce Cate gory

A

Safety (PLL)

B

<5.10

-5

C

D

E

-5

-4

-3

-4

-3

-2

≥5.10 - ≥5.10 - ≥5.10 <5.10

<5.10

<5.10

≥5.10

-2

Gambar 4.5 Risk matrix untuk Safety Consequence

CAT


5

> 10

4

10 - 10

3

10 to 10

2

10 to 10

1

very high

-3

-2

high

-4

-3

medium

-5

-4

low

9,10

3,5,6

7,8

1,2, 9,10

A

B

4

-5

very low < 10 Consequence Category Economic(USD)

<3.10

5

C

D

5

6

7

6

7

8

≥3.10 - ≥3.10 - ≥3.10 <3.10

<3.10

Gambar 4.6 Risk matrix untuk Economic Consequence

78

E

<3.10

≥3.10

8

CAT


5

> 10

4

10 - 10

3

10 to 10

2

10 to 10

1

very high

-3

-2

high

3,5

4,6

-4

-3

medium

1,7,8,9

2,10

-5

-4

low

-5

very low < 10 Consequence Category Environtment (Spill of oil)

A

B

C

D

E

No spill < 3 3-7 7-10 > 10 of oil tonnes tonnes tonnes tonnes

Gambar 4.7 Risk matrix untuk Environment Consequence

Dari hasil pemetaan level risk seperti pada gambar 4.5, 4.6, dan 4.7 dapat di simpulkan bahwa level risk yang tertinggi adalah medium high risk yang terdapat pada 2nd Stage Suction Scrubber Top untuk safety consequence risk dan 1st Stage Suction Scrubber Bottom untuk economic consequence risk. Hasil-hasil risk pada perhitungan sebelumnya dapat disederhanakan dalam tabel 4.16.

79

Tabel 4.16 Presentasi Risk

No.

Tag Number

Keterangan

Kategori Safety

Kategori

Kategori

Consequence Risk

Economic

Environment

Consequence Risk 1.

22MBF-001 Top

2.

22MBF-001 Bottom

3.

23MBF-101 Top

4.

23MBF101 Bottom

5.

23MBF-102 Top

6. 7.

23MBF-102 Bottom 23HAE-101

8.

23HAE-102

9.

25MAK-001A Top

10.

25MAK-001A Bottom

Slug Catcher Top Slug Catcher Bottom 1st Stage Suction Scrubber Top 1st Stage Suction Scrubber Bottom 2nd Stage Suction Scrubber Top nd


1 Stage Cooler nd

2 Stage Cooler Sales Gas Filter / Separator Top Sales Gas Filter / Separator Bottom

80

consequence Risk

medium

medium

low

low

medium

medium

medium

medium

medium

medium

Medium high

medium

medium high

medium

medium

medium

medium

medium

medium

low

low

medium

low

low

low

medium

low

low

medium

medium

4.7

Pengaruh Temperatur Terhadap Release Rate

Penulis mencoba mengaitkan hubungan antara beberapa parameter untuk melihat kecendurungan suatu hal jika hal lain berubah. Untuk contoh diambil satu kasus Slug Catcher Top. Seluruh parameter input untuk perhitungan release rate dipertahankan tetap kecuali temperaturnya yang dipertahankan tetap 63oF, untuk melihat efek perubahan temperatur terhadap besar release rate. Release rate yang dipilih adalah untuk lubang large, tanpa didasarkan pertimbangan tertentu. Penulis memilihnya secara acak. Tabel 4.24 dibawah ini menunjukkan hasil perhitungan. Tabel 4.17 Pengaruh Temperatur Terhadap Release Rate pada Slug Catcher Top pada Tekanan Konstan 300 psig

No.

Temperatur (oF)

Relase Rate (lbs/detik)

1

60

63,844

2

70

63,171

3

80

62,519

4

90

61,885

5

100

61,270

6

110

60,673

7

120

60,093

8

130

59,528

9

140

58,978

10

150

58,443

Gambar 4.5 menunjukkan hasilnya dalam bentuk grafik. Dari grafik dapat dilihat bahwa semakin tinggi temperatur, semakin turun nilai release rate-nya.

81

Hubungan Temperatur dengan Release Rate Release Rate (lbs/detik)

65 64 63 62 61 60 59 58 50

70

90

110

130

150

170

Temperatur (oF) Gambar 4.8 Hubungan Temperatur dengan Release Rate

4.8

Pengaruh Tekanan Terhadap Release Rate

Kali ini nilai yang diubah-ubah adalah tekanannya, sedangkan yang lainnya dipertahankan tetap. Hasil perhitungannya dapat dilihat pada Tabel 4.18 Tabel 4.18 Pengaruh Tekanan Terhadap Release Rate pada Slug Catcher Top pada Temperatur Konstan 63 oF

No.

Tekanan (psig)

Relase Rate (lbs/detik)

1

300

63,639

2

350

74,246

3

400

84,853

4

450

95,459

5

500

106,066

6

550

116,673

7

600

127,279

8

650

137,886

9

700

148,493

10

750

159,099

82

Release Rate (lbs/detik)

Hubungan Tekanan dengan Release Rate 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 250

350

450

550

650

Tekanan (psig) Gambar 4.9 Hubungan Tekanan dengan Release Rate

83

750

850

Bab 4 Quantitative Risk Assessment pada Platform Hang Tuah untuk Equipment Pemroses Gas

Recommend Documents