SAFEGUARD SYSTEM (SISTEM PROTEKSI) DAN TINJAUAN PROSES REACTION FURNACE 93F-401 DI SULFUR RECOVERY UNIT DI PT. PERTAMINA ( PERSERO) RU IV CILACAP Prestian Rindho S. Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, JL. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia Abstrak PT. PERTAMINA RU IV Cilacap merupakan salah satu industri yang menggunakan sistem kendali otomatis dalam proses produksinya. Reaction Furnace 93 F 401 merupakan dapur reaksi yang dirancang untuk mengolah gas yang mengandung H2S menjadi produk sulfur. Pada Reaction Furnace ini, untuk pemanasan awal menggunakan fuel gas, selanjutnya setelah mencapai keadaan suhu normal menggunakan acid gas sebagai bahan bakar. Reaction Furnace ini akan bekerja terus-menerus sesuai dengan kebutuhan operasi. Penggunaan safeguard system, selain sebagai pengaman juga digunakan untuk menjaga agar proses pembakaran berjalan sempurna. Penggunaan sistem pengaman otomatis dimaksudkan untuk mencegah terjadinya kerusakan peralatan, jika pada Reaction Furnace terjadi kondisi tidak normal pada proses, Reaction Furnace akan shutdown secara otomatis, sehingga kemungkinan timbulnya bahaya bagi peralatan dan operator dapat dihindari. Kata kunci: safeguard, Reaction Furnace 93 F 401, sistem pengaman.
I. PENDAHULUAN 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 Penggunaan safeguard system, selain sebagai pengaman juga digunakan untuk menjaga agar proses pembakaran berjalan sempurna. Penggunaan sistem pengaman otomatis dimaksudkan untuk mencegah terjadinya kerusakan peralatan, jika pada Reaction Furnace terjadi kondisi tidak normal pada proses, Reaction Furnace akan shutdown secara otomatis, sehingga kemungkinan timbulnya bahaya bagi peralatan dan operator dapat dihindari.
1.2 Tujuan Maksud dan Tujuan Kerja Praktek ini adalah sebagai berikut: a. Mengetahui proses yang terjadi pada unit operasi industri pengilangan PT PERTAMINA (PERSERO) RU IV Cilacap. b. Mempelajari Safeguard System pada Reaction Furnace 93F401 pada SRU. 1.3 Batasan Masalah Laporan Kerja Praktek ini disusun untuk secara khusus mempelajari sistem pengaman otomatis pada dapur reaksi 93F401, mencakup penjelasan mengenai komponen-komponen pengaman dapur reaksi tersebut. Untuk mempersempit masalah, maka pembahasan sistem pengaman hanya dilakukan pada dapur reaksi 93F401 saja. II. PT. PERTAMINA RU IV CILACAP Pembangunan kilang di Cilacap merupakan pembangunan salah satu dari unitunit 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 SRU dan LPG Dengan adanya peraturan UU. No. 23 Tahun 1997 (Pengelolahan Lingkungan Hidup) dengan proyek langit biru, maka pada 1
tahun 2004 dibangun Kilang Sulfur Recovery Unit (SRU) yang mulai beroperasi pada April 2006 yang berfungsi untuk mengelola gas buang (waste gas) dari proses-proses kilang yang ada untuk diambil kandungan sulfur sehingga kilang SRU menghasilkan produk sulfur cair untuk kebutuhan kosmetik dan gas buang yang dihasilkan dari kilang-kilang proses setelah melalui proses di SRU menjadi gas buang yang tidak berbahaya dan ramah lingkungan. HP HDS GAS
HP AMINE TREATING
Solenoid valve adalah gabungan dari dua unit fungsi dasar yaitu sebuah solenoid (electro magnet) dengan plungernya (core/coil) dan sebuah valve yang mengandung orifice didalam disc atau plug yang berfungsi untuk menghentikan atau melewatkan suatu aliran, valve dibuka atau ditutup oleh gerakan plunger magnetic (core/coil) saling tolak menolak yang dialiri ke solenoidnya ketika energized ( ketika solenoid dalam keadaan energized, maka air supply masuk dan akan membuka valve. Sebaliknya bila keadaan de-energized air supply akan membalik dan akan membuang angin ke saluran pembuangan/venting).
HIDROGEN TO PSA
FUEL GAS
LP SOUR STREAM (8)
COMPRESSION & LP AMINE REATING
MOL. SIEVE DEHYDRATION
COMPRESSION & REFRIGERATION
LPG RECOVERY
LPG TREATING
LPG
CONDENSATE LEAN AMINE ACID GAS RICH AMINE
AMINE REGENERATION
SULFUR RECOVERY
SULFUR
(a) (b) Gambar 3.1 (a)Solenoid Valve (b) Coil 3.3.2 Monitor Switch Monitor switch adalah suatu alat yang digunakan untuk mengubah sinyal analog menjadi kontak relay sesuai dengan setting dari monitor switch. Monitor switch dapat digunakan mengoperasikan relay yang mempunyai bentuk normally open (NO) dan normally close (NC) tergantung keperluan proses misalnya untuk rangkaian alarm atau rangkaian tripping sistem, monitor switch biasanyadilengkapi dengan set point yang bisa diatur secara manual. Set point itu sendiri dilengkapi dengan skala 0 - 100 % yang setara dengan sinyal elektronik 1-5 volt. 3.2.3 Relay Relay mempunyai beberapa fasilitas kontak untuk Normally Open (NO) dan Normally Close (NC) kontak-kontak dari relay ini dipergunakan sesuai dengan yang kebutuhan yang dalam suatu proteksi. Pada kondisi operasi normal relay-relay tersebut harus dalam keadaan energized dan bila terjadi kegagalan, shut down atau trip, relay-relay tersebut dalam keadaan deenergized (terputusnya tegangan). Untuk sistem shutdown yang menggunakan relay, maka logika relay yang digunakan harus fail-safe. 3.2.4 Alarm Alarm dibagi menjadi 2 (dua) audible dan visible: Audible adalah bunyi-bunyian yang bisa didengarkan, misalnya bila terjadi sesuatu
Gambar 2.1 Diagram Blok LPG & SRU III. SISTEM PENGAMAN DAN KENDALI 3.1 Safeguard dan Interlock Sistem Pada dasarnya safeguard & interlock sistem digunakan untuk mengamankan unit proses, mesin dari kerusakan yang lebih fatal dan keselamatan operator. Apabila salah satu variable safeguard tidak normal, maka sistem akan men-shut down mesin tersebut. Sedangkan variable interlock sistem akan memberikan sinyal apabila salah satu kondisinya adalah tidak normal, maka mesin tidak akan bisa dijalankan. Maka dapat dikatakan variable safeguard sama dengan variable interlock sistem. Pada peralatan yang digerakan oleh motor, untuk aliran proses dipasang TSO (Tigh Shut Off) valve untuk mengamankan unit proses dengan cara menutup penuh atau membuka penuh secara otomatis.Pada peralatan tertentu ada juga control valve yang dipasang sebagai safeguard, tetapi masih dibatasi dengan bukaan minimum (minimum stop) jenis / model safeguard seperti ini dapat dipasang di dapur, agar apabila terjadi low flow media yang dipanasi, dapur masih menyala dengan kondisi nyala minimum. Safeguard system biasanya dilengkapi dengan fasilitas by pass (override) yang berfungsi untuk menonaktifkan safeguard pada saat dilakukan pengecekan atau perbaikan peralatan dan pada waktu start up unit, sehingga tidak menyebabkan plant shut down. 3.2 Beberapa Peralatan Sistem Pengaman 3.2.1 Solenoid Operated Three Way Valve 2
pada alat atau mesin maka sirine akan berbunyi. Visible adalah cahaya (lampu) yang bisa dilihat mata misalkan, bila dalam produksi ada suatu emergency maka lampu indicator danger atau bahaya akan menyala dan bila emergency telah usai maka lampu indicator tersebut akan mati / padam. 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.
dengan menggunakan burner, baik fuel gas atau fuel oil maupun kombinasi keduanya. Ada beberapa variable yang bekerja dalam suatu plant reaction furnace yang saling berkaitan membentuk system yang aman, yaitu variable tekanan (LP stem, MP steam, fuel gas), aliran (fuel oil, feed), temperature (heat exchanger, skin max, outlet). Semua variable tersebut dimonitor nilainya sesuai dengan kondisi operasi melalui system APS 5000 (DCS). 4.2 TINJAUAN PROSES Gambar(terlampir) Air Flow Control Syarat terjadinya proses pembakaran adalah bercampurnya fuel, api dan udara (O2) di dalam Reaction Furnace. O2 diperoleh dari combustion air 93-K-401 A/B dimana didalamnya udara terkandung 21% oksigen, Dari hasil perhitungan diperoleh bahwa diperlukan 2,3 mol udara untuk setiap 1 Nm3/Acid gas dan 7,30 mol udara untuk setiap Nm3. Setting Fuel Gas Combution air terbagi menjadi 2 yaitu main air dan trim air, pada proses normal dimana ratio H2S:SO2 yang terukur oleh 93-AIC-182 (tail gas analayzer) adalah 2:1 maka yang digunakan hanya main air. Sementara itu jika ratio H2S : SO2 terlalu besar maka bukaan valve trim air (93-FV053) semakin besar, begitu juga sebaliknya. 4.3 SAFEGUARDING SISTEM REACTION FURNACE 93F401 High Pressure Main Fuel Sistem (93PIT061) Dalam kondisi normal, pengendalian laju aliran main fuel gas bertujuan untuk menjaga tekanan agar stabil pada nilai set pointnya yang mengikuti. Pada reaction furnace 93 F 401 terdapat sebuah PSH (Pressure Switch High). Pemakaian main fuel gas pada kondisi normal adalah 3,5 kg/cm2. Untuk tekanan main fuel gas dideteksi oleh transmitter 93 PIT 061. Apabila sinyal output diatas besaranya setting proses (3,5 kg/cm2g) maka berikut pembacaan menggunakan Reaction furnace Management. Bila ada sinyal output 93 PIT 061 besarnya diatas atau sama dengan harga setting switch 93 PSHH 061, maka semua instrumen di local panel akan mengalami kondisi de-energize, sehingga akan menutup valve berikut ini: instrument air valve 93 XV 078, fuel gas valve 93 XV 068, fuel gas valve 93 XV 070, combustion air valve 93 FV 050, combustion air trim valve 93 FV 053, combustion air valve 93 XV 052, main fuel gas valve 93 XV
Gambar 3.2 Control Valve IV.SAFEGUARDING SISTEM PADA REACTION FURNACE 93 F 401 4.1 REACTION FURNACE 93 F 401 Reaction furnace (Dapur Reaksi) pada dasarnya merupakan tempat dimana terjadi pemanasan dalam suatu tube yang berfungsi untuk menaikkan suhu gas di dalamnya sesuai dengan perintah yang diinginkan 3
062, main fuel gas valve 93 XV 064, tempering steam valve 93 FV 061. Saat semua valve dalam kondisi tertutup, maka aliran dari main fuel dan udara akan berhenti, sehingga proses pembakaran akan berhenti. Kondisi tersebut juga akan mengakibatkan de-energize 93 XY 069 yang menyebabkan terbukanya valve fuel gas vent (93XV069) dan juga de-energize 93 XY 063 yang menyebabkan terbukanya valve main fuel gas vent (93XV063). Pada system ini terdapat fasilitas bypass yang dikendalikan lewat 93 HS 061. Adapun tujuan dari system safeguard ini adalah untuk menghindari panas yang terlalu tinggi akibat kelebihan tekanan main fuel untuk mencegah terjadinya pembengkokan pipa-pipa pada Dapur Reaksi. Untuk aksi control valvenya. Bila terjadi kegagalan instrument air supply, maka control valve akan membuka FO (Failure Open) pada vent fuel gas. Low Low Flow Combution Air (93FIT051) Pada kondisi normal combustion air yang mengalir ke reaction furnace 93 F 401 yaitu 6309 kg/cm²g. Aliran udara ke Reaction Furnace, dimana alirannya dapat dilihat atau dipantau oleh 93 FIT 051. Apabila signal output dibawah harga setting proses maka semua instrumen di local panel akan mengalami kondisi de-energize, sehingga akan menutup valve berikut ini: instrument air valve 93 XV 078, fuel gas valve 93 XV 068, fuel gas valve 93 XV 070, combustion air valve 93 FV 050, combustion air trim valve 93 FV 053, combustion air valve 93 XV 052, main fuel gas valve 93 XV 062, main fuel gas valve 93 XV 064, tempering steam valve 93 FV 061. Saat semua valve dalam kondisi tertutup, maka aliran dari main fuel dan udara akan berhenti, sehingga proses pembakaran akan berhenti Pada system ini terdapat fasilitas bypass yang dikendalikan lewat 93 HS 051. Low Low Flow Acid Gas (93FIT056) Pada kondisi normal acid gas yang mengalir ke reaction furnace 93 F 401 yaitu 3518 kg/cm²g. Aliran udara ke Reaction furnace, dimana alirannya dapat dilihat/dipantau oleh 93 FIT 56. Apabila signal output dibawah harga setting proses maka semua instrumen di local panel akan mengalami kondisi de-energize, sehingga akan menutup valve berikut ini: instrument air valve 93 XV 078, fuel gas valve 93 XV 068, fuel gas valve 93 XV 070, combustion
air valve 93 FV 050, combustion air trim valve 93 FV 053, combustion air valve 93 XV 052, main fuel gas valve 93 XV 062, main fuel gas valve 93 XV 064, tempering steam valve 93 FV 061. Saat semua valve dalam kondisi tertutup, maka aliran dari main fuel dan udara akan berhenti, sehingga proses pembakaran akan berhenti. Pada sistem ini terdapat fasilitas bypass yang dikendalikan lewat 93 HS 056. Low-Low Flow Main Fuel Gas (93 FIT 060) Pada kondisi normal fuel gas yang mengalir ke reaction furnace 93 F 401 bertekanan sebesar 3,5 kg/cm²g. Aliran udara ke Reaction furnace, dimana alirannya dapat dilihat/dipantau oleh 93 FIT 60. Apabila signal output dibawah harga setting proses maka semua instrumen di local panel akan mengalami kondisi de-energize, sehingga akan menutup valve berikut ini: instrument air valve 93 XV 078, fuel gas valve 93 XV 068, fuel gas valve 93 XV 070, combustion air valve 93 FV 050, combustion air trim valve 93 FV 053, combustion air valve 93 XV 052, main fuel gas valve 93 XV 062, main fuel gas valve 93 XV 064, tempering steam valve 93 FV 061. Saat semua valve dalam kondisi tertutup, maka aliran dari main fuel dan udara akan berhenti, sehingga proses pembakaran akan berhenti. Pada system ini terdapat fasilitas bypass yang dikendalikan lewat 93 HS 060. High-High Pressure combustion air ( 93PIT076) Pada kondisi normal combustion air yang mengalir ke reaction furnace 93 F 401 bertekanan sebesar 3,5 kg/cm²g. Aliran udara ke Reaction furnace, dimana alirannya dapat dilihat/dipantau oleh 93 PIT 76. Apabila signal output dibawah harga setting proses maka semua instrumen di local panel akan mengalami kondisi de-energize, sehingga akan menutup valve berikut ini: instrument air valve 93 XV 078, fuel gas valve 93 XV 068, fuel gas valve 93 XV 070, combustion air valve 93 FV 050, combustion air trim valve 93 FV 053, combustion air valve 93 XV 052, main fuel gas valve 93 XV 062, main fuel gas valve 93 XV 064, tempering steam valve 93 FV 061. Saat semua valve dalam kondisi tertutup, maka aliran dari main fuel dan udara akan berhenti, sehingga proses pembakaran akan berhenti. 4
Pada system ini terdapat fasilitas bypass yang dikendalikan lewat 93 HS 076. Pada kondisi normal posisi 93 HS 076 open dan akan dibuat close apabila terjadi kegagalan startup dan dilanjutkan dengan purging menggunakan nitrogen. Saat reset, valve pada nitrogen purging akan membuka (93 XY 100), setelah purging selesai dilakukan maka valve akan menutup, dilanjutkan dengan leak test. Lamanya purging tergantung pada setting proses. Level Low-Low pada 93V402 (93LSLL127) Pada kondisi normal level pada 93 V 402 maksimum sebesar 90%. Aliran udara ke Reaction furnace, dimana alirannya dapat dilihat / dipantau oleh 93 LSLL 127. Apabila signal output dibawah harga setting proses maka semua instrumen di local panel akan mengalami kondisi de-energize, sehingga akan menutup valve berikut ini: instrument air valve 93 XV 078, fuel gas valve 93 XV 068, fuel gas valve 93 XV 070, combustion air valve 93 FV 050, combustion air trim valve 93 FV 053, combustion air valve 93 XV 052, main fuel gas valve 93 XV 062, main fuel gas valve 93 XV 064, tempering steam valve 93 FV 061. Saat semua valve dalam kondisi tertutup, maka aliran dari main fuel dan udara akan berhenti, sehingga proses pembakaran akan berhenti. Pada system ini tidak terdapat fasilitas bypass dikarenakan apabila terjadi low level pada 93 V 402 maka sistem akan trip, sehingga panas berlebih yang dapat menyebabkan pembengkokan pipa pada pada 93 F 401 dapat dihindari. Reaction furnace Loss Flame Sensing 93 BSL 082 dan 93 BSL 083 berfungsi untuk mendeteksi nyala api pada Reaction furnace 93 F 402. Apabila signal output dari switch dibawah harga setting normal maka semua instrumen di local panel akan mengalami kondisi de-energize, sehingga akan menutup valve berikut ini: instrument air valve 93 XV 078, fuel gas valve 93 XV 068, fuel gas valve 93 XV 070, combustion air valve 93 FV 050, combustion air trim valve 93 FV 053, combustion air valve 93 XV 052, main fuel gas valve 93 XV 062, main fuel gas valve 93 XV 064, tempering steam valve 93 FV 061. V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diambil berkaitan dengan pelaksanaan tugas khusus sebagai berikut :
1. Dari segi proses, Reaction Furnace 93 F 401 merupakan dapur yang berfungsi untuk mengolah gas dalam proses pembakaran. Pembakaran pada Reaction Furnace 93 F 401 selain menggunakan fuel gas, juga menggunakan acid gas sebagai bahan bakar. 2. Safeguard system adalah sistem instrumentasi yang berfungsi sebagai pengaman peralatan vital dengan prinsip mengamankan peralatan, proses dan operator. 3. Pada sistem safeguard sebelum terjadinya suatu trip atau shut down akan terjadi alarm yang berfungsi untuk memberikan informasi dini pada kondisi tidak aman, serta memberikan kesempatan kepada operator untuk melakukan tindakan pencegahan atau penyelamatan sebelum terjadi trip. 5.2 Saran PT PERTAMINA (Persero) RU IV Cilacap telah memiliki teknologi modern, diharapkan terus meningkatkan kerja sama dengan perguruan tinggi dalam hal transfer teknologi dan perkembangannya. DAFTAR PUSTAKA 1. Gunterus, Frans, Falsafah Dasar Sistem Pengendalian Proses, PT Elex Media Komputibdo, Jakarta, 1994 2. Suta’at Ir, Safeguard System, BPST XI angkatan tahun 1987/1988, Pertamina UP IV Cilacap, 1987 3. Ogata, Katsuhiko, Teknik Kontrol Automatik Jilid 1, Erlangga, Bandung, 1994 4. Operating manual LPG dan SRU Unit 93 Vol. 60 5. ---------, Instruction Manual YEW, 2nd Edition, Yokogawa Electrical Works LTD, 1979
BIOGRAFI Prestian Rindho S., Saat ini sedang menempuh pendidikan tinggi di jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro pada konsentrasi kontrol.
Mengetahui, Dosen Pembimbing
Iwan Setiawan, ST. MT NIP 197309262000121001
5
