JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6
1
Simulasi Sistem Trip Pada Furnace Xylene Splitter Afif Fahri Amrullah, Wahid Hasan, dan Ir. Musfil Ahmad Syukur, M. Eng. Sc Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail:
[email protected]
Abstrak—Furnace sangat berpotensi menimbulkan bahaya pada orang di sekitarnya dan pabrik.Potensi terjadinya kecelakaan kerja pada furnace masih sangat tinggi sehingga perlu dibuat sistem pengamanan proses secara optimum. Sistem trip adalah salah satu dari skenario pengamaman proses yang digunakan pada pengamanan furnace. Sistem trip akan bekerja secara otomatis melindungi sistem jika komponen-komponen pengendali sudah tidak bisa mengendalikan variabel-variabel terkontrol dengan cara mematikan aliran-aliran utama seperti aliran bahan bakar, aliran udara, dan aliran feed kemudian kondisi furnace dikembalikan ke keadaan minimum stop conditionsagar bisa dilakukan start-up furnace selanjutnya. Tujuan dari peneltian ini adalah untuk mensimulasikan sistem trip furnace xylene splitter milik PT. Trans Pacific Petrochemical Indotama serta mengetahui waktu respon sampai trip terjadi dengan berbagai variabel gangguan. Sistem yang diambil sebagai dasar trip pada simulasi ini adalah sistem heat transfer pada tube. Setelah melakukan pemodelan terhadap sistem heat transfer didalam tube furnace, dilakukan simulasi model dengan menggunakan software Matlab dan Simulink untuk mengetahui temperatur didalam tube sepanjang tube dan pada waktu tertentu. Dari hasil penelitian didapatkan bahwa ketika fuel gas mendapat gangguan sebesar 80% dari aliran normal, temperature mencapai 309oC dari seharusnya temperatur normal 286oC. Temperatur 308oC sudah mencapai 70% dari temperatur maksimal yang diperbolehkan diterima tube sehingga harus dilakukan trip agar tidak terjadi overheating pada sistem. Waktu mulai dari terjadi gangguan sampai terjadi trip dan kemudian kembali ke minimum stop conditions adalah 150 menit. Kata Kunci—Simulasi, Sistem Trip, Furnace, Xylene.
I. PENDAHULUAN Latar Belakang Industri minyak bumi merupakan industri yang prosesnya banyak dilakukan dalam suhu dan tekanan tinggi, sehingga kemungkinan terjadi kecelakaan kerja sangat tinggi pula. Salah satu unit yang penting dalam proses industri minyak bumi adalah furnace dimana temperatur sebuah furnace bisa sangat tinggi sehingga sangat berpotensi menimbulkan bahaya. Furnace adalah suatu alat penukar panas yang mengonsumsi bahan bakar minyak (fuel oil dan fuel gas) untuk memproduksi gas dengan temperatur yang sangat tinggi.Furnace sangat berpotensi menimbulkan bahaya pada orang disekitarnya dan plant itu sendiri (Jenkins, 2011). Pengoperasian mesin dan pemakaian bahan bakar secara optimal akan menghindari kemungkinan terjadi kecelakaan kerja. Namun potensi terjadinya kecelakaan kerja pada furnace masih sangat tinggi sehingga perlu dibuat sistem
pengamanan proses secara optimum. Skenario pengamanan proses dilakukan dengan mengontrol beberapa variabel seperti aliran bahan bakar, aliran udara, aliran feed, dan temperatur. Sistem trip adalah salah satu dari skenario pengamaman proses yang digunakan pada pengamanan furnace. Sistem trip akan bekerja secara otomatis melindungi sistem jika komponen-komponen pengendali sudah tidak bisa mengendalikan variabel-variabel terkontrol dengan cara mematikan aliran-aliran utama seperti aliran bahan bakar, aliran udara, dan aliran feed. Penelitian tentang pengendalian furnace yang dilakukan sebelumnya meliputi pengendalian suhu crude oilkeluar furnace pada Crude Distillation Unit (CDU) kilang minyak menggunakan pengendali PID (Farida, 2007) dimana hasil penelitian ini berupa parameter pengendali yang baik untuk sistem ini. Selain itu, penelitian tentang keamanan furnace juga dilakukan oleh Auliya, 2007. Pada penelitian yang dilakukan oleh Auliya, simulasi sistem trip pada crude oil furnaceini menunjukkan tekanan 15 psig sebagai tekanan maksimal pada furnace CDU untuk trip. Penelitian yang sudah ada berorientasi pada furnace CDU dan menggunakan pertimbangan temperatur maksimum sebagai logika untuk mengaktifkan sistem trip.Sehingga masih ada kemungkinan terjadinya potensi bahaya pada furnace yang berbeda jenis dengan furnace CDU sebagai obyek penelitan lebih lanjut. Dalam penelitian ini kami mengambil furnace pada pengolahan xylene sebagai objek penelitan ini. Skripsi ini meneliti lebih lanjut mengenai sistem trip pada furnace terutama sistem trip pada furnace pengolahan xylene. Melalui penelitian ini diharapkan dapat diketahui kemungkinan bahaya lain yang ada pada furnace pengolahan xylene serta membuat sistem pengamanannya dengan menggunakan sistem trip. Rumusan Masalah Permasalahan yang timbul dalam penelitian ini adalah: 1. Bagaimana menentukan batas yang akan digunakan dalam sistem trip pada furnace? 2. Bagaimana melakukan pemodelan furnace baik steady state dan maupun dinamis kemudian menerapkan sistem trip pada furnace tersebut? Batasan Masalah Penelitian ini dibatasi dengan permasalahan berikut: 1. Subjek penelitian adalah furnace PT. Trans Pacific Petrochemical Indotama (TPPI) Tuban
JU URNAL TEKN NIK POMITS S Vol. 1, No. 1, 1 (2012) 1-6 2.
3.
Sumbeer literatur dann informasi daari pabrik: a. P Process Flow Diagram b. P Piping & Instrrumentation Diagram D c. D Data Kondisi Proses P Sistem m trip dibuat pada : a. F Fuel gas b. F Feed
2 Furnace Tipe Box Furnace tipe box mempunyai bagian radiian diant section) dan bagian kkonveksi (convection sectioon) (rad yang g dipisahkan oleh dinding batu tahan api a yang disebbut bridg ge wall. Dim mana burner ddipasang padaa ujung furnaace dan api diarahkan n tegak luruss dengan tubee coil atauppun ding samping furnace. f dind 1.
Tu ujuan Penelittian Penelitian inii bertujuan unntuk: 1. Mensim mulasikan sistem trip furnaace xylene spliitter 2. Mengeetahui waktuu respon sam mpai trip teerjadi dengann berbagai varriabel gangguan. Manfaat M Peneliitian 1. Memaahami masalahh safety padaa furnace sehiingga dapat digunakan unntuk mencegah h dan membeerikan mendasi terhaddap keselamattan proses, deefinisi rekom bahayaa, resiko, sertta skenario keecelakaan padaa alat bersanngkutan. 2. Untuk mengidentiifikasi bahaya proses pada furnacce. 3. Menceegah terjadinyya bahaya proses pada fur urnace dengann sistem trip. II. TINJAU UAN PUSTAK KA Fu urnace Furnacee adalah suatuu peralatan dii mana panas yang b bakar secara s terkenddali di diihasilkan dari pembakaran bahan daalam burnerr dipindahkaan dalam flluida yang akan diipanaskan yanng mengalir diidalam tube (p pipa pembuluhh). Fu urnace meruppakan strukturr bangunan berdinding pelatt baja yaang didalamnnya dilapisi oleh materiaal refraktori yang mempunyai m staabilitas thermaal yang baik. Lapisan refraaktori in ni akan melinddungi dinding pelat baja serrta sebagai pennguat attau penyanggga, menguraangi kehilan ngan panas, dan merefleksikan m ppanas radiasi kembali k ke peermukaan tubee. Bahan bbakar gas atau cair (atau kom mbinasi keduaanya) mpur dengan uudara diimasukkan keedalam dapur setelah dicam peembakaran di dalam burneer dan dinyalaakan. Burner dapat diitempatkan dii lantai, dindding samping atau dindingg atas daalam ruang baakar. Fluida yang akan dipanaskan dialirkan meelalui baagian dalam tube, yang tersusun t secarra horizontal atau veertical di sepaanjang lantai,, dinding sam mping atau dinnding attas dalam ruuang bakar, tergantung pada konfiggurasi peerencanaan taata letak, yanng memungkinkan penerim maaan paanas secara llangsung darri nyala api pembakaran serta peemantulan kkembali pannas dari dinding d refraaktori keepermukaan tuube. Fluida yang akan dipanaskan pada umum mnya diialirkan terlebbih dahulu meelalui bagian atas komparttemen ko onveksi yangg terletak diaantara ruang bakar dan sstack, deengan memannfaatkan panaas yang masiih tersisa diddalam flu ue gas, untuuk selanjutnyaa melalui pip pa-pipa pembbuluh diialirkan kedalaam radiant firre box. Klasifikasi K Furnnace Klasifikasi K Furrnace berdassarkan Konsttruksi & Sussunan Tu ube Coil
Gamba ar 1. Furnace type Box deng gan Horizontaal tube ccoil 2.
Furnace tipee Silindris teggak (Vertical Cylindrical) C Furnace tipe silindriis tegak mem mpunyai benttuk konsstruksi silindrris dengan bbentuk alas bulat, b tube coil c dipasang vertikal. Burner dippasang pada lantai sehinggga pinya vertikal al, sedangkan dapur tipe ini arah pancaran ap ncang tanpa ruang konvveksi (conveection section). diran Bagiian bawah (bo ottom) dibuatt jarak kurang g lebih 7 ft dari d dasaar lantai atau disesuaikan d unntuk memberiikan keleluasaaan bagi operator padaa saat pengopeerasian furnacce.
Gamba ar 2. Furnacettipe Silinder dengan d Verticaal tube ccoil Furnace Tipe Cabin Furnace tipe cabin mempunyai bagian radiasi (rad diant section) pada sisi-sissi samping dan d sisi keruccut furna ace, sedangkan bagian koonveksi (convvection sectioon) ada dibagian d atas furnace, f pipaa konveksi pad da baris pertam ma dan kedua diseb but shield ssection (pelin ndung). Burnner hadap ke attas, dipasang pada laantai furnacee dan mengh ngga arah paancaran api m maupun flue gas g tegak lurrus sehin deng gan susunan n pipa, adaakalanya bu urner dipasaang horissontal. 3.
JU URNAL TEKN NIK POMITS S Vol. 1, No. 1, 1 (2012) 1-6
3 8.
Batu tahan api a (Refractorry) Refractory / batu tahan aapi dipasang pada p bagian dalam m dinding furnace. Refractoory berfungsi: Menahan / menghambaat / sebagai resistant aggar panas tidak k keluar darii furnace seh hingga heat looss dapat dimin nimalkan. Sebagai pelindung m material penah han bagian luuar (plat logaam dinding fuurnace atau boiler). Gambar G 3. Furrnace type Cabin dengan Horizontal H tubee coil Ba agian-Bagiann Furnace
urnace Gaambar 4. Baggian Utama Fu 1..
Burner Burner berfungsi sebbagai tempat pembakaran pada urnace dimanaa bahan bakaar yang biasa digunakan aadalah fu fu uel oil atau fueel gas yang diccampur udaraa pembakaran. 2.. Pipa-pipa Pembuluh (T Tube Coil) n feed yang akan Sebagai media untukk mengalirkan diipanaskan mellalui furnace. 3.. Combustioon Air Preheaater (APH) Untuk ffurnace moderrn, biasanya dilengkapi deengan Combustion C Aiir Preheater. Peralatan in ni berfungsi uuntuk memanfaatkan m d flue gas setelah mellewati sisa panas dari piipa-pipa di dalam coonvention seection, kemuudian diimanfaatkan uuntuk memanaasi udara pemb bakaran yangg akan masuk m ke masiing-masing buurner dan sellanjutnya ke rruang peembakaran. 4..
Soot Bloweer Untukk membersihkkan jelaga, kerak k dan deeposit laainnyayang adda pada tube digunakan so oot blower,deengan caara menembakkan steam ataau air melalui nozzle, tepat pada piipa-pipa di daaerah convection yang dilak kukan pada peeriode waktu w tertentu. 5.. Cerobong (stack) Berfunngsi untuk meengalirkan gass hasil pembakkaran (fl flue gas) dari cconvection secction ke atmossfir. 6.. Stack Dam mper Stack damper berffungsi untuk mengatur draaft di daalam ruang peembakaran. 7.. Lubang Peengintip (Peeep hole) Berfunngsi untuk mengamati m keadaan k di ddalam ru uang pembakaaran seperti nyala n api, waarna pipa dann batu taahan api.
Perp pindahan Pana as dalam Furn rnace Perpindahan panas ddapat didefin nisikan sebaggai berpindahnya enerrgi dari suatu tempat ke tem mpat lain kareena perbedaan suhu an ntara tempat te tersebut. Suhu u feed dapat naaik na terjadi perp pindahan panaas dari hasil pembakaran p fuuel karen oleh udara pada bu urner. Sistem peerpindahan paanas pada furn nace ada 3 yaiitu : P panas secaraa radiasi 1. Perpindahan Perpindahan panas ssecara radiasii terjadi dalaam furnaace akibat adanya panccaran energy y panas yaang dihasilkan oleh pembakaran fuel pada burner diterim ma secarra langsung pada dinding luuar tube furnaace tanpa adannya media penghantar. P 2. Perpindahan panas secaraa konduksi ksi terjadi paada Perpindahan panas seecara konduk proses perpindah han panas ddari dinding g luar tube ke ding dalam tub be. dind 3. Perpindahan P panas secaraa konveksi ksi terjadi paada Perpindahan panas seecara konvek flue gas ke permukaan luar dindding tube. Sisteem Trip Dalam operasi noormal (sebeelum keadaaan emerrgency), diteerapkan sisteem trip untuk mengonttrol berbagai kegagalaan operasi yaang berpeluan ng menimbulkkan bahaaya lanjut. Sistem trip adalaah sebuah mek kanisme kontrrol yang g penerapann nya didasarkaan pada prosedur kemannan terhaadap aliran-aaliran utamaa furnace bila b mengalaami kead daan yang tidaak terkontrol. Instruumen-in nstrumen sisteem trip akan mengam mbil aih kerja instrumen-in nstrumen kontrrol d arus--arus di baahasan sebellumnya yang agagal dan selan njutnya memb berikan perinntah penyetop pan aliran-alirran terseebut amat berp potensi bahayaa besar jika tid dak dihentikann. Dalam sistem operasi ffurnace sistem m trip mencakkup sub sistem s berikutt: 1. Sistem Trip Feed F Aliran feed yangg terlalu rendah akkan mengakibatkan ov verheating terrhadap tube coil yang dappat pecaah jika tidak k segera dihhentikan. Olleh karena itu disam mping alat-alaat kontrol, aruus feed juga diberi d sistem trrip yang g akan mengh hentikan selurruh pembakarran yang sedaang berlaangsung di fu urnace sehinggga tidak terjaadi overheatinng. Sisteem trip feed diterapkan jikka terjadi shu utdown low loow feed,, maka sistem trip akan mengirimkaan signal unttuk menu utup arus bah han bakar di ssemua blok valce v arus bahhan bakaar sehingga kerusakan k akkibat overheaating coil tiddak samp pai terjadi. Selain S itu jugga dikirimkaan signal unttuk menv vakumkan udara u dalam firebox dan n signal unttuk menghentikan mo otor IDF untuuk mencegah kerusakan ID DF na flue gas yaang terlalu pannas. karen
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 2.
Sistem Trip Fuel Gas Sistem trip fuel gas diwakili di arus pilot gas yang sekaligus mewakili trip main gas dimana sistem trip ini difungsikan untuk mengatasi kegagalan yang disebabkan rendahnya tekananan fuel gas yang aakan dibakar di burner. Tekanan fuel gas yang terlalu rendah dapat mengakibatkan pembakaran tidak maksimal dari total gas yang keluar dari pipa sehingga menyebabkan akumulasi gas dalam fire box sehingga berpotensi besar mengakibatkan ledakan. Adapun kerja dari sistem trip ini dimulai jika terjadi signal shutdown low low pilot gas. Sinyal shutdown akan mengirimkan perintah untuk menutup semua actuator yang sama pada sistem trip sebelumnya. 3. Sistem Trip Medium Pressure (MP) Steam Medium pressure stema berfungsi sebagai atomizing steam untuk fuel oil dimana untuk membakar fuel oil yang kental harus dilakukan pengabutan cairan kental fuel oil tersebut sehingga dapat dibakar dengan baik. MP steam yang bertekanan rendah dapat menyebabkan pengabutan fuel oil menjadi tidak sempurna sehingga semprotan fuel oil masih akan berupa tetesan-tetesan besar yang sulit untuk dibakar habis. Akibatnya tetes-tetes besar fuel oil ini akan menyebar di dalam ruangan pembakaran dan menyebabkan hot spot yang potensial menyebabkan kerusakaan ruang bakar furnace. 4. Sistem Trip Firebox Kegagalan kontrol firebox oleh sistem damper dapat menyebabkan tekanan berlebihan di firebox sehingga berpotensi menyebabkan pembakran yang tidak terkendali dalam ruang bakar. Sistem trip ini akan bekerja jika dua dari tiga switch tersebut berkerja dimana switch akan mengirimkan sinyal untuk menutup semua actuator-actuator yang sama pada sistem trip sebelumnya.
Safety Process Furnace Furnace (Xylene Splitter Reboiler Heaters) merupakan alat yang sangat penting dalam proses pengolahan xylene di unit Xylene Splitter. Furnace yang bekerja pada suhu dan tekanan tinggi, difungsikan sebagai reboiler bottom product sebelum masuk kembali kedalam xylene splitter. Apabila alat ini tidak dapat bekerja, maka sama saja mengharuskan xylene splitter untuk berhenti beroperasi. Secara fisik, furnace adalah pemanas yang berbentuk sebagai sebuah reaktor pembakaran karena didalamnya berlangsung reaksi pembakaran bahan bakar dengan bantuan udara untuk menghasilkan energi panas yang digunakan sebagai pemanas. Bahan bakar yang digunakan oleh furnace (xylene splitter reboiler heater) terdiri dari fuel gas dan fuel oil. Selain itu alat ini juga dilengkapi dengan blower yang digunakan untuk mengalirkan udara kedalam furnace untuk proses pembakaran. Dalam penelitian Anwar Ul-Hamid, 2005, kegagalan pada tube furnace bagian radian terjadi karena kombinasi creep attack dan carburization attack. Hasil percobaan menunjukan bahwa tube mengalami temperatur tinggi berlebihan terutama saat proses decoking. Kegagalan yang paling sering terjadi disebabkan oleh kombinasi faktor-faktor yang meliputi : kesalahan design, sistem pengendalian dan kinerja pemanas, serta
4 kesalahan pada pengengembangan alat yang dikehendaki. Kekurangan atau kegagalan pada pemanas biasanya disebabkan oleh buruknya kinerja pemanas yang tidak optimum serta kurangnya optimalisasi pada bahan bakar. Kekurangan pada design sistem kontrol mencakup mekanisme pengontrolan dan peredaman gangguan yang diterima oleh sistem. Design sistem kontrol pada design digunakan untuk meredam atau menghambat gangguan dan sinyal kegagalan di berikan dalam logika PLC serta pemilihan kontrol valve sebagai pengamanan sekunder (Booman,2011). II.4. Penelitian Terdahulu Adapun penelitian yang telah dilakukan adalah sebagai berikut: 1. B.Roffel dan J.E.Rijnsdrop,1974. Dynamics and Controll of A Gas-Fired Heater. Model non-linier telah dikembangkan untuk gasfired furnace yang digunakan untuk memanaskan crude oil. Model dapat diterapkan dari beban panas minimum sampai maksimum. Model dinamik yang telah didapatkan dibandingkan dengan hasil eksperimen, dimana keduanya sesuai. Cascade control akan dibandingkan dengan single feedforward control. Aksi proposional feedforward selalu memberikan hasil yang lebih baik daripada pengendali sebelumnya. Pada Dynamics Furnace memiiki waktu kostan yang besar. Adapun asumsi yang diambil: 1. Dinding furnace lumpedpada 3 bagian yang menghubugkan antar lapisan dari bagian dalam keluar, memiliki temperatur rata-rata, jumlah bagian/daerah ditentukan secara eksperimen. 2. Tube dan oil lumped dalam 5 bagian, yang masing- masing memiliki temperature rata-rata. 3. Dari perhitungan panas steady state dan pengukuranditemukan adanya deposit dalam tube, dimana deposit tersebut sama tebalnya dengan property panas memiliki panjang total tube. 4. Radiasi padadaerah konveksi diabaikan bila dibandingkan dengan konveksi. 5. Gas panas dapat tercampur dengan sempurna. Dari penelitian ini didapat model persamaan “Second Order Plus Dead Time”, berikut adalah transfer fungsi yang didapat: 1.075 1 0.627 21.4 1 397 1 2. Janson Natal Sihite,1998. Perancangan Sistem Pengendalian Temperatur pada Keluaran Furnace Dengan Metode Autotuning di PPT Migas Cepu. Pada proses pembakaran minyak mentah di funace, variable temperature merupakan salah satu variable yang harus dikendalikan sebaik mungkin agar mutu produk tidak berkurang. Parameter proses pembakaran minyak mentah dapat berubah-rubah karena gangguan eksternal (perubahan set point dan kondisi beban yang berubah-ubah) hal ini dapat mengakibatkan perubahan penampilan dinamik system. Untuk itu perlu dirancang suatu system pengendalian temperature secara automatic. Perancangan pengendalian PID autotuning dengan penentuan parameter proses menggunakan metode least
JU URNAL TEKN NIK POMITS S Vol. 1, No. 1, 1 (2012) 1-6 sq quare dan criiteria petuninngan ITAE dilakukan d terhhadap sy ystem ini denggan kondisi beban random normal terkenndali. Peengujian dilakkukan dengann sinyal uji step set poinnt, uji traacking set pooint dan uji noise n proses pada beban uuntuk mendapatkan m kkarakteristik dinamik d respon keluaran. M Model beeban dalam doomain waktu diskrit: d
Hasil simulasi ranccangan men nunjukkan bahhwa peeriode sampliing T = 5 detik, untuk beban terkeendali diiperoleh settlinng time (240--390) detik daan maksimum m over sh hoot 0,9758 – 0,73098% sedang s error steady state = 0., un ntuk uji trackkling settling time t (200 – 250) 2 detik. Seedang paada pengujiann noise proses settling time 360 – 1000 ddetik, maksimum m oveershoot 4,70995% - 10,816 69% sedang error steady state berrfluktuasi padaa piata 5%. 3.. Sholihin, 2002. Perancaangan Sistim Pengendaliaan Temperaturre pada Furrnace Menggunakan meetode Logika Fuzzzy di PPT Miigas Cepu Pada ttugas akhir in dirancang dan n diterapkan ddalam diisimuasi, systtem pengenddali temperatture untuk pproses peembakaran paada furnace dengan d metod de logika Fuzzzy. Fungsi transfer dari blok diagram syystem peengendalian teemperature untuk u proses pembakaran furnace tanppa kontroler dan d bean dap pat ditulis sebbagai beerikut:
unakan meruppakan Kontrool logika Fuzzzy yang digu jenis statikkdimanafungsiikeanggotaann nya berbeentuk seegitigdengan ssemesta pembbicaran untuk error e adalah [ -6,6], deelta error [-6,,6] dan sinyaal keluaran [--6,6]. Sedang gain errror (Ge) peraancangan sebeesar 0,09, gain n delta error ((Gde) peerancangan seebesar 0,09 dan d gain siny ya keluaran ((Gop) seebesar 2,2. S Sistem diranccang menunjukkan perforrmasi diitinjau dari setttling time, errror steady staate, dan maksiimum ov ver shoot. P Peninjauan performasi p dilakukan d deengan peengujian terhaadap system yang y dirancang g yang melipuuti uji masukkan m step,, uji perubahaan beban baik k beban maksiimum maupun m minim mum pada laju crude oil dan n laju noise. S istem peengendalian llogika Fuzzyy pada uji step s menghassilkan seettling time ssebesar 249, maksimum over o shoot seebesar 6,,637% dan errror steady state sebesar 0,00 0260C. Suhu 4.. F.S.Mardiaani dan Emiilia,2007. Pengendalian S Crude Oil Keluar Furrnace Pada Crude C Distilllation nakan Pengeendali Unit (CDU)) kilang Minyyak Menggun PID. suhu p Pada ppenelitian inii dilakukan pengendalian crrude oil keluuar furnace pada p CDU dengan d pengeendali PIID. Sistem yanng ditinjau adaalah Single In nput Singe O Output (S SISO). Simulaasi open loopp, simulasi cllosed loop deengan paarameter – parrameter pengeendali PID un ntuk Ziegler-N Nicols Methode dann Tyreus-Luybben Methode digunakan uuntuk mendapatkan m m model simulaasi yang baik digunakan ddalam model m tersebut.. Pada hasil sim mulasi dipero oleh model matematis fu fungsi yang baik b untuk mensimulasi m m model tersebut dengann menggunakkan first orderr plus dead time
5 (FOP PDT) dengan n transfer fu fungsi prosess adalah sebaggai berik kut :
Metode Ziegler-Nichhols memberiikan error yaang lebih h kecil yaitu IAE sebesaar 48,22 den ngan parameeter peng gendali sebagaai berikut : Kc = 0,0 003746 τI = 11 19,5 s τD = 29 9,875 s 5. Aulia A dan Imssahur, 2007, Simulasi Sisstem Trip paada Crude Oil Fu urnace. Pada pen nelitian ini ddirancang seb buah sistem trrip padaa crude oil furn nace dimana ssistem trip dib buat pada sisteem trip fuel f gas pilot dan sistem trip ip crude oil. Batas B maksimuum flow w rate fuel gass pilot dan floow rate crudee oil sebesar 5% 5 dari flowrate tan npa gangguann atau keadaaan steady staate. ni dapat dilihhat bahwa seetelah dilakukkan Padaa penelitian in gang gguan pada crrude oil dan fuel gas pilot harga tekannan padaa valve menun njukan tekanann pada 15 psig g. 6. Novita N dan Dimas, D 2008,, Pengendalia an dan Sisteem Trip T pada Furrnace Crude Distillation Unit U (CDU) Dalam penelitian p ini digunakan pengendali p P PID dan Ziegler-Nichols tuning un untuk mengon ntrol temperatur de oil yang keluar furnacee. Setelah dilaakukan simulasi crud diperroleh hasil seb bagai berikut:: Kc = 0.00612, τI = 7.15 min, m τD = 1.7875 min dengan d nilai IIAE sebesar 135.7 1 sedangkkan uk sistemnya, hasil yang diperoleh setelah dilakukkan untu gang gguan pada flowrate f crude de oil sebesarr 0.032 m3/m min. Wak ktu yang dib butuhkan unttuk menurunkan temperattur crud de oil keluar ad dalah 100 mennit. 7. Jenkins, J 2007. Avoidd these risk ks concerniing combustion contol c in firedd heaters Pada pen nelitian ini Jeenkins menyim mpulkan bahw wa teknologi zirconia dan TDL L sebagai teknologi t yaang miliki keuntun ngan besar bbagi process engineer ketiika mem dibu utuhkan teknik k yang kompleeks untuk mengontrol proses, mengurangi emissi dan meniingkatkan keeamanaan paada naan instumenn zirconia untuk u mengukkur furnaace. Penggun oksig gen menawarkan titik pengukuran n yang dappat dihu ubungkan ke burner b spesifiik serta tingk kat akurasi yaang tingg gi. TDL menawarkan penggukuran yang g kuta, rata-raata dan cepat dengan sedikit peraw watan yang ideeal untuk tujuuan peng gawasan. 8. Mouris, M A. 20 010. Optimizess fired heaterr control Feed forw ward control pada furnace berbahan bakkar fuel gas dengan komposisi daan properties yang bervariasi bakaran. Em misi menghasilkan peeningkatan effisiensi pemb s kualitas produk dan umur peralattan dapaat dikurangi serta dapaat ditingkatkaan. Online annalyzer yang g berbasis paada kand dungan resid dual oksigenn excess beerpotensi unttuk menu unjukan param meter untuk ddiukur dengan n cepat. Namuun, kesu uksesan im mplementasi teknologi membutuhkkan peng getahuan yang g jelas tentang ng apa yang akan a diukur dan d bagaaimana sinyal akan digunak akan pada con ntrol loop. Seerta
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 lokasi pemasangan dan desain yang sesuai untuk system yang diatur merupakan faktor untuk keberhasilan.
6 [6] [7]
9. Rathi, J.S dan Phan, T.Q.2007.Role of various system parameters in furnace dynamics responses following a master fuel trip. Pada kejadian master fuel trip (MFT) sistem draft dari fossil boiler dapat mengakibatkan tekanan negatif. Potensi tekanan tersebut meningkat secara signifikan jika sistem draft dipasang dengan peralatan desulfurisasi gas buang (FGD). Besarnyatekanan negatif yang menyusul penurunan viral mendadak atau MFT tergantungpada sejumlah fitur desain dan operasi dari pabrik seperti: jenisbahan bakar, bahan bakar katup waktu penutupan, ID fan peredam waktu stroke, ID fan peredampembukaan maksimum posisi, dan parameter circuit kicker.
[8]
[9] [10] [11] [12] [13]
Berdasarkan
[14]
IV KESIMPULAN penelitian yang sudah
dilakukan
didapatkan kesimpulan sebagai berikut: 1. Simulasi sistem trip pada furnace dapat dilakukan padasoftware
Matlab
dan
Simulink,
2.076 26.617s
1
[17]
1
1.02
0.12.s
2. Pada gangguan fuel gas +80%, waktu respon mulai dari terjadi trip sampai ke kondisi normal memerlukan waktu 150 menit. UCAPAN TERIMA KASIH Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Tiada Kata yang paling banyak kami ucapkan kecuali terima kasih untuk semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini. Daalam kesempatan ini kami tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada orang tua serta saudara-saudara kami atas doa, bimbingan, perhatian, dan kasih sayang yang selalu tercurahkan selama ini serta Bapak Ir. Musfil AS, M.Eng.Sc selaku dosen pembimbing dan Prof. Ir. Renanto. MS. Ph.D selaku dosen kepala Laboratorium atas bimbingan dan saran yang telah diberikan. DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] [4] [5]
[16]
dengan
menggunakan model matematis
,
[15]
Anonim, 2000, Process Engineering – Combustion Technique. Shell Global Solutions International Booman, J. M.O. Gonzales, JL Otegui. 2011. Failures in cabin type hydrocarbon heaters due to inadequate fuel control. Engineering Failure Analysis 21,pp 31 – 39 Coughanowr, Donald R. and Steven E. LeBlanc. 2009. Process System Analiysis and Control – 3rd edition. Singapore: McGrawHill Doyle III, Francs J. with Edward P.Gatzkeand RobertS. Parker.2000. Process Control Modules. NewJersey : Prentice-Hall International (UK)Limited. Kern, DonaldQ.1983. Process Heat Transfer. Japan: McGrawHill.
Jenkins, 2011. Avoid these risks concerning combustion contol in fired heaters. Hydrocarbon Processing, no 00188190, pp n/a – n/a. Houston. United Kingdom Luyben, MichaelL., William L. Luyben.1990. Essential OfProcess Control. New York:McGrawHill. Mardiani,Faridha Sitta dan Emilia Sapta Oktaviani.2007. Pengendalian Suhu Crude Oil Keluar Furnace pada Crude Distilation Unit (CDU) Kilang Minyak Menggunakan Pengendalian PID. Surabaya : Skripsi Jurusan Teknik Kimia FTIITS. Mouris, Albert. 2010. Optimizes fired heater control. Hydrocarbon Processing, no 00188190, pp 65 – 68. Houston. United Kingdom Mulya, Novita dan Dimas Habib. 2008. Pengendalian dan Sistem Trip pada Furnace Crude Distillation Unit (CDU). Surabaya : Skripsi Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS. Rahman, Auliya, dan Imsahur, 2007. Simulasi Sistem Trip pada Crude Oil Furnace. Surabaya : Skripsi Jurusan Teknik Kimia FTIITS. Rathi, J.S dan Phan. T.Q. 1997. Role of Various system parameters in furnace dynamics responses following a master fuel trip. Fuel and Energy Abstracts, pp 553-566. Roffel.B, J.E.Rijnsdrop. 1974. Dynamics and Control of A Gas Fired Heater. Chemical Engineering Science. Vol 29 pp. 2083-2092. Pergamon Press. Printed in Great Britain. Seborg, DaleE, Thomas F.E., MellicampD.A. 2004. Process Dynamics and Control. Singapura:John Wiley&Sons (Asia) Pte. Ltd. Sihite, J.N.1998.Perancangan Sistem Pengendalian Temperature pada Keluaran Furnace Dengan Metode Autotuning di PPT Migas Cepu.Surabaya : Skripsi Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS. Sholihin. 2002. Perancangan Sistem Pengendalian Temperatur Pada Furnace Menggunakan Metode Logika Fuzzy di PPT Migas Cepu. Surabaya : Skripsi Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS. Ul-Hamid, Anwar, Hani M.Tawancy, Abdul-Rashid I. Muhammed. Nureddin M. Abbas. 2005. Failure analysis of furnace radiant tubes exposed to excessive temperature. Engineering Failure Analysis 13,pp 1005 – 1021
