Embed Size (px)
Citation preview
22
PengantarPengantar FlowFlow--sheetingsheeting
• Flow-sheet merupakan dokumen kunci didalam disainpabrik
• Flow-sheet menunjukkan– Susunan peralatan yang dipilih untuk menjalankan proses– Aliran-aliran dari laju alir dan komposisi– Kondisi operasi
• Flow-sheet merupakan model dalam bentuk diagram dari suatu proses disebut juga sebagai Process Flow Diagram (PFD)
• Flow-sheet akan digunakan oleh– Bagian perencana sebagai dasar dari rancangannya– Bagian operator untuk menyiapkan manual operasi dan training
operator
33
PenyajianPenyajian FlowFlow--SheetSheet• Karena proses flow-sheet merupakan dokumen kunci
tentang proses, maka penyajiannya harus jelas, komprehensip, akurat dan lengkap.
• Berbagai hal tentang flow-sheet akan dibahas sbb: – Blok diagram– Representasi gambar– Penyajian aliran laju alir– Informasi yang dicantumkan– Layout– Presisi data– Dasar Perhitungan– Proses Batch– Utilitas– Identifikasi Peralatan
44
BlokBlok diagramdiagram• Blok diagram adalah bentuk penyajian yang paling
sederhana, untuk menggambarkan aliran proses.• Tiap blok dapat merepresentasikan suatu peralatan tunggal
atau tahapan lengkap dari proses• Untuk proses yang komplek, kegunaannya dibatasi untuk
menunjukkan proses secara global, dipecah-pecah menjaditahapan-tahapan utama
• Berguna untuk menyajikan suatu proses dalam bentukyang sederhana dalam laporan atau texbook, tetapipenggunaanya terbatas sebagai engineering documents
• Garis-garis aliran dan komposisi dapat ditunjukkan padasekitar garis-garis yang berdekatan atau ditabelkan secaraterpisah.
• Blok dapat berbentuk apasaja, umumnya campuran persegiempat dan lingkaran
55
ContohContoh BlokBlok DiagramDiagram
6
LPG RECOVERY
N H T20 MBSD
WAX PLANT150 TON/HARI
PLATFORMER20 MBSD
L P G
W A X
MOGAS
KEROSENE / AVTUR
GAS OIL
H2 PLANT-B34 MMSCFD KOMPONEN
LSWR
H.NAPHTHA
GAS / LPG
L.NAPHTHA
H.NAPHTHA
KEROSENE
GAS OIL
GAS / LPG
REFORMATE
L.NAPHTHA
H.NAPHTHA
GAS OIL
L.NAPHTHA
H.NAPHTHA
GAS OIL
KEROSENE / AVTUR
HVGO
LVGOL.RESIDUE
S.RESIDUE
Crude
NAT.GAS
CDU-V
60 MBSD
HVU-II81 MBSD
HVU-III25 MBSD
HCU-A27,5 MBSD
HCU-B27,5 MBSD
CDU-IV
200 MBSD
LPG
FLARE
H2 PLANT-A34 MMSCFD H2
KEROSENE
Crude
77
RepresentasiRepresentasi gambargambar• Pada flow-sheet detail yang digunakan untuk
perancangan dan operasi, peralatan umumnya digambardalam bentuk yang mewakili gambar sesungguhnya
• Untuk dokumen tender atau bosur perusahaan, gambarsesungguhnya yang berskala kadangkala digunakan, tetapi yang lebih umum dalam penyajian yang lebihsederhana
• Bentuk-bentuk gambar dan simbol-simbol adastandarisasinya :– BS (British Standard)– ANSI (American National Standard Institute)– AFNOR (France standar)– JIS (Japan International Standar)– SII
88
NAPTHA HYDRO TREATER
99
PenyajianPenyajian aliranaliran lajulaju aliralir• Data laju alir untuk tiap-tiap komponen, pada
aliran total dan persentase komposisi dapatdigambarkan pada flow-sheet dengan berbagaicara :– Metode yang sederhana, untuk proses yang
sederhana dengan jumlah peralatan yang relatifsedikit, data ditabelkan sepanjang garis-garis aliran. Data yang ditampilkan terbatas dan relatif sulit untukmerubah atau menambah data
– Metode yang lebih baik adalah dengan memberinomor aliran dan data-data ditabelkan dibawah flow-sheet. Metode ini umumnya digunakan oleh disainerprofessional.
1010
ContohContoh penyajianpenyajian data data aliranaliran sederhanasederhana
1111
ContohContoh penyajianpenyajian data data aliranaliran sederhanasederhana
1212
ContohContoh penyajianpenyajian data data aliranaliran dengandengan tabeltabel
1313
ContohContoh penyajianpenyajian data data aliranaliran dengandengan tabeltabel
1414
InformasiInformasi yang yang dicantumkandicantumkan• Jumlah data yang dicantumkan pada flow-sheet tegantung pada
kebiasaan dan praktek disain tertentu.• Secara umum dapat dikategorikan menjadi Informasi essential
(yang harus ditampilkan) dan informasi optional (yang boleh adaatau tidak)
• Informasi Essensial :– Komposisi aliran (flow-rate individual component dalam kg/h atau
komposisi aliran dalam fraksi berat)– Laju alir total, kg/h– Suhu aliran– Tekanan operasi aliran
• Informasi Optional :– Komposisi molar– Sifat-sifat fisik (densitas, viskositas)– Nama aliran– Enthalpy aliran
1515
LayoutLayout• Urut-urutan peralatan utama ditunjukkan secara simbolik di dalam
flow-sheet mengikuti rencana plant-layout. Beberapa licensor menampilkan alat-alat tambahan seperti pompa dan heat exchanger
• Peralatan semestinya digambar kira-kira sesuai dengan skala. Beberapa licensor mementingkan kejelasan (clarity), alat-alat utamadigambar secara kasar proportional, sedang alat-alat tambahandigambar tidak proportional
• Tabel data aliran dapat diletakkan diatas atau dibawah layout peralatan. Praktek umumnya diletakkan dibagian bawah
• Informasi setiap aliran dibuat selengkap mungkin, tidak adaambiguity. Tujuan dari pembuatan flow-sheet untuk menunjukkanfungsi dari tiap unit proses, bahkan untuk menunjukkan jika tidakmemiliki fungsi
1616
PresisiPresisi datadata
• Aliran total dan komponen tidak perlu dibuatpesisi tinggi dalam flowsheet, paling tidak 1 angka dibelakang koma.
• Apabila aliran begitu kecil, dibuat beberapaangka dibelakang koma. Jika sangat kecil ditulisdengan “TRACE” atau tetap dikosongi (jangandiberi angka nol)
• Jika komposisi trace komponen menjadiconstraint dalam proses maka nyatakan dalamsatuan ppm.
1717
DasarDasar PerhitunganPerhitungan
• Adalah suatu cara yang baik (good practice) untuk menunjukkan basis yang digunakan untukperhitungan flowsheet. Hal ini termasuk : – jam operasi per tahun, – yield reaksi, – suhu referensi untuk neraca panas, dan– beberapa asumsi yang digunakan
1818
ProsesProses BatchBatch• Flowsheet untuk proses batch umumnya
menunjukkan jumlah yang diperlukan untukmenghasilkan setiap batch
• Apabila proses batch merupakan bagian dariproses kontinyu, dapat ditunjukkan padaflowsheet yang sama, dengan menyediakanpotongan yang jelas ketika tabel data antarabagian kontinyu dan bagian batch; perubahankg/h ke kg/batch
• Suatu proses kontinyu dapat termasukpenambahan reagent minor seperti katalissecara batch
1919
UtilitasUtilitas
• Untuk menghindari flow-sheet yang rumit, tidakumum secara praktek untuk menunjukkanbagian utilitas dan alirannya pada flow-sheet.
• Koneksi terhadap utilitas ditiap alat semestinyaditunjukkan dan ditandai/label
• Kebutuhan utilitas untuk tiap peralatan dapatditabelkan pada flow-sheet
2020
IdentifikasiIdentifikasi PeralatanPeralatan• Tiap peralatan yang ditampilkan pada flow-sheet harus
di identifikasi dengan nomer dan nama• Nomer identifikasi (biasanya huruf dan angka) umumnya
diperuntukkan setiap alat sebagai bagian dari prosedurpengontrolan proyek dan akan digunakan untukidentifikasinya dalam semua dokumen proyek
• Penomoran yang paling mudah dengan menggunakanhuruf awal yang menunjuukan nama alat : – H : heat exchanger– C : Columns– R : Reactors
yang kemudian diikuti dengan angka• Contoh : R-101, P-101
2121
IdentifikasiIdentifikasi PeralatanPeralatan
R-101
Reaktor Area 1 Nomor alat ke-1
P-211
Pompa Area 2 Nomor alat ke-11
2222
PenyiapanPenyiapan FlowFlow--SheetSheet
• Pengantar• Basis untuk perhitungan• Perhitungan tiap-tiap unit
– Reaktor– Equilibrium stage– Komposisi aliran– Neraca massa dan energi
• Computer-aided flow-sheeting
2323
PenyiapanPenyiapan FlowFlow--SheetSheet• Aliran dan komposisi dihitung dari neraca massa,
yang digabungkan dengan persamaan disain dariproses dan equipment design constraints
• Ada 2 macam design constraints:– External constraints : tidak dapat dikendalikan secara
langsung oleh perancang misal : spesifikasi produk, pertimbangan safety, batasan air limbah
– Internal constraints : ditentukan oleh karakteristik prosesdan fungsi peralata, misal : konversi atau yield reaktor, kesetimbangan, neraca energi, keterbatasan alat secaraumum
2424
PenyiapanPenyiapan FlowFlow--SheetSheet• Flow-sheet biasanya digambar pada tahap awal dalam
pengembangan proyek. Preliminery flow-sheet akanmembantu memperjelas konsep perancang proses, danberfungsi sebagai dasar diskusi dengan anggota tim yang lain.
• Pengembangan flow-sheet selanjutnya digambar sebelumpengerjaan detail-design dari peralatan, yang tergantungpadakompleksitas proses dan informasi yang tersedia.
• Apabila disain dibuat sebagian besar merupakan duplikasidari existing proces, walaupun mungkin kapasitasnyaberbeda, unjuk kerja peralatan telah diketahui dan aliranserta komposisi dapat segera dihitung.
• Sedang untuk proses yang baru atau modifikasi besar dariexisting proces, hanya mungkin menghitung beberapaaliran secara independen terhadap pertimbangan disain, sedang aliran-aliran dan komposisi yang lain akantergantung pada disain dan unjuk kerja peralatan.
2525
PenyiapanPenyiapan FlowFlow--SheetSheet• Untuk menggambar flow-sheet, perancang harus menggunakan judgement-nya
dalam memutuskan aliran-aliran mana yang dapat dihitung secara langsung; yang hanya sedikit tergantung pada disain peralatan ; yang ditentukan oleh disainperalatan.
• Yang sedikit tergantung, berarti aliran-aliran yang berhubungan dengan peralatan, yang unjuk kerjanya diasumsi atau diperkirakan, tanpa memasukkan faktorkesalahan dalam flow-sheet. Detail desain bagian ini dapat dilakukan kemudian, untuk mencocokkan dengan unjuk kerja peralatn dan kemudian dispesfikasikandalam flow-sheet. Bagian-bagian ini yang diestimasi oleh perancang dengan sedikitresiko (cost penalty) jika seandainya unjuk kerja optimal tidak dicapai. Misalnyadalam separator dua fase (decanter), apabila equilibrium antar fase diasumsikan, maka komposisi aliran keluar dapat dihitung secara langsung yang independen daridisain separator. Separator akan didisain kemudian, untuk memberikan waktutinggal yang cukup agar aliran mendekati kondisi keseimbangan, seperti yang diasumsikan dalam perhitungan
• Interaksi yang kuat akan terjadi ketika aliran dan komposisi ditentukan oleh unjukkerja dan disain peralatan. Misalnya konversi optimum dalam sistim reaktor denganrecycle dari reaktan yang tidak bereaksi akan ditentukan oleh disain peralatanpemisah. Untuk menentukan aliran dan komposisinya diperlukan untuk membuatmodel matematika sistim reaktor-separator termasuk biayanya.
2626
Basis Basis untukuntuk perhitunganperhitunganTime basis :• tidak ada pabrik yang beropearsi tanpa shut-down. Periode shut-down
diperlukan untuk pemeliharaan, inspeksi, pembersihan peralatan dan pergantiankatalis dan packing.
• Frekuensi shut-down dan konsekuensi hialngnya produksi tergantung darikarakteristik proses.
• Untuk kebanyakan pabrik kimia dan petrokimia umumnya beroperasi 90 – 95 % dari total jam dalam setahun (8760). 8000 jam/th umumnya digunakan untukmembuat flow-sheet
Scaling factor :• Biasanya cara yang paling mudah untuk melakukan perhitungan sesuai urut-
urutan dalam flow-sheet; mulai dari umpan bahan baku dan tahapan prosesselanjutnya, sampai aliran produk akhir.
• Laju produksi biasanya dispesifikasikan dalam satuan produk, bukan terhadapaumpan bahan baku, sehingga perlu memilih basis perhitungan, misal 100 kmol/jam bahan baku utama. Aliran yang sesungguhnya dapat dihitung denganmengalikan tiap aliran dengan faktor skala.
bakubahankmol100perdihasilkanyangprodukmolasikandispesifikyangproduk/jammolskalaFaktor =
2727
PerhitunganPerhitungan tiaptiap--tiaptiap unitunit1. Reaktor• Konversi dan Yield ditetapkan
– Unjuk kerja reaktor dapat dispesifikasikan secara independendari detail desain reaktor
– Kondisi optimum, atau hampir optimum dapat diketahui daripengoperasian existing plant atau dari studi skala pilot
– Untuk proses yang telah mapan, perkiraan unjuk kerja reaktordapat diperoleh dari literatur atau patent
– Apabila yield dan konversi diketahui, aliran dan komposisi dapatdihitung dari neraca massa
• Kesetimbangan Kimia– Untuk reaksi cepat, produk reaksi diasumsikan mencapai
kesetimbangan– Komposisi produk dapat dihitung dari data keseimbangan reaksi
pada pemilihan suhu dan tekanan tertentu
2828
PerhitunganPerhitungan tiaptiap--tiaptiap unitunit2. Equilibrium stage• Didalam unit pemisah dan pencampur, unjuk kerja peralatan dapat
diasumsikan sedemikian rupa sehingga aliran keluar dalam keadaanberkeseimbangan;
• Komposisi aliran keluar dapat dihitung dari data keseimbangan untuk masing-masing komponen
• Pendekatan ini sering dilakukan untuk separator gas-liquid atau liquid-liquid satu tahap seperti quench tower, partial condensor dan decanter. Khususnyasangat berguna apabila salah satu komponen termasuk non-condensable dandapat digunakan sebagai tie-component
3. Fixed stream compositions• Apabila komposisi (atau laju alir) dari suatu aliran ditetapkan oleh internal atau
external constraints, hal ini dapat menentukan komposisi dan laju alir darialiran proses yang lain.
• Apabila sejunlah variabel ditetapkan oleh external constraint atau olehperancang, maka aliran yang lain dalam unit tersebut dapat ditentukan. Sebagai contoh apabila komposisi salah satu aliran produk dari kolom destilasiditetapkan oleh spesifikasi produk atau apabila azeotrop terbentuk, maka aliranyang lain dapat dihitung secara langsung dari komposisi umpan.
2929
PerhitunganPerhitungan tiaptiap--tiaptiap unitunit
Gabungan neraca massa dan panas• Sangat mungkin membuat neraca massa yang
independen dari neraca panas. Suhu prosesdapat di set oleh pertimbangan proses yang lain, dan neraca energi dapat dibuat secara terpisahuntuk menentukan kebutuhan energi dalammenjaga suhu yang ditetapkan
• Untuk proses yang lain jumlah energi yang masuk akan menentukan laju alir dan komposisialiran dan dua neraca tersebut harus dibuatsecara simultan
3030
ComputerComputer--aided flowaided flow--sheetingsheeting• Saat ini terdapat banyak sofware untuk
membuat flow sheet, diantarnya adalah• Untuk menggambar saja
– Visio Technical– AutoCad
• Untuk menghitung / Simulasi Proses– Pro II / Super Pro– Aspen+– Hysys– Flowpack– Prosim– dll
3131
ContohContoh Visio TechnicalVisio Technical
3232
HYSYSHYSYSHYSYS adalah program process flowsheeting yang bersifat
modular yang secara luas digunakan oleh universitas danindustri (khususnya yang berhubungan dengan hydrocarbon).
Program tersebut dapat melakukan perhitungan neraca masadan neraca panas untuk keadaan mantap dan dinamic danmerupakan powerful tool untuk proses simulasi.
Program tersebut terdiri dari beberapa subprogram untukmenyelesaikan berbagai persoalan khusus satuan operasi danmemperkirakan ukuran peralatan dan kebutuhan energi.
Salah satu kemampuan HYSYS yang penting adalahtersedianya “Oil Manager” yang diperuntukkan mendukungsimulasi kilang minyak(refinery).
Suatu library paket sifat-sifat thermodynamik disediakan diHYSYS yang memungkinkan pengguna untuk merancang danmenyelesaikan berbagai persoalan.
3333
Process Simulation Process Simulation HYSYSHYSYS
3434
M A I N – H Y S Y S
Interface - PFD
3535
M A I N – H Y S Y S
Interface - Workbook
3636
M A I N – H Y S Y S
Unit Operation• General Reactor• CSTR• PFR• Solid Separator Operations• Shortcut Column• Component Splitter• Distillation• Reflux Absorber• Reboiled Absorber• Absorber• Extraction• 3-Phase Distillation• User Operation
• Separator Unit • 3-Phase Separator• Tank• Cooler/Heater• LNG• Heat Exchanger• Air Cooler• Pump• Compressor/Expander• Valve• Pipe Segment• Relief Valve• Mixer• Tee
3737
ContohContoh ASPEN+ASPEN+
3838
SekianSekian
TerimaTerima kasihkasih AtasAtas perhatiannnyaperhatiannnya
3939
4040
4141
ContohContoh penyajianpenyajian data data aliranaliran flowflow--sheet commercialsheet commercial
