Tugas Control Plant Wide

Tugas Control Plant WideNama : Dionisius Andy KNRP : 2412100106Dosen : Totok Ruki Biyanto,ST, MT, PhD

Pretreatment Gas ChilerDi Petrochina International Jabung Ltd

Gambar 1 HMI Pretreatment Gas Chiler (601-E-103)

Proses pretreatment gas pada produksi gas alam, adalah proses pemisahan gas alam dari kontaminan yang ada, seperti pemisahan CO2, kandungan air, merkuri dan hidrokarbon berat lain nya. Salah satu nya adalah proses pendinginan dengan menggunakan chiller. Dalam proses pemisahan gas alam, teknologi chiller atau pendingian gas dengan menggunakan refrijeran telah umum digunakan. Gas alam diumpankan ke unit Chiller, pada BGP, Petrochina Jabung, unit chiller yang digunakan berupa heat exchanger degan tipe shell and tube, dimana gas didinginkan oleh refrijeran propana. Pendinginan ini menyebabkan terbentuknya tiga fasa, yakni larutan glikol-air, campuran hidrokarbon cair yang terutama terdiri dari LPG yang melarutkan gas-gas ringan (metana dan etana), serta fasa gas hidrokarbon ringan yang tidak terembunkan.

Gambar 2 Pretreatment Gas Chiler (601-E-103)

1


Pretreatment gas chiller (610-E-103), merupakan heat exchanger tipe shell and tube. Menurut data spesifikasi pada gambar 4.2, heat exchanger ini di desain untuk fluida dengan temperature maksimum 150 0F dan minimum -400F baik pada sisi shell maupun tube. Selain itu juga didesain untuk tekanan 300 psig pada sisi shell dan 800 psig pada sisi tube. Pada bagian shell mengalir fluida berupa refrijeran yaitu propane dengan temperature inlet 56.30F dan outlet 600F, untuk mendiginkan raw gas. Sedangkan pada bagian tube fluida yang mengalir adalah raw gas yaitu gas alam yang berupa hidrikarbon yang akan di olah degan temperature inlet sebesar 880F dan outlet 750F.

Gambar 3 P&ID Pretreatment Gas Chiler (601-E-103)

Raw gas yang memasuki bagian tube berasal dari pretreatment gas-gas exchanger 1 dan 2, dimana pada pretreatment gas-gas exchanger raw gas telah didinginkan hingga temperature mencapai 880F. tidak ada mode control temperature pada proses pendinginan di pretreatment gas-gas exchanger 1 dan 2, pendinginan harus memasuki unit pretreatment gas-gas exchanger 1 dan 2 terlebih dahulu sebelum memasuki Pretreatment Gas Chiler (601-E-103), kerena jika raw gas yang akan di dinginkan langsung memasuki Pretreatment Gas Chiler (601-E-103) akan terjadi perubahan temperature yang cukup drastis, serta perubahan tekanan yang drastis pula, hal itu akan memicu terbentuknya hidrat pada gas di dalam aliran aliran pipa proses yang dapat merugikan proses karena dapat menyebabkan pressure drop, selain itu raw gas harus pretreatment gas-gas exchanger 1 dan 2, dengan alas an efisiensi, yaitu penghematan refrigerant yang digunakan (propana/LPG), karena jika raw gas langsung memasuki Pretreatment Gas Chiler (601-E-103), refrigerant yang digunakan akan lebih banyak karena dibutuhkan penurunan temperature yang cukup besar, yang pastinya akan menambah biaya produksi. Temperature raw

2


gas keluaran dari pretreatment gas chiller (610-E-103) harus dikendalikan pada setpoint 750F. Temperature ini diharapkan dapat mencegah terbentuknya hidrat pada aliran gas. Dari chiller karena hidart akan terbentuk saat gas mengalami perubahan temperature yang drastis, atau didinginkan pada temperetur yang rendah, selanjutnya raw gas yang telah mendapatkan proses pendinginan sehingga menyebabkan terbentuknya tiga fasa, yakni larutan glikol-air, masuk ke feed gas separator (610-V-201) untuk memisahkan liquid hidrokarbon dan air dari gas, kemudian gas masuk ke pretreatment filter coalescer (610-F-101A/B) untuk menghilangkan kontaminan pada gas sebelum masuk ke memguard adsorbers pada tekanan 676 psia dan 6900F, yang merupakan tahap preteatmen selanjutnya untuk memisahkan kontamin berupa CO2.

Cascade Control pada Pengendalian Temperatur

Pengendalian termperatur raw gas keluaran dari Pretreatment Gas Chiler (601-E-103), menggunakan sistem cascade control, cascade control diteapkan pada sebuah sistem pengendalian, jika terdapat beberapa sinyal input untuk mengontrol satu manipulated variable. Penerapan cascade control membuat sebuh sistem dapat menjada stabilitas nya dari adanya gangguan pada sistem tersebut. 0F

Gambar 4 HMI Cascade Control pada Pretreatment gas chiller

3


Gambar 5 Function Block Cascade Control pada Pretreatment gas chiller

Proses yang terjadi pada Pretreatment Gas Chiler (601-E-103), ini merupakan proses perpindahan panas, yaitu panas dari raw gas yang mengalir dalam tube, akan berpindah ke refrijeran propana yang mengalir pada shell, sehingga akan merubah fasa refrijeran dari liquid menjadi vapor. Karena sistem ini merupakan sistem thermal, maka sistem ini mempunyai time delay yang cukup besar, sehingga perubahan pada temperature raw gas tidak langsung terukur oleh elemen sensing (RTD) sehingga aksi koreksi yang dilakukan oleh feedback control juga mengalami penundaan. Sementara itu, akibat dari gangguan ini terus masuk kedalam sistem. Apabila gangguan perubahan tekanan pada refrigerant pada bagian outlet berlangsung terus menerus, Karena jika tekanan uap refrijeran terlalu tinggi menyebabkan refrigerant pada Pretreatment Gas Chiler (601-E-103), terlalu cepat berubah fasa menjadi uap, demikian juga sebaliknya jika terlalu rendah, maka akan lama berubah fasa yang menyebabkan proses perpindahan panas pada Pretreatment Gas Chiler (601-E-103) kurang optimal, maka akan menyebabkan process variable (temperatur raw gas) tidak akan berada pada set pointnya untuk waktu yang lama (akan berosilasi terus menerus).

4


Gambar 6 P&ID Cascade Control pada Pretreatment gas chiller

Cascade control system pada Pretreatment Gas Chiler (601-E-103) ini bertujuan untuk meningkatkan kestabilan pengontrolan temperatur. Secara instrumentasi terdapat dua transmitter, yaitu temperatur transmitter TT107, dan pressure transmitter PT109 yang memberikan sinyal inputan untuk kontroller TIC107 untuk data dari temperetur transmitter dan untuk kontroller PIC109 untuk data dari pressure transmitter (secondary loop) dan TIC107 (primary loop). Diagram P&ID di atas, proses aliran sinyal berawal dari temperetur transmitter TT107 yang mendeteksi adanya perubahan temperatur raw gas keluaran. keluaran TT107 adalah sinyal elektrik, Sinyal elektrik ini akan diinputkan ke controller TIC107 yang kemudian diolah sesuai instruksi di dalamnya. Sinyal output dari TIC107 yang berupa sinyal elektrik akan menjadi input informasi bagi PIC109 selain mendapat input informasi sekunder dari pressure transmitter PT109. Kedua sinyal informasi ini yang akan diolah oleh PIC109 menjadi sinyal yang akan mengatur perubahan bukaan pressure valve (PV109), TT107 sebagai temperatur transmitter akan mendeteksi perubahan temperatur raw gas keluaran chiller yang melebihi atau kurang dari set point. Degan aksi kontrol direct pada TIC107 maka output dari TIC107 juga akan naik yang kemudian sinyal ini menjadi input dari PIC109. Pada saat temperetur raw gas naik maka pressure transmitter PT109 akan mendeteksi naik pula. Karena aksi direct control pada TIC107 maka output dari TIC107 juga akan naik yang kemudian sinyal ini menjadi input untuk PIC109. Perubahan sinyal informasi yang diperoleh kontroller PIC107 akan meruah bukaan pressure valve PV107 sehingga bukaan akan menjadi lebih besar, untuk memperkecil tekanan sehingga laju evaporasi refrigerant akan menurun, sehingga diperoleh temperetur raw gas yang akan turun, begirtu juga yang terjadi jika process variable, lebih kecil dari set point

Dari P&ID sistem pengendalian cascade diatas, terdapat dua loop yaitu control temperetur (warna merah) sebagai master loop atau loop primer dan control pressure (warna hijau) sebagai slave loop atau loop sekunder yang merupakan syarat utama dari cascade control

5


Loop sekunder pada cascade control harus merupakan sebuah proses yang memiliki respon minimal 4 kali lebih besar dibandingkan dengan respon proses pada loop primer. Sehingga pada sistempengendalian termperatur ini, loop sekunder merupakan pngendalian tekanan pada outlet pretreatment gas cliller, karena tekanan memiliki respon yang lebih cepat dibandingkan dengan respon temperatur pada loop primer yang memiliki time delay yang besar

Gambar 7 Diagram blok Cascade Control pada Pretreatment gas chiller

Dari diagram blok sistem pengendalian cascade diatas, dapat dilihat bahwa yang menjadi setpoint untuk pressure control (PIC109) adalah output dari temperature control (TIC109). Konfigurasi kontrol seperti ini, yang mana output suatu controller memanipulasi setpoint controller yang lainnya disebut sebagai sistem kontrol cascade .Pada gambar di atas terlihat jelas bahwa terdapat dua loop yaitu control level (warna biru) sebagai master loop atau loop primer dan control flow (warna hijau) sebagai slave loop atau loop sekunder yang merupakan syarat utama dari cascade control

Pada loop sekunder, terdapat pengendalian tekanan uap refrigerant propana, pada bagian outlet, tekanan uap merupakan disturbance/gangguan pada sistem pengendalian temperatur pada Pretreatment Gas Chiler (601-E-103), karena jika tidak dilakukan pengendalian pada tekanan uap pada bagian outlet, maka tekanan uap ini akan terus berfluktuasi yang menyebabkan temperetur keluaran Pretreatment Gas Chiler (601-E-103) tidak pada setpoint nya. Hal ini desebabkan karena jika tekanan uap refrigerant terlalu tinggi menyebabkan laju evaporasi dari refrigerant pada Pretreatment Gas Chiler (601-E-103), menjadi meningkat, sehingga perpindahan panas pada Pretreatment Gas Chiler (601-E-103), menjadi tidak optimal yang menyebabkan temperatur raw gas outlet menjadi tinggi dan menjauhi setpoint. Demilikan juga sebaliknya jika tekanan uap refrigerant lerlalu rendah. yang menjadi MV pada pengendalian temperetur ini adalah bukaan valve PV109, sedangkan yang menjadi PV adalah tekanan uap keluaran, sebesar 110.4 psig, dan yang menjadi SP adalah MV dari TIC yaitu sebesar 110.6.

6

TIC 107 PIC 109 PV 109 Proses

PT 109

TT 108

Vapor PressureRaw gas

temperature

Set PointMV PV

Primary Loop

Socondary Loop

Documents

Tugas Control Plant Wide