Bab 8. Pengantar tentang Relief Pressure Mata Kuliah K3 dalam Industri Kimia Jazaly Firdaus 1006735504 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI MANAGEMEN GAS PROGRAM PASCA SARJANA UNIVERSITAS INDONESIA 2011

Pendahuluan. Industri kimia dkenal sebagai bidang industri yang selalu terkait dengan bahan-bahan yang explosive atau dari proses sendiri menjadikan potensi explosive itu muncul. Sehingga diperlukan suatu sistem proteksi plant dari kemungkinan kebakaran, explosive, atau overpressure. Dalam bab ini, akan membahas mengenai kondisi overpressure serta proteksinya dengan katup pengaman tekanan (PRV/PSV) sehingga kondisi safe design dapat tercapai.

Operating pressure = 200 barg Sistem Proteksi Untuk melakukan proteksi ada beberapa tingkatan (layer) yang biasa diterapkan, yaitu : a. Layer 1 : Inherent Safety. Pada layer ini, yang dimaksud dengan inherent safety dari suatu alat adalah desain tekanan /pressure design dari alat tersebut. Informasi dari pressure design bisa dilihat di katalog. Contoh : pompa hydraulic Operating pressure = 200 barg Body rating = 450 barg Keterangan tentang Body rating menunjukkan desain tekanan pompa sampai dengan 450 barg dan bisa digunakan untuk beroperasi pada tekanan 200 barg. Inherent safety nya adalah body rating tersebut.

b. Layer 2 : Process control. Pada layer ini, yang dimaksud dengan process control termasuk dengan emergency shutdown system tentunya. Fungsi dari sistem ini adalan mengendalikan process yang berjalan ataupun yang akan dihentikan /shutdown, dapat berlangsung dengan aman. c. Layer 3 : Pressure relief device /Mechanical protection. Fungsi dari device di layer ini adalah pertahanan terakhir untuk menghindari pressure build up di dalam proses dengan relief pressure, baik itu dengan PRV /PSV atau rupture disc. Untuk bab ini akan membahas mengenai PRV/PSV atau katup pengaman. Gambar PRV/PSV

Metode Relief Tujuan dari suatu pemasangan PRV/PSV adalah : Untuk melindingi personil dari kondisi bahaya overpressure Meminimalisasi kehilangan fluida proses Melindungi aset, baik fasilitas maupun alat-alat proses Mengurangi nilai premi asuransi Memenuhi aturan baku untuk fasilitas proses industri kimia/migas Urutan dari aplikasi penggunaan katup pengaman adalah sebagai berikut : 1. Menentukan lokasi dari katup pengaman tekanan. Dalam tahapan ini, lokasi yang dipilih adalah suatu titik dimana diprediksi pada saat proses abnormal, sebagai titik akumulasi tekanan yang dimungkinkan akan melebihi MAWP. 2. Menentukan tipe katup pengaman. Penetuan tipe ini sangat bergantung pada fluida dan karakteristik Relief yang dikehendaki.

3. Menentukan skenario relief . Pada tahapan ini akan menentukan laju alir fluida dan kondisi fasa fluida (cair, gas atau 2 fasa) pada saat relief. Kemudian akan dilakukan analisa dengan kondisi yang ekstrim untuk menentukan skenario desain relief yang dipilih.

Kurva Relief Tekanan terhadap Waktu dari suatu Runaway reaction Kurva di atas menjelaskan bahwa apabila suatu sistem tidak dilengkapi dengan katup pengaman tekanan, maka dalam runaway reaction tekanan akan terus naik hingga pada titik tertentu sampai dimana pada saat Reactant mulai memasuki sistem tersebut untuk menurunkan panas dan mendinginkan reactor.

Beberapa Terminologi & Definisi Beberapa istilah yang digunakan dalam melakukan desain suatu katup pengaman. Setting point adalah kondisi tekanan dimana alat akan mulai melepas kelebihan tekanan di sistem proses. MAWP adalah kondisi maksimum tekanan yang masih diperbolehkan pada kondisi suhu tertentu. Operating pressure adalah kondisi tekanan normal (< 10% MAWP) Accumulation adalah kondisi tekanan diatas MAWP Overpressure adalah kondisi naiknya tekanan di atas setting point. Back pressure adalah kondisi tekanan balik di outlet katup pengamanan saat melepas kelebihan tekanan. Blowdown adalah beda tekanan saat melepas kelebihan tekanan dengan saat tekanan kembali di bawah setting point. .

Gambar di atas merupakan suatu guidelines untuk Pressure relieving dan Depressurize system yang diambil dari API RP520.

Katup Pengaman Tekanan (PRV/PSV). Secara umum, ada 2 kategori katup pengaman tekanan, yaitu spring-operated valve dan rupture disc. . Ada 3 kategori yang berlaku bagi Spring Loaded type : 1. Relief Valve, diaplikasikan untuk fluida cair dan mempunyai kapasitas penuh pada 25% overpressure. 2. Safety valve, diaplikasikan untuk fluida gas/vapor. 3. Safety Relief valve, digunakan untuk fluida 2-phasa

Rupture disc Secara umum, rupture disc diperuntukkan untuk kondisi-kondisi sebagai berikut : Lingkungan yang korosif. Aplikasi untuk toxic chemicals. Line pipe dengan ukuran besar dimana penggunaan PRV/PSV kurang feasible. Sesuai untuk fluida memiliki sifat kekentalan yang berlebih yang bisa mengakibatkan plugging bila menggunakan PRV/PSV, misal : slurries, monomers.

Gambar diatas adalah aplikasi untuk Rupture disc sebagai alat relief dan sebagai alat proteksi untuk relief valve.

Skenario Relief Pressure Identifikasi dari kondisi ekstrem terburuk yang terjadi secara berulang dari suatu skenario relief pressure lebih mempunyai efek yang signifikan dari pada melakukan sizing/calculation. Umumnya, kondisi ekstrem terburuk membutuhkan relief vent area yang lebih besar. Dalam kurun waktu terakhir terkait isu lingkungan hidup& berdasarkan aturan baku dari pemerintah bahwa semua vent lain tidak boleh dibuang langsung ke atmosfer dan harus dilakukan monitoring untuk mengetahui emisi gas buangnya.

Relief sizing Kalkulasi yang dilakukan bisa menggunakan standard API 520, metode DIERS, Omega (API520 untuk 2 fasa) tergantung dari kondisi yang diperlukan. Dari kalkulasi ini akan diketahui beberapa data utama dari PSV/PRV, antara lain : Body Size inlet/outlet Orifice diameter size Noise Drop pressure Relieving temperature Relieving flowrate Dalam melakukan sizing, terutama untuk gas atau debu mudah meledak (eksplosif) pendekatan menggunakan asumsi tidak dibenarkan karena error yang ada dalam tiap asumsi dapat berakibat catastrophic event atau kegagalan dalam sistem proteksi. Data deflagration diperlukan untuk melakukan suatu desain proteksi terutama untuk fluida yang bersifat eksplosif.

Sistem Relief Beberapa instalasi relief sistem beserta rekomendasinya. Gambar instalasi Rupture Disc. Gambar instalasi PRV/PSV

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam mendesain sistem proteksi suatu sistem proses atau pressure vessel dapat merujuk, antara lain, pada : 1. ASME code untuk bejana bertekanan 2. API520 untuk katup pengaman tekanan 3. Metode stress analysis. 4. Blowdown & Depressurized philosophy. 5. Aturan baku tata niaga dan industri mengenai dampak lingkungan, misalnya berupa polusi, kebisingan, batasan emisi karbon 6. Sistem Disposal.

Beberapa main equipment yang umumnya ada dalam rangkaian relief system atau biasa disebut sebagai Total Containment System yang terdiri dari : Horizontal Knock Out Drum Flare Scrubbers Condensers Secara umum, equipment tersebut diatas bisa diperlukan semuanya atau sebagian saja tergantung dari kebutuhan proses serta metode proteksi yang akan diaplikasikan.

Horizontal Knock Out Drum Vessel ini berfungsi untuk melakukan pemisahan antara fase cair & fase gas dari fluida juga sebagai hold-up vessel untuk liquid yang telah terpisah. Flare Fungsi dari Flare system adalah membakar combustible atau toxic gas untuk menjadi non-combustible atau non-toxic gas. Scrubber Umumnya akan diperlukan sebagai filtering apabila flammable atau toxic gas akan dilepas ke atmosfer. Condenser Akan diperlukan apabila gas/vapor mempunyai boiling point yang tinggi, namun karena mempunyai harga yang tidak mahal sangat direkomendasikan sebagai post treatment unit.

Terima kasih