Pendahuluan Relief

  • View
    39

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Chapter 9: Introduction to Relief.Merupakan terjemahan dari buku Chemical Process Safety: Fundamentals with Applications (3rd Edition) (Prentice Hall International Series in the Physical and Chemical Engineering Sciences) dengan author Daniel A. Crowl dan Joseph F. Louvar.

Text of Pendahuluan Relief

  • Bab 9: Pendahuluan Relief

    Meskipun tindakan pencegahan banyak dalam pabrik kimia, kegagalan peralatan atau kesalahan

    operator dapat menyebabkan peningkatan tekanan proses melampaui tingkat yang aman. Jika tekanan

    naik terlalu tinggi, hal ini dapat melebihi kekuatan maksimum pipa dan bejana. Hal ini dapat

    mengakibatkan pecahnya peralatan proses, menyebabkan kebocoran besar bahan kimia beracun atau

    bahan yang mudah terbakar.

    Pertahanan terhadap jenis kecelakaan adalah untuk mencegah kecelakaan di tempat pertama.

    Keselamatan melekat (Inherent safety), dijelaskan dalam bab 1, adalah garis pertahanan pertama.

    Garis pertahanan kedua ialah kontrol proses yang lebih baik. Sebuah upaya besar selalu diarahkan

    mengendalikan proses dalam wilayah operasi yang aman. Tekanan tinggi yang berbahaya harus

    dicegah atau diminimalkan. Garis ketiga pertahanan terhadap tekanan yang berlebihan adalah dengan

    menginstal sistem relief untuk mengurangi cairan atau gas sebelum tekanan berlebihan

    dikembangkan. Sistem relief ini terdiri dari perangkat relief dan peralatan proses terkait hilir untuk

    secara aman menangani bahan yang dikeluarkan.

    Metode yang digunakan untuk instalasi yang aman dari perangkat pelepas tekanan

    diilustrasikan pada Gambar 8-1. Langkah pertama dalam prosedur ini adalah untuk menentukan di

    mana perangkat relief harus diinstal. Pedoman Definitif tersedia. Kedua, jenis relief perangkat yang

    sesuai harus dipilih. Jenisnya sebagian besar tergantung pada sifat dari bahan dibebaskan dan

    karakteristik relief yang diperlukan. Ketiga, skenario yang dikembangkan yang menggambarkan

    berbagai cara di mana relief dapat terjadi. Motivasinya adalah untuk menentukan flowrate massa

    materi melalui relief dan keadaan fisik material (cair, uap, atau dua tahap). Selanjutnya, data

    dikumpulkan pada proses pelepasan tekanan, termasuk sifat-sifat fisik dari bahan dikeluarkan, dan

    sistem relief diukur. Terakhir, skenario terburuk dipilih dan desain relief akhir tercapai.

    Setiap langkah dalam metode ini sangat penting untuk pengembangan desain yang aman,

    kesalahan dalam langkah prosedur ini dapat mengakibatkan bencana. Dalam bab ini kami

    memperkenalkan fundamental relief dan langkah-langkah dalam prosedur desain relief. Metode sizing

    relief akan dibahas dalam bab 10.

  • Konsep Relief

    Sistem pelepasan tekanan diperlukan untuk alasan berikut:

    untuk melindungi personil dari bahaya peralatan overpressurizing,

    untuk meminimalkan kerugian kimia selama gangguan tekanan,

    untuk mencegah kerusakan pada peralatan,

    untuk mencegah kerusakan properti beruntun,

    untuk mengurangi premi asuransi, dan

    untuk mematuhi peraturan pemerintah.

  • Kurva umum tekanan terhadap waktu reaksi tak terkendali diilustrasikan pada Gambar 8-2.

    Asumsikan bahwa reaksi eksotermis terjadi di dalam reaktor. Jika pendinginan hilang karena

    hilangnya pasokan air pendingin, kegagalan katup, atau skenario lain, maka suhu reaktor akan naik.

    Karena suhu naik, kenaikan laju reaksi, yang menyebabkan peningkatan produksi panas. Mekanisme

    percepatan-sendiri ini menghasilkan reaksi tak terkendali.

    Tekanan di dalam reaktor meningkat karena tekanan uap meningkat dari komponen cair dan /

    atau produk dekomposisi gas yang dihasilkan dari suhu tinggi. Reaksi tak terkendali untuk reaktor

    komersial besar dapat terjadi dalam hitungan menit, dengan peningkatan suhu dan tekanan dari

    beberapa ratus derajat per menit dan beberapa ratus psi per menit, masing-masing. Untuk kurva pada

    Gambar 8-2 pendingin hilang pada t = 0.

    Jika reaktor tidak memiliki sistem relief, tekanan dan suhu terus meningkat sampai reaktan

    benar-benar dikonsumsi, seperti yang ditunjukkan oleh kurva C (Gambar 8-2). Setelah reaktan

    dikonsumsi, generasi panas berhenti dan mendinginkan reaktor, tekanan kemudian turun. Kurva C

    mengasumsikan bahwa reaktor ini mampu menahan tekanan penuh dari reaksi tak terkendali.

    Jika reaktor memiliki perangkat relief, respon tekanan tergantung pada karakteristik perangkat

    relief dan sifat dari cairan dibuang melalui sistem. Hal ini digambarkan oleh kurva A (Gambar 8-2)

  • untuk menghilangkan uap saja dan oleh B kurva untuk buih dua fase (uap dan cairan). Tekanan akan

    meningkat di dalam reaktor sampai perangkat relief akan aktif pada tekanan yang ditunjukkan.

    Ketika buih dibuang (kurva B pada Gambar 8-2), tekanan terus meningkat saat katup

    pembebas akan terbuka. Peningkatan tekanan tambahan atas tekanan reliefan awal disebut

    overpressure.

    Kurva A untuk uap atau gas dibuang melalui klep pembebas. Tekanan turun segera ketika

    perangkat relief terbuka karena hanya sejumlah kecil debit uap diperlukan untuk mengurangi tekanan.

    Tekanan turun sampai katup menutup, perbedaan tekanan ini disebut blowdown.

    Karena karakter relief dua-fasa bahan uap-cair sangat berbeda dari relief uap, sifat bahan yang

    dibebaskan harus diketahui untuk merancang sistem yang tepat.

    Definisi

    Definisi yang umum digunakan dalam industri kimia untuk menggambarkan relief diberikan dalam

    paragraf berikut.

    Set pressure - Tekanan set (yang telah ditetapkan): Tekanan di mana perangkat relief mulai untuk

    mengaktifkan.

    Maximum allowable working pressure (MAWP) - Maksimum tekanan kerja yang diijinkan: Ukuran

    tekanan maksimum yang diijinkan di atas bejana untuk suhu ditetapkan. Hal ini kadang-kadang

    disebut tekanan desain. Dengan meningkatnya suhu operasi, MAWP menurun karena logam bejana

    kehilangan kekuatannya pada suhu yang lebih tinggi. Demikian juga, karena penurunan suhu operasi,

    MAWP menurun karena perapuhan logam pada suhu yang lebih rendah. Kegagalan bejana biasanya

    terjadi pada 4 atau 5 kali MAWP, meskipun deformasi bejana dapat terjadi pada serendah dua kali

    MAWP tersebut.

    Operating pressure - Tekanan operasi: Ukuran tekanan selama pelayanan normal, biasanya 10% di

    bawah MAWP tersebut.

    Accumulation - Akumulasi: Peningkatan tekanan atas MAWP dari bejana selama proses relief. Hal ini

    dinyatakan sebagai persentase dari MAWP tersebut.

  • Overpressure: Peningkatan tekanan dalam bejana atas tekanan yang ditetapkan selama proses relief.

    Overpressure setara dengan akumulasi bila Set pressure sama dengan MAWP. Hal ini dinyatakan

    sebagai persentase dari tekanan set.

    Backpressure: Tekanan di outlet perangkat relief selama proses relief akibat tekanan dalam sistem

    pembuangan.

    Blowdown: Perbedaan tekanan antara set pressure relief dan tekanan ketika reda. Hal ini dinyatakan

    sebagai persentase dari tekanan set.

    Maximum allowable accumulated pressure - Maksimum akumulasi tekanan diijinkan: Jumlah MAWP

    dan akumulasi yang diijinkan.

    Sistem Relief: Jaringan komponen sekitar perangkat relief, termasuk pipa untuk relief, perangkat

    relief, pipa pembuangan, drum KO, pembersih, suar, atau jenis lain dari peralatan yang membantu

    dalam proses relief yang aman.

    Hubungan antara istilah-istilah ini diilustrasikan dalam Gambar 8-3 dan 8-4.

    Lokasi Sistem Relief

    Prosedur untuk menentukan lokasi relief mensyaratkan untuk menelaah setiap unit operasi dalam

    proses dan setiap langkah proses operasi. Insinyur harus mengantisipasi kemungkinan masalah yang

    dapat mengakibatkan tekanan yang meningkat. Perangkat relief tekanan dipasang di setiap titik yang

    diidentifikasi sebagai potensial berbahaya, yaitu, pada titik-titik di mana kondisi gangguan

    menciptakan tekanan yang mungkin melebihi MAWP tersebut.

  • Jenis pertanyaan yang diajukan dalam proses peninjauan adalah:

    Apa yang terjadi dengan hilangnya pendinginan, pemanasan atau pengadukan?

    Apa yang terjadi jika proses terkontaminasi atau memiliki kesalahan dari katalis atau

    monomer?

    Apa yang terjadi jika operator membuat kesalahan?

    Apa konsekuensi dari penutupan katup (katup blok) pada bejana atau jalur yang

    diisi dengan cairan dan terpapar panas atau pendingin?

    Apa yang terjadi jika saluran gagal, misalnya, kegagalan saluran gas bertekanan tinggi ke

    dalam bejana tekanan rendah?

    Apa yang terjadi jika operasi unit dilanda api?

  • Kondisi apa menyebabkan reaksi tak terkendali, dan bagaimana relief sistem yang dirancang

    untuk menangani pelepasan sebagai akibat dari reaksi tak terkendali?

    Beberapa pedoman untuk mencari lokasi relief diringkas dalam Tabel 8-1.

    Contoh 9-1

    Tentukan lokasi relief dalam sistem reaktor polimerisasi sederhana yang diilustrasikan pada Gambar 8-5.

    Langkah-langkah utama dalam proses polimerisasi meliputi (1) memompa 100 Ib dari inisiator ke dalam reaktor

    R-1, (2) pemanasan dengan suhu reaksi 240 F, (3) menambahkan monomer selama 3 jam, dan (4) pengupasan

    monomer sisa dengan menggunakan vakum menggunakan katup V-15. Karena reaksi eksotermis, pendinginan

    selama penambahan monomer dengan air pendingin diperlukan.

    Solusi

    Metode ulasan untuk menentukan lokasi relief berikut. Mengacu pada Gambar 8-5 dan 8-6 dan Tabel

    8-1 untuk lokasi sistem relief.

    a. Reaktor (R-1): Sebuah sistem relief dipasang pada reaktor ini karena, pada umumnya, setiap bejana

    membutuhkan proses relief. Relief ini diberi label PSV-1 untuk katup pengaman tekanan 1(Pressure

    safety valve 1).

    b. Perpindahan pompa positif (P-1): Pompa perpindahan positif kelebihan beban, panas, dan rusak jika

    pompa tersebut buntu (dead-headed) tanpa perangkat pelepas t