A. Jenis-jenis Vessel
Vessel adalah bejana, atau diartikan sebuah tempat. Dari arti kata secara langsung dari bahasa inggris, vessel sendiri pun bermanka tempat. Jadi apapun yang berbentuk tempat, itulah vessel. Seperti halnya panci, ember, itu pun dapat diartikan sebagai vessel. Pressure vessel adalah tempat yang digunakan untuk menyimpan fluida, baik itu dalam kondisi yang bertekanan ataupun tidak bertekanan. Pressure vessel diartikan sebagai sebuah wadah dari metal (baja) yang biasanya berbentuk cylindrikal atau sperical, yang dapat manahan beban tertentu. Jenis-jenis Vessel:
1. Separator vessel
Separator adalah jenis dari vessel yang digunakan untuk memisahkan. Sesuai namanya, separate yang artinya memisahkan. Biasanya ia digunakan untuk memisahkan air, minyak dan gas dari crude oil yang masuk kedalam vessel ini. Separator sendiri dibagi menjadi dua type, yaitu test separator dan production separator. Pengertiannya adalah test separator digunakan untuk mengukur berapa kadar produksi dari sebuah sumur, darisini kita tau berapa laju produksinya. Sedangkan untuk production separator, ia bertugas untuk memproduksi. Artinya Minyak yang telah dipisahkan dari air maupun gas lainya, hasil tersebutlah yang nantinya akan digunakan oleh unit produksi. Entah di jual atau di olah kembali untuk di murnikan. Sekarang kita mempelajari proses kerja dari separator, lihatlah pada gambar di atas. Crude oil yang masuk dalam saluran inlet, ia masih mengandung unsur air dan gas. Unsur tersebut kemudian dipisahkan di dalam separator.
Air (yang berwarna biru) yang masa jenisnya lebih tinggi, maka akan selalu berada di bawah dan ia kemudian akan tertahan oleh adalanya bavel. Sedangkan oil (yang berwarna hitam) akan diteruskan, karena ia memiliki masa jenis lebih rendah maka ia berada di atas air. Sedangkan untuk kandungan gasnya, akan tetap berada di atas kemudian di keluarkan lewat jalur gas sendiri. Masing masing dari ketiga fase tersebut, tidak bercampur dan di pisahkan melalui outlet masing-masing. Dari hasil yang telah di pisahkan, biasanya masih belum sempurna. Oleh karenanya dalam satu plant biasanya terdiri tidak hanya satu separator, biasanya setelah pemisahan pertama akan ada pemisahan tingkat ke dua oleh 2 stage separator atau kalau perlau sampai 3 tingkat pemisahan untuk menjamin kualitas fluida yang di pisahkan cukup baik. Separator vessel dibagi dua yaitu separator vessel horizontal dan separator vessel vertical.
a. Nama lain separator vessel
Separator vessel ternyata tidak hanya memiliki satu nama, kita atau beberapa perusahaan justru terkadang memberikan nama yang berbeda tetapi memiliki fungsi yang sama dengan separator. Separator ini, memiliki nama lain sebagai berikut:
- Oil/gas separator - Gas/liquid separator - Degasser
- Trap
- Knockout drum
b. Bagian bagian separator vessel
Dalam separator vessel baik itu vertikal separator atau horizontal separator, pada umumnya kita akan menemukan beberapa istilah berikut ini:
- Inlet - Baffles
- Diverter/Deflector
- Separation enhancement device - Separation enhancement device - Mist extraction
- Various weirs to - Vortex breaker
- Liquid level/interface detection and control - Gas, oil, water outlet
- Pressure relief devices
2. Drum Vessel
Drum Vessel adalah jenis vessel yang digunakan untuk menampung fluida, jadi tugas utamanya adalah menampung fluida baik dari destilator atau condenser. Fluida tersebut kemudian dipompakan ke proses yang lain, ke pembuanganatau bahkan keunit produksi. Yang termasuk di dalam kategori drum adalah type yang digunakan untuk refluxing (mengalirkan kembali), surge, suction dan jenis pengumpul cairan lainya. Kalau di bagi secara umum, drum seperti halnya vessel dapat dibedakan menjadi drum horizontal atau vertical. Drum ini ada yang dapat berdiri sendiri ada pula yang berhubungan dengan ekuipment lain. Misalnya refluxdrum, karena ia mengalirkan kembali fluida, maka letaknya biasanya bederkatan dengan pompa sebagai alat untuk mengalirkan fluida. Drum ini dapat di bagi menjadi beberapa jenis, saya sebutkan diataranya adalah :
a. Separator Drum
b. Reflux Accumulator Drum c. Knockout Drum
d. Flash drum e. Blowdown drum f. Reactor
3. Tower Vessel
Tower atau istilahnya column, column adalah ekuipment yang paling utama dalah sebuah proses facility. Column biasanya berbentuk vertikal vessel, dalam sebuah plant ia paling menonjol karena bentuk vesselnya paling tinggi sendiri di banding vessel yang lain. Tower ini digunakan untuk menyaring dan memisahkan bahan mentah (crude oil) yang masih terdiri dari berbagai macam fase, disebut juga dengan fractionation column.
B. Hal-hal yang Diperhatikan dalam Merancang Pabrik
Desain pabrik merupakan keseluruhan rancangan (desain) dari suatu pabrik / perusahaan. Tata letak pabrik merupakan perencanaan atau pengaturan fasilitas agar proses produksi berjalan secara optimal. Perancangan tata letak pabrik adalah salah satu aktifitas yg dilakukan di dalam mendesain pabrik secara keseluruhan. Perancangan pabrik merupakan suatu aktifitas yg dilakukan yg meliputi perencanaan financial, penentuan lokasi, dan seluruh perencanaan yg diperlukan utk memenuhi kebutuhan-kebutuhan fisik pabrik.
Beberapa elemen dasar yg harus diperhatikan dalam melakukan perancangan pabrik :
1. Kekuatan Pemilik Modal : Sebagai modal awal utk pengadaan faslitisa produksi, modal operasi dan modal utk kepentingan ekspansi. Biasanya diperoleh dari tabungan pribadi, pinjaman bank, penjualan saham dan lain lain.
2. Perancangan Produk : Hal ini akan berkaitan dengan macam dan jumlah mesin serta fasilitas penunjang produksi lainnya.
3. Perencanaan Volume Penjualan : Informasi ini akan berguna utk menentukan jumlah dan kapasitas mesin yg harus disediakan.
4. Pemilihan Proses Produksi : Hal ini akan berfungsi utk merencanakan proses produksi yg paling ekonomis berdasarkan produk dan mesin yg akan digunakan.
5. Analisa”Membuat” atau “Membeli” : Hal ini terkait dengan efisiensi dan efektifitas proses produksi.
6. Ukuran Pabrik : Hal ini tergantung dari volume produk yg dihasilkan dan modal yg ditanamkan.
7. Harga Jual Produk : Utk menentukan harapan keuntungan dalam persaingan di pasar dab kulaitas produk.
8. Lokasi Pabrik : Sangat dipengaruhi banyak factor dan juga modal yg ada. 9. Tata Letak Pabrik : Utk menentukan penempatan mesin dan fasilitas
pendukung produksi.
10. Pemilihan Type Bangunan : Utk melindungi segala fasilitas produksi dan semua sumber daya yg ada di dalam pabrik.
11. Kemungkinan Perubahan Jenis Produk Yg Dibuat/Diproduksi 12. Pertumbuhan dan Perkembangan Organisasi Pabrik.
C. Langkah/Prosedur Perancangan Pabrik
Tujuan dari suatu industri (organisasi usaha) adalah memuaskan kebutuhan dari konsumennya. Cara yg ditempuh untuk tersebut adalah :
a. Riset Pasar dan Peramalan Penjualan (Market Research and Market Demand) : Untuk mengetahui dan mengidentifikasi produk yg dikehendaki oleh pelanggan dan sekaligus dilakukan peramalan jumlah yg dibutuhkan. b. Kebijakan Manajemen (Management Policies) : Untuk memformulasikan
permasalahan yg dihadapi dan mengembangkan kebijakan yg harus ditempuh oleh organisasi industri.
c. Perancangan Produk (Product Design) : Menggambarkan macam produk yg harus dibuat serta spesifikasi.
d. Perancangan Proses dan Kegiatan Produksi / Operasional (Process Design dan Production Actrivities) : Penetapan cara/prosedur utk memproduksi produk sesuai dengan yg telah ditentukan.
e. Perancangan Lokasi dan Tata Letak Fasilitas Pabrik (Plant Location & Lay Out) : Mengatur aktifitas dan fasilitas yg ada guna mendapatkan proses produksi yg paling efisien dan efektif.
f. Analisis Perhitungan Biaya (Cost Accounting Analisys) : Menganlisa biaya produksi secara keseluruhan utk menentukan modal yg diperlukan agar proyek dapat terealisasi.
g. Pengadaan Dana Finansial (Financial Funding) : Mengalokasikan dana utk menunjang kegiatan produksi.
h. Realisasi Proyek (Project Realization) : Perealisasian pengadaan-pengadaan segala kebutuhan yg diperlukan dalam mendukung aktifitas produksi.
i. Proses Manufakturing (Manufactuirng Process) : Aktifitas yg mengubah material menjadi produk jadi yg diinginkan. Proses ini memberikan nilai tambah thd material yang ada.
j. Distribusi Output (Distibution) : Hasil dari proses manufacturing yaitu produk jadi di distribusikan / dikirim ke pelanggan sesuai permintaan.
D. Hal-Hal yang Harus Diperhatikan dalam Mendesain Alat
Hal-Hal yang Harus Diperhatikan dalam Mendesain Alat adalah sebagai berikut:
1. Menghitung Kapasitas Produksi serta Memilih Sistem Proses dan Sistem Pemroses
Tujuan utama usaha merancang dan membangun pabrik kimia adalah mendapatkan nilai tambah dari segi ekonomi dari suatu bahan baku. Peningkatan nilai ekonomi dilakukan dengan cara mengolah bahan baku menjadi suatu produk yang memiliki nilai jual yang lebih tinggi sehingga perusahaan pengolah memperoleh laba (profit). Pada pabrik yang memproduksi barang kimia dasar seperti pupuk urea, asam sulfat, etanol dan sejenisnya, patokan mutunya
semata-mata hanyalah komposisi dan kemurnian. Harga jual produk dan bahan baku untuk masing-masing kemurnian tertentu dan tetap. Bagi pabrik-pabrik seperti ini, pilihan untuk mendapatkan laba lebih banyak bukan dengan meningkatkan mutu melainkan dengan cara menghemat ongkos produksi dan memperbanyak jumlah produk yang dihasilkan per tahunnya. Jumlah produk yang dihasilkan per satuan waktu tertentu inilah yang dinamakan kapasitas produksi. Perhitungan kapasitas produksi yang cermat menjadi aspek yang sangat penting dalam usaha memperoleh laba lebih banyak. Tentu saja perhitungan ini harus didukung dengan analisa kebutuhan pasar. Meningkatkan kapasitas produksi dapat dilakukan dengan cara menambah dan atau modifikasi peralatan yang ada agar bisa beroperasi lebih optimal dan efisien.
Usaha modifikasi ini membutuhkan pemahaman tentang sistem proses dan sistem pemroses. Usaha produksi dalam pabrik kimia membutuhkan berbagai sistem proses dan sistem pemroses yang dirangkai dalam suatu sistem proses produksi yang terkendali. Kinerja teknologi proses juga menjadi patokan dalam menetapkan kapasitas produksi karena bisa jadi suatu teknologi proses memiliki batas kapasitas minimum agar perusahaan tetap mendapat laba.
2. Pemilihan Bahan
Pemilihan bahan yang tepat adalah bagian yang sangat penting dalam desain teknik (engineering design). Ada banyak faktor yang harus diperhatikan sebelum melakukan kegiatan perancangan, diantaranya: kekuatan (strength), kekakuan (stiffness),ketahanan (durability), ketahanan terhadap korosi (corrosion resistance), harga (cost), kemampuan bentuk (formability), dan lain-lain.
3. Pemilihan Material Alat
Material penyusun alat-alat proses terdiri dari: a. Logam (metals)
Ferrous alloy: besi cor (gray, white, malleable, nodular), baja karbon (low, medium, high),alloy steels (low, alloys, tools, stainless). Non-Ferrous alloy: heavy alloy (tembaga, timah, nikel), refractory metals (tungsten, tantalum, molibdenum), precious metals (emas, perak, platinum).
b. Polimer (polymers)
Polimer Alami (natural polymers): Selulosa, Protein.
Polimer buatan terdiri dari bahan dengan sifak termoplastik dan termoset. Termoplastik: Partially cristalline (polyamides,acetals, polyathenes), amorphous (PVC, polikarbonat, polistiren). Termoset: rubber/elastomer (silikon,styrene), epo xy (phenolics, poliester, aminos).
c. Keramik (Ceramics)
Keramik Alami (natural ceramics): Batu.
Keramik Kontruksi (contructional ceramics): porselin, stoneware, earthware.
Keramik Elektronik (electronic ceramics): semikonduktor, ferit.
Keramik Teknik (engineering ceramics): Alumina, Karbida, Nitrida, Zirkonia.
d. Kaca (glasess).
Contoh: soda, bhorosilicates, phyroceramics. e. Komposit (composites)
MMC (Metal Matrix Composites) CMC (Ceramic Matrix Composites) PMC (Polimer Matrix Composites).
4. Merancang alat- alat produksi / alat- alat proses
Ditinjau dari proses yang terjadi, dalam industri kimia pada umumnya terdiri dari 2 macam proses; yaitu proses kimia/ reaksi kimia (terbentuk zat baru) dan proses fisik ( terjadi perubahan fisik). Dengan melakukan perancangan semua alat yang diperlukan, dapat diprediksi biaya yang diperlukan untuk pengadaan alat. Alat- alat produksi dalam industri kimia meliputi:
a. Reaktor merupakan tempat terjadinya reaksi kimia, perancangan atas alat ini sangat spesifik, tergantung pada: jenis reaksi yang terjadi ( homogen, heterogen, eksotermal, endotermal,) Ada bebrapa jenis rector yang digunakan dalam industri kimia, antara lain: Reaktor Alir Tangki
berpengaduk (RATB), Reaktor Alir Pipa (RAP), Shell and Tube Reactor, Fluidized Bed Reactor .( Westerterp, Swaij and Beenackers; 1994)
Alat Proses yang bekerja secara fisik. Alat- alat ini pada pronsipnya merupakan alat pemisahrnian produk dan alat pencampur, yang digunakan untuk menyesuaikan keadaan fisik dari zat/ bahan yang diolah, agar kondisinya sesuai dengan kondisi yang dipersyaratkan/ diinginkan. Kondisi tersebut meliputi: suhu (digunakan alat penukar kalor/ heat exchanger = HE), tekanan (digunakan kompresor atau pompa), ukuran butiran (digunakan alat penumbuk, alat pengayak,), fasa zat (digunakan alat penguap, atau pengembun, alat pengering), kemurnian bahan ( digunakan alat distilasi, alat ekstraksi, alat adsorbsi).
5. Menentukan dan merencankan kondisi operasi
Macam atau jenis serta mekanisme proses yang akan dilakukan dalm industri, dapat ditentukan berdasar penelitian pendahuluan secara laboratorium. Biasanya penelitian- penelitian dengan topik penentuan kondisi operasi optimal dalam suatu proses, merupakan acuan kondisi operasi yang akan diretapkan dalam skala industri. Sedangkan mekanisme proses yang dilakukan, pada prinsipnya juga sama dengan mekanisme pada penelitian pendahuluan, hanya perbedaannya terletak pada sistem operasinya. Selain itu perlu diketahui juga system utilitas. Analog dengan konsep neraca massa, konsep neraca panas diturunkan dari konsep kekekalan panas, yang mengatakan: panas yang masuk ke dalam suatu alat proses sama dengan panas yang keluar dari alat tersebut. Banyaknya panas yang masuk dan keluar dalam suatu proses menentukan banyaknya zat pendingin (air) dan zat pemanas (uap air atau fluida panas lainnya). Dengan menghitung panas yang terlibat maka akan berpengaruh dalam perancangan alat terkait, disamping itu proses dapat berjalan dengan aman. Jika proses tersebut menghasilkan panas, maka sejumlah panas yang dihasilkan dapat diantisipasi, sehingga tidak mengganggu jalannya proses maupun mengakibatkan terjadinya polusi panas pada lingkungan.
