Bab 4 Quantitative Risk Assessment pada Platform Hang Tuah untuk Equipment Pemroses Gas

(1)

Bab 4

Quantitative Risk Assessment

pada

Platform

Hang Tuah untuk

Equipment

Pemroses Gas

4.1 Platform Hang Tuah

Studi kasus di dalam tugas sarjana ini diambil dari platform Hang Tuah milik Conoco-Phillips. Platform ini bertipe jack up yang memungkinkannya untuk dipindahkan dari satu tempat ke tempat lain. Platform ini berlokasi di Laut Natuna.

Hang Tuah menerima pasokan gasnya dari tiga sumber. Pertama dari Belida yang juga adalah platform pemroses gas. Dua sumber lainnya adalah dari sumur-sumur bawah laut Tembang Field dan Buntal Field. Laju produksi yang dihasilkannya sebesar 250 MMSCFD gas alam.

Fungsi utama dari platform Hang Tuah adalah untuk dehidrasi dan kompresi gas, yang kemudian akan langsung diekspor ke Singapura. Platform ini dapat dipindahkan jika Tembang dan Buntal tidak lagi menyuplai jumlah gas sesuai dengan yang diharapkan.

(2)

Gambar 4.2 Lokasi Cadangan Gas di Laut Natuna dan Jalur Transportasinya ke Singapura [7]

Gambar 4.3Layout Sistem Produksi Gas di Laut Natuna [7]

4.2 Equipment Pemroses Gas didalam Platform Hang Tuah

Secara garis besar, gas yang diterima Hang Tuah melalui dua tahap pemrosesan yakni dehidrasi dan kompresi. Beberapa jenis equipment terlibat di dalamnya seperti slug catcher, separator, scrubber, kompresor, heat exchanger, dan lain sebagainya. Gambar 4.4 menggambarkan dengan lebih jelas aliran proses di platform Hang Tuah.

(3)

Gambar 4.4Process Flow Diagram Hang Tuah yang Telah Disederhanakan

Berdasarkan keterbatasan data, maka tidak semua equipment yang tertera dalam Gambar 4.4 diatas dianalisis nilai risk-nya. Equipment yang memiliki data mencukupi untuk masuk ke dalam analisis risk adalah:

1. 22MBF-001 Slug Catcher

2. 23MBF-101 1stStage Suction Scrubber 3. 23MBF-102 2ndStage Suction Scrubber 4. 23HAE-101 1stStage Cooler

5. 23HAE-102 2ndStage Cooler

6. 25MAK-001A Sales Gas Filter/Separator 4.3 Data

Data yang diperlukan untuk melakukan risk assessment pada platform Hang Tuah didapat dari sebuah Tabular yang didapat dari hasil pengukuran, evaluasi data inspeksi, data historis, dan juga wawancara. Memang tidak seluruh data yang diperlukan tersedia, oleh karena itu dalam studi kasus ini ada beberapa asumsi yang diambil. Data-data tersebut terangkum dalam tabel-tabel di bawah ini untuk tiap equipment yang dianalisis.

(4)

Tabel 4.1 Data Fasa dan Densitas Fluida di Dalam Tiap Equipment

Tag Number Keterangan Fasa Fluida Densitas Cairan (lb/ft3) Densitas Gas (lb/ft3) %mol Cair %mol Gas

22MBF-001 Top Slug Catcher Top Cair _{0,000 0,948}_100,000_0,000 22MBF-001 Bottom Slug Catcher Bottom Gas _{62,088 0,000}_0,000_100,000 23MBF-101 Top 1st_{Stage Suction Scrubber Top} _Gas

0,000 0,948 0,000 100,000

23MBF101 Bottom 1st Stage Suction Scrubber Bottom Cair _{62,112 0,000}_100,000_0,000 23MBF-102 Top 2nd_{Stage Suction Scrubber Top} _Gas

0,000 2,873 0,000 100,000

23MBF-102 Bottom 2nd_{Stage Suction Scrubber Bottom} _Cair

61,750 0,000 100,000 0,000

23HAE-101 1st_{Stage Cooler} _Gas

0,000 2,838 0,000 100,000

23HAE-102 2nd_{Stage Cooler} _Gas

0,000 5,905 0,000 100,000

25MAK-001A Top Sales Gas Filter / Separator Top Gas _{0,000 5,778}_0,000_100,000 25MAK-001A Bottom Sales Gas Filter / Separator Bottom Cair _{62,090 0,000}_100,000_0,000

(5)

Tabel 4.2 Data Komposisi Fluida didalam Tiap Equipment

Tag Number Keterangan C1

(%mol) C2 (%mol) C3 (%mol) C4 (%mol) C5 (%mol) C6 (%mol) C7+ (%mol) N2 (%mol) H2S (%mol) CO2 (%mol) H2O (%mol)

22MBF-001 Top Slug Catcher Top _{97,433 0,749 0,280 0,100 0,020 0,010 0,010 0,479 0,000* 0,719 0,200} 22MBF-001 Bottom Slug Catcher Bottom _{0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,010 99,990} 23MBF-101 Top 1st_{Stage Suction Scrubber Top}

97,389 0,840 0,300 0,130 0,040 0,020 0,030 0,350 0,000* 0,840 0,060

23MBF101 Bottom 1st_{Stage Suction Scrubber Bottom}

13,200 0,640 0,830 1,050 0,920 2,870 80,120 0,010 0,000 0,330 0,030

23MBF-102 Top 2nd_{Stage Suction Scrubber Top}

97,439 0,840 0,300 0,130 0,040 0,020 0,030 0,350 0,000* 0,840 0,010

23MBF-102 Bottom 2nd Stage Suction Scrubber Bottom _{0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,260 99,740} 23HAE-101 1st_{Stage Cooler}

97,389 0,840 0,300 0,130 0,040 0,020 0,030 0,350 0,000* 0,840 0,060

23HAE-102 2nd_{Stage Cooler}

97,439 0,840 0,300 0,130 0,040 0,020 0,030 0,350 0,000* 0,840 0,010

25MAK-001A Top Sales Gas Filter / Separator Top _{97,439 0,840 0,300 0,130 0,040 0,020 0,030 0,350 0,000* 0,840 0,010} 25MAK-001A Bottom Sales Gas Filter / Separator Bottom _{0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,250 99,750}

(6)

Tabel 4.3 Data Proses dan Jenis Material dan Perlindungan Korosi

Tag Number Keterangan

Data Proses Material dan Perlindungan Korosi Design Pressure (psig) Opr. Pressure (psig) Design Temp. (o_F) Opr. Temp. (o_F) Material konstruksi Coating Internal Lining Corrosion Protection Insulation 22MBF-001 Top Slug Catcher Top _{1350 300 200 63}CS* Ya** Tidak Tidak Tidak 22MBF-001 Bottom Slug Catcher Bottom _{1350 300 200 63}CS* Ya** Tidak Tidak Tidak 23MBF-101 Top 1st_{Stage Suction Scrubber Top}

675 300 200 63 CS* Ya** Tidak Ya Tidak

23MBF101 Bottom 1st_{Stage Suction Scrubber Bottom}

23MBF-102 Top 2nd Stage Suction Scrubber Top _{1500 979 200}₁₁₅CS* Ya** Tidak Ya Tidak 23MBF-102 Bottom 2nd_{Stage Suction Scrubber Bottom}

23HAE-101 1st_{Stage Cooler}

25MAK-001A Top Sales Gas Filter / Separator Top _{2120 1890 150 117}CS* Ya** Tidak Tidak Tidak 25MAK-001A Bottom Sales Gas Filter / Separator Bottom _{2120 1890 150 117}CS* Ya** Tidak Tidak Tidak

* Carbon Steel

(7)

Tabel 4.4 Data Dimensi

Diameter Utama

(in)

Thickness (in) User input

corr. rate (mm/thn) Available Volume (ft3₎ Desain Corr. allowance Sblm Tahun Pengukuran Terbaru Tahun Pengukuran

22MBF-001 Top Slug Catcher Top 127,681 _{3,840 0,125 3,840 2003} _3,770 ₂₀₀₆ _0,4

686,875

22MBF-001 Bottom Slug Catcher Bottom 127,681 _{3,840 0,125 3,840 2003} _3,770 ₂₀₀₆ _-

686,875

23MBF-101 Top 1st Stage Suction Scrubber Top 66,000 _{1,265 0,125 1,270 2003} _1,260 ₂₀₀₆ _0,1

131,764

23MBF101 Bottom 1st_{Stage Suction Scrubber Bottom} _66,000

1,265 0,125 1,270 2003 1,260 2006 0,1 _131,764

23MBF-102 Top 2nd_{Stage Suction Scrubber Top} _60,000

2,413 0,125 2,410 2003 2,390 2006 0,1 _82,975

23MBF-102 Bottom 2nd_{Stage Suction Scrubber Bottom} _60,000

2,413 0,125 2,410 2003 2,390 2006 0,4 _82,975

1,250 0,083 0,0625 1,060 2003 1,020 2006 0,1 _0,101

1,250 0,134 0,0625 1,305 2003 1,270 2006 0,1 _0,046

25MAK-001A Top Sales Gas Filter / Separator Top 42,000 _2,801_0,125_2,700_{2003 2,63 2006}

0,4 57,778

25MAK-001A Bottom Sales Gas Filter / Separator Bottom 42,000 _2,801_0,125_2,700_{2003 2,63 2006}

(8)

Tabel 4.5 Data Historis Inspeksi Pertama dan Kedua

Tag Number Keterangan Inspeksi I Inspeksi II

Tahun Metode Cakupan Efektifitas Tahun Metode Cakupan Efektifitas 22MBF-001 Top Slug Catcher Top 2003 Visual 100% Highly 2003 UT* Spot Thick Usually 22MBF-001 Bottom Slug Catcher Bottom ₂₀₀₃ _Visual _100% _Highly ₂₀₀₃ _UT* _{Spot Thick} _Usually 23MBF-101 Top 1st_{Stage Suction Scrubber Top}

2003 Visual 100% Highly 2003 UT* Spot Thick Usually 23MBF101 Bottom 1st_{Stage Suction Scrubber Bottom}

2003 Visual 100% Highly 2003 UT* Spot Thick Usually 23MBF-102 Top 2nd Stage Suction Scrubber Top ₂₀₀₃ _Visual _100% _Highly ₂₀₀₃ _UT* _{Spot Thick} _Usually 23MBF-102 Bottom 2nd_{Stage Suction Scrubber Bottom}

2003 Visual 100% Highly 2003 UT* Spot Thick Usually 23HAE-101 1st_{Stage Cooler}

2003 Visual 100% Highly 2003 UT* Spot Thick Usually 23HAE-102 2nd_{Stage Cooler}

2003 Visual 100% Highly 2003 UT* Spot Thick Usually 25MAK-001A Top Sales Gas Filter / Separator Top ₂₀₀₃ _Visual _100% _Highly ₂₀₀₃ _UT* _{Spot Thick} _Usually 25MAK-001A Bottom Sales Gas Filter / Separator Bottom ₂₀₀₃ _Visual _100% _Highly ₂₀₀₃ _UT* _{Spot Thick} _Usually

(9)

Tabel 4.6 Data Historis Inspeksi Ketiga dan Keempat

Tag Number Keterangan Inspeksi I Inspeksi II

Tahun Metode Cakupan Efektifitas Tahun Metode Cakupan Efektifitas 22MBF-001 Top Slug Catcher Top 2005 Visual 100% Highly ₂₀₀₅ UT* Spot Thick Usually 22MBF-001 Bottom Slug Catcher Bottom ₂₀₀₅ _Visual _100% _Highly ₂₀₀₅ _UT* _{Spot Thick} _Usually 23MBF-101 Top 1st_{Stage Suction Scrubber Top}

2005 Visual 100% Highly 2005 UT* Spot Thick Usually 23MBF101 Bottom 1st_{Stage Suction Scrubber Bottom}

2005 Visual 100% Highly 2005 UT* Spot Thick Usually 23MBF-102 Top 2nd Stage Suction Scrubber Top ₂₀₀₅ _Visual _100% _Highly ₂₀₀₅ _UT* _{Spot Thick} _Usually 23MBF-102 Bottom 2nd_{Stage Suction Scrubber Bottom}

2005 Visual 100% Highly 2005 UT* Spot Thick Usually 23HAE-101 1st_{Stage Cooler}

2005 Visual 100% Highly 2005 UT* Spot Thick Usually 23HAE-102 2nd_{Stage Cooler}

2005 Visual 100% Highly 2005 UT* Spot Thick Usually 25MAK-001A Top Sales Gas Filter / Separator Top ₂₀₀₅ _Visual _100% _Highly ₂₀₀₅ _UT* _{Spot Thick} _Usually 25MAK-001A Bottom Sales Gas Filter / Separator Bottom ₂₀₀₅ _Visual _100% _Highly ₂₀₀₅ _UT* _{Spot Thick} _Usually

(10)

Tabel 4.7 Data Ekonomi

Data Ekonomi Value of Daily Oil Production (US $) Value of Daily Gas Production (US $) Cost of Clean Up (US $/ton) Cost of Lost Product (US $/m3) Cost per Unit Area (US $)

2MBF-001 Top Slug Catcher Top 0 1800000 10000 340 550

22MBF-001 Bottom Slug Catcher Bottom 0 1800000 10000 340 550

23MBF-101 Top 1st_{Stage Suction Scrubber Top} _{0 1800000}₁₀₀₀₀_{340 550} 23MBF-101 Bottom 1st Stage Suction Scrubber Bottom 0 1800000 10000 340 550

23MBF-102 Top 2nd_{Stage Suction Scrubber Top} _{0 1800000}₁₀₀₀₀_{340 550} 23MBF-102 Bottom 2nd_{Stage Suction Scrubber Bottom}

0 1800000 10000 340 550

23HAE-101 1st_{Stage Cooler} _{0 1800000}₁₀₀₀₀_{340 550}

0 1800000 10000 340 550

25MAK-001A Top Sales Gas Filter / Separator Top 0 1800000 10000 340 550

(11)

Tabel 4.8 Data informasi sistem Tag Number Informasi Sistem Number of Air Change / Hour

Coverage Volume Num

ber of Pum ps Numb er of Comp ressor Numbe r of Gener ator Blast Over Pressu re (psig) Blast Wall Design Pressur e (psig) Number of Personell Fire Water Monitor Sprinkle r System High Volume Deluge System Foam Syste m Containm ent for Liquid Spills Fireproofin g of Structural Steel Hot Work Hours / year Len gth (ft) Width (ft) Height (ft) 22MBF-001 Top 263 115 18 0 0 0 0 0 36 836 836 836 836 836 837 - 30 22MBF-001 Bottom 263 115 18 0 0 0 0 0 36 836 836 836 836 836 837 - 30 23MBF-101 Top 263 115 18 0 0 0 0 0 36 836 836 836 836 836 837 - 30 23MBF-101 Bottom 263 115 18 0 0 0 0 0 36 836 836 836 836 836 837 - 30 23MBF-102 Top 263 115 18 0 0 0 0 0 36 836 836 836 836 836 837 - 30 23MBF-102 Bottom 263 115 18 0 0 0 0 0 36 836 836 836 836 836 837 - 30 23HAE-101 263 115 18 0 0 0 0 0 36 836 836 836 836 836 837 - 30 23HAE-102 263 115 18 0 0 0 0 0 36 836 836 836 836 836 837 - 30 25MAK-001A Top 263 115 18 0 0 0 0 0 36 836 836 836 836 836 837 - 30 25MAK-001A Bottom 263 115 18 0 0 0 0 0 36 836 836 836 836 836 837 - 30

(12)

Tabel 4.9 Data-Data Lainnya

Jumlah Shutdown per

Tahun Available Volume (ft3₎ Tahun Pembuatan

Mulai Beroperasi Planned Unplanned

22MBF-001 Top Slug Catcher Top 1 2 _686,875 2000 ₂₀₀₁

22MBF-001 Bottom Slug Catcher Bottom 1 2 _{686,875 2000} ₂₀₀₁ 23MBF-101 Top 1st_{Stage Suction Scrubber Top} ₁ ₁₀

131,764 2000 2001

23MBF101 Bottom 1st_{Stage Suction Scrubber Bottom} ₁

10 131,764 2000 2001

23MBF-102 Top 2nd_{Stage Suction Scrubber Top} ₁

10 82,975 2000 2001

23MBF-102 Bottom 2nd_{Stage Suction Scrubber Bottom} ₁

10 82,975 2000 2001

23HAE-101 1st Stage Cooler 1 ₁₀ _{0,102 2000} ₂₀₀₁

23HAE-102 2nd_{Stage Cooler} ₁

10 0,046 2000 2001

25MAK-001A Top Sales Gas Filter / Separator Top 1 1 _{57,778 2000} ₂₀₀₁ 25MAK-001A Bottom Sales Gas Filter / Separator Bottom 1 1 _{57,778 2000} ₂₀₀₁

(13)

4.4 Analisis Consequence of Failure (CoF)

Karena secara umum analisis consequence sama untuk tiap equipment, maka penulis tidak mencantumkan seluruh proses analisis untuk tiap equipment, melainkan hanya beberapa yang mewakili.

4.4.1 Representative Material 22MBF-001 (slug catcher) Top

Komposisi fluida yang ada di dalam equipment dapat diketahui dari Tabel 4.4. Untuk nilai Normal Boiling Point (NBP) campuran, perhitungannya adalah sebagai berikut: NBPmix = ∑xi · NBPi = ((97,433 · 193 oF)C1 + (0,749 · 193 oF)C2 + (0,280 · 6,3 oF)C3 + (0,100 · 6,3 oF)C4 + (0,020 · 6,3 oF)C5 + (0,010 · 210 oF)C6 + (0,010 · 210 oF)C7) / 100 = 189,56 oF

Nilai NBP 189,56 oF berada paling dekat dengan 193 oF sesuai dengan tabel 3.5 yang dimiliki oleh material C1-C2. Dengan demikian, representative material untuk equipment 22MBF-001 TopSlug Catcher Top adalah C1-C2.

Sebenarnya perhitungan seperti diatas tidak perlu dilakukan setiap kali menganalisis tiap equipment. Jika ada satu jenis material yang dominan dan tidak ada jumlah material lain yang mendekati jumlahnya, maka dapat ditentukan bahwa representative material adalah material yang dominan tersebut.

Slug Catcher Top yang sedang dianalisis ini memberikan contoh yang baik. 97,433% fluida di dalamnya adalah metana (C1). Hasil perhitungan juga menunjukkan bahwa representative material-nya adalah C1-C2. Oleh karena itu, secara cepat dapat ditentukan bahwa representative material di dalam Slug Catcher Top ini adalah C1-C2.

22MBF-001 (slug catcher) Bottom

Secara cepat dapat ditentukan bahwa representative material dalam equipment ini adalah air (H2O) berhubung jumlah kandungan H2O-nya sebesar 99,99%.

(14)

Tabel 4.8 di bawah ini menunjukkan representative material untuk seluruh equipment yang dianalisis.

Tabel 4.10Representative Material untuk Semua Equipment

Tag Number Keterangan Representative

Material

22MBF-001 Top Slug Catcher Top C1-C2

22MBF-001 Bottom Slug Catcher Bottom H2O

23MBF-101 Top 1st Stage Suction Scrubber Top C1-C2

23MBF101 Bottom 1st_{Stage Suction Scrubber Bottom} _C7

23MBF-102 Top 2nd_{Stage Suction Scrubber Top} _C1-C2

23MBF-102 Bottom 2nd_{Stage Suction Scrubber Bottom} _H

2O

23HAE-101 1st_{Stage Cooler} _C1-C2

23HAE-102 2nd Stage Cooler C1-C2

25MAK-001A Top Sales Gas Filter / Separator Top C1-C2

25MAK-001A Bottom Sales Gas Filter / Separator Bottom H2O

4.4.2 Mass Leak Rate

22MBF-001 (slug catcher) Top

Setelah diketahui jenis fluida kerja dari Tabel 4.1 data fasa dan densitas fluida di dalam tiap equipment. Maka didapat bahwa Representative Material dari equipment slug catcher top ini adalah C1-C2 yang dalam proses dan kondisi lingkungannya berfasa gas. Lalu diketahui pula tekanan kerja dari slug catcher top ini adalah 300 psi maka dapat diketahui mass leak rate nya dari gambar 3.5 untuk fasa gas adalah untuk ukuran lubang small bernilai 0.0656169 kg/s dan untuk ukuran lubang medium 0.57860306 kg/s. Untuk ukuran lubang large dan rupture bernilai nol karena pada hole size distribution nya diasumsikan bahwa mekanisme degradasi yang terjadi adalah CO2 local corrosion.

Sedangkan untuk slug catcher bottom untuk ukuran lubang small bernilai 0.578603061 kg/s dan untuk ukuran lubang medium 1.5481892 kg/s. Untuk ukuran lubang large dan rupture bernilai nol karena pada hole size distribution

(15)

-nya diasumsikan bahwa mekanisme degradasi yang terjadi adalah CO2 local

corrosion.

Tabel 4.9 di bawah ini menunjukkan representative material untuk seluruh equipment yang dianalisis.

Tabel 4.11Mass Leak Rate untuk Semua Equipment

Tag Number Keterangan Mass leak rate (kg/s)

Small Medium

22MBF-001 Top Slug Catcher Top

0.066 0.579

22MBF-001 Bottom

Slug Catcher Bottom

0.579 1.548

23MBF-101 Top 1st_{Stage Suction Scrubber}

Top

0.065 0.579

23MBF101 Bottom 1st Stage Suction Scrubber

Bottom

0.579 1.548

23MBF-102 Top 2nd_{Stage Suction Scrubber}

Top

0.195 1.279

23MBF-102 Bottom

2nd_{Stage Suction Scrubber}

Bottom

1.279 5.303

23HAE-101 1st Stage Cooler

0.195 1.279

0.409 2.152

25MAK-001A Top Sales Gas Filter / Separator

Top

0.385 2.069

25MAK-001A Bottom

Sales Gas Filter / Separator Bottom

2.069 10.562

4.4.3 Release Rate

22MBF-001 001 (slug catcher) Top

Sesuai dengan yang ditunjukkan oleh Gambar 3.6, langkah pertama dalam penentuan release rate adalah penentuan fasa fluida setelah dilepaskan yang petunjuknya dapat dilihat dari Tabel 3.6

(16)

Representative Material dari equipment slug catcher top ini adalah C1-C2 yang dalam proses dan kondisi lingkungannya berfasa gas. Oleh karena itu sesuai dengan Tabel 3.6, fasa fluida setelah dilepaskan adalah gas. Dalam perhitungan tekanan transisi sendiri masih diperlukan perhitungan terlebih dahulu, yakni perhitungan konstanta gas (k) yang didapat dari pembagian nilai kapasitas panas gas ideal pada tekanan konstan (cp) dengan kapasitas panas gas ideal pada volume konstan (cv). Nilai cp didapat dari persamaan cp = A + BT + CT2 + DT3 dimana A, B, C, dan D dapat dilihat pada Tabel 3.3dan T adalah temperatur (oF). Dengan demikian untuk material C1-C2, berikut perhitungannya:

• cp = 12,3 + 0,115 · 290,37 + (-2,87 · 10-5) 290,372 + (-1,3 · 10-9) 290,373 = 43,24 J/mol K • cv = cp – R = 43,24 - 8.31 = 34,93 J/mol K • k = cp/cv = 43,24/34,93 = 1,24 1 2 1 − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + = k k a trans k P P = 14,69 ((1,24 + 1)/2)1,24/(1,24-1) = 25,38 psig

Karena tekanan operasi pada equipment ini sebesar 300 psig yang berada jauh diatas tekanan transisi, maka tipe pelepasannya adalah sonik. Dengan demikian persamaan yang dipakai untuk menghitung release rate adalah

1 1 1 2 144 ) ( − + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = k k c d g k g RT kM AP C sonic w

(17)

0,85 · · 300 , · , · , , , , , = 5,074 A lbs/detik

Nilai release rate diatas masih tergantung pada luas cross sectional lubang. Untuk itu perhitungan untuk tiap ukuran lubang adalah sebagai berikut:

• Untuk lubang small:

wg (sonic) = 5,074 /4 = 0,249 lbs/detik

• Untuk lubang medium:

wg (sonic) = 5,074 1 /4 = 0,3977 lbs/detik

• Untuk lubang large:

• Untuk lubang rupture:

Nilai release rate untuk seluruh cakupan equipment dapat dilihat pada Tabel 4.12.

(18)

Tabel 4.12 Hasil Perhitungan Release Rate

4.4.4 Dispersion Modeling 22MBF-001 (slug catcher) Top

Setelah diketahui data-data dari sistem pada peralatannya yang tercantum pada tabel 4.8 mengenai dimensi dari sistem, persentase mol dari fluidanya, dan kerapatan dari fluidanya yang berfasa gas untuk peralatan ini maka dapat di hitung flash fraction nya dengan cara:

%

% % (4.1)

Maka didapat

_. . _. 0.9976

Lalu kita dapat menghitung waktu dispersion dengan cara

(4.2)

Tag Number Keterangan Fasa Fluida Release Rate (lbs/s)

Small Medium Large Rupture

22MBF-001 Top Slug Catcher Top Gas 0,249 3,977 63,639 1018,237

22MBF-001 Bottom Slug Catcher Bottom Cair 2,669 42,715 683,438 10935,014

23MBF-101 Top 1st Stage Suction Scrubber

Top

Gas 0,249 3,977 63,639 1018,237

23MBF101 Bottom 1st_{Stage Suction Scrubber}

Bottom

Cair 2,210 35,364 565,821 9053.144

23MBF-102 Top 2nd_{Stage Suction}

Scrubber Top

Gas 0,766 12,256 196,102 3137,632

23MBF-102 Bottom 2nd Stage Suction

Scrubber Bottom

Cair 4,908 78,529 1256,471 20103,533

23HAE-101 1st_{Stage Cooler} _Gas _0,766 _-- _-- _19,150

23HAE-102 2nd Stage Cooler Gas 1,550 -- -- 38,755

25MAK-001A Top Sales Gas Filter /

Separator Top

Gas 1,483 23,729 379,669 6074.715

25MAK-001A Bottom Sales Gas Filter /

Separator Bottom

(19)

Disini perhitungan waktu berdasarkan kepada setiap ukuran lubang yang akan kita analisis. Jadi didapat untuk ukuran lubang small, waktunya adalah 5086.31 s dan untuk ukuran lubang medium waktunya adalah 576.82 s.

Setelah itu dihitung volume dari modul yang merupakan perhitungan volume dari sistemnya, maka didapat volume dari modulnya adalah 15415.97445 m3. Lalu permodelan dispersion yang terakhir adalah dengan menghitung faktor C (Concentration of Flammable or Toxic) dengan menggunakan persamaan 3.2. tetapi dikarenakan perhitungan dari (Number air change per hour x Volume of module) lebih besar dari perhitungan (Mass leak rate x Flash fraction gas) maka ditetapkan nilai dari faktor C adalah nol karena nilainya tidak mungkin negatif.

Tabel 4.13 Hasil Perhitungan Dispersion Modeling

Tag Number Keterangan Waktu (s) Volume

Modul (m3)

small medium large Rupture

22MBF-001 Top Slug Catcher Top 5086.31 576.82 0 0 15415.97445 22MBF-001 Bottom Slug Catcher Bottom 37864.91 14151.21 0 0 15415.97445 23MBF-101 Top 1st_{Stage Suction} Scrubber Top 932.76 105.78 0 0 15415.97445 23MBF101 Bottom 1st_{Stage Suction} Scrubber Bottom 5845.08 2184.47 0 0 15415.97445 23MBF-102 Top 2nd_{Stage Suction} Scrubber Top 655.69 99.89 0 0 15415.97445 23MBF-102 Bottom 2nd Stage Suction Scrubber Bottom 2143.61 517.14 0 0 15415.97445

1.86 0.28 0 0 15415.97445

23HAE-102 2nd Stage Cooler

(20)

4.4.5 Probability of Ignition (PIgn)

22MBF-001 (slug catcher) Top

Perhitungan probability ignition bergantung kepada tiga faktor yaitu, concentration factor (Pv), Ignition Factor Related to Continuously Present

Sources (Pc), dan Ignition Factor Related to Random Discrete Sources (Pd). Jadi

akan dihitung ketiga faktor tersebut terlebih dahulu untuk menghitung kemudian Probability of Ignition (PIgn). Untuk menghitung concentration factor (Pv) kita

menghitung dulu nilai LEL (lower explosiv limit). LEL dihitung dengan menjumlahkan fraksi mol dari metan, etan, propan, butan, pentan dan hexan dan heptan. Nilai- nilai ini didapat dari komposisi fluida pada tabel 4.2. misalnya untuk metan fraksi molnya didapat dari

%

∑ % (4.3)

Hal ini serupa perhitungannya untuk etan, propan, dll. Maka perhitungan Pv dapat dilakukan dengan persamaan 3.3. karena nilai C yang didapat dari perhitungan sebelumnya adalah nol maka nilai Pv juga nol.

Menghitung Pc dilakukan berdasarkan persamaan 3.4 dengan konstantanya pada tabel 3.9. Pc bergantung kepada jumlah dari hot work hour dan jumlah dari peralatan lainnya seperti kompresor, pompa, dan generator. Karena tidak tersedianya data untuk parameter yang telah disebutkan sebelumnya maka nilainya diberikan nol. Maka nilai dari Pc hanya tergantung kepada luas dari daerahnya. Luas dapat dihitung dari dari panjang dikalikan dengan lebar dari sistem yang dideskripsikan dalam tabel 4.8. Maka didapat nilai Pc = 1-Q1*luas sistemnya. Maka didapat Pc = 0.064948474.

Menghitung Pd dilakukan berdasarkan persamaan 3.5 dengan konstantanya pada tabel 3.10. Perhitungan dan parameter dari Pd hampir serupa dengan perhitungan Pc. Perbedaannya hanya pada perhitungan Pd = [ (1-R1*luas) x (1-(-R4A+-R4B*luas)]. Maka didapat nilai Pd = 0.101284867.

Maka dapat dihitung dengan persamaan:

(4.4) Didapat nilai dari PIgn= 0 karena nilai dari Pv juga nol.

(

c d c d

)

v

Ign

P

(21)

Perhitungan pada slug catcher bottom hampir sama dengan slug catcher top. Tetapi perbedaannya pada perhitungan dari nilai LEL, hal ini dikarenakan komposisi fluida kerja dari slug catcher bottom adalah air 99% nya. Maka perhitungan LEL yang bergantung kepada senyawa hydrocarbon tidak dapat dilakukan dan di berikan nilai nol.

4.4.6 Probability of Escalation (PEsc)

22MBF-001 (slug catcher) Top

Perhitungan probability escalation berdasarkan persamaan 3.6, dimana parameter Wall Design Pressure dan Blast Overpressure sangat mempengaruhi. Tetapi tidak adanya data ini menjadikan nilai PEsc menjadi satu.

4.4.7 Probability of Occurence (P1, P2, P3)

22MBF-001 (slug catcher) Top

Perhitungan probability of occurrence dilakukan sesuai dengan tabel 3.11 dimana dibagi menjadi tiga kasus, tetapi karena nilai dari PIgn nya nol maka hanya ada kemungkinan yang pertama yaitu adanya kebocoran tetapi tidak ada penyalaan dan ledakan, nilainya adalah P1 = 1.

4.4.8 Safety Consequence 22MBF-001 (slug catcher) Top

Perhitungan safety consequence sesuai dengan gambar 3.11. Dimulai dengan menghitung kepadatan personal dari satu modul. Jumlah personal harus didefinisikan untuk jumlah personal yang bekerja dalam satu modul seperti tertera dalam tabel 4.8. yaitu untuk sistem di slug catcher top adalah 36 orang. Kepadatan dihitung dengan membagi antara jumlah personal dengan luas area dari sistem tersebut. Maka didapat kepadatannya adalah 0.001190279 (personal/ft2).

Tetapi hal ini memerlukan perhitungan dari toxic consequence. Untuk kandungan jumlah toxic material yang sangat kecil, API menyarankan untuk tidak

(22)

perlu melakukan analisis consequence-nya. Batasnya adalah 20 ppm untuk HF, 300 ppm untuk H2S dan NH3, dan 30 ppm untuk Cl. Di bawah nilai tersebut, analisis toxic consequence tidak perlu dilakukan.

22MBF-001 Top

• Jenis toxic material = H2S

• Persentase toxic material = 0,000145 %mol

Misal dalam 100 mol campuran, maka jumlah mol H2S adalah 0,000145 mol. Dalam satuan massa (gram) perhitungannya adalah:

0,000145 x Berat molekul H2S = 0,000145 mol x 34,08 g/mol= 0,00494 gr H2S. H2S dalam Hang Tuah selalu berada dalam fasa gas dan bercampur dengan gas utama (metana). Maka 100 mol campuran itu diasumsikan sebagai 100 mol metana (karena jumlah H2S sangat kecil). Jumlahnya dalam gram: 100 x 16,043 = 1604,3 gram metana.

Maka konsentrasi H2S dalam ppm: 0,00494/1604,3 x 1.000.000 = 3 ppm. Dengan demikian analisis toxic consequence tidak perlu dilakukan. Selain itu, untuk besar release rate seperti yang tertera di atas (sangat kecil), nilai toxic consequence-nya tidak dapat dilihat di dalam grafik. Hal ini terjadi pula pada equipment lainnya. Oleh karena itu, penentuan nilai toxic consequence tidak dilakukan dalam tugas sarjana ini.

Oleh karena itu untuk analisis safety consequence penulis menyimpulakan bahwa nilai CoF nya adalah nol untuk setiap peralatan yang dianalisis.

4.4.9 Economic Consequence 22MBF-001 (slug catcher) Top

Perhitungan safety consequence sesuai dengan gambar 3.11 dimulai dengan menentukan biaya perbaikan peralatan sesuai dengan jenisnya dan ukuran lubangnya sesuai dengan tabel 4.14. Karena slug catcher termasuk ke dalam jenis bejana tekan maka biaya perbaikan berkisar antara $5000 sampai $ 40000 sesuai dengan ukuran lubangnya. Lalu kita perkirakan jumlah kerugian dalam bentuk liquid atau gas.

(23)

Setelah itu hitung property damage area yaitu biaya perbaikan dikalikan dengan equipment damage area yang diperhitungkan dengan metode API 581. Maka didapat property damage nya $ 3556.0971.

Setelah itu ditentukan estimasi waktu kerusakan peralatan berdasarkan API 581 seperti dalam tabel 3.13 sesuai dengan jenis peralatnnya dan ukuran lubangnya, yaitu 2 hari untuk ukuran lubang small, 4 hari untuk ukuran lubang medium, 5 hari untuk ukuran lubang large dan 21 hari jika ukuran lubang rupture. Diperkirakan biayanya dapat dilakukan dengan melihat biaya kerusakannya berdasarkan gambar 3.12.

Tabel 4.14 Tabel Biaya Perbaikan Peralatan

Type Description Failure Cost

Small Failure Cost Medium Failure Cost Large Failure Cost Rupture ColumnBTM Column $10,000 $25,000 $50,000 $100,000 Filter Filter $1,000 $2,000 $4,000 $10,000

Finfan Fin/Fan Coolers $1,000 $2,000 $20,000 $40,000

Exchanger Heat Exchanger, Shell $1,000 $2,000 $20,000 $60,000

Exchanger Heat Exchanger, Tube $1,000 $2,000 $20,000 $60,000

Drum Pressure vessels $5,000 $12,000 $20,000 $40,000

Tank Atmospheric Storage Tank $40,000 $40,000 $40,000 $80,000

Heater

Furnace Tubes for Fired

Heater $1,000 $10,000 $30,000 $60,000

Dan didapat nilai CoF B1 =$5000 dan S3 = $ 8556. 4.4.10 Environment Consequence

22MBF-001 (slug catcher) Top

Perhitungan environment consequence dilakukan sesuai dengan gambar 3.13. perhitungan ini didasarkan pada pertambahan antara biaya dari pembersihan dan biaya dari kehilangan produk. Untuk perhitungan tumpahan minyak dapat dihitung dengan persamaan 3.7. yaitu didapat bahwa Cenvironment =Vrelease• (Ccleanup + Clostproduct). Data-data didapat dari tabel 4.7 data ekonomi. Dengan Cenvironment = nol karena fasa dari fluida kerjanya adalah gas sehingga tidak ada liquid yang tumpah ke lingkungan. Perhitungan biaya dari kehilangan produk adalah perkalian antara Cenvironment dan biaya dari kehilangan produk pada tabel 4.7. dan didapat

(24)

bahwa biaya kehilangan produk adalah $ 7.14. dan nilai dari CoF nya adalah pertambahan dari dua faktor tersebut jadi nilainya adalah $ 7.14.

4.5 Analisis Probability of Failure

Seperti yang telah dibahas sebelumnya pada Bab 2 maupun Bab 3, Probability of Failure dinyatakan berdasarkan mekanisme kegagalannya. Karena hasil screening menunjukan bahwa mekanisme kerusakan hanya adalah H2S Corrosion dan CO2 Corrosion, karena kedua material tersebut ada pada aliran, dan jika bercampur dengan air maka dapat menyebabkan korosi pada baja.

22MBF-001 (slug catcher) Top

Corrosion rate tidak ditentukan dengan melakukan estimasi, melainkan dengan menggunakan hasil pengukuran berhubung datanya tersedia. Untuk equipment ini, corrosion rate-nya adalah:

(thicknessawal – thicknessakhir) / rentang waktu = (3,84 – 3,77) / (2006-2003)

= 0,023 in/tahun

Untuk perhitungan model CO2 dapat dilihat pada gambar 3.15. Dipilih korosi dengan jenis korosi uniform karena aliran fluida dalam sistem lambat. Perhitungan dilakukan dengan cara menentukan CoV = 0.8 untuk jenis uniform, faktor λ (scale) = 32.256, faktor k = 1.258. Sedangkan PoF-nya dihitung dengan PoF = 1 - Φ(β) maka didapat PoF nya adalah 0.006013.

Untuk perhitungan H2S cracking dilakukan sesuai dengan referensi EFC

16 dan NACE MR0175-00. Dan detail perhitungannya dilakukan sesuai dengan gambar 3.16. dengan kandungan dari adalah 0.000145% dan diasumsikan bahwa untuk batasan material dan lasannya sesuai dengan referensi adalah sesuai dengan batasan untuk baja karbon adalah 22 untuk maksimum hardness numbernya maka untuk PoF nya adalah 10-5.

4.6 Perhitungan Risk dan Kategorinya

Tabel-tabel berikut ini adalah hasil perhitungan tiap jenis risk untuk tiap equipment dalam cakupan juga kategori-kategori Consequence of Failure dan Probability of Failure-nya.

(25)

No. Tag Number Keterangan

Number of Risk Risk Category

CoF PoF CoF PoF

Safety Economic Environment Safety Economic Environment

1. _22MBF-001

Top Slug Catcher Top _0.0003 ₁₇₀₀₀ _6.12 _0.000153 _B _B _A ₃

2. _22MBF-001 Bottom Slug Catcher Bottom ₀ ₄₀₀₀₀ _89980.8 _0.000153 _A _B _B ₃ 3. _23MBF-101 Top 1st_{Stage Suction} Scrubber Top _0.0003 ₁₇₀₀₀ _6.12 _0.001071 _B _B _A ₄ 4. _23MBF-101 Bottom 1st Stage Suction Scrubber Bottom ₀ _9017000 _88100.9 _0.001071 _A _D _B ₄ 5. _23MBF-102 Top 2nd Stage Suction Scrubber Top _0.0008 ₁₇₀₀₀ _3.4 _0.001371 _C _B _A ₄ 6. _23MBF-102 Bottom 2nd_{Stage Suction} Scrubber Bottom ₀ ₄₀₀₀₀ _50895.7 _0.001371 _A _B _B ₄

7. _23HAE-101 ₁st_{Stage Cooler}

0.0008 3000 16.235 0.00084 C A A 3

8. _23HAE-102 ₂nd_{Stage Cooler}

0.0015 3000 10.8 0.00098 C A A 3

9. 25MAK-001A Top

Sales Gas Filter /

Separator Top ₀ ₁₇₀₀₀ _5.44 _0.000459 _A _B _A ₃

10. 25MAK-001A Bottom

Sales Gas Filter /

(26)

Untuk mempermudahkan dalam mempresentasikan dari risk untuk setiap peralatan berdasarkan setiap consequence-nya maka nilai risk tersebut akan dipetakan dalam risk matriks sesuai dengan nomor urut peralatannya dalam tabel 4.15.

Gambar 4.5 Risk matrix untuk Safety Consequence

Gambar 4.6 Risk matrix untuk Economic Consequence CAT 5 _{> 10}-2 _{very high} 4 ₁₀-3 - 10-2 high 3 ₁₀-4 to 10-3 medium 2 ₁₀-5 to 10-4 low 1 _{< 10}-5 _{very low} A B C D E <5.10-5 ≥5.10 -5 -<5.10-4 ≥5.10-4 -<5.10-3 ≥5.10-3 -<5.10-2 ≥5.10 -2 ANNUAL PROBABILITY OF FAILURE

Conseque nce Cate gory

Safety (PLL)

CAT

5 _{> 10}-2 _{very high} 4 ₁₀-3 - 10-2 high 3 ₁₀-4 to 10-3 medium 2 ₁₀-5 to 10-4 low 1 _{< 10}-5 _{very low} A B C D E <3.105 ≥3.10 5 -<3.106 ≥3.106 -<3.107 ≥3.107 -<3.108 ≥3.10 8

ANNUAL PROBABILITY

OF FAILURE

Consequence Category Economic(USD) 2,9,10 1 3 4,6 5 7,8 3,5,6 9,10 4 1,2, 9,10 7,8

(27)

Gambar 4.7 Risk matrix untuk Environment Consequence

Dari hasil pemetaan level risk seperti pada gambar 4.5, 4.6, dan 4.7 dapat di simpulkan bahwa level risk yang tertinggi adalah medium high risk yang terdapat pada 2nd Stage Suction Scrubber Top untuk safety consequence risk dan 1st Stage Suction Scrubber Bottom untuk economic consequence risk. Hasil-hasil risk pada perhitungan sebelumnya dapat disederhanakan dalam tabel 4.16.

CAT

5 _{> 10}

-2

_{very high}

4 ₁₀

-3

- 10

-2

high

3 ₁₀

-4

to 10

-3

medium

2 ₁₀

-5

to 10

-4

low

1 _{< 10}

-5

_{very low}

A

B

C

D

E

No spill of oil < 3 tonnes 3-7 tonnes 7-10 tonnes > 10 tonnes

ANNUAL PROBABILITY

OF FAILURE

Consequence Category

Environtment (Spill of oil)

4,6

1,7,8,9 2,10 3,5

(28)

Tabel 4.16 Presentasi Risk

No. Tag Number Keterangan

Kategori Safety Consequence Risk Kategori Economic Consequence Risk Kategori Environment consequence Risk 1. 22MBF-001 Top Slug Catcher Top

medium medium low

2. 22MBF-001 Bottom Slug Catcher Bottom

low medium medium

3. 23MBF-101 Top 1st_{Stage Suction Scrubber Top}

medium medium medium

4. 23MBF101 Bottom 1st_{Stage Suction Scrubber Bottom}

medium Medium high medium

5. 23MBF-102 Top 2nd_{Stage Suction Scrubber Top}

medium high medium medium

6. 23MBF-102 Bottom 2nd Stage Suction Scrubber Bottom

medium medium medium

7. 23HAE-101 1st_{Stage Cooler}

medium low low

8. 23HAE-102 2nd_{Stage Cooler}

medium low low

9. 25MAK-001A Top Sales Gas Filter / Separator Top

low medium low

10. 25MAK-001A Bottom Sales Gas Filter / Separator Bottom

(29)

4.7 Pengaruh Temperatur Terhadap Release Rate

Penulis mencoba mengaitkan hubungan antara beberapa parameter untuk melihat kecendurungan suatu hal jika hal lain berubah. Untuk contoh diambil satu kasus Slug Catcher Top. Seluruh parameter input untuk perhitungan release rate dipertahankan tetap kecuali temperaturnya yang dipertahankan tetap 63oF, untuk melihat efek perubahan temperatur terhadap besar release rate. Release rate yang dipilih adalah untuk lubang large, tanpa didasarkan pertimbangan tertentu. Penulis memilihnya secara acak. Tabel 4.24 dibawah ini menunjukkan hasil perhitungan.

Tabel 4.17 Pengaruh Temperatur Terhadap Release Rate pada Slug Catcher Top pada Tekanan Konstan 300 psig

No. Temperatur (oF) Relase Rate (lbs/detik)

1 60 63,844 2 70 63,171 3 80 62,519 4 90 61,885 5 100 61,270 6 110 60,673 7 120 60,093 8 130 59,528 9 140 58,978 10 150 58,443

Gambar 4.5 menunjukkan hasilnya dalam bentuk grafik. Dari grafik dapat dilihat bahwa semakin tinggi temperatur, semakin turun nilai release rate-nya.

(30)

Gambar 4.8 Hubungan Temperatur dengan Release Rate

4.8 Pengaruh Tekanan Terhadap Release Rate

Kali ini nilai yang diubah-ubah adalah tekanannya, sedangkan yang lainnya dipertahankan tetap. Hasil perhitungannya dapat dilihat pada Tabel 4.18

Tabel 4.18 Pengaruh Tekanan Terhadap Release Rate pada Slug Catcher Top pada Temperatur Konstan 63 o_F

No. Tekanan (psig) Relase Rate (lbs/detik)

1 300 63,639 2 350 74,246 3 400 84,853 4 450 95,459 5 500 106,066 6 550 116,673 7 600 127,279 8 650 137,886 9 700 148,493 10 750 159,099 58 59 60 61 62 63 64 65 50 70 90 110 130 150 170 Release Rate (lbs/detik) Temperatur (oF)

(31)

Gambar 4.9 Hubungan Tekanan dengan Release Rate 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 250 350 450 550 650 750 850 Release Rate (lbs/detik) Tekanan (psig)