Tujuan Pembelajaran. Saat kuselesaikan bab ini, kuingin dapat melakukan hal-hal berikut.

(1)

(2)

Saat kuselesaikan bab ini, kuingin dapat melakukan

hal-hal berikut.

• Mengenal contoh-contoh dari tujuh (7) obyektif

pengendalian pada proses-proses kimia

• Menghitung indikator dari variabilitas pada variable

proses

• Dapat menghitung dampak ekonomi dari variabilitas

(3)

3

Kerangka Kuliah

• Tujuh (7) Obyektif Pengendalian

1. Kesalamatan (safety)

2. Proteksi lingkungan

3. Proteksi peralatan

4. Operasi yang lancar

5. Kualitas produk

6. Profit

7. Memonitor dan mendiagnosis

• Ukuran variabilitas

• Dampak ekonomi dari variabilitas

• Workshop

(4)

Feed

Methane Ethane (LK) Propane Butane Pentane

Vapor

product

F1 T1 _T2 T3 T5 T4 T6 P1 L1

Mari kita diskusikan

proses ini

P 

1000 kPa

T



298 K

(5)

5

Feed

Vapor

product

Liquid

product

Process

fluid

Steam

F1 F2 F3 T1 _T2 T3 T5 T4 T6 P1 L1 A1 L. Key 1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit

7. Memonitor dan mendiagnosis

Beri contoh

(6)

1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit

Feed

Vapor

product

Liquid

product

Process

Steam

F1 F2 F3 T1 _T2 T3 T5 T4 T6 PC L1 A1

Tekanan tinggi

di dalam drum

adalah bahaya

(7)

7

Feed

Vapor

product

Liquid

product

Process

fluid

Steam

F1 F2 F3 T1 _T2 T3 T5 T4 T6 P1 L1 A1 L. Key

Beri contoh

(8)

Feed

Vapor

product

Liquid

product

Process

Steam

F1 F2 F3 T1 _T2 T3 T5 T4 T6 P1 L1 A1

Tidak pernah

melepas hidrokarbon

ke atmosfir

To flare 1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit

(9)

9

Feed

Vapor

product

Liquid

product

Process

fluid

Steam

Beri contoh

(10)

Feed

Vapor

product

Liquid

product

Process

Steam

F1 F2 F3 T1 _T2 T3 T5 T4 T6 P1 LC A1

Tidak ada aliran

yang dapat

merusak pompa

Tujuh Obyektif Pengendalian

(11)

11

Feed

Vapor

product

Liquid

product

Process

fluid

Steam

Beri contohnya

Tujuh Obyektif Pengendalian

(12)

Feed

Vapor

product

Liquid

product

Process

Steam

FC F2 F3 T1 _T2 T3 T5 T4 T6 P1 L1 A1

Selalu menjaga

kelancaran laju

produksi

Tujuh Obyektif Pengendalian

(13)

13

Feed

Vapor

product

Liquid

product

Process

fluid

Steam

Beri contoh

Tujuh Obyektif Pengendalian

(14)

Feed

Vapor

product

Liquid

product

Process

Steam

F1 F2 F3 T1 _T2 T3 T5 T4 T6 P1 L1 AC

Mencapai L.Key

dengan menyesuaikan

pemanasan

Tujuh Obyektif Pengendalian

(15)

15

Feed

Vapor

product

Liquid

product

Process

fluid

Steam

Beri contoh

Tujuh Obyektif Pengendalian

(16)

Feed

Vapor

product

Liquid

product

Process

Steam

F1 F2 F3 T1 _T2 T3 T5 T4 T6 P1 L1 AC

Gunakan

pemanasan

semurah mungkin

Tujuh Obyektif Pengendalian

(17)

17

Feed

Vapor

product

Liquid

product

Process

fluid

Steam

Beri contoh

Tujuh Obyektif Pengendalian

(18)

Feed

Vapor

product

Liquid

product

Process

Steam

F1 F2 F3 T1 _T2 T3 T5 T4 T6 P1 L1 A1

Hitung dan plot

parameter kunci,

misal, UA.

Tujuh Obyektif Pengendalian

(19)

19

Feed

Vapor

product

Liquid

product

Process

fluid

Steam

Ketujuh-tujuhnya harus dicapai. Gagal untuk

melakukan yang demikian akan

berakibat operasi yang

tidak menguntungkan

atau lebih buruk lagi, tidak selamat.

Tujuh Obyektif Pengendalian

(20)

Sistem Pemanasan Rumah

Identifikasi fitur-fitur yang seharusnya

dimasukkan dalam sistem pengendalian

untuk mencapai ketujuh obyektif

pengendalian:

a. Safety

b. Environmental Protection

c. Equipment Protection

d. Smooth Operation

e. Product Quality

f. Profit

(21)

21

7 Obyektif: Sistem Pemanasan Rumah

Ada beberapa aspek yang akan

dibutuhkan untuk memastikan operai

yang aman:



Furnace akan memerlukan

flame

detector

, yang akan mematikan gas bila

nyalanya berlebihan.



Sistem air akan memiliki sebuah flow

meter untuk menjamin sirkulasi air

dingin; kalau tidak ada, furnace bisa

overheat.



Ruangan seharusnya memiliki detektor

asap dan karbon dioksida jika terjadi

salah fungsi

(22)

7 Obyektif: Sistem Pemanasan Rumah

Untuk melindungi lingkungan,

furnace bisa

dioperasikan

pada kondisi yang pas

sehingga menghindari

produksi NO

_x

(suhu nyala

rendah). Juga,

penggunanaan fuel bisa

diminimisasi

, sehingga

mereduksi produksi GHG

(23)

23

7 Obyektif: Sistem Pemanasan Rumah

Untuk melindungi peralatan,

sistem memerlukan:



Sebuah

flow meter

untuk

menjamin sirkulasi air. Jika

aliran ini berhenti, pembakaran

akan berhenti untuk

melindungi furnace dari

overheating

(24)

7 Obyektif: Sistem Pemanasan Rumah



Sebuah daerah mati (

dead band

)

akan diterapkan untuk membantu

operasi yang lancar. Dead band ini

memerlukan perubahan suhu yang

cukup sebelum status furnace

berubah (on/off). Ini akan

mencegah terlalu seringnya switch

disebabkan oleh perubahan suhu

yang sangat kecil dalam ruangan

(25)

25

7 Obyektif: Sistem Pemanasan Rumah

Sasaran sistem pemanasan

rumah adalah menjaga suhu

ruang dalam daerah suhu yang

menyenangkan.



Suhu rata-rata seharusnya berada

pada suhu yang diinginkan dan

dead band seharusnya cukup

kecil sedemikian rupa sehingga

berada pada daerah suhu yang

menyenangkan

(26)

7 Obyektif: Sistem Pemanasan Rumah



Agar bisa memaksimalkan profit (dalam

kasus ini, meminimisasi pengeluaran),

konsumsi fuel perlu diminimisasi

pada

set point suhu yang diberikan.



Untuk mencapai ini, peralatan untuk

mengatur udara berlebih perlu

dipasang, karena pemanasan dengan

udara ekstra (tidak digunakan untuk

pembakaran) cenderung ineffisiensi.

Hati-hati, terlalu sedikit udara bisa

berbahaya!

(27)

27

7 Obyektif: Sistem Pemanasan Rumah



Untuk memonitor kinerja sistem,

sangat berguna untuk

membandingkan konsumsi fuel

per derajat hari. Beberapa

peralatan ukur akan dibutuhkan

untuk mengumpulkan data yang

diperlukan.



Kenaikan yang signifikan pada

harga ini akan mengindikasikan

kehilangan efisiensi. Kita akan

menggabungkan data untuk

menentukan akar penyebabnya

(28)

Menentukan Kondisi Operasi Pabrik



Daerah operasi yang mungkin harus didefinisikan



Prinsip fisika: semua konsentrasi



0



Keselamatan, proteksi lingkungan dan peralatan



Kapasitas peralatan: aliran maksimum



Kualitas produk



Operating window

(feasible operating region): daerah yang memuaskan

semua batasan (operasi)



Soft constraint: pelanggaran sedikit batasan



kualitas produk rendah



mengurangi umur peralatan



diijinkan tapi dihindari

(29)

29

Menentukan Kondisi Operasi Pabrik



Suhu reaktor:



minimum: tidak ada reaksi



maksimum: kerusakan logam,

banyak sekali reaksi samping

Suhu dioperasikan

sangat dekat (tanpa

melebihi) batasan

maksimum

(30)

Menentukan Kondisi Operasi Pabrik



Rasio bahan bakar

dan udara



sedikit sekali udara:

sedikit bahan bakar

yang dibakar

--DIBUANG



udara berlebihan:

mengurangi suhu

nyala -- mengurangi

PERPINDAHAN

PANAS

Penting sekali untuk mengendalikan udara

berlebih. Defisiensi oksigen akan berakibat

kondisi yang berbahaya. Bahan bakar yang

tidak bereaksi berada di ruang bakar, kalau

bertemu udara lain akibatnya bisa meledak.

(31)

31

Menentukan Kondisi Operasi Pabrik



Memperluas analisis lebih

dari satu dimensi, misal: suhu

dan aliran produk



Operasi terbaik: maksimum

suhu dan aliran (bagian pojok

kanan atas)



Secara pasti ini tidak bisa

dicapai, karena

…???



Lingkaran kecil

menunjukkan variasi yang

kecil pada kedua variabel:

GANGGUAN

(32)

Saat kita mengendalikan sebuah proses, kita mengurangi

variabilitas

dari

variabel-variabel kunci untuk mencapai tujuh obyektifnya.

Tanpa feedback control

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 2 3 4 5 6 time (min) o u tl e t c o n c e n tra tio n 50 50.5 51 o s iti o n (% o p e n )

Komposisi (% H. Key)

Reflux valve

(33)

33

Dengan feedback control

Variabilitas dipindahkan dari controlled variable ke manipulated variable!

Manfaat Pengendalian Proses

Saat kita mengendalikan sebuah proses, kita mengurangi variabilitas dari

variabel-variabel kunci untuk mencapai tujuh obyektifnya.

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 2.5 3 3.5 time (min) o u tl e t c o n c e n tra tio n 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 20 40 60 80 100 time (min) v a lv e p o s iti o n (% o p e n )

Komposisi (% H. Key)

Reflux valve

(34)

Statistik apa yang

dapat kita hitung dari

data ini?

Manfaat Pengendalian Proses

Saat kita mengendalikan sebuah proses, kita mengurangi variabilitas dari

variabel-variabel kunci untuk mencapai tujuh obyektifnya.

(35)

35

Hitung kinerja proses menggunakan

distribusi

,

bukan harga rata-rata dari

variabel kunci

!

Kinerja proses

= efisiensi, yield, laju

produksi, dsb. Itu mengukur kinerja

untuk mencapai obyektif

pengendalian.

(36)

Sasaran: Memakasimalkan konversi etana

umpan tapi tidak melebihi 864

o

_C

Mana operasi,

A or B

, yang lebih baik dan

jelaskan kenapa.

A

B

Contoh Manfaat mengurangi

variabilitas pada reaktor kimia

(37)

37

A

B

Contoh Manfaat mengurangi

variabilitas pada reaktor kimia

Sasaran: Memakasimalkan konversi etana

umpan tapi tidak melebihi 864

o

_C

Mana operasi,

A or B

, yang lebih baik dan

jelaskan kenapa.

(38)

Menentukan satu contoh untuk setiap bagian dari tujuh kategori obyektif pengendalian

FT 1 PT 1 PIC 1 AT 1 TI 1 TI 2 TI 3 TI 4 PI 4 TI 5 TI 6 TI 7 TI 9 TI 10 PI 5

feed

product

Umpan mengalir melalui

pipa dan dipanaskan

dengan pembakaran

bahan bakar

Flue

gas

(39)

39

Dua contoh proses menunjukkan manfaat mengurangi variabilitas, fired heater

reactor dand boiler. Diskusikan beda antara dua contoh itu. Dapatkah anda

memikirkan contoh lain yang menunjukkan setiap prinsip tersebut?

0 0.1 0.2 0.3 0.4 f r e q u e n c y o f o c c u r r e n c e -3 -2 -1 0 1 2 3 deviation from mean