Pendahuluan Relief

  • Published on
    24-Oct-2015

  • View
    38

  • 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.

Transcript

<ul><li><p>Bab 9: Pendahuluan Relief </p><p>Meskipun tindakan pencegahan banyak dalam pabrik kimia, kegagalan peralatan atau kesalahan </p><p>operator dapat menyebabkan peningkatan tekanan proses melampaui tingkat yang aman. Jika tekanan </p><p>naik terlalu tinggi, hal ini dapat melebihi kekuatan maksimum pipa dan bejana. Hal ini dapat </p><p>mengakibatkan pecahnya peralatan proses, menyebabkan kebocoran besar bahan kimia beracun atau </p><p>bahan yang mudah terbakar. </p><p>Pertahanan terhadap jenis kecelakaan adalah untuk mencegah kecelakaan di tempat pertama. </p><p>Keselamatan melekat (Inherent safety), dijelaskan dalam bab 1, adalah garis pertahanan pertama. </p><p>Garis pertahanan kedua ialah kontrol proses yang lebih baik. Sebuah upaya besar selalu diarahkan </p><p>mengendalikan proses dalam wilayah operasi yang aman. Tekanan tinggi yang berbahaya harus </p><p>dicegah atau diminimalkan. Garis ketiga pertahanan terhadap tekanan yang berlebihan adalah dengan </p><p>menginstal sistem relief untuk mengurangi cairan atau gas sebelum tekanan berlebihan </p><p>dikembangkan. Sistem relief ini terdiri dari perangkat relief dan peralatan proses terkait hilir untuk </p><p>secara aman menangani bahan yang dikeluarkan. </p><p>Metode yang digunakan untuk instalasi yang aman dari perangkat pelepas tekanan </p><p>diilustrasikan pada Gambar 8-1. Langkah pertama dalam prosedur ini adalah untuk menentukan di </p><p>mana perangkat relief harus diinstal. Pedoman Definitif tersedia. Kedua, jenis relief perangkat yang </p><p>sesuai harus dipilih. Jenisnya sebagian besar tergantung pada sifat dari bahan dibebaskan dan </p><p>karakteristik relief yang diperlukan. Ketiga, skenario yang dikembangkan yang menggambarkan </p><p>berbagai cara di mana relief dapat terjadi. Motivasinya adalah untuk menentukan flowrate massa </p><p>materi melalui relief dan keadaan fisik material (cair, uap, atau dua tahap). Selanjutnya, data </p><p>dikumpulkan pada proses pelepasan tekanan, termasuk sifat-sifat fisik dari bahan dikeluarkan, dan </p><p>sistem relief diukur. Terakhir, skenario terburuk dipilih dan desain relief akhir tercapai. </p><p>Setiap langkah dalam metode ini sangat penting untuk pengembangan desain yang aman, </p><p>kesalahan dalam langkah prosedur ini dapat mengakibatkan bencana. Dalam bab ini kami </p><p>memperkenalkan fundamental relief dan langkah-langkah dalam prosedur desain relief. Metode sizing </p><p>relief akan dibahas dalam bab 10. </p></li><li><p> Konsep Relief </p><p>Sistem pelepasan tekanan diperlukan untuk alasan berikut: </p><p> untuk melindungi personil dari bahaya peralatan overpressurizing, </p><p> untuk meminimalkan kerugian kimia selama gangguan tekanan, </p><p> untuk mencegah kerusakan pada peralatan, </p><p> untuk mencegah kerusakan properti beruntun, </p><p> untuk mengurangi premi asuransi, dan </p><p> untuk mematuhi peraturan pemerintah. </p></li><li><p> Kurva umum tekanan terhadap waktu reaksi tak terkendali diilustrasikan pada Gambar 8-2. </p><p>Asumsikan bahwa reaksi eksotermis terjadi di dalam reaktor. Jika pendinginan hilang karena </p><p>hilangnya pasokan air pendingin, kegagalan katup, atau skenario lain, maka suhu reaktor akan naik. </p><p>Karena suhu naik, kenaikan laju reaksi, yang menyebabkan peningkatan produksi panas. Mekanisme </p><p>percepatan-sendiri ini menghasilkan reaksi tak terkendali. </p><p>Tekanan di dalam reaktor meningkat karena tekanan uap meningkat dari komponen cair dan / </p><p>atau produk dekomposisi gas yang dihasilkan dari suhu tinggi. Reaksi tak terkendali untuk reaktor </p><p>komersial besar dapat terjadi dalam hitungan menit, dengan peningkatan suhu dan tekanan dari </p><p>beberapa ratus derajat per menit dan beberapa ratus psi per menit, masing-masing. Untuk kurva pada </p><p>Gambar 8-2 pendingin hilang pada t = 0. </p><p>Jika reaktor tidak memiliki sistem relief, tekanan dan suhu terus meningkat sampai reaktan </p><p>benar-benar dikonsumsi, seperti yang ditunjukkan oleh kurva C (Gambar 8-2). Setelah reaktan </p><p>dikonsumsi, generasi panas berhenti dan mendinginkan reaktor, tekanan kemudian turun. Kurva C </p><p>mengasumsikan bahwa reaktor ini mampu menahan tekanan penuh dari reaksi tak terkendali. </p><p>Jika reaktor memiliki perangkat relief, respon tekanan tergantung pada karakteristik perangkat </p><p>relief dan sifat dari cairan dibuang melalui sistem. Hal ini digambarkan oleh kurva A (Gambar 8-2) </p></li><li><p>untuk menghilangkan uap saja dan oleh B kurva untuk buih dua fase (uap dan cairan). Tekanan akan </p><p>meningkat di dalam reaktor sampai perangkat relief akan aktif pada tekanan yang ditunjukkan. </p><p>Ketika buih dibuang (kurva B pada Gambar 8-2), tekanan terus meningkat saat katup </p><p>pembebas akan terbuka. Peningkatan tekanan tambahan atas tekanan reliefan awal disebut </p><p>overpressure. </p><p>Kurva A untuk uap atau gas dibuang melalui klep pembebas. Tekanan turun segera ketika </p><p>perangkat relief terbuka karena hanya sejumlah kecil debit uap diperlukan untuk mengurangi tekanan. </p><p>Tekanan turun sampai katup menutup, perbedaan tekanan ini disebut blowdown. </p><p>Karena karakter relief dua-fasa bahan uap-cair sangat berbeda dari relief uap, sifat bahan yang </p><p>dibebaskan harus diketahui untuk merancang sistem yang tepat. </p><p>Definisi </p><p>Definisi yang umum digunakan dalam industri kimia untuk menggambarkan relief diberikan dalam </p><p>paragraf berikut. </p><p>Set pressure - Tekanan set (yang telah ditetapkan): Tekanan di mana perangkat relief mulai untuk </p><p>mengaktifkan. </p><p>Maximum allowable working pressure (MAWP) - Maksimum tekanan kerja yang diijinkan: Ukuran </p><p>tekanan maksimum yang diijinkan di atas bejana untuk suhu ditetapkan. Hal ini kadang-kadang </p><p>disebut tekanan desain. Dengan meningkatnya suhu operasi, MAWP menurun karena logam bejana </p><p>kehilangan kekuatannya pada suhu yang lebih tinggi. Demikian juga, karena penurunan suhu operasi, </p><p>MAWP menurun karena perapuhan logam pada suhu yang lebih rendah. Kegagalan bejana biasanya </p><p>terjadi pada 4 atau 5 kali MAWP, meskipun deformasi bejana dapat terjadi pada serendah dua kali </p><p>MAWP tersebut. </p><p>Operating pressure - Tekanan operasi: Ukuran tekanan selama pelayanan normal, biasanya 10% di </p><p>bawah MAWP tersebut. </p><p>Accumulation - Akumulasi: Peningkatan tekanan atas MAWP dari bejana selama proses relief. Hal ini </p><p>dinyatakan sebagai persentase dari MAWP tersebut. </p></li><li><p>Overpressure: Peningkatan tekanan dalam bejana atas tekanan yang ditetapkan selama proses relief. </p><p>Overpressure setara dengan akumulasi bila Set pressure sama dengan MAWP. Hal ini dinyatakan </p><p>sebagai persentase dari tekanan set. </p><p>Backpressure: Tekanan di outlet perangkat relief selama proses relief akibat tekanan dalam sistem </p><p>pembuangan. </p><p>Blowdown: Perbedaan tekanan antara set pressure relief dan tekanan ketika reda. Hal ini dinyatakan </p><p>sebagai persentase dari tekanan set. </p><p>Maximum allowable accumulated pressure - Maksimum akumulasi tekanan diijinkan: Jumlah MAWP </p><p>dan akumulasi yang diijinkan. </p><p>Sistem Relief: Jaringan komponen sekitar perangkat relief, termasuk pipa untuk relief, perangkat </p><p>relief, pipa pembuangan, drum KO, pembersih, suar, atau jenis lain dari peralatan yang membantu </p><p>dalam proses relief yang aman. </p><p>Hubungan antara istilah-istilah ini diilustrasikan dalam Gambar 8-3 dan 8-4. </p><p>Lokasi Sistem Relief </p><p>Prosedur untuk menentukan lokasi relief mensyaratkan untuk menelaah setiap unit operasi dalam </p><p>proses dan setiap langkah proses operasi. Insinyur harus mengantisipasi kemungkinan masalah yang </p><p>dapat mengakibatkan tekanan yang meningkat. Perangkat relief tekanan dipasang di setiap titik yang </p><p>diidentifikasi sebagai potensial berbahaya, yaitu, pada titik-titik di mana kondisi gangguan </p><p>menciptakan tekanan yang mungkin melebihi MAWP tersebut. </p></li><li><p> Jenis pertanyaan yang diajukan dalam proses peninjauan adalah: </p><p> Apa yang terjadi dengan hilangnya pendinginan, pemanasan atau pengadukan? </p><p> Apa yang terjadi jika proses terkontaminasi atau memiliki kesalahan dari katalis atau </p><p>monomer? </p><p> Apa yang terjadi jika operator membuat kesalahan? </p><p> Apa konsekuensi dari penutupan katup (katup blok) pada bejana atau jalur yang </p><p> diisi dengan cairan dan terpapar panas atau pendingin? </p><p> Apa yang terjadi jika saluran gagal, misalnya, kegagalan saluran gas bertekanan tinggi ke </p><p>dalam bejana tekanan rendah? </p><p> Apa yang terjadi jika operasi unit dilanda api? </p></li><li><p> Kondisi apa menyebabkan reaksi tak terkendali, dan bagaimana relief sistem yang dirancang </p><p>untuk menangani pelepasan sebagai akibat dari reaksi tak terkendali? </p><p>Beberapa pedoman untuk mencari lokasi relief diringkas dalam Tabel 8-1. </p><p>Contoh 9-1 </p><p>Tentukan lokasi relief dalam sistem reaktor polimerisasi sederhana yang diilustrasikan pada Gambar 8-5. </p><p>Langkah-langkah utama dalam proses polimerisasi meliputi (1) memompa 100 Ib dari inisiator ke dalam reaktor </p><p>R-1, (2) pemanasan dengan suhu reaksi 240 F, (3) menambahkan monomer selama 3 jam, dan (4) pengupasan </p><p>monomer sisa dengan menggunakan vakum menggunakan katup V-15. Karena reaksi eksotermis, pendinginan </p><p>selama penambahan monomer dengan air pendingin diperlukan. </p><p>Solusi </p><p>Metode ulasan untuk menentukan lokasi relief berikut. Mengacu pada Gambar 8-5 dan 8-6 dan Tabel </p><p>8-1 untuk lokasi sistem relief. </p><p>a. Reaktor (R-1): Sebuah sistem relief dipasang pada reaktor ini karena, pada umumnya, setiap bejana </p><p>membutuhkan proses relief. Relief ini diberi label PSV-1 untuk katup pengaman tekanan 1(Pressure </p><p>safety valve 1). </p><p>b. Perpindahan pompa positif (P-1): Pompa perpindahan positif kelebihan beban, panas, dan rusak jika </p><p>pompa tersebut buntu (dead-headed) tanpa perangkat pelepas tekanan (PSV-2). Jenis sistem relief </p><p>pelepasan biasanya didaur ulang kembali ke feed bejana. </p><p>c. Penukar panas (E-1): Panas tabung penukar bisa pecah dari tekanan yang berlebihan ketika air diblokir </p><p>(V-10 dan V-11 ditutup) dan exchanger dipanaskan (misalnya dengan uap). Bahaya ini dihilangkan </p><p>dengan menambahkan PSV-3. </p><p>d. Drum (D-1): Sekali lagi, semua drum memerlukan proses katup pelepas, PSV-4. </p></li><li><p>e. Kumpalan reaktor: kumparan reaktor ini dapat kelebihan tekanan ketika air diblokir (V-4, V-5, V-6, </p><p>dan V-7 ditutup) dan kumparan dipanaskan dengan steam atau bahkan matahari. Tambahkan PSV-5 </p><p>pada kumparan ini. </p><p>Ini melengkapi spesifikasi lokasi relief untuk proses yang relatif sederhana. Alasan untuk dua </p><p>perangkat sistem relief PSV-1A dan 1B-PSV dijelaskan pada bagian berikutnya. </p><p>Gambar 9-5 reaktor Polimerisasi tanpa relief keselamatan. </p><p>Contoh 8-1 menggambarkan alasan teknik untuk memasang katup pelepas di berbagai lokasi dalam </p><p>pabrik kimia. Setelah lokasi ditentukan sistem relief, jenis sistem relief yang dipilih, tergantung pada </p><p>aplikasi tertentu. </p><p>Jenis dan Karakteristik Sistem Relief </p><p>Tipe tertentu dari perangkat sistem relief adalah dipilih untuk aplikasi tertentu, seperti untuk cairan, </p><p>gas, cairan dan gas, padat, dan bahan korosif, mereka mungkin dibuang ke atmosfer atau dibuang ke </p><p>sistem penahanan (pembersih, suar, kondensor, pembakar, dan sejenisnya). Dalam hal teknik jenis </p><p>perangkat sistem relief ditentukan berdasarkan rincian dari sistem sistem relief, kondisi proses, dan </p><p>sifat fisik dari cairan yang dibebaskan. </p></li><li><p> Gambar 9-6 reaktor Polimerisasi dengan relief keselamatan. </p><p>Ada dua kategori umum perangkat relief (pengoperasian pegas dan cakram pecah) dan dua </p><p>jenis utama dari katup pengoperasian pegas (konvensional dan bellows seimbang), seperti gambar 9-</p><p>7. </p><p>Gambar 9-7Jenis dari perangkat relief. </p></li><li><p>Di pengoperasian pegas katup tegangan keluar disesuaikan dengan tekanan masuk. </p><p>Tekanan set relief biasanya ditentukan pada 10% di atas tekanan operasi normal. Untuk </p><p>menghindari kemungkinan orang yang tidak berhak mengubah pengaturan ini, sekrup </p><p>disesuaikan drngan cover yang ditutupi. </p><p>Untuk sistem relief spring-operated konvensional, katup membuka berdasarkan pada </p><p>penurunan tekanan katup, yaitu, tekanan set sebanding dengan penurunan tekanan dudukan. Dengan </p><p>demikian, jika hilir tekanan balik katup meningkat, tekanan yang ditetapkan akan meningkat dan </p><p>katup tidak dapat membuka dengan tekanan yang tepat. Selain itu, aliran melalui relief konvensional </p><p>sebanding dengan perbedaan tekanan dudukan. Aliran melalui relief, oleh karena itu, berkurang </p><p>dengan meningkatnya tekanan balik. </p><p>Untuk desain balanced-bellows di bagian belakang dudukan katup memastikan bahwa </p><p>tekanan pada sisi dudukan selalu atmosferik. Jadi katup balanced-bellows akan selalu terbuka pada </p><p>tekanan yang ditetapkan diinginkan. Namun, aliran melalui sistem balanced-bellows sebanding </p><p>dengan perbedaan tekanan antara inlet dan outlet dari katup. Oleh karena itu aliran berkurang dengan </p><p>meningkatnya tekanan balik. </p><p>Cakram pecah secara khusus dirancang untuk pecah pada tekanan tertentu yang ditetapkan </p><p>relief. Biasanya terdiri dari satu lembar terkalibrasi dari logam yang dirancang untuk pecah pada </p><p>tekanan yang ditentukan. digunakan sendiri, dalam seri, atau secara paralel untuk pegas perangkat </p><p>relief. Mereka dapat dibuat dari berbagai bahan, termasuk bahan eksotis tahan korosi. </p><p>Masalah penting dengan cakram pecah adalah kelenturannya dari logam sebagai proses </p><p>perubahan tekanan. Meregangkan dapat menyebabkan kegagalan prematur pada tekanan di bawah </p><p>tekanan yang ditetapkan. Untuk alasan ini beberapa sistem cakram pecah dirancang untuk beroperasi </p><p>pada tekanan di bawah tekanan yang ditetapkan. Selain itu, layanan vakum dapat menyebabkan </p><p>kegagalan cakram pecah jika sistem relief tidak secara khusus dirancang untuk layanan ini. </p><p> Masalah lain dengan sistem pecah cakram adalah bahwa setelah mereka membuka, </p><p>mereka tetap terbuka. Hal ini dapat menyebabkan debit lengkap bahan proses. Hal ini juga </p><p>dapat memungkinkan udara masuk proses, yang mengarah ke api dan atau ledakan. Dalam </p><p>beberapa kecelakaan cakram pecah tanpa operator proses menyadari situasi. Untuk mencegah masalah </p><p>ini, cakram pecah tersedia dengan kabel tertanam yang dipotong ketika cakram pecah, ini dapat </p><p>mengaktifkan alarm di ruang kontrol untuk memperingatkan operator. Juga, ketika cakram pecah </p><p>pecah, potongan cakram dapat menjadi copot, menciptakan potensial masalah plugging hilir. </p><p>Kemajuan terbaru dalam desain cakram pecah telah meminimalkan masalah ini. </p></li><li><p>Dalam semua contoh masalah dieliminasi jika cakram pecah dan sistem yang ditentukan dan </p><p>dirancang tepat untuk kondisi operasi tertentu dari proses. Cakram pecah tersedia dalam ukuran yang </p><p>jauh lebih besar daripada katup pelepas spring-operated, dengan ukuran komersial tersedia hingga </p><p>berdiameter beberapa meter. Cakram pecah biasanya lebih murah daripada katup pelepas spring-</p><p>operated berukuran ekuivalen. </p><p>Cakram pecah sering dipasang secara seri untuk relief pegas (1) untuk melindungi perangkat </p><p>pegas mahal dari lingkungan korosif, (2) untuk memberikan isolasi mutlak ketika menangani bahan </p><p>kimia sangat beracun, (3) untuk memberikan isolasi mutlak ketika menangani gas yang mudah </p><p>terbakar, (4) untuk melindungi bagian-bagian perangkat pegas yang relatif kompleks dari monomer </p><p>reaktif yang dapat menyebabkan penyumbatan, dan (5) untuk meringankan slurries yang mungkin </p><p>pasang pegas perangkat. </p><p> Ketika cakram pecah digunakan sebelum sistem relief spring-loaded, sebuah pengukur </p><p>tekanan diinstal antara kedua perangkat. Pengukur tanda ini merupakan indikator yang </p><p>menunjukkan kapan pecah disk. Kegagalan dapat menjadi hasil dari aliran tekanan atau dari </p><p>lubang jarum yang disebabkan oleh ko...</p></li></ul>