1

Makalah Seminar Kerja Praktek

Analisis Pressure Control Pada Absorber (101-C1)

di CO2 Removal Field Subang

Reza Dwi Imami (L2F008080)

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang

Jln. Prof. Soedharto, Tembalang, Semarang, Jawa Tengah, Indonesia

e-mail: azerdwi90@gmail.com

Abstrak

Absorber (101-C) adalah sebagai ruang untuk proses absorbsi CO2 dari gas inlet. Jadi gas inlet akan

direaksikan dengan larutan aMDEA dan make up water. Hasil dari proses ini yaitu gas yang berkadar CO2 5% atau

yang disebut sweet gas dan rich aMDEA (larutan aMDEA+CO2). Pada proses absorbsi, dibutuhkan tekanan yang

tinggi dan temperatur yang rendah pada absorber. Temperatur yang terjadi pada absorber selalu rendah karena ada

proses pelepasan panas sedangkan untuk tekanan yang masuk berubah-ubah bergantung pada tekanan gas inlet. Oleh

karena itu, kontrol valve yang dikendalikan oleh PIC 1101. Tekanan yang dideteksi oleh sensor diterima transmitter

kemudian dikirimkan ke PIC-1101 untuk dibandingkan tekanannya dengan set point sehingga didapat pengaturan

bukaan valve. Di dalam laporan ini akan membahas tentang analisis sistem kontrol tekanan pada absorber.

Kata kunci: control valve, sistem kontrol, tekanan

I. Pendahuluan

1.1 Latar Belakang Dewasa ini penggunaan minyak bumi dan gas

alam sangat berpengaruh besar dalam kehidupan

manusia. Oleh karena itu, pemerintah Indonesia

mendirikan perusahaan BUMN yang bernama PT.

PERTAMINA (Persero) yang bergerak dalam

bidang eksplorasi dan pengolahan minyak dan gas

alam.

PT. PERTAMINA EP bergerak dalam bidang

eksplorasi produksi gas alam dengan memiliki 18

sumur yang terletak di daerah Subang dan

sekitarnya. Berdasarkan data yang didapatkan,

kandungan CO2 yang keluar dari masing-masing

sumur masih besar yaitu sekitar 23% . Hal ini

tentunya sangat merugikan konsumen dan

Pertamina. Oleh karena itu PT. PERTAMINA EP

membangun CO2 Removal Plant yang berlokasi di

daerah Subang. Plant bertujuan untuk menurunkan

kadar CO2 menjadi 5%.

1.2 Tujuan

Tujuan penulis melakukan Kerja Praktek ini

adalah :

1. Mengenal alat dengan sistem otomatisasi modern yang dipakai di PT PERTAMINA

EP field Subang Region Jawa,

2. Mengetahui sistem CO2 Removal yang digunakan di PT PERTAMINA EP field

Subang Region Jawa,

3. Mempelajari serta memahami pengontrolan tekanan yang terjadi pada absorber yang

diterapkan di PT PERTAMINA EP field

Subang Region Jawa,

1.3 Pembatasan Masalah

Dalam melakukan penyusunan laporan kerja praktek ini, agar pembahasan menjadi terarah dan

tidak meluas maka penulis membatasi permasalahan

yang dibahas. Adapun pembatasan masalahnya

yaitu laporan ini hanya membahas sistem kontrol

pressure pada absorber dalam proses CO2 Removal

Plant. Adapun hal yang tidak dibahas seperti

pemodelan sistem secara matematis, program logika

untuk pengontrolan serta proses kimia yang terjadi.

II. DASAR TEORI

2.1 Sistem Instrumentasi Di PT PERTAMINA EP Field Subang

Region Jawa parameter utama yang selalu diukur

antara lain: suhu (temperature), aliran (flow),

tekanan (pressure), tinggi permukaan (level).

Gabungan serta kerja alat-alat pengendalian

otomatis ini dinamakan sistem pengendalian,

sedangkan semua peralatan yang membentuk sistem

pengendalian disebut instrumentasi sistem kendali.

Fungsi instrumentasi pada suatu proses industri

dapat diklasifikasikan ke dalam 4 bagian yaitu :

2

1. Sebagai Alat Ukur Instrument mendeteksi dan memberikan

informasi tentang besarnya nilai proses

variabel yang diukur dari suatu proses industri

sehingga dapat dipahami (mempunyai

informasi) oleh pengamat.

2. Sebagai Alat Kontrol/Pengendali Instrument berfungsi untuk mengendalikan

jalannya operasi agar variabel proses yang

diukur dapat diatur dan dikendalikan, tetap

pada nilai yang ditentukan (set point).

3. Sebagai Alat Safety Instrument memberikan tanda bahaya atau

tanda gangguan apabila terjadi trouble atau

kondisi tidak normal yang diakibatkan tidak

berfungsinya suatu peralatan pada proses, serta

berfungsi untuk mentripkan suatu proses

apabila gangguan tersebut tidak teratasi dalam

jangka waktu tertentu.

4. Sebagai Alat Analisa Instrument berfungsi sebagai alat untuk

menganalisa produk yang dikelola, apakah

sudah memenuhi spesifikasi yang diinginkan

sesuai dengan standar mengetahui polusi dari

hasil buangan sisa produksi yang diproses agar

tidak membahayakan dan merusak lingkungan.

2.2 Instrumentasi Pengukuran

Transmitter adalah individual instrument

yang berfungsi mengukur nilai flow, level, pressure

untuk selanjutnya mengubah sinyal pengukuran

standar yang sebanding dengan arus listrik searah 4-

20 mA, tegangan 1-5 V atau sinyal pneumatic 3-15

psi atau 0,2-1 kg/cm.

Gambar 2.1 Pressure Transmitter Rosemount 1151

.

Transmiter yang digunakan adalah Pressure

Transmitter Rosemount 1151. Prinsip kerjanya yaitu

perbedaan nilai antara beberapa nilai tekanan dan

beberapa tekanan referensi. Dalam artian tekanan

absolut dapat dianggap sebagai tekanan differensial

dengan vakum atau zero absolut sebagai referensi.

Jadi pengukur tekanan dapat dianggap sama dengan

tekanan atmosfir sebagai referensi.

2.3 Kontrol Valve

Valve adalah suatu peralatan mekanis yang

melaksanakan suatu aksi untuk mengontrol atau

memberikan efek terhadap suatu aliran fluida di

dalam suatu sistem perpipaan atau peralatan.

Fungsi valve dapat dibedakan menjadi :

1. Mengalirkan atau menghentikan aliran (on-off) 2. Mengatur variasi kecepatan aliran (regulating) 3. Mengatur aliran hanya pada suatu aliran saja

(checking)

4. Merubah/memindahkan aliran pada line pipa yang berbeda (switching)

5. Melepas aliran dari system ke atmosfer (discharging)

Control valve adalah jenis final control

element yang paling umum dipakai untuk sistem

pengendalian proses, sehingga orang cenderung

mengartikan final control element sebagai control

valve. Aksi kontrol pada control valve ini dibedakan

menjadi 2, yaitu :

Air To Close / ATC: apabila mendapat signal input, maka control valve akan menutup.

Semakin besar signalinput yang diterima maka

semakin besar pula gerakan stem kebawah.

Air To Open / ATO: apabila mendapat signal input, maka controlvalve akan membuka.

Semakin besar signal input yang diterima maka

semakin besar pula gerakan stem keatas.

(a) (b)

Gambar 2.2 (a) Control Valve aksi ATO

(b) Control Valve aksi ATC

Kontrol valve yang digunakan adalah tipe butterfly

valve.

Gambar 2.3 Butterfly Valve

3

Sesuai dengan namanya, valve tipe ini cara kerjanya

adalah dengan memutar piringan (disk) pada sumbu

utamanya untuk membuka atau menutup jalan

fluida. Gerakan memutar ini mirip dengan gerakan

mengepak pada kupu-kupu, sehingga

dinamakan butterfly valve, atau katup tipe kupu-

kupu. Butterfly valve banyak dipakai dalam proses-

proses yang membutuhkan flow yang besar serta

fluida-fluida yang banyak mengandung partikel.

Cara kerjanya : Gerakannya berputar membentuk

sudut 0o sampai 90

o

Gambar 2.4 Gerakan putaran butterfly valve

Kontrol valve yang digunakan bertipe ATO (Air To

Open). Ketika kontrol valve ini mendapatkan sinyal

kontrol maka valve akan membuka dan jika tidak

ada sinyal kontrol maka valve akan menutup

III. ANALISA DAN PEMBAHASAN

3.1 Gambaran Umum Proses CO2 Removal

Gambar 3.1 PFD CO2 Removal Plant Subang

CO2 Removal ini didesain untuk

menurunkan kadar CO2 dalam feed gas sebesar 200

mmscfd, dari kadar 23 % menjadi 5 % (dry basis).

Pemisahan CO2 dilakukan dengan menggunakan

larutan aMDEA sebagai solvent. Larutan ini

bereaksi secara kimiawi dengan CO2 didalam gas

umpan. Penyerapan ini terjadi di Absorber Column,

pada temperature 60-70.8o C dan tekanan 36 kg/cm

2

Setelah kandungan CO2 terserap oleh aMDEA di

dalam Absorber Column, gas yang mengandung 5%

CO2 (Sweet Gas) kemudian didinginkan di Sweet

Gas Fin Fan Cooler sampai temperatur 40.5 C

untuk memisahkan kondensat. Cairan hasil

kondensasi ditampung di Sweet Gas KO Drum

selanjutnya dialirkan ke konsumen.

Larutan aMDEA yang banyak mengandung

CO2 (Rich Amine), keluar dari Absorber,

dipanaskan di aMDEA Solution Heater sampai

73.6o

C dengan menggunakan steam bertekanan

rendah sebagai media pemanas (LP Steam). Pada

tekanan rendah di LP Flash Column (0.2 kg/cm2),

CO2 yang terlarut akan terlepas dari Rich aMDEA

pada temperatur 73.6 C.

Gas CO2 yang terlepas pada 73.6 C di LP

Flash Column keluar dari bagian atas kemudian

didinginkan di CO2 Fin Fan cooler sampai 50o C

untuk mengkondensasikan partikel-partikel air

maupun aMDEA yang berada dalam off gas

sebelum dibuang ke atmosfer. Hasil kondensasi ini

akan dikirim kembali ke LP Flash Column

menggunakan pompa 104-P1/2.

Lean aMDEA dipompakan ke Absorber

menggunakan Circulation Pump. Jumlah Lean

aMDEA yang melewati Mechanical dan Carbon

Filter adalah 10 % dari jumlah aliran yang ke

Absorber Column..

3.2 Analisa Sistem Kontrol Pressure pada

Absorber 101-C1

Pada kontrol tekanan absorber 101-C1,

digunakan konfigurasi control single control. Single

control adalah loop instrumen yang terdiri dari satu

transmitter, satu controller, dan sebuah final control

element. Tujuannya adalah untuk mendapatkan

stabilitas dari output proses yang dikontrol.

Contohnya pada absorber seperti

digambarkan di bawah ini:

Gambar 3.2 Struktur Single Loop Control

Pada pengukuran tekanan dilakukan oleh

pressure transmitter (PT), selnjutnya output PT

dikirim ke pressure indicator controller (PIC)

sebagai measured variable. Harga tekanan yang

4

dikehendaki dinyatakan sebagai set point pada

kontroler PIC. Dari perbandingan kedua harga

tersebut, PIC mengeluarkan sinyal output untuk

mengatur bukaan control valve sehingga didapatkan

tekanan yang diinginkan.

Gambar 3.3 P&ID Loop Control pressure

absorber 101-C1

Seperti pada gambar 4.7 pengontrolan

pressure pada absorber memiliki masukan dari feed

gas yang berasal dari sumur. Pada sisi inlet

absorber, feed gas ini akan dibaca nilai tekanannya.

Hasil pembacaan tekanan yang dilakukan oleh

pressure transmitter (PT 1101) akan memberikan

sinyal hasil pembacaan pressure yang kemudian di

ubah oleh transducer menjadi sinyal elektrik. Sinyal

elektrik ini menjadi inputan dari controller PIC

1101. Kontroler PIC 1101 ini kemudian diteruskan

ke transducer untuk diubah menjadi sinyal

pneumatic. Sinyal pneumatic inilah yang berfungsi

untuk mengatur perubahan bukaan valve.

Misalnya tekanan pada absorber kurang dari

set point yang telah ditentukan maka PT 1101 akan

memberikan sinyal turun yang sebelumnya sinyal

akan diubah dari sinyal fisis menjadi sinyal elektrik.

Valve yang digunakan bertipe ATO (Air To Open),

sehingga proses yang dikontrol memiliki sifat

reverse (semakin kecil sinyal kontrol, bukaan valve

output semakin kecil sehingga tekanan pada

absorber naik mendekati set point). Karena proses

yang dikontrol memiliki sifat reverse, maka mode

aksi kontroler yang digunakan adalah mode direct (

e = PV- SP ). Dengan aksi kontrol direct pada

transmitter, jika transmitter memberi sinyal turun

(PV) maka output dari PIC 1101 akan turun.

Perubahan output akan merubah bukaan valve,

sehingga bukaan akan menjadi lebih kecil dari

posisi normal dan tekanan menjadi lebih besar. Di

bawah ini merupakan diagram blok sistem kontrol

tekanan pada absorber column 101-C1.

Gambar 3.4 Diagram Blok Sistem Kontrol Pressure

pada Absorber (101-C1)

Keterangan :

PID : metode kontrol yang digunakan pada

kontroler (PIC 1101)

Transmitter : transmitter yang digunakan (PT 1101)

CO : output dari kontroler

PV : output dari proses

Pada intinya kontrol pressure ini bertujuan untuk

menjaga tekanan dalam absorber yang sesuai

dengan set point yang diinginkan.

3.3 Tampilan Distributed Control System (DCS)

Di bawah ini adalah tampilan Distribute

Control System (DCS) pada absorber

Gambar 3.5 Tampilan DCS

Pada gambar 4.9 terlihat gambar absorber dan KO

Drum. Pada absorber, terdapat 3 input yaitu gas

dengan jalur berwarna kuning, make up water

dengan jalur berwarna biru dan larutan aMDEA

dengan jalur berwarna coklat. Output absorber ada 2

yaitu swet gas dengan jalur berwarna kuning dan

rich aMDEA dengan berwarna coklat. Pada

tampilan DCS terdapat berbagai alat instrumen,

namun alat untuk pengontrolan pressure absorber

yaitu PIC 1101 pada gas inlet absorber dan kontrol

valve XV 1102 pada gas outlet KO Drum.

Pada sistem ini, metode kontrol yang

digunakan adalah metode kontrol PID. Hal ini

dikarenakan tuning parameter pada metode kontrol

5

PID lebih mudah dibandingkan dengan metode

kontrol yang lain. Pada kontrol PID, yang harus

disetting adalah nilai Kp, Ki, dan Kd.

Gambar 3.6 Tampilan DCS kontrol PIC 1101

Dari gambar 4.12, terlihat bahwa unit

kontrol PID yang digunakan hanyalah unit

Proposional dan Integral. Hal ini ditunjukan pada

pengisian Tuning, yaitu unit Proposional yang

ditunjukan dengan pengisian nilai Gain dan unit

Time Integral yang ditunjukan dengan pengisian

nilai Reset. Sedangkan nilai unit Time Derivative

yang ditunjukan oleh pengisian Rate di isi nilai nol.

Hal ini menunjukan bahwa kontrol yang dipakai

dalam PIC-1101 adalah kontrol Proposional dan

Integral (PI). Sedangkan untuk unit Derivative tidak

digunakan karena jika dipakai dalam proses

produksi maka akan menimbulkan derau. Derau

yang terjadi ini sangat berbahaya dalam proses

produksi

Pengendali PI merupakan gabungan dua

unit kontrol yaitu P dan I. Sehingga semua

kelebihan dan kekurangan yang ada pada

pengendali P dan I juga ada padanya. Sifat

pengendali P yang selalu meninggalkan offset dapat

ditutupi oleh kelebihan pengendali I, sedangkan

sifat pengendali I yang lambat dapat ditutupi oleh

kelebihan pengendali P. Sehingga pengendali PI

memiliki response yang lebih cepat dari pengendali

I tetapi mampu menghilangkan offset yang

ditinggalkan pengendali P. Berikut adalah rumus

nya :

dte

TieGcO .

1

dimana O adalah output, e adalah error (input dari

unit kontrol), Ti adalah integral time (waktu

integral) dan Gc atau biasanya disebut Kp adalah

gain controller (penguatan proporsional).

Gambar 3.11 Performansi Pengontrol P vs PI

Dari gambar di atas terlihat bahwa kontrol

PI lebih baik daripada kontrol Proporsional. Pada

pengontrolan temperatur diperlukan kontrol

proporsional integral atau lebih sering disebut

kontrol PI.

Pada DCS, range PIC 1101 antara 0-64

kg/cm2 sedangkan untuk kontrol valve XV 1102

rangenya antara 0% - 100%. Set point untuk PIC

1101 yaitu 35,85 kg/cm2. Berikut ini adalah

tampilan mengenai pengaturan set point pada PIC

1101 yaitu

Gambar 4.12 Tampilan DCS pengaturan set point

6

Berdasarkan gambar 4.10, pada suatu

keadaan gas inlet adalah 35,86 kg/cm2 maka

persentase sinyal kontrol valvenya adalah 24,44%

dan pengaturan untuk kontrol valvenya

menggunakan mode auto.

Setelah tuning PID dan menentukan set

point, grafik respon dari sistem akan terlihat.

Berikut ini adalah tampilan grafik mengenai

tekanan pada gas inlet dan persentase sinyal valve

pada DCS dengan saat hari rabu, 27 Juli 2011 jam

12.00 hingga kamis 28 Juli 2011 jam 9.00 dengan

selang waktu 1 jam

Gambar 4.13 Grafik set point, proses value dan

persentase sinyal kontrol valve

Keterangan:

Garis merah : Set point gas inlet

Garis hitam : Proses value gas inlet

Garis biru : Persentase kontrol valve terbuka

Berdasarkan gambar di atas dapat dilihat bahwa set

point tekanan gas inlet pada 35,85 kg/cm2. Tekanan

gas inlet yang terukur berubah-ubah besarnya

bahkan bisa di atas set point dan juga bisa di bawah

set point. Hal ini disebabkan karena adanya

aktivitas pada sumur gas. Ketika tekanan gas inlet

berada di atas set point maka sinyal kontrol valve

akan naik dan valve akan terbuka lebih besar.

Begitu juga sebaliknya. Namun, ada suatu keadaan

ketika gas inlet turun dan sinyal kontrol valve naik.

Hal ini terjadi karena ada lag process sehingga

kontrol valve telat mengubah kondisinya. Lag

process ini terjadi karena instrumen pengukur dan

akuatornya yaitu kontrol valve diletakkan berjauhan

sehingga terjadi delay dalam sistem.

IV. Kesimpulan

1. Pada CO2 Removal field Subang, terdapat 2 proses yang berjalan yaitu proses

pngontakan gas bumi dengan larutan

aMDEA dan regenerasi larutan aMDEA.

2. Semua proses yang berjalan dapat dikontrol oleh DCS dan hasil proses juga dapat dilihat

pada DCS

3. Control tekanan pada absorber 101-C1 mempunyai satu loop pengontrolan yaitu

pengontrolan tekanan gas inlet (feed gas).

4. Tekanan pada absorber 101-C1 dapat dikontrol dengan cara mengatur besar

kecilnya buka tutup valve pada outlet dari

sweet gas KO Drum

5. Berdasarkan grafik yang diperoleh pada saat pengamatan, maka dapat dilihat ketika

tekanan gas inlet rendah maka valve akan

menutup begitu juga sebaliknya.

7

BIOGRAFI

Reza Dwi Imami - L2F008080,

dilahirkan di Jakarta, 27 Juni 1990.

Jenjang edukasi ditempuh dari

SDN Pondok Labu 02, SMP

Negeri 37 Jakarta, SMA Negeri 34

Jakarta dan sekarang sedang

menempuh studi S1 di Jurusan

Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas

Diponegoro Konsentrasi Kontrol.

Semarang, Oktober 2011

Mengetahui dan mengesahkan,

Dosen Pembimbing

Iwan Setiawan, ST. MT

NIP. 19730926 20001210 01