pendahuluan relief

Click here to load reader

Post on 24-Oct-2015

52 views

Category:

Documents

0 download

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

  • Bab 9: Pendahuluan Relief

    Meskipun tindakan pencegahan banyak dalam pabrik kimia, kegagalan peralatan atau kesalahan

    operator dapat menyebabkan peningkatan tekanan proses melampaui tingkat yang aman. Jika tekanan

    naik terlalu tinggi, hal ini dapat melebihi kekuatan maksimum pipa dan bejana. Hal ini dapat

    mengakibatkan pecahnya peralatan proses, menyebabkan kebocoran besar bahan kimia beracun atau

    bahan yang mudah terbakar.

    Pertahanan terhadap jenis kecelakaan adalah untuk mencegah kecelakaan di tempat pertama.

    Keselamatan melekat (Inherent safety), dijelaskan dalam bab 1, adalah garis pertahanan pertama.

    Garis pertahanan kedua ialah kontrol proses yang lebih baik. Sebuah upaya besar selalu diarahkan

    mengendalikan proses dalam wilayah operasi yang aman. Tekanan tinggi yang berbahaya harus

    dicegah atau diminimalkan. Garis ketiga pertahanan terhadap tekanan yang berlebihan adalah dengan

    menginstal sistem relief untuk mengurangi cairan atau gas sebelum tekanan berlebihan

    dikembangkan. Sistem relief ini terdiri dari perangkat relief dan peralatan proses terkait hilir untuk

    secara aman menangani bahan yang dikeluarkan.

    Metode yang digunakan untuk instalasi yang aman dari perangkat pelepas tekanan

    diilustrasikan pada Gambar 8-1. Langkah pertama dalam prosedur ini adalah untuk menentukan di

    mana perangkat relief harus diinstal. Pedoman Definitif tersedia. Kedua, jenis relief perangkat yang

    sesuai harus dipilih. Jenisnya sebagian besar tergantung pada sifat dari bahan dibebaskan dan

    karakteristik relief yang diperlukan. Ketiga, skenario yang dikembangkan yang menggambarkan

    berbagai cara di mana relief dapat terjadi. Motivasinya adalah untuk menentukan flowrate massa

    materi melalui relief dan keadaan fisik material (cair, uap, atau dua tahap). Selanjutnya, data

    dikumpulkan pada proses pelepasan tekanan, termasuk sifat-sifat fisik dari bahan dikeluarkan, dan

    sistem relief diukur. Terakhir, skenario terburuk dipilih dan desain relief akhir tercapai.

    Setiap langkah dalam metode ini sangat penting untuk pengembangan desain yang aman,

    kesalahan dalam langkah prosedur ini dapat mengakibatkan bencana. Dalam bab ini kami

    memperkenalkan fundamental relief dan langkah-langkah dalam prosedur desain relief. Metode sizing

    relief akan dibahas dalam bab 10.

  • Konsep Relief

    Sistem pelepasan tekanan diperlukan untuk alasan berikut:

    untuk melindungi personil dari bahaya peralatan overpressurizing,

    untuk meminimalkan kerugian kimia selama gangguan tekanan,

    untuk mencegah kerusakan pada peralatan,

    untuk mencegah kerusakan properti beruntun,

    untuk mengurangi premi asuransi, dan

    untuk mematuhi peraturan pemerintah.

  • Kurva umum tekanan terhadap waktu reaksi tak terkendali diilustrasikan pada Gambar 8-2.

    Asumsikan bahwa reaksi eksotermis terjadi di dalam reaktor. Jika pendinginan hilang karena

    hilangnya pasokan air pendingin, kegagalan katup, atau skenario lain, maka suhu reaktor akan naik.

    Karena suhu naik, kenaikan laju reaksi, yang menyebabkan peningkatan produksi panas. Mekanisme

    percepatan-sendiri ini menghasilkan reaksi tak terkendali.

    Tekanan di dalam reaktor meningkat karena tekanan uap meningkat dari komponen cair dan /

    atau produk dekomposisi gas yang dihasilkan dari suhu tinggi. Reaksi tak terkendali untuk reaktor

    komersial besar dapat terjadi dalam hitungan menit, dengan peningkatan suhu dan tekanan dari

    beberapa ratus derajat per menit dan beberapa ratus psi per menit, masing-masing. Untuk kurva pada

    Gambar 8-2 pendingin hilang pada t = 0.

    Jika reaktor tidak memiliki sistem relief, tekanan dan suhu terus meningkat sampai reaktan

    benar-benar dikonsumsi, seperti yang ditunjukkan oleh kurva C (Gambar 8-2). Setelah reaktan

    dikonsumsi, generasi panas berhenti dan mendinginkan reaktor, tekanan kemudian turun. Kurva C

    mengasumsikan bahwa reaktor ini mampu menahan tekanan penuh dari reaksi tak terkendali.

    Jika reaktor memiliki perangkat relief, respon tekanan tergantung pada karakteristik perangkat

    relief dan sifat dari cairan dibuang melalui sistem. Hal ini digambarkan oleh kurva A (Gambar 8-2)

  • untuk menghilangkan uap saja dan oleh B kurva untuk buih dua fase (uap dan cairan). Tekanan akan

    meningkat di dalam reaktor sampai perangkat relief akan aktif pada tekanan yang ditunjukkan.

    Ketika buih dibuang (kurva B pada Gambar 8-2), tekanan terus meningkat saat katup

    pembebas akan terbuka. Peningkatan tekanan tambahan atas tekanan reliefan awal disebut

    overpressure.

    Kurva A untuk uap atau gas dibuang melalui klep pembebas. Tekanan turun segera ketika

    perangkat relief terbuka karena hanya sejumlah kecil debit uap diperlukan untuk mengurangi tekanan.

    Tekanan turun sampai katup menutup, perbedaan tekanan ini disebut blowdown.

    Karena karakter relief dua-fasa bahan uap-cair sangat berbeda dari relief uap, sifat bahan yang

    dibebaskan harus diketahui untuk merancang sistem yang tepat.

    Definisi

    Definisi yang umum digunakan dalam industri kimia untuk menggambarkan relief diberikan dalam

    paragraf berikut.

    Set pressure - Tekanan set (yang telah ditetapkan): Tekanan di mana perangkat relief mulai untuk

    mengaktifkan.

    Maximum allowable working pressure (MAWP) - Maksimum tekanan kerja yang diijinkan: Ukuran

    tekanan maksimum yang diijinkan di atas bejana untuk suhu ditetapkan. Hal ini kadang-kadang

    disebut tekanan desain. Dengan meningkatnya suhu operasi, MAWP menurun karena logam bejana

    kehilangan kekuatannya pada suhu yang lebih tinggi. Demikian juga, karena penurunan suhu operasi,

    MAWP menurun karena perapuhan logam pada suhu yang lebih rendah. Kegagalan bejana biasanya

    terjadi pada 4 atau 5 kali MAWP, meskipun deformasi bejana dapat terjadi pada serendah dua kali

    MAWP tersebut.

    Operating pressure - Tekanan operasi: Ukuran tekanan selama pelayanan normal, biasanya 10% di

    bawah MAWP tersebut.

    Accumulation - Akumulasi: Peningkatan tekanan atas MAWP dari bejana selama proses relief. Hal ini

    dinyatakan sebagai persentase dari MAWP tersebut.

  • Overpressure: Peningkatan tekanan dalam bejana atas tekanan yang ditetapkan selama proses relief.

    Overpressure setara dengan akumulasi bila Set pressure sama dengan MAWP. Hal ini dinyatakan

    sebagai persentase dari tekanan set.

    Backpressure: Tekanan di outlet perangkat relief selama proses relief akibat tekanan dalam sistem

    pembuangan.

    Blowdown: Perbedaan tekanan antara set pressure relief dan tekanan ketika reda. Hal ini dinyatakan

    sebagai persentase dari tekanan set.

    Maximum allowable accumulated pressure - Maksimum akumulasi tekanan diijinkan: Jumlah MAWP

    dan akumulasi yang diijinkan.

    Sistem Relief: Jaringan komponen sekitar perangkat relief, termasuk pipa untuk relief, perangkat

    relief, pipa pembuangan, drum KO, pembersih, suar, atau jenis lain dari peralatan yang membantu

    dalam proses relief yang aman.

    Hubungan antara istilah-istilah ini diilustrasikan dalam Gambar 8-3 dan 8-4.

    Lokasi Sistem Relief

    Prosedur untuk menentukan lokasi relief mensyaratkan untuk menelaah setiap unit operasi dalam

    proses dan setiap langkah proses operasi. Insinyur harus mengantisipasi kemungkinan masalah yang

    dapat mengakibatkan tekanan yang meningkat. Perangkat relief tekanan dipasang di setiap titik yang

    diidentifikasi sebagai potensial berbahaya, yaitu, pada titik-titik di mana kondisi gangguan

    menciptakan tekanan yang mungkin melebihi MAWP tersebut.

  • Jenis pertanyaan yang diajukan dalam proses peninjauan adalah:

    Apa yang terjadi dengan hilangnya pendinginan, pemanasan atau pengadukan?

    Apa yang terjadi jika proses terkontaminasi atau memiliki kesalahan dari katalis atau

    monomer?

    Apa yang terjadi jika operator membuat kesalahan?

    Apa konsekuensi dari penutupan katup (katup blok) pada bejana atau jalur yang

    diisi dengan cairan dan terpapar panas atau pendingin?

    Apa yang terjadi jika saluran gagal, misalnya, kegagalan saluran gas bertekanan tinggi ke

    dalam bejana tekanan rendah?

    Apa yang terjadi jika operasi unit dilanda api?

  • Kondisi apa menyebabkan reaksi tak terkendali, dan bagaimana relief sistem yang dirancang

    untuk menangani pelepasan sebagai akibat dari reaksi tak terkendali?

    Beberapa pedoman untuk mencari lokasi relief diringkas dalam Tabel 8-1.

    Contoh 9-1

    Tentukan lokasi relief dalam sistem reaktor polimerisasi sederhana yang diilustrasikan pada Gambar 8-5.

    Langkah-langkah utama dalam proses polimerisasi meliputi (1) memompa 100 Ib dari inisiator ke dalam reaktor

    R-1, (2) pemanasan dengan suhu reaksi 240 F, (3) menambahkan monomer selama 3 jam, dan (4) pengupasan

    monomer sisa dengan menggunakan vakum menggunakan katup V-15. Karena reaksi eksotermis, pendinginan

    selama penambahan monomer dengan air pendingin diperlukan.

    Solusi

    Metode ulasan untuk menentukan lokasi relief berikut. Mengacu pada Gambar 8-5 dan 8-6 dan Tabel

    8-1 untuk lokasi sistem relief.

    a. Reaktor (R-1): Sebuah sistem relief dipasang pada reaktor ini karena, pada umumnya, setiap bejana

    membutuhkan proses relief. Relief ini diberi label PSV-1 untuk katup pengaman tekanan 1(Pressure

    safety valve 1).

    b. Perpindahan pompa positif (P-1): Pompa perpindahan positif kelebihan beban, panas, dan rusak jika

    pompa tersebut buntu (dead-headed) tanpa perangkat pelepas tekanan (PSV-2). Jenis sistem relief

    pelepasan biasanya didaur ulang kembali ke feed bejana.

    c. Penukar panas (E-1): Panas tabung penukar bisa pecah dari tekanan yang berlebihan ketika air diblokir

    (V-10 dan V-11 ditutup) dan exchanger dipanaskan (misalnya dengan uap). Bahaya ini dihilangkan

    dengan menambahkan PSV-3.

    d. Drum (D-1): Sekali lagi, semua drum memerlukan proses katup pelepas, PSV-4.

  • e. Kumpalan reaktor: kumparan reaktor ini dapat kelebihan tekanan ketika air diblokir (V-4, V-5, V-6,

    dan V-7 ditutup) dan kumparan dipanaskan dengan steam atau bahkan matahari. Tambahkan PSV-5

    pada kumparan ini.

    Ini melengkapi spesifikasi lokasi relief untuk proses yang relatif sederhana. Alasan untuk dua

    perangkat sistem relief PSV-1A dan 1B-PSV dijelaskan pada bagian berikutnya.

    Gambar 9-5 reaktor Polimerisasi tanpa relief keselamatan.

    Contoh 8-1 menggambarkan alasan teknik untuk memasang katup pelepas di berbagai lokasi dalam

    pabrik kimia. Setelah lokasi ditentukan sistem relief, jenis sistem relief yang dipilih, tergantung pada

    aplikasi tertentu.

    Jenis dan Karakteristik Sistem Relief

    Tipe tertentu dari perangkat sistem relief adalah dipilih untuk aplikasi tertentu, seperti untuk cairan,

    gas, cairan dan gas, padat, dan bahan korosif, mereka mungkin dibuang ke atmosfer atau dibuang ke

    sistem penahanan (pembersih, suar, kondensor, pembakar, dan sejenisnya). Dalam hal teknik jenis

    perangkat sistem relief ditentukan berdasarkan rincian dari sistem sistem relief, kondisi proses, dan

    sifat fisik dari cairan yang dibebaskan.

  • Gambar 9-6 reaktor Polimerisasi dengan relief keselamatan.

    Ada dua kategori umum perangkat relief (pengoperasian pegas dan cakram pecah) dan dua

    jenis utama dari katup pengoperasian pegas (konvensional dan bellows seimbang), seperti gambar 9-

    7.

    Gambar 9-7Jenis dari perangkat relief.

  • Di pengoperasian pegas katup tegangan keluar disesuaikan dengan tekanan masuk.

    Tekanan set relief biasanya ditentukan pada 10% di atas tekanan operasi normal. Untuk

    menghindari kemungkinan orang yang tidak berhak mengubah pengaturan ini, sekrup

    disesuaikan drngan cover yang ditutupi.

    Untuk sistem relief spring-operated konvensional, katup membuka berdasarkan pada

    penurunan tekanan katup, yaitu, tekanan set sebanding dengan penurunan tekanan dudukan. Dengan

    demikian, jika hilir tekanan balik katup meningkat, tekanan yang ditetapkan akan meningkat dan

    katup tidak dapat membuka dengan tekanan yang tepat. Selain itu, aliran melalui relief konvensional

    sebanding dengan perbedaan tekanan dudukan. Aliran melalui relief, oleh karena itu, berkurang

    dengan meningkatnya tekanan balik.

    Untuk desain balanced-bellows di bagian belakang dudukan katup memastikan bahwa

    tekanan pada sisi dudukan selalu atmosferik. Jadi katup balanced-bellows akan selalu terbuka pada

    tekanan yang ditetapkan diinginkan. Namun, aliran melalui sistem balanced-bellows sebanding

    dengan perbedaan tekanan antara inlet dan outlet dari katup. Oleh karena itu aliran berkurang dengan

    meningkatnya tekanan balik.

    Cakram pecah secara khusus dirancang untuk pecah pada tekanan tertentu yang ditetapkan

    relief. Biasanya terdiri dari satu lembar terkalibrasi dari logam yang dirancang untuk pecah pada

    tekanan yang ditentukan. digunakan sendiri, dalam seri, atau secara paralel untuk pegas perangkat

    relief. Mereka dapat dibuat dari berbagai bahan, termasuk bahan eksotis tahan korosi.

    Masalah penting dengan cakram pecah adalah kelenturannya dari logam sebagai proses

    perubahan tekanan. Meregangkan dapat menyebabkan kegagalan prematur pada tekanan di bawah

    tekanan yang ditetapkan. Untuk alasan ini beberapa sistem cakram pecah dirancang untuk beroperasi

    pada tekanan di bawah tekanan yang ditetapkan. Selain itu, layanan vakum dapat menyebabkan

    kegagalan cakram pecah jika sistem relief tidak secara khusus dirancang untuk layanan ini.

    Masalah lain dengan sistem pecah cakram adalah bahwa setelah mereka membuka,

    mereka tetap terbuka. Hal ini dapat menyebabkan debit lengkap bahan proses. Hal ini juga

    dapat memungkinkan udara masuk proses, yang mengarah ke api dan atau ledakan. Dalam

    beberapa kecelakaan cakram pecah tanpa operator proses menyadari situasi. Untuk mencegah masalah

    ini, cakram pecah tersedia dengan kabel tertanam yang dipotong ketika cakram pecah, ini dapat

    mengaktifkan alarm di ruang kontrol untuk memperingatkan operator. Juga, ketika cakram pecah

    pecah, potongan cakram dapat menjadi copot, menciptakan potensial masalah plugging hilir.

    Kemajuan terbaru dalam desain cakram pecah telah meminimalkan masalah ini.

  • Dalam semua contoh masalah dieliminasi jika cakram pecah dan sistem yang ditentukan dan

    dirancang tepat untuk kondisi operasi tertentu dari proses. Cakram pecah tersedia dalam ukuran yang

    jauh lebih besar daripada katup pelepas spring-operated, dengan ukuran komersial tersedia hingga

    berdiameter beberapa meter. Cakram pecah biasanya lebih murah daripada katup pelepas spring-

    operated berukuran ekuivalen.

    Cakram pecah sering dipasang secara seri untuk relief pegas (1) untuk melindungi perangkat

    pegas mahal dari lingkungan korosif, (2) untuk memberikan isolasi mutlak ketika menangani bahan

    kimia sangat beracun, (3) untuk memberikan isolasi mutlak ketika menangani gas yang mudah

    terbakar, (4) untuk melindungi bagian-bagian perangkat pegas yang relatif kompleks dari monomer

    reaktif yang dapat menyebabkan penyumbatan, dan (5) untuk meringankan slurries yang mungkin

    pasang pegas perangkat.

    Ketika cakram pecah digunakan sebelum sistem relief spring-loaded, sebuah pengukur

    tekanan diinstal antara kedua perangkat. Pengukur tanda ini merupakan indikator yang

    menunjukkan kapan pecah disk. Kegagalan dapat menjadi hasil dari aliran tekanan atau dari

    lubang jarum yang disebabkan oleh korosi. Dalam satu kasus pengukur tanda menunjukkan

    bahwa disk harus diganti.

    Ada tiga jenis subkategori pegas relief tekanan:

    1. Katup relief terutama untuk pelayanan cair. Katup relief (hanya cair) mulai membuka pada

    tekanan yang ditetapkan. Katup ini mencapai kapasitas penuh ketika tekanan mencapai 25%

    overpressure. Katup menutup sebagaimana tekanan kembali ke tekanan yang ditetapkan.

    2. Katup pengaman adalah untuk pelayanan gas. Katup pengaman pop terbuka ketika tekanan

    melebihi tekanan yang telah ditetapkan. Hal ini dicapai dengan menggunakan nosel yang

    mengarahkan materi kecepatan tinggi ke arah dudukan katup. Setelah blowdown dari tekanan

    berlebih, katup mereda di sekitar 4% di bawah tekanan set, katup memiliki blowdown 4%.

    3. Katup pengaman relief digunakan untuk cairan dan layanan gas. Keselamatan katup pelepas

    berfungsi sebagai katup pelepas untuk cairan dan sebagai katup pengaman untuk gas.

    Contoh 9-2

    Tentukan jenis perangkat relief diperlukan untuk reaktor polimerisasi pada Contoh 9-1 (lihat Gambar 9-6).

    Solusinya

    Setiap relief ditinjau dalam kaitannya dengan sistem relief dan sifat dari cairan :

    a. PSV-la adalah cakram pecah untuk melindungi PSV-lb dari monomer reaktif (penyumbatan dari polimerisasi).

  • b. PSV-lb adalah katup pengaman relief karena reaksi tak terkendali akan memberikan aliran dua-fase, baik cairan dan uap.

    c. PSV-2 adalah katup relief karena relief ini dalam garis layanan cair. Sebuah katup konvensional adalah baik.

    d. PSV-3 adalah katup relief karena untuk cairan saja. Sebuah perangkat relief konvensional yang baik dalam layanan ini.

    e. PSV-4 adalah katup pengaman relief karena layanan cair atau uap adalah mungkin. Karena ventilasi ini akan pergi ke pembersih dengan tekanan balik yang kemungkinan besar, balanced-bellows telah

    ditentukan.

    f. PSV-5 adalah katup untuk layanan cair saja. Relief ini memberikan perlindungan untuk scenario berikut: Cairan diblokir dengan menutup semua katup, panas reaksi meningkatkan suhu cairan di

    sekitar reaktor, dan tekanan yang meningkat di dalam kumparan karena ekspansi termal.

    Setelah menentukan lokasi dan jenis semua perangkat relief, scenario relief dikembangkan.

    Relief Buckling-Pin

    Relief buckling-pin mirip dengan cakram pecah, yaitu, ketika gesper menekan pin, katup terbuka

    penuh. Seperti yang ditunjukkan dalam gambar 9-8, ini adalah perangkat yang relatif sederhana.

    Keuntungan utama dari buckling-pin relief adalah bahwa pin menekuk pada tekanan yang tepat, dan

    kelemahan utama dari perangkat ini adalah bahwa ketika pin menekuk, katup terbuka dan tetap

    terbuka.

    Relief Pilot-Operated

    Katup utama dari pilot-operated dikendalikan oleh katup pilot kecil yang merupakan katup relief

    spring-operated seperti yang ditunjukkan pada gambar 9-9. Ketika katup pilot mencapai tekanan yang

  • ditetapkan, ini akan membuka dan melepaskan tekanan di atas katup utama. katup piston besar

    kemudian terbuka dan kehabisan cairan sistem. pilot dan katup utama memasang tempat duduk ketika

    tekanan inlet turun di bawah tekanan yang ditetapkan.

    Katup pilot-operated reliefs biasa digunakan ketika daerah reliefan besar pada tekanan yang

    ditetapkan tinggi diperlukan. Tekanan yang ditetapkan jenis katup ini bisa sangat dekat dengan

    tekanan operasi. Katup pilot-operated sering dipilih ketika tekanan operasi berada dalam 5% dari

    tekanan yang ditetapkan. Pembuangan katup pilot dapat ke outlet dari katup utama atau lingkup

    atmosfir. Katup pelepas pilot-operated umumnya digunakan dalam pelayanan bersih

    Getaran (Chatter)

    Pada umumnya, sistem relief harus dirancang secara tepat untuk mencegah yang tidak diinginkan dan

    masalah berbahaya. Termasuk dalam desain ini adalah pengukuran dari sistem relief dan juga detail

    pipa mekanik. Misalnya, jika sistem tidak dirancang dengan benar, katup mungkin bergetar keras

    (Chatter). Chatter adalah pembukaan dan penutupan cepat katup yang dapat menyebabkan kerusakan

    dudukan katup atau kegagalan mekanis internal.

    Penyebab utama dari getaran katup adalah katup relief yang kebesaran. Dalam hal ini katup

    terbuka pada waktu yang singkat untuk mengurangi tekanan dan tekanan kemudian meningkat dengan

    cepat untuk membuka katup lagi. Getaran ini bisa sangat merusak. Penyebab utama dari getaran

    adalah penurunan tekanan inlet yang berlebihan, tekanan balik yang tinggi, dan katup kebesaran.

  • Masalah ini memiliki solusi desain, misalnya, (1) Penurunan tekanan inlet yang berlebihan

    dapat dicegah dengan ukuran inlet pipa yang lebih besar dan potongan yang sedikit terdesak, (2)

    tinggi tekanan balik dapat dicegah dengan meningkatkan ukuran dari jalur keluar dan menghilangkan

    potongan dan penyempitan, dan (3) katup yang terlalu besar dapat dihindari dengan menambahkan

    ukuran katup yang berbeda untuk menutupi berbagai tingkatan skenario.

    Keuntungan dan kerugian dari jenis-jenis relief

    Keuntungan utama dan kerugian dari berbagai jenis sistem relief ditunjukkan pada tabel 9.2

    Skenario Sistem Relief

    Suatu skenario relief adalah uraian dari salah satu kejadian khusus relief. Biasanya tiap perangkat

    relief memiliki lebih dari satu kondisi relief, dan kasus terburuk adalah kondisi atau peristiwa yang

    memerlukan area pelepasan yang besar. Contoh-contoh dari peristiwa relief adalah :

    1. Sebuah pompa buntu (dead-headed); sebuah relief pompa diharapkan dapat memulihkan

    kapasitas penuh pompa pada tekanan rata-rata

    2. Relief pompa yang sama dihubungkan dengan pengatur nitrogen; relief diharapkan dapat

    menangani nitrogen jika pengatur gagal

    3. Pompa yang sama dihubungkan pada penukar panas dengan uap; relief diharapkan dapat

    menangani injeksi uap pada penukar panas dibawah kondisi tak terkontrol, sebagai

    contoh, kegagalan pengatur uap.

    Ini adalah daftar kondisi untuk satu relief khusus. Area ventilasi relief diperhitungkan

    untuk setiap peristiwa dan kondisi terparah adalah kondisi yang memerlukan pelepasan atau

    reliefan yang besar. Kondisi terburuk adalah suatu keadaan dari keseluruhan pengembangan

    kondisi untuk tiap relief.

    Untuk setiap relief khusus semua peristiwa yang memungkinkan di identifikasi dan

    dikelompokkan. Langkah dari metode reliefan benar-benar penting: pengidentifikasian

    kondisi terburuk sebenarnya seringkali memiliki efek yang lebih penting pada ukuran relief

    daripada perhitungan pengukuran relief.

    Tabel 9.2 keuntungan utama dan kerugian jenis-jenis relief

  • Pengembangan kondisi untuk sistem reaktor dideskripsikan pada gambar 9.6 yang

    telah diringkas pada tabel 9.3. Kondisi terburuk diidentifikasikan kemudian dengan maksud

    menghitung secara maksimum area reliefan untuk tiap kondisi dan relief (lihat bab 10). Pada

    tabel 9.3 hanya tiga relief yang memiliki beragam skenario yang memerlukan perhitungan

    perbandingan untuk menentukan kondisi terburuk. Tiga relief lainnya hanya mempunyai satu

    skenario; oleh karena itu relief memiliki kondisi terburuk.

  • Data untuk Menentukan Ukuran Relief

    Data fisik properti dan terkadang karakteristik laju reaksi dibutuhkan untuk membuat perhitungan

    relief. Data yang diperkirakan dengan menggunakan perkiraan teknik hampir selalu dapat diterima

    saat merancang unit operasi karena hasil satu-satunya adalah yields yang buruk atau kualitas yang

    buruk. Dalam rancangan relief, bagaimanapun, tipe asumsi ini tidak dapat diterima karena sebuah

    kesalahan dapat menghasilkan bencana besar dan berbahaya.

    Saat perancangan relief untuk ledakan gas atau debu, data deflagration khusus untuk

    pengskenarioan diperlukan. Data ini diperoleh dengan alat yang sudah dideskripsikan pada saat

    bagian 6-13.

    Reaksi yang tak terkendali adalah skenario lain yang memerlukan data khusus. Reaksi yang

    tak terkendali hampir selalu menghasilkan relief menjadi aliran dua fase. Pembongkaran dua aliran

    melalui sistem relief mirip dengan sampanye dan campuran karbon dioksida yang keluar ketika botol

    terbuka. Jika sampanye dipanaskan sebelum dibuka, seluruh isi dari botol dapat dipulihkan. Hasil

    ini juga telah dibuktikan untuk reaksi yang tak terkendali di industri kimia.

    Perhitungan aliran dua fase sangat kompleks, terlebih ketika kondisi berubah dengan cepat,

    seperti pada kondisi yang tak terkendali. Sebagai hasil kerumitannya, metode khusus sudah

    dikembangkan untuk memperoleh data yang relevan dan untuk membuat perhitungan pelepasan relief.

    Lihat bab 8 untuk pembicaraan mendetail dari metode eksperimen ini dan bab 10 untuk perhitungan

    pengukuran.

  • Sistem Relief

    Setelah jenis relief telah dipilih dan ukuran relief dihitung, insinyur mengambil tanggung jawab untuk

    menyelesaikan desain sistem relief, termasuk memutuskan cara menginstal relief dalam sistem dan

    bagaimana untuk membuang cairan dan uap keluar.

    Sistem penghilang-tekanan unik dibandingkan dengan sistem lain dalam pabrik kimia,

    diharapkan mereka tidak akan pernah perlu untuk beroperasi, tetapi ketika mereka melakukannya,

    mereka harus melakukannya dengan sempurna. Sistem lain, seperti sistem ekstraksi dan distilasi,

    biasanya berkembang untuk kinerja optimal dan kehandalan. Perkembangan ini membutuhkan

    kreativitas, pengetahuan praktis, kerja keras, waktu, dan upaya kerjasama dari pabrik, desain, dan

    insinyur proses. Upaya yang sama dan kreativitas sangat penting ketika mengembangkan sistem

    relief, namun, dalam hal ini pengembangan sistem relief harus dirancang secara optimal dan

    menunjukkan dalam lingkungan penelitian sebelum pabrik start-up.

    Untuk mengembangkan sistem relief yang optimal dan dapat diandalkan, adalah penting

    untuk memahami teknologi ini. Tujuan dari bagian ini adalah untuk memberikan mahasiswa dan

    insinyur desain detail yang diperlukan untuk memahami sistem relief.

    Praktek Instalasi Relief

    Terlepas dari seberapa hati-hati relief itu diukur, ditentukan, dan diuji, instalasi yang buruk dapat

    mengakibatkan kinerja relief sama sekali tidak memuaskan. Beberapa pedoman instalasi diilustrasikan

    pada Gambar 9-10. Selama konstruksi lapangan, kadang-kadang kebijaksanaan atau kenyamanan

    konstruksi mengarah ke modifikasi dan penyimpangan dari praktek yang dapat diterima. Insinyur

    harus mengambil tanggung jawab untuk mengikuti praktik standar, terutama ketika menginstal sistem

    relief.

  • Gambar 9.10

  • Gambar 9.10 (lanjutan)

    Pertimbangan Desain Relief

    Seorang desainer sistem relief harus terbiasa dengan kode pemerintah, standar industri, dan

    persyaratan asuransi. Hal ini sangat penting karena standar pemerintah daerah dapat bervariasi. Kode

    kepentingan tertentu yang diterbitkan oleh American Society of Mechanical Engineers, American

    Petroleum Institute, dan National Board of Fire Underwriters. Referensi khusus telah dikutip.

    Disarankan bahwa desainer relief hati-hati mempertimbangkan semua kode dan, jika mungkin, pilih

    salah satu yang paling cocok untuk instalasi tertentu.

    Pertimbangan penting lainnya adalah gaya reaksi yang dihasilkan ketika aliran bahan yang

    pulih melalui sistem relief dengan kecepatan tinggi. API RP 5207 memiliki beberapa pedoman,

    namun, analisis tegangan normal adalah metode yang direkomendasikan.

  • Hal ini juga penting untuk mengenali bahwa filosofi perusahaan dan peraturan otoritas memiliki

    pengaruh signifikan pada desain sistem pembuangan akhir, terutama dari sudut pandang polusi. Untuk

    alasan ini relief sekarang jarang dibuang ke atmosfer. Dalam kebanyakan kasus relief pertama kali

    dibuang ke sistem KO untuk memisahkan cairan dari uap, di sini cairan dikumpulkan dan uap yang

    dibuang ke unit treatment yang lain. Unit treatment uap ini selanjutnya bergantung pada bahaya dari

    uap, mungkin termasuk kondensor, scrubber, incinerator, flare, atau kombinasi dari mereka. Jenis

    sistem ini disebut sistem penahanan total; contohnya diilustrasikan pada Gambar 9-11. Sistem

    penahanan ini umum digunakan dan menjadi standar industri.

    Gambar 9-11

    Drum KO Horisontal

    Drum Knockout kadang-kadang disebut menangkap tank atau drum blowdown. Seperti diilustrasikan

    dalam Gambar 9-11, sistem Drum KO horisontal berfungsi sebagai pemisah uap-cair serta bejana

    holdup untuk cairan terlepas. Campuran dua fase biasanya masuk pada salah satu ujungnya, dan uap

    keluar di ujung. Inlet dapat diberikan di setiap akhir, dengan pintu keluar uap di pusat untuk

    meminimalkan kecepatan uap. Ketika ruang dalam pabrik terbatas, drum KO tangensial digunakan,

    seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9-12.

    Metode desain untuk ukuran sistem semacam ini diterbitkan oleh Grosse18 dan API 521,9

    Metode ini didasarkan pada kecepatan maksimum untuk meminimalkan entrainment cair. Kecepatan

    putus dari sebuah partikel dalam aliran adalah

  • 9.1

    Gambar 9-12

    dimana

    o ud, adalah kecepatan putus,

    o g adalah percepatan gravitasi,

    o dp, adalah diameter partikel,

    o L, adalah densitas cairan,

    o V, adalah densitas uap, dan

    o C adalah koefisien hambatan yang diberikan oleh Gambar 9-13.

    Absis Gambar 9-13 adalah

  • dimana

    o V adalah viskositas uap di sentipoise dan

    o C(Re) 2 adalah tidak bersatuan.

    Gambar 9-13

    Contoh 9-3

    Hitunglah kecepatan uap maksimum dalam sebuah knockout drum horizontal terhadap partikel cairan

    yang hilang dengan diameter partikel 300m, dimana

    Uap rata-rata = 170 lb/hr

    Penyelesaian

    Untuk menghitung kecepatan yang hilang, koefisien perlu dihitung, dengan menggunakan gambar 9-

    13. Grafik absis dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 9-2:

  • = 5394

    Dengan menggunakan gambar 9-13, kita menemukan bahwa C = 1.3

    Kecepatan yang hilang dihitung dengan persamaan 9-1:

    Ruang wilayah uap yang dibutuhkan, tegak lurus ke jalur uap, selanjutnya dihitung dengan

    menggunakan kecepatan dan laju aliran volumetrik dari uap. Desain seluruh bejana ditentukan sebagai

    fungsi dari daerah uap ditambah volume pegangan cair, dan konfigurasi geometris umum bejana.

    Suar

    Suar terkadang digunakan setelah knockout drum. Tujuan dari suar adalah membakar bahan yang

    mudah terbakar atau racun untuk tidak menghasilkan pembakaran produk baik yang beracun ataupun

    mudah terbakar. Diameter dari suar harus sesuai untuk menjaga api yang stabil dan untuk mencegah

    blowout (saat kecepatan uap lebih dari 20% dari kecepatan suara).

    Tinggi dari suar dipengaruhi oleh basis dari panas yang dihasilkan dan potensi jumlah

    kerusakan terhadap alat dan manusia. Kriteria desain yang biasa adalah saat intensitas panas pada

  • dasar cerobong asap tidak melebihi 1500 Btu/hr/ft2. Efek dari radiasi panas ditunjukkan oleh tabel

    berikut:

    Intensitas panas (Btu/hr/ft2) Efek

    2000 Melepuh dalam 20 detik

    5300 Melepuh dalam 5 detik

    3000-4000 Vegetasi tanaman terbakar

    350 Radiasi matahari

    Dengan menggunakan fundamental radiasi, kita dapat mengetahui bahwa intensitas panas q pada titik

    spesifik adalah fungsi dari panas yang dihasilkan oleh api Qf, emisi , dan jarak R dari api :

    Dengan mengasumsikan tinggi api dari 120 df, emisi = 0.048 , dan nilai panas dari 20,000 Btu/lb,

    persamaan 9-3 secara aljabar dapat dimodifikasi untuk memberikan tinggi suar Hf (dalam ft) sebagai

    suatu fungsi dari diameter cerobong api df (dalam ft) untuk membakar bahan bakar dengan berat

    molekul M dan uap rata-rata Qm (dalam lb/hr) :

    Contoh 9-4

    Hitunglah tinggi cerobong yang dibutuhkan untuk memberi intensitas panas dari 1500 Btu/hr/ft2 pada

    jarak 410 ft dari dasar suatu suar. Diameter suar 4 ft, isi suar 970,000 lb/hr, dan berat molekul uap

    adalah 44.

    Penyelesaian

    Tinggi suar dapat dihitung dengan persamaan 9-4. Unit konsisten yang dibutuhkan :

    = -(60)(4) + 0.5

  • = 226 ft

    Penggosok

    Fluida dari relief, terkadang aliran dua fase, terlebih dulu harus ke sistem knockout, dimana cairan

    dan uap dipisahkan. Cairan selanjutnya dikumpulkan dan uap dapat saja dilepaskan. Jika uap tidak

    beracun atau tidak mudah terbakar, mereka mungkin dilepaskan kecuali beberapa peraturan melarang

    jenis pembuangan ini.

    Jika uap tersebut beracun, suar (dijelaskan sebelumnya) atau sistem penggosok mungkin

    dibutuhkan. Sistem penggosok dapat berbentuk tiang, tiang pipih, atau tipe sistem venturi. Detail dari

    desain penggosok tercakup dalam Treybal.

    Kondensor

    Kondensor sederhana adalah kemungkinan lain untuk mengatasi uap yang terbentuk. Kemungkinan

    ini secara khusus menarik jika uap memiliki titik didih yang relatif tinggi dan jika reliefan kondensor

    berharga. Alternatif ini seharusnya selalu dievaluasi karena mudah dan biasanya tidak begitu mahal

    dan karena ini meminimalkan volume dari material yang mungkin membutuhkan perawatan

    tambahan. Desain dari sistem kondensor tercakup dalam Kern.