saat kuselesaikan bab ini, kuingin dapat melakukan hal-hal...

2

Saat kuselesaikan bab ini, kuingin dapat melakukanhal-hal berikut.

• Mengenal contoh-contoh dari tujuh (7) obyektifpengendalian pada proses-proses kimia

• Menghitung indikator dari variabilitas pada variable proses

• Dapat menghitung dampak ekonomi dari variabilitas

Tujuan Pembelajaran

3

Kerangka Kuliah

• Tujuh (7) Obyektif Pengendalian1. Kesalamatan (safety)2. Proteksi lingkungan3. Proteksi peralatan4. Operasi yang lancar5. Kualitas produk6. Profit7. Memonitor dan mendiagnosis

• Ukuran variabilitas

• Dampak ekonomi dari variabilitas

• Workshop

Kerangka Kuliah

4

FeedMethaneEthane (LK)PropaneButanePentane

Vaporproduct

LiquidproductProcess fluid Steam

F1

F2 F3

T1 T2

T3

T5

T4

T6 P1

L1

A1L. Key

Mari kita diskusikanproses ini

P 1000 kPa

T 298 K

CONTOH PROSES: FLASH SEPARATION

5

Feed

Vaporproduct

LiquidproductProcess

fluidSteam

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

Tujuh Obyektif Pengendalian

6





5. Kualitas produk

6. Profit


Feed

Vaporproduct


fluidSteam

F1

F2 F3

T1 T2

T3

T5

T4

T6 PC

L1

A1

L. Key

Tekanan tinggidi dalam drum adalah bahaya


7

Feed

Vaporproduct


fluidSteam

F1

F2 F3

T1 T2

T3

T5

T4

T6 P1

L1

A1

L. Key

Beri contoh1. Kesalamatan (safety)




5. Kualitas produk

6. Profit



8

Feed

Vaporproduct


fluidSteam

F1

F2 F3

T1 T2

T3

T5

T4

T6 P1

L1

A1

L. Key

Tidak pernahmelepas hidrokarbon

ke atmosfir

To flare





5. Kualitas produk

6. Profit



9

Feed

Vaporproduct


fluidSteam

F1

F2 F3

T1 T2

T3

T5

T4

T6 P1

L1

A1

L. Key

Beri contoh1. Kesalamatan (safety)




5. Kualitas produk

6. Profit



10

Feed

Vaporproduct


fluidSteam

F1

F2 F3

T1 T2

T3

T5

T4

T6 P1

LC

A1

L. Key

Tidak ada aliranyang dapat

merusak pompa

Tujuh Obyektif Pengendalian1. Kesalamatan (safety)




5. Kualitas produk

6. Profit


11

Feed

Vaporproduct


fluidSteam

F1

F2 F3

T1 T2

T3

T5

T4

T6 P1

L1

A1

L. Key

Beri contohnya





5. Kualitas produk

6. Profit


12

Feed

Vaporproduct


fluidSteam

FC

F2 F3

T1 T2

T3

T5

T4

T6 P1

L1

A1

L. Key

Selalu menjagakelancaran laju

produksi





5. Kualitas produk

6. Profit


13

Feed

Vaporproduct


fluidSteam

F1

F2 F3

T1 T2

T3

T5

T4

T6 P1

L1

A1

L. Key

Beri contoh





5. Kualitas produk

6. Profit


14

Feed

Vaporproduct


fluidSteam

F1

F2 F3

T1 T2

T3

T5

T4

T6 P1

L1

AC

L. Key

Mencapai L.Keydengan menyesuaikan

pemanasan





5. Kualitas produk

6. Profit


15

Feed

Vaporproduct


fluidSteam

F1

F2 F3

T1 T2

T3

T5

T4

T6 P1

L1

A1

L. Key

Beri contoh





5. Kualitas produk

6. Profit


16

Feed

Vaporproduct


fluidSteam

F1

F2 F3

T1 T2

T3

T5

T4

T6 P1

L1

AC

L. Key

Gunakanpemanasan

semurah mungkin





5. Kualitas produk

6. Profit


17

Feed

Vaporproduct


fluidSteam

F1

F2 F3

T1 T2

T3

T5

T4

T6 P1

L1

A1

L. Key

Beri contoh





5. Kualitas produk

6. Profit


18

Feed

Vaporproduct


fluidSteam

F1

F2 F3

T1 T2

T3

T5

T4

T6 P1

L1

A1

L. Key

Hitung dan plotparameter kunci,

misal, UA.

waktu

UA





5. Kualitas produk

6. Profit


19

Feed

Vaporproduct


fluidSteam

F1

F2 F3

T1 T2

T3

T5

T4

T6 P1

L1

A1

L. Key

Ketujuh-tujuhnya harus dicapai. Gagal untukmelakukan yang demikian akan

berakibat operasi yang tidak menguntungkanatau lebih buruk lagi, tidak selamat.





5. Kualitas produk

6. Profit


20

Sistem Pemanasan Rumah

Identifikasi fitur-fitur yang seharusnyadimasukkan dalam sistem pengendalianuntuk mencapai ketujuh obyektifpengendalian:

a. Safetyb. Environmental Protectionc. Equipment Protectiond. Smooth Operatione. Product Qualityf. Profitg. Monitoring

21

7 Obyektif: Sistem Pemanasan Rumah

Ada beberapa aspek yang akandibutuhkan untuk memastikan operaiyang aman:

Furnace akan memerlukan flame detector, yang akan mematikan gas bilanyalanya berlebihan.

Sistem air akan memiliki sebuah flow meter untuk menjamin sirkulasi air dingin; kalau tidak ada, furnace bisaoverheat.

Ruangan seharusnya memiliki detektorasap dan karbon dioksida jika terjadisalah fungsi





5. Kualitas produk

6. Profit


22


Untuk melindungi lingkungan, furnace bisa dioperasikanpada kondisi yang passehingga menghindariproduksi NOx (suhu nyalarendah). Juga, penggunanaan fuel bisadiminimisasi, sehinggamereduksi produksi GHG





5. Kualitas produk

6. Profit


23


Untuk melindungi peralatan, sistem memerlukan:

Sebuah flow meter untukmenjamin sirkulasi air. Jikaaliran ini berhenti, pembakaranakan berhenti untukmelindungi furnace darioverheating





5. Kualitas produk

6. Profit


24


Sebuah daerah mati (dead band) akan diterapkan untuk membantuoperasi yang lancar. Dead band inimemerlukan perubahan suhu yang cukup sebelum status furnace berubah (on/off). Ini akanmencegah terlalu seringnya switch disebabkan oleh perubahan suhuyang sangat kecil dalam ruangan





5. Kualitas produk

6. Profit


25


Sasaran sistem pemanasanrumah adalah menjaga suhuruang dalam daerah suhu yang menyenangkan.

Suhu rata-rata seharusnya beradapada suhu yang diinginkan dandead band seharusnya cukupkecil sedemikian rupa sehinggaberada pada daerah suhu yang menyenangkan





5. Kualitas produk

6. Profit


26


Agar bisa memaksimalkan profit (dalamkasus ini, meminimisasi pengeluaran), konsumsi fuel perlu diminimisasi padaset point suhu yang diberikan.

Untuk mencapai ini, peralatan untukmengatur udara berlebih perludipasang, karena pemanasan denganudara ekstra (tidak digunakan untukpembakaran) cenderung ineffisiensi. Hati-hati, terlalu sedikit udara bisaberbahaya!





5. Kualitas produk

6. Profit


27


Untuk memonitor kinerja sistem, sangat berguna untukmembandingkan konsumsi fuel per derajat hari. Beberapaperalatan ukur akan dibutuhkanuntuk mengumpulkan data yang diperlukan.

Kenaikan yang signifikan padaharga ini akan mengindikasikankehilangan efisiensi. Kita akanmenggabungkan data untukmenentukan akar penyebabnya





5. Kualitas produk

6. Profit


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 memuaskansemua batasan (operasi)

Soft constraint: pelanggaran sedikit batasan kualitas produk rendah mengurangi umur peralatan diijinkan tapi dihindari

Hard constraint: pelanggaran batas kritis bisa merusak peralatan tidak diijinkan dalam kondisi apapun

29


Suhu reaktor: minimum: tidak ada reaksi maksimum: kerusakan logam,

banyak sekali reaksi samping

Suhu dioperasikansangat dekat (tanpamelebihi) batasanmaksimum

30


Rasio bahan bakardan udara sedikit sekali udara:

sedikit bahan bakaryang dibakar --DIBUANG

udara berlebihan: mengurangi suhunyala -- mengurangiPERPINDAHAN PANAS

Penting sekali untuk mengendalikan udaraberlebih. Defisiensi oksigen akan berakibatkondisi yang berbahaya. Bahan bakar yangtidak bereaksi berada di ruang bakar, kalaubertemu udara lain akibatnya bisa meledak.

31


Memperluas analisis lebihdari satu dimensi, misal: suhudan aliran produk

Operasi terbaik: maksimumsuhu dan aliran (bagian pojokkanan atas)

Secara pasti ini tidak bisadicapai, karena …???

Lingkaran kecilmenunjukkan variasi yang kecil pada kedua variabel:

GANGGUAN

OPERASI TERBAIK

32

Saat kita mengendalikan sebuah proses, kita mengurangi variabilitas darivariabel-variabel kunci untuk mencapai tujuh obyektifnya.

Tanpa feedback control

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5002

3

4

5

6

time (min)ou

tlet c

once

ntra

tion

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50049

49.5

50

50.5

51

time (min)

valv

e po

sitio

n (%

ope

n)

Komposisi (% H. Key)

Reflux valve

Manfaat Pengendalian Proses

33

Dengan feedback control

Variabilitas dipindahkan dari controlled variable ke manipulated variable!

Manfaat Pengendalian ProsesSaat kita mengendalikan sebuah proses, kita mengurangi variabilitas darivariabel-variabel kunci untuk mencapai tujuh obyektifnya.

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5002.5

3

3.5

time (min)

outle

t con

cent

ratio

n

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50020

40

60

80

100

time (min)

valv

e po

sitio

n (%

ope

n)

Komposisi (% H. Key)

Reflux valve

34

Statistik apa yangdapat kita hitung dari

data ini?

Bagaimana kitamenghubungkan

variabilitas dengankinerja proses?

Manfaat Pengendalian ProsesSaat kita mengendalikan sebuah proses, kita mengurangi variabilitas darivariabel-variabel kunci untuk mencapai tujuh obyektifnya.

35

Hitung kinerja proses menggunakandistribusi, bukan harga rata-rata darivariabel kunci!

Kinerja proses = efisiensi, yield, lajuproduksi, dsb. Itu mengukur kinerjauntuk mencapai obyektifpengendalian.

Manfaat Pengendalian Proses

36

Sasaran: Memakasimalkan konversi etanaumpan tapi tidak melebihi 864oC

Mana operasi, A or B, yang lebih baik danjelaskan kenapa.

A

B

Contoh Manfaat mengurangivariabilitas pada reaktor kimia

37

A

B

Contoh Manfaat mengurangivariabilitas pada reaktor kimia

Sasaran: Memakasimalkan konversi etanaumpan tapi tidak melebihi 864oC

Mana operasi, A or B, yang lebih baik danjelaskan kenapa.

38

Menentukan satu contoh untuk setiap bagian dari tujuh kategori obyektif pengendalian

FT1

FT2

PT1

PIC1

AT1

TI1

TI2

TI3

TI4

PI2

PI3

PI4

TI5

TI6

TI7

TI8

TI9

FI3

TI10

TI11

PI5

PI6

udara

feed

fuel

product

Umpan mengalir melaluipipa dan dipanaskandengan pembakaranbahan bakar

Flue gas

BAB 2: SASARAN DAN MANFAAT - WORKSHOP 1

39

Dua contoh proses menunjukkan manfaat mengurangi variabilitas, fired heater reactor dand boiler. Diskusikan beda antara dua contoh itu. Dapatkah andamemikirkan contoh lain yang menunjukkan setiap prinsip tersebut?

0

0.1

0.2

0.3

0.4

freq

uenc

y of

occ

urre

nce

-3 -2 -1 0 1 2 3 deviation from mean

Squeeze down the variability


40

Feed

Vaporproduct


fluidSteam

F1

F2 F3

T1 T2

T3

T5

T4

T6 P1

L1

A1

L. Key

Pada dua contoh flash drum dan fired heater, pengukuran suhu sangat penting. Gambarkan beberapa metode untuk mengukur suhu dan rekomendasikan yang sangat cocok untuk contoh flash drum.

How hot is it?


41

Saat saya menyelesaikan bab ini, saya ingin dapat melakukanhal-hal berikut.

• Mengenal contoh-contoh dari tujuh (7) obyektifpengendalian pada proses-proses kimia

• Menghitung indikator dari variabilitas pada variable proses

• Dapat menghitung dampak ekonomi dari variabilitas

BAB 2: SASARAN DAN MANFAAT PENGENDALIAN

Banyak perbaikan, tapi kita perlu beberapa studi lagi!• Baca textbook• Tinjau catatannya, khususnya tujuan pembelajaran dan workshop• Uji coba nasihat-nasihat belajar mandiri• Alaminya, kita seharusnya punya tugas (assignment)!

42

• Home page

- Instrumentation Notes

- Interactive Learning Module (Bab 2)

- Tutorials (Bab 1/2)

BAB 2: SUMBER PEMBELAJARAN

43

1. Diskusikan pentingnya konsistensi kualitas dalam keputusan anda untukmemesan makanan, pakaian, dsb.

2. Gambar P&I dari proses distilasi diberikan di buku Woods, D. Process Design and Engineering Practice, Prentice-Hall, 1995 (page 2-65). Tentukan sedikitnya satu contoh setiap obyektif untuk proses ini. Evaluasi disain kontrol yang diberikan, apa itu mencapai obyektif anda?

3. Tenukan contoh-contoh proses dalan buku ajar sebelumnya dan tentukankeuntungan untuk masing-masing variabilitas yang dikurangi. Dapatkahanda menyediakan harga kuantitatif untuk manfaat ekonominya?

BAB 2: NASIHAT UNTUK BELAJAR MANDIRI

saat kuselesaikan bab ini, kuingin dapat melakukan hal-hal...

Documents