chap03- pi-diagram and instrumentations
TRANSCRIPT
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 1/46
hapt 03- PI Diagrams and tandard
Dr. Ir. Wahidin Wahab M.Sc.
Diadopsi dari bahan Ir. Abdul Wahid MT., Dept Teknik Kimia FTUI
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 2/46
Saat kuselesaikan bab ini, kuingin dapat melakukan
hal-hal berikut.
• en e as an o ye pengen a an pa aproses-proses kimia
• Dapat menjelaskan Instalasi Proses
Edisi 20 Juni 2010 2
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 3/46
‐
Edisi 20 Juni 2010 3
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 4/46
Edisi 20 Juni 2010 4
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 5/46
Edisi 20 Juni 2010 5
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 6/46
Edisi 20 Juni 2010 6
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 7/46
Edisi 20 Juni 2010 7
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 8/46
Edisi 20 Juni 2010 8
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 9/46
Edisi 20 Juni 2010 9
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 10/46
:
Mari kita diskusikan
Vapor
productT6 P1
proses ini
Feed T1T5 P 1000 kPa
MethaneEthane (LK)
Propane
Butane F1 F4
T 298 K
L1
Liquid
F2 F3
A1
Edisi 20 Juni 201010
L. Key
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 11/46
Tujuh Obyektif Pengendalian
1. Keselamatan safetTekanan tinggi
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
Vapor
productT6 PC
adalah bahaya
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk T1 T2T5
6. Prof it
7. Memonitor dan mendiagnosis
FeedF1 T3T4
L1
Liquid
F2 F3
productProcess
fluid
SteamL. Key
Edisi 20 Juni 2010 11
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 12/46
Tu uh Ob ektif Pen endalian
To flare
1. Keselamatan safet
Vapor
productT6 P1
melepas hidrokarbon
ke atmosfi r
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
T1 T2T5
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
FeedF1 T3T4
L1
6. Prof it
7. Memonitor dan mendiagnosis
Liquid
F2 F3
productProcess
fluid
SteamL. Key
Edisi 20 Juni 2010 12
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 13/46
Tu uh Ob ektif Pen endalian
1. Keselamatan safet
Vapor
productT6 P1
yang dapat
merusak pompa
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
T1 T2T5
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
FeedF1
T3T4
LC
6. Prof it
7. Memonitor dan mendiagnosis
Liquid
F2 F3
productProcess
fluid
SteamL. Key
Edisi 20 Juni 2010 13
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 14/46
Tujuh Obyektif Pengendalian
Selalu menjaga
Vapor
productT6 P1
produksi
.
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
T1 T2T5
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
eeFC
T3T4
L1
6. Prof it
7. Memonitor dan mendiagnosis
Liquid
F2 F3
A1
productProcess
fluid
SteamL. Key
Edisi 20 Juni 2010 14
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 15/46
Tu uh Ob ektif Pen endalian
Mencapai L.Key
Vapor
productT6 P1
pemanasan. y
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
T1 T2T5
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
FeedF1
T3T4
L1
6. Prof it
7. Memonitor dan mendiagnosis
Liquid
F2 F3
productProcess
fluid
SteamL. Key
Edisi 20 Juni 2010 15
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 16/46
Tujuh Obyektif Pengendalian
Gunakan
Vapor
productT6 P1
semurah mungkin
.
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
T1 T2T5
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
FeedF1
T3T4
L1
6. Prof it
7. Memonitor dan mendiagnosis
Liquid
F2 F3
productProcess
fluid
SteamL. Key
Edisi 20 Juni 2010 16
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 17/46
Tujuh Obyektif PengendalianHitung dan plot
parameter kunci ,
Vapor
productT6 P1
, ..
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
T1 T2T5
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
FeedF1
T3T4
L1
6. Prof it
7. Memonitor dan mendiagnosis
Liquid
F2 F3
A1
productProcess
fluid
SteamL. Key
A1
17
waktu
Edisi 20 Juni 2010
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 18/46
Ketujuh-tujuhnya harus dicapai.
Kegagalan untuk Memenuhi nya akan
berakibat operasi yang tidak menguntungkan
atau lebih buruk lagi, t idak selamat.
.
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
VaporT6 P1
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
T1 T2T5
6. Prof it
7. Memonitor dan mendiagnosis
FeedF1
T3T4
L1
F2 F3
18
qu
productProcessfluid Steam
A1
L. Key
Edisi 20 Juni 2010
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 19/46
s em
emanasan
uma
Identifikasi fitur-fitur yang
seharusnya dimasukkan dalamsistem pengendalian untuk mencapai ketujuh obyektif
en endalian:
a. Safety
c. Equipment Protectiond. Smooth Operation
.f. Profitg. Monitoring
Edisi 20 Juni 2010 19
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 20/46
a e erapa aspe yang a andibutuhkan untuk memastikan
operasi yang aman:
.
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
Furnace akan memerlukanflame detector, yang akan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
berlebihan. Sistem air akan memiliki sebuah
6. Prof it
7. Memonitor dan mendiagnosis
sirkulasi air dingin; kalau tidak
ada, furnace
bisa overheat.
Ruangan seharusnya memilikidetektor asap dan karbon
Edisi 20 Juni 2010 20
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 21/46
7 Obyektif:
Sistem
Pemanasan
Rumah
Untu me in ungi
lingkungan, furnace
bisa
.
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
ioperasi an pa a on isi yang tepat sehingga
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
menghindari produksi NOx(suhu nyala rendah). Juga,
6. Prof it
7. Memonitor dan mendiagnosis
penggunaan fuel bisa
diminimisasi, sehin amereduksi produksi GHG
Edisi 20 Juni 2010 21
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 22/46
7 Obyektif:
Sistem
Pemanasan
Rumah
Untuk melindungi peralatan,
sistem memerlukan:
.
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
Sebuah flow meter untuk
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
. aliran ini berhenti, pembakaran
6. Prof it
7. Memonitor dan mendiagnosis
a an er enti untu
melindun i furnace
dari
overheating
22Edisi 20 Juni 2010
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 23/46
7 Obyektif:
Sistem
Pemanasan
Rumah
e ua aera mat ea an
akan diterapkan untuk
.
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
mem antu operas yang
lancar. Deadband ini4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
memer u an peru a an su u yang cukup sebelum status
6. Prof it
7. Memonitor dan mendiagnosis
. akan mencegah terlalu seringnya
perubahan suhu yang sangat kecil
23Edisi 20 Juni 2010
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 24/46
7 Obyektif:
Sistem
Pemanasan
Rumah
asaran s stem pemanasan
rumah
adalah
menjaga
suhu
.
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
menyenangkan. 4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
u u
ra a‐
ra a
se arusnya
berada pada
suhu
yang
6. Prof it
7. Memonitor dan mendiagnosis
seharusnya cukup kecil
berada pada daerah suhu yang
men enan kan
24Edisi 20 Juni 2010
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 25/46
7 Obyektif:
Sistem
Pemanasan
Rumah
gar sa mema s ma an pro
(dalam kasus ini, meminimisasi
en eluaran , konsumsi
fuel
erlu
.
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
diminimisasi pada set point suhu
yang diberikan.
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
, peralatan
untuk
mengatur
udara
berlebih, karena pemanasan dengan
6. Prof it
7. Memonitor dan mendiagnosis
u ara e stra yg ti a iguna an
untuk pembakaran) cenderung
men ebabkan ineffisiensi.
Hati
‐hati
terlalu sedikit udara bisa
berbahaya!
25Edisi 20 Juni 2010
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 26/46
7 Obyektif:
Sistem
Pemanasan
Rumah
Untuk memonitor kinerja sistem, sangat
berguna untuk membandingkan konsumsi
.
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
bahan bakar per derajat perharihari.
Bebera a eralatan ukur akan dibutuhkan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
untuk mengumpulkan data yang
diperlukan.
6. Prof it
7. Memonitor dan mendiagnosis
mengindikasikan kehilangan efisiensi.
untuk menentukan akar penyebabnya
26Edisi 20 Juni 2010
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 27/46
Menentukan Kondisi
Operasi
Pabrik
Prinsip fisika: semua konsentrasi 0
Keselamatan, proteksi lingkungan dan peralatan
apas tas pera atan: a ran ma s mum
Kualitas produk
O eratin window O eratin window feasible o eratin re ion : daerah an
memuaskan semua batasan (operasi) Soft constraint: jika ada “sedikit” pelanggaran batasan
ua tas pro u ren a
mengurangi umur peralatan
diijinkan tapi dihindari Hard constraint: jika ada pelanggaran batas kritis
bisa merusak peralatan
Edisi 20 Juni 2010 27
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 28/46
Suhu dioperasikan
sangat dekat (tanpa
melebihi) batasan
maksimum
Suhu reaktor:
minimum: tidak ada reaksi
maksimum: kerusakan
sekali reaksi samping
Edisi 20 Juni 2010 28
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 29/46
Penting sekali untuk mengendalikan udara
Rasio a an a ar
dan udara
berlebih. Defisiensi oksigen akan berakibat
kondisi yang berbahaya. Bahan bakar yang
tidak bereaksi berada di ruang bakar, kalau se i itse a iu ara:
sedikit bahan bakar
bertemu udara lain akibatnya bisa meledak.
DIBUANG udara berlebihan:
mengurangi suhunyala mengurangi
PANAS
29Edisi 20 Juni 2010
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 30/46
Memper uas ana isis e i ari satu dimensi, misal: suhu dan
Operasi terbaik: maksimum
kanan atas)
Secara asti ini tidak bisa
dicapai, karena …???
Lingkaran kecil
GANGGUAN
menunjukkan variasi yang
kecil pada kedua variabel: OPERASI TERBAIK
Edisi 20 Juni 2010
30
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 31/46
Saat pengendalian sebuah proses, variabilitas dari variabel-variabel kunci
per ec un u mencapa u u o ye nya.
Tanpa feedback control
5
6
Komposisi (%)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
2
3
4
o u t l e t c o n c
e n t r a t i o n
time (min)
50
50.5
51
( % o p e n )
Reflux valve
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
49
49.5
time (min)
v a l v e p o s i t i o n
31Edisi 20 Juni 2010
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 32/46
Saat pengendalian sebuah proses, variabilitas dari variabel-variabel kunci
Dengan feedback control
.
Lihat skalanya!
3.5
r a t i o n
Komposisi (% )
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
2.5
time (min)
o u t l e t c o n c e n t
60
80
100
o s i t i o n ( % o
p e n )
Reflux valve
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
20
40
time (min)
v a l v e p
32
Variabilitas dipindahkan dari controlled variable ke manipulated variable!
Edisi 20 Juni 2010
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 33/46
Saat kita mengendalikan sebuah proses, variabilitas dari variabel-variabel
kunci diperkecil untuk mencapai tujuh obyektifnya.
Statistik apa yang
dapat kita hitung dari
data ini?
Bagaimana kita
menghubungkan
Edisi 20 Juni 2010 33
var a as engan
kinerja proses?
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 34/46
Kiner a roses = efisiensi ield la u
produksi, dsb. Itu mengukur kinerja
untuk mencapai obyektif
pengendalian.
Hitung kinerja proses menggunakan
, -
variabel kunci!
34Edisi 20 Juni 2010
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 35/46
Contoh Manfaat memperkecil Avar a tas pa a rea tor m a
asaran: ema s ma an onvers e ana
umpan tapi tidak melebihi temperatur 864oC
Mana o erasi A or B an lebih baik dan jelaskan kenapa.
Edisi 20 Juni 2010
35
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 36/46
AContoh Manfaat memperkecil
asaran: ema s ma an onvers e ana
umpan tapi t idak melebihi 864oC
Mana o erasi A or B an lebih baik dan jelaskan kenapa.
Edisi 20 Juni 2010
36
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 37/46
Vent
Cooling
Water
g
e
h
Feed
f
OverheadProduct
a b
c
d
Bottom
Product
37Edisi 20 Juni 2010
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 38/46
Process Out ut si nals
Edisi 20 Juni 2010 38
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 39/46
Edisi 20 Juni 2010 39
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 40/46
Edisi 20 Juni 2010 40
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 41/46
Process Control
Chart
Edisi 20 Juni 2010 41
Standard Signals
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 42/46
Standard Signals
Edisi 20 Juni 2010 42
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 43/46
ugas
:
Tugas:
,
controller, control valve) dan proses pada peralatanPRESSURE CONTROL di Lab. KENDALI
Membuat sketsa peralatan PRESSURE CONTROL di Lab. KENDALI
tersebut
43Edisi 20 Juni 2010
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 44/46
‐
Menentukan satu contoh cara untuk memenuhi setiap bagian dari tujuh kategori obyektif
.
PIC
1
Umpan mengalir melalui
pipa dan dipanaskan
den an embakaran
Flue
gas
FT
1
AT
1
TI
1
PI
4
PI
5
bahan bakar
TI
2
TI
5
TI
feed
PT
1
TI
3
6
TI
7 TI
9
TI
10
product
FT
2
4
TI
8 FI
3 TI
44
PI
2
PI
3
PI
6udara
fuel
Edisi 20 Juni 2010
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 45/46
•Buku Acuan :
. . , . ,
Automatic Process Control, John Wiley & Sons, 1985, ISBN 0-471-88346-8
2. D. E Seborg, T. F. Edgar, D. A. Mellichamp, Process Dynamics and Control,
- - - , ,
3. Bequette, R. W., Process Dynamics: Modeling, Analysis, and Simulation,
Prentice Hall,1998
,
Penerbit Erlangga, 1985, Bandung
• Home page : http://www.pc-education.mcmaster.ca
- Instrumentation Notes
- Interactive Learning Module (Bab 1)
- Tutorials (Bab 1/2)
20 Juni 2919 45
• Textbook Appendix A on drawing symbols;\: ISA tandard Handbook
- Lihat rujukan untuk detail atau simbol
7/24/2019 Chap03- PI-Diagram and Instrumentations
http://slidepdf.com/reader/full/chap03-pi-diagram-and-instrumentations 46/46
NASIHAT UNTUK BELAJAR MANDIRI
1. Diskusikan pentingnya konsistensi kual itas dalam keputusan anda untuk
memesan makanan, pakaian, dsb.
2. Gambar P&I dari proses distilasi diberikan di buku
Woods, D. Process Design and Engineering Practice, Prentice-Hall , 1995
- .
ini. Evaluasi disain kontrol yang diberikan, apa itu akan mencapaiobyektif anda?
. emu an con o -con o proses a am u u a ar se e umnya an
tentukan keuntungan untuk masing-masing variabilitas yang dikurangi.
Dapatkah anda menyediakan harga kuantitatif untuk manfaat
46Edisi 20 Juni 2010