p & id beserta variabel kontrolnya.docx

TUGAS PENGENDALIAN PROSES

“P&ID BESERTA KONTROL TERHADAP VARIABEL PROSESNYA”

KELOMPOK 6

KELAS C

ANWAR SUMIANTO (1007)

BENNY AHMADI (1207121320)

HELMI BAHAR (1207136496)

GENARDUS OKTAVRI S (1207113646)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS RIAU

2015

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa

karena atas berkat dan rahmat karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan makalah

yang berjudul ”P&Id beserta Kontrol terhadap Variabel Prosesnya” tepat pada

waktunya. Tugas ini ditujukan untuk memenuhi tugas mata kuliah Pengendalian

Proses.

Pada kesempatan ini tidak lupa penulis sampaikan terima kasih kepada

bapak Dr.Ir Bahruddin, MT yang telah memberikan bimbingan dan arahan dalam

penulisan makalah ini.

Kami menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan

kelemahannya, baik dalam isi maupun sistematika penulisannya. Hal ini

disebabkan oleh keterbatasan pengetahuan dan wawasan kami. Oleh sebab itu,

kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang dapat menyempurnakan makalah

ini.

Akhirnya, kami mengharapkan semoga makalah ini dapat memberikan

manfaat, khususnya bagi kami dan umumnya bagi pembaca.

Pekanbaru, 20 Februari 2014

Penyusun

1

DAFTAR PUSTAKA

HALAMAN JUDUL

KATA PENGANTAR........................................................................................................... 1

DAFTAR ISI.......................................................................................................................... 2

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang.................................................................................................................41.2 Perumusan Masalah.........................................................................................................51.3 Tujuan..............................................................................................................................51.4 Manfaat............................................................................................................................5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Air....................................................................................................................................6

2.1.1 Sifat Umum Air......................................................................................................6

2.1.2 Sumber-Sumber Air...............................................................................................7

2.1.3 Pembagian Air.......................................................................................................7

2.2 Zat Pengotor Dalam Air...................................................................................................9

2.2.1 Padatan Tersuspensi Dalam Air.............................................................................9

2.2.2 Padatan Terlarut.....................................................................................................9

2.2.3 Gas Terlarut...........................................................................................................9

2.3 Klasifikasi Pengolahan Air..............................................................................................10

2.3.1 Pengolahan Eksternal.............................................................................................10

2.3.2 Pengolahan Internal...............................................................................................11

BAB IV ION EXCHANGER

4.1 Resin Penukar Ion............................................................................................................14

4.1.1 Pengertian..............................................................................................................14

4.1.2 Jenis-Jenis Resin Penukar Ion................................................................................14

4.1.3 Sifat Resin Penukar Ion.........................................................................................16

2

4.2 Prinsip Ion Exchanger......................................................................................................17

4.3 Proses Pertukaran Ion.......................................................................................................18

4.4 Operasi Sistem Pertukaran Ion.........................................................................................19

4.4.1 Tahap Layanan.......................................................................................................20

4.4.2 Tahap Pencucian Balik..........................................................................................20

4.4.3 Tahap Regenerasi...................................................................................................20

4.4.4 Tahap Pembilasan..................................................................................................23

4.4.5 Penghilangan Gas (Deaerator)...............................................................................23

DAFTAR PUSTAKA............................................................................................................24

3

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Untuk membantu kelancaran pekerjaan instrumentasi dilapangan teknisi-

teknisi instrumentasi harus memahami beberapa dokumen yang dapat

menjelaskan lokasi, fungsi, dan parameter yang diukur atau dikontrol, spesifikasi,

instalasi, kalibrasi, riwayat instrumen, Selain itu untuk penggambaran instrumen

dalam diagram mengikuti standar internasional juga harus dipahami.

Berikut ini adalah beberapa dokumen yang diperlukan oleh bagian

instrumen :

Process flow sheet Piping and instrument Diagram Instrument index sheet Instrument specification sheet Loop wiring diagram Instalation detail Gambar-gambar khusus seperti:

- Instrument tubing support layout- Schematic control diagram- Emergency shutdown system- Instrument wiring detail- Daftar alarm dan shutdown

Beberapa informasi yang juga diperlukan adalah:

Process information Instrument specification & standarts Electrical specification Vendor Drawing

Oleh karena itu, dibutuhkan pemahaman yang baik mengenai dokumen yang

diperlukan oleh bagian instrumen yang salah satunya adalah P&ID ( Piping and

4

Instrument Diagram ) Agar dapat melakukan pengontrolan terhadap variabel

prosesnya.

1.2 Tujuan Penulisan

1. Untuk mengetahui makna dari simbol – simbol P&Id standar yang terdapat

pada suatu flow sheet.

2. Untuk mengetahui variabel kontrol, variabel manipulasi, dan variabel

gangguan (disturbance) dalam salah satu loop yang ada.

3. Untuk mengetahui cara mengontrol suatu variabel proses yanga terdapat

didalam suatu industri.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Piping and Instrument Diagram ( P&ID )

Menunjukkan secara detail informasi mengenai peralatan proses dan

instrumen yang terpasang pada plant.,seperti misalnya:

Peralatan proses dan dan desain variabel proses Persambungan pipa dengan ukuran, material, dan spesifikasi fabrikasi Kebutuhan utilitis termasuk ukuran pipa, material Semua peralatan utama instrument

Dalam beberapa situasi secara skematis masing-maring proses dan line

utilitis digambarkan dalam diagram ini, sehingga diagram ini menjadi sumber

informasi teknisi instrumen dalam melakukan pekerjaan, dan perubahan-

perubahan atau modifikasi sering juga dibuat pada saat pekerjaan sedang berjalan.

Pada diagam ini semua peralatan proses dan sistem instrumentasi digambarkan

dalam bentuk simbol-simbol standar “Instrument Society of America” yang biasa

disebut ISA Standart.

2.1.1 Line Instrument Symbol

Berdasarkan line simbol ini dapat dibedakan sistem instrumentasi yang

terpasang apakah pneumatic, electric atau hidrolic. Berikut ini beberapa line

simbol :

6

2.2 Instrument Diagram

Penggambaran instrumen kedalam diagram biasanya berupa lingkaran dan

diberi idektifikasi.

7

Gambar 2.1 Instrumen Umum dan Fungsi dari simbol - simbol

2.3 Instrument Identification

Umumnya suatu kawasan industri atau proses produksi mempunyai unit

unit proses kecil yang satu dengan lainnya saling berkaitan. Fungsi instrumen

adalah untuk memonitor, mengatur dan menjaga agar proses berjalan nornal.

Untuk memudahkan mengenal instrumen yang dipasang pada satu plan maka

setiap instrument perlu diberi tanda pengenal (instrument identification). Dari

tanda pengenal berupa “tag number” dapat diketahui Parameter yang diukur,

fungsi instrumen, lokasi dipasang, dan nomor urut dari instrumen tersebut. Cara

identifikasi instrumen adalah dengan huruf dan angka. Dengan adanya tag number

dari maring-masing instrumen yang terpasang dan dibantu dengan gambar-gambar

instrumen (piping and instrumen diagram, loop drawing, hookup drawing)

seorang ahli instrumen dapat dengan mudah mencari instrumen-instrumen yang

perlu mendapat perawatan.

Arti dari huruf dan angka tersebut adalah :

T : Variabel yang diukur, temperatur

R : Fungsi alat ukur, Recorder

C : Fungsi alat ukur, Kontroler

8

9

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 P&ID beserta Kontrol Terhadap Variabel Prosesnya

3.1.1 Pressure Control

Kontroler ini mengendalikan tekanan (pressure) pada nilai set point-

nya.Gambar berikut ini memperlihatkan contoh dari mekanisme pressure control.

Gambar 2.2 Sistem Pengendalian Tekanan

Variabel control :Tekanan

Variabel manipulasi :Lajualirpada final control (Valve) danlajualir inlet (Fi)

Variabel gangguan :Temperatur

Penjelasan gambar:

- Pressure Indicator berupa Differential Pressure Cell mengukur tekanan P di

dalam tangki.

- Nilai P akan dibandingkan dengan set point PSP, yaitu tekanan yang diinginkan

- Controler akan memutuskan/mengoreksi error dengan mengirimkan sinyal ke

elemen pengendali akhir

- Berdasarkan sinyal ini control valve akan membuka atau menutup sampai

keadaan ideal tercapai

10

- Mekanisme kontrol yang tepat adalah apabila P naik (turun), maka control valve

akan membuka (menutup).

3.1.2 Pengendalian Proses Unit Distilasi Pada Pabrik

Elemen-elemen pengendali yang terlibat :

a.       Unit Pengukuran

Unit pengukuran berfungsi mengubah informasi besaran fisik terukur (variabel

proses) menjadi sinyal standar. Unit ini terbagi atas dua bagian yaitu sensor dan

transmiter.

        Sensor (elemen perasa atau pengindera) adalah piranti yang merespon rangsangan

fisik yang langsung berhubungan dengan variabel proses. Sensor temperatur yang

biasa digunakan adalah RPD (Resistance Temperature Detector) atau

Thermocouple. Sensor laju alir yang biasa digunakan adalah Orifice. Sensor

tekanan yang biasa digunakan adalah Mano Meter atau Bourdon Tubes. Sensor

komposisis yang biasa diguanakan adalah Cromatogram. Sensor level yang biasa

digunakan adalah Bubller level.

        Transmitter yaitu piranti yang berfungsi mengubah energi atau informasi yang

datang dari sensor menjadi sinyal standar. Dua sinyal standar yang sering dapat

dipakai adalah sinyak lisrtrik dan pneumatik.

b.      Unit Kendali akhir

Unit kendali akhir bertugas menerjemahakan sinyal kendali menjadi aksi atau

tindakan koreksi melalui pengaturan variabel pengendali atau variabel

termanipulasi. Unit ini terdiri dari dua bagian besar, yaitu actuator dan elemen

regulasi. Jenis penggerak yang penting dalam industri proses adalah pneumatik,

elektrik, dan hidrolik. Katup kendali (Control Valve) merupakan unit kendali

akhir yang paling banyak dipakai di Industri kimia.

c.       Unit Pengendali

Unit pengendali merupakan “otak” sistem dalam pengendalaian. Pengendali

adalah piranti yang melakukan perhitungan atau evaluasi nilai eror menurut

algoritma kendali. Unit pengendali terbagi menjadi auto dan manul. Contoh

controller yang biasa dipakai adalah PCT-10 atau PC/komputer.

11

Sistem Kontrol : Pada proses distilasi ini ada beberapa sistem pengendalian yang dapat dilakukan.

Pengendalian yang dapat digunakan adalah:

        Pengendalian komposisi pada produk atas:

Untuk dapat memperoleh produk atas sesuai dengan yang diinginkan, dapat

dilakukan pengendalain terhadap laju alir refluks, refluks rasio, dan laju air

distilat. Laju alir refluks berbanding lurus dengan refluks ratio, semakin besar

nilai refluks ratio maka laju alir refluks akan semakin besar. Besarnya laju alir

refluks mempengaruhi temperatur kolom distilasi dan meningkatkan komposisis

di produk atas.

        Pengendalian tekanan di kolom distilasi:

Untuk dapat memperoleh tekanan di kolom distilasi sesuai dengan yang

diingiinakan, dapat dilakukan dengan beberapa metode yaitu vent to atmosphre,

Cooling Water, Flooded Condenser, dan Partial condensor. Tekanan pada kolom

distilasi mempengaruhu titik didih campuran yang akan dipisahkan, serta penting

dilakukan untuk menunjang keamanan kerja dan keamanan peralatan.

Deskripsi sistem kontrol pada unit distilasi

12

Gambar 2.3 Flow Sheet Unit Distilasi Suatu Pabrik

a. Kontrol suhuPada kolom distilasi dipasang sebuah termokopel yang berfungsi

sebagai sensor yaitu pada simbol TE. Apabila suhu yang terbaca pada

termokopel adalah 1000C, sedangkan suhu yang seharusnya adalah 1500C,

maka valve dibuka dan air akan diumpankan ke boiler. Pada boiler

dihasilkan steam dan diumpankan ke kolom distilasi untuk menaikkan

suhu. Apabila suhu mencapai 1500C valve ditutup, sehingga tidak ada

steam yang diumpankan ke kolom distilasi.

Pada sistem kontrol ini variabel kontrol adalah suhu, sedangkan

variabel gangguan adalah komposisi dan variabel manipulasi adalah laju

alir yaitu dengan dipasang pompa.

b. Kontrol laju alir

Umpan dialirkan dengan pompa, dimana untuk mengetahui laju

alirnya dipasang orifice yang berfungsi sebagai sensor. Apabila pada

orifice menunjukan laju alirnya 10 m3/s sedangkan yang seharusnya adalah

5 m3/s, maka bukaan valvenya diperbesar maka akan menaikkan laju

alirnya. Pada sistem kontrol ini, variabel kontrolnya adalah laju alir,

variabel gangguan adalah suhu, komposisi.

3.1.3 Elevation Control

Gambar 2.4 Contoh Flow sheet

13

Gambar 2.5 Contoh Flow Sheet

Pada flow sheet diatas, terdapat variable kontrol dan variabel manipulasi.

Ketinggian volum dari larutan toluene dan benzene pada reaktor akan di ukur

oleh level control (LC). Jika tinggi larutan sudah sesuai dengan yang ditentukan,

maka level kontrol akan mengirimkan sinyal kepada kontrol valve untuk menutup

aliran dari larutan toluene yang masuk. Sehingga ketinggian larutan dalam reaktor

tidak melebihi kapasitas yang telah ditentukan. Pada nomor 2, terdapat aliran

keluar campuran benzene dan toluene. Laju alir campuran tersebut akan dikontrol.

Jika laju alir kurang dari yang ditetapkan, maka valve kontrol akan membuka

aliran lebih besar, tetapi jika laju alir lebih dari yang di set, maka bukaan valve

akan di perkecil.

14

Variabel kontrol

ketinggian

Variabel manipulasi

Variabel

manipulasi

Variabel kontrol

laju alir

Variabel

pengganggu

Benzene

3.1.4 P&Id Fraksionasi Ethylene Dan Ethane

Pemisahan crude oil merupakan contoh dari sebuah sistem yang sangat

terperinci. Proses ini menghasilkan berbagai macam produk sebagai hasil samping

dan sering kali dilakukan sistem reflux untuk mengoptimasi diameter tower agar

komponen yang didapat memiliki kualitas yang lebih baik. Gambar 2.6 sebuah

fractionator yang memisahkan ethylene dan ethane dengan sebuah kondenser

refrigerant. Proses ini harus memiliki sistem kontrol yang baik seperti kontrol

tekanan, laju alir dan level.

Gambar 2.6 Fractionator untuk pemisahan ethylene dan ethane dengan sebuah

kondenser refrigerant. Fc pada umpan, reflux, dan steam masuk. Lc pada produk

bawah dan uap refrigerant. Pc pada produk atas.

15

Gambar 2.6 pada umpan terdapat valve sebagai final control untuk

mengontrol laju alir umpan yang masuk ke fractionator. Variabel gangguan pada

aliran ini adalah laju alir umpan yang berubah-ubah. Hal serupa terjadi pada reflux

dari pompa reflux, dan pada aliran steam masuk. Pada semua laju alir yang

dikontrol sensor mengirimi sinyal pneumatik ke controller yang sudah ditentukan

set pointnya. Setelah itu controller memerintahkan final kontrol berupa valve

untuk menyesuaikannya dengan set point.

Level control dibutuhkan untuk mengatur ketinggian liquid dalam kolom

fractionator dan accumulator. Pada fractionator level control dibutuhkan agar

tidak terjadi overflow dalam kolom sehingga mengganggu proses. Begitu juga

pada accumulator untuk mengatur ketinggian produk atas yang akan di reflux

kembali. Sebagai final kontrol berupa valve. Variabel pengganggu berupa laju alir

umpan yang tidak konstan pada kolom fractionator dan laju alir produk atas yang

akan masuk ke accumulator. Sensor yang ada pada kolom fractionator dan

accumulator mengirim sinyal pneumatik kepada controller, kemudian controller

menyesuaikannya dengan set point lalu dikirim ke final control.

Pressure control dibutuhkan untuk mengatur tekanan pada kolom

fractionator. Tekanan harus dijaga dengan baik, karena tekanan bisa

mempengaruhi suhu dalam kolom fractionator. Jika suhu terganggu maka proses

pemisahan antara ethylene dan ethane juga akan terganggu. Sensor yang ada pada

kolom fractionator dan accumulator mengirim sinyal pneumatik kepada

controller, kemudian controller menyesuaikannya dengan set point lalu dikirim ke

final control.

3.1.5 Level, Temperature, and Pressure Control

Berikut adalah flowsheet suatu pabrik dilengkapi dengan simbol dari

proses kontrolnya.

16

Gambar 2.7 Flow Sheet Suatu Pabrik

Dari gambar di atas, bagian yang akan dibahas adalah pada bagian reaktor

(lingkar warna merah). Untuk mendapatkan produk yang maksimal, maka kondisi

operasi dari reaktor harus dikontrol. Terdapat beberapa variabel kontrol, yaitu

level (LC), suhu (TC), tekanan (PC) dan laju alir (FC) dapat dilihat pada gambar

dibawah.

Gambar 2.8 Variabel Control

17

a. Level- Variabel kontrol : level (tinggi muka)

- Variabel manipulasi : laju alir umpan reaktor

- Variabel gangguan : laju alir keluaran reaktor dan umpan

Level (tinggi muka) dapat diidentifikasi menggunakan beberapa alat yang

dapat diklasifikasikan menjadi displacement type, differential pressure type,

ultrasonic type dll. Alat-alat tersebut berfungsi sebagai sensor. Jika tinggi muka

melebihi atau kurang dari yang seharusnya, maka sensor akan memberikan sinyal

pada controller. Controller akan membandingkan data yang diterima dari sensor

dengan set point yang sebelumnya sudah diatur dan memberikan perintah pada

final control untuk melaksanakan perintah agar selisih antara set point dan data

dari sensor menjadi kecil. Jika tinggi muka lebih dari yang seharusnya, maka

valve yang mengatur laju alir umpan reaktor akan memperkecil laju alir. Begitu

juga sebaliknya jika tinggi muka kurang dari yang seharusnya.

b. Suhu- Variabel kontrol : suhu

- Variabel manipulasi : laju alir steam yang memasuki koil

pemanas

- Variabel gangguan : suhu umpan reaktor

Suhu pada reaktor dijaga konstan. Untuk menjaga agar suhu tetap konstan,

maka dibutuhkan sistem pengontrolan suhu. Sensor dapat berupa thermostat,

thermometer ataupun termokopel. Sensor akan mengidentifikasi nilai suhu yang

ada di reaktor dan akan mengirim sinyal menuju controller. Controller akan

membandingkan data yang diperoleh dari sensor dan membandingkannya dengan

set point. Selanjutnya, controller akan mengirimkan perintah pada final control

untuk meminimalisir perbedaan antara set point dengan data dari sensor. Final

control akan melakukan perintah memperkecil atau memperbesar aliran steam

yang memasuki koil pemanas tergantung dari suhu yang berada di reaktor. Jika

18

suhu lebih kecil dari suhu operasi yang diinginkan, maka aliran steam akan

diperbesar.

c. Tekanan

- Variabel kontrol : tekanan

- Variabel manipulasi : laju alir umpan

- Variabel gangguan : suhu

Sensor untuk mengidentifikasi tekanan pada reaktor dapat beropa

barometer. Data yang diperoleh sensor akan dikirim menuju controller dan akan

dibandingkan dengan set point. Controller akan memerintahkan final control

melakukan tindakan untuk meminimalisir selisih antara set point dengan data dari

sensor. Final control akan memperkecil aliran melalui valve untuk meningkatkan

tekanan jika tekanan dalam reaktor menurun.

19

DAFTAR PUSTAKA

Drive , Alexander, 1984, ISA-5.1-1984 (R1992) Formerly ANSI/ISA-5.1-1984

(R1992). 1992. Instrumentation Symbols and Identification ISA. United

Stated Of America : The Instrumentation, Systems, and Automation

Society.

Process Industry Practices P&ID. 2008. PIP PIC001 Piping and Instrumentation

Diagram Documentation Criteria. Texas : The Instrumentation, Systems,

and Automation Society (ISA).

Stephanopolous, George. 1984. Chemical Process Control : An Introduction to

Theory and Practice. New Jersey : Prentice hall.

Walas, Stanley M. 1988. Chemical Process Equipment Selection and Design. New

York : Butterworths USA.

20