Ringkasan Inherent Safety in Process Plant Design [PDF]

Citation preview

Introduction Tujuan dari desain proses adalah untuk menciptakan suatu proses, yang menguntungkan, ekonomis, aman, ramah lingkungan dan ramah pengguna. Ini dicapai oleh optimalisasi alternatif proses menurut ekonomis dan fungsional kriteria. Untuk mewujudkan hal tersebut maka diperlukan pula keselamatan pabrik yang memenuhi persyaratan tertentu. Hal ini disebabkan sebagai persyaratan hukum umum, citra perusahaan dan juga alas an ekonomi. Keamanan suatu proses kimia dapat dicapai melalui internal (inheren) dan sarana eksternal. Keamanan inheren (Kletz, 1984) berhubungan dengan sifat-sifat proses. Proses yang tidak aman sendiri dapat menghasilkan kerugian dari segi produksi dan modal. Inti dari keamanan (Inherent Safety) adalah untuk menghindari dan menghilangkan bahaya daripada untuk kendalikan mereka dengan sistem pelindung tambahan, yang merupakan prinsip eksternal keamanan. Imbalan terbesar dicapai dengan memverifikasi bahwa keselamatan melekat telah dipertimbangkan sejak awal dan sering dalam proses dan desain teknik (Lutz,1997). Untuk menerapkan Inherent Safety dalam praktek, metode untuk memperkirakan yang melekat keamanan diperlukan alternatif desain yang berbeda. Metode seperti Dow dan Indeks Mond biasanya digunakan dalam industri kimia, tetapi dalam bahaya kebakaran dan ledakan. Mereka juga sering membutuhkan informasi rinci tentang proses, sedangkan pada awal desain hanya ada sedikit pengetahuan tersedia.



Keselamatan Bahaya adalah suatu kondisi yang berpotensi menyebabkan cedera atau kerusakan. Proses kimiawi biasanya memiliki sejumlah potensi bahaya, misalnya bahan mentah dan toksisitas dan reaktivitas menengah, pelepasan energi dari reaksi kimia, suhu tinggi, tekanan tinggi, jumlah bahan yang digunakan, dll. Masing-masing bahaya ini berdampak pada keseluruhan proses risiko (Hendershot, 1995). Mengejar keselamatan sebagian besar adalah masalah identifikasi bahaya, menghilangkannya jika memungkinkan atau dengan cara lain melindungi dari konsekuensi



keselamatan adalah konsep menanggulangi bahaya yang teridentifikasi, penilaian risiko dan pencegahan kecelakaan. Keamanan harus selalu didahulukan dan tetap demikian meskipun ada biaya. Desain dan pemikiran yang bagus sering kali dapat meningkatkan keamanan dengan biaya lebih rendah. Risiko menurut Chartered Insurance Institute (1974) adalah probabilitas matematis dari peristiwa yang tidak diinginkan terjadi, dalam keadaan tertentu atau dalam jangka waktu tertentu. Dalam suatu pabrik atau proses, kerugian mungkin seperti kerusakan untuk peralatan, hilangnya produksi atau kerusakan lingkungan serta cedera atau kematian. Risiko melibatkan dua parameter terukur: konsekuensi dan probabilitas(Taylor, 1994). Menurut Kharbanda dan Stallworthy (1988) keselamatan merupakan konsep yang meliputi identifikasi bahaya, penilaian risiko dan pencegahan kecelakaan.



Peninjauan Keamanan Evaluasi keselamatan biasanya dilakukan dengan metode analisis keselamatan. Analisis keamanan adalah pemeriksaan sistematis dari struktur dan fungsi sistem proses bertujuan untuk mengidentifikasi kontributor kecelakaan potensial, mengevaluasi risiko yang disajikan oleh mereka dan menemukan langkah-langkah pengurangan risiko (Koivisto, 1996).



Peninjauan Bahaya dengan metode CCP



Metode Analisa dan Perancangan Proses 1. Indeks Bahaya Kebakaran dan Ledakan Dow Tujuan dari Indeks Bahaya Kebakaran dan Ledakan Dow (Dow, 1987) adalah untuk: 1. Mengukur kerusakan yang diharapkan dari potensi kebakaran dan insiden ledakan di istilah realistis, 2. Mengidentifikasi peralatan yang kemungkinan besar akan berkontribusi pada penciptaan atau eskalasi insiden 3. Mengkomunikasikan kebakaran dan ledakan potensi risiko bagi manajemen. Indeks Dow adalah produk dari Bahaya Satuan Faktor dan Faktor Material. Faktor material (MF) untuk unit proses diambil sebagai yang paling berbahaya substansi yang ada, yang mengarah pada analisis kasus terburuk yang bisa terjadi benar-benar terjadi. MF adalah nilai yang menunjukkan intensitas pelepasan energi dari bahan atau campuran bahan yang paling berbahaya yang ada dalam jumlah signifikan kuantitas dalam proses.



2. Mond Index Indeks Mond (ICI, 1985) telah dikembangkan dari versi 1973 dari Indeks Dow F&E. Modifikasi utama metode Dow meliputi (Lees,1996): 1) berbagai proses dan instalasi penyimpanan yang lebih luas dapat dipelajari, 2) mencakup pengolahan bahan kimia yang memiliki sifat mudah meledak, 3) meningkatkan bahaya pertimbangan untuk hidrogen, 4) bahaya proses khusus tambahan, 5) toksisitasdimasukkan ke dalam penilaian. Dalam Indeks Mond, pabrik dibagi menjadi beberapa unit berdasarkan kelayakan menciptakan penghalang pemisah. Oleh karena itu, tata letak pabrik termasuk indeks yang dihitung. Bahaya potensial dinyatakan dalam beberapa istilah dari nilai awal sekumpulan indeks untuk kebakaran, ledakan, dan toksisitas. 3. Hazard and Operability Analysis (Hazop) Analisis Bahaya dan Operabilitas (Hazop) (Kletz, 1992) adalah salah satu metode analisis keselamatan yang paling banyak digunakan dalam industri proses. Ini adalah salah satu yang paling sederhana pendekatan untuk identifikasi bahaya. Hazop didasarkan pada kata-kata panduan tersebut sebagai no, more, less, reverse, selain, yang harus ditanyakan untuk setiap pipa dan vessel. Maksud dari kata-kata quide adalah untuk merangsang imajinasi, dan metodenya sangat bergantung pada keahlian orang-orangnya melakukan analisis. 4. Prototype Index of Inherent Safety (PIIS) Edwards dan Lawrence (1993) telah mengembangkan Indeks Prototipe Inherent Keselamatan (PIIS) untuk desain proses. PIIS dihitung sebagai skor total, yang merupakan penjumlahan dari suatu bahan kimia skor dan skor proses. Skor kimia terdiri dari inventaris, mudah terbakar, mudah meledak dan toksisitas. Skor proses termasuk suhu, tekanan dan hasil. PIIS dihitung sebagai skor total, yang merupakan penjumlahan dari suatu bahan kimia skor dan skor proses. Skor kimia terdiri dari inventaris, mudah



terbakar, mudah meledak dan toksisitas. Skor proses termasuk suhu, tekanan dan hasil. Beberapa skor didasarkan pada tabel serupa di Indeks Dow dan Mond. Lainnya telah dibangun dengan membagi domain nilai parameter ke dalam rentang dan menetapkan skor untuk setiap rentang



Perbandingan Dow Fire and Explosien Index, Mond Index, HAZOP dan PIIS.



Keterbatasan Metode Analisis Keselamatan yang Ada dalam Desain Proses Konseptual Tabel 2 merepresentasikan informasi yang dihasilkan dalam tahapan desain yang berbeda. Pada fase desain awal, informasi yang tersedia terbatas pada bahan mentah, produk, produk sampingan, kapasitas kasar, fase utama proses, dan kisaran kasar kondisi proses (suhu dan tekanan).



Dapat dilihat dengan membandingkan informasi yang tersedia (Tabel 2) dan persyaratan informasi (Tabel 3) bahwa metode indeks keselamatan yang melekat, seperti PIIS (Bab 4) atau ISI (Bab 8), adalah metode yang paling sesuai di fase pradesain. Mereka memiliki persyaratan informasi yang rendah dibandingkan dengan metode yang lebih rinci.



Inherent Safety Inherent Safer Design adalah salah satu yang menghindari bahaya. alih-alih mengendalikannya, terutama menghilangkan atau mengurangi jumlah bahan berbahaya di pabrik atau jumlah operasi berbahaya.



Prinsip dasarnya adalah dan menghindari penggunaan bahan berbahaya bahan, meminimalkan persediaan bahan berbahaya dan bertujuan proses yang lebih sederhana dengan alternatif proses yang lebih ringan dan moderat. Inherent Safety pertama kali diekspresikan secara luas pada akhir tahun 1970-an oleh Trevor Kletz. Prinsip dasarnya adalah dan menghindari penggunaan bahan berbahaya bahan, meminimalkan persediaan bahan berbahaya dan bertujuan proses yang lebih sederhana dengan alternatif proses yang lebih ringan dan moderat (Kletz,1984) 1. Prinsip Keamanan Inherent Keamanan yang melekat adalah upaya mendesain bahaya dari suatu proses, sebagai lawan menggunakan kontrol teknik atau prosedural untuk mengurangi risiko. Keamanan yang melekat paling baik dipertimbangkan pada tahap awal desain, ketika pilihan rute dan konsep proses dibuat. Kletz (1984, 1991) telah memberikan Prinsip-Prinsip Dasar Keselamatan Inheren sebagai berikut: 1. Intensifikasi



5. Simplifikasi



2. Substitusi



6. Perubahan Dini



3. Atenuasi



7. Menghindari Efek Samping



4. Pengurangan Efek Samping



8. Memperjelas Status



Inherent Safety pada Pendahuluan perancangan Proses Kemungkinan untuk mempengaruhi Inherent Safety dari suatu proses berkurang sebagai hasil desain dan semakin banyak keputusan teknik dan keuangan yang dimiliki telah dibuat. Jauh lebih mudah untuk mempengaruhi konfigurasi proses dan keselamatan yang melekat dalam fase desain konseptual daripada di fase proses selanjutnya rancangan. Seperti yang ditunjukkan Hendershot (1995), sebagian besar opsi proses akan secara inheren lebih aman sehubungan dengan satu jenis bahaya, tetapi mungkin kurang aman dari sudut pandang yang lain. Dalam beberapa kasus, keseimbangan keseluruhan terlihat jelas dan mudah dilakukan dapatkan persetujuan umum tentang opsi mana yang menawarkan keseimbangan keseluruhan yang paling aman.



Evaluasi dari Inherent Safety Seperti yang ditunjukkan Hendershot (1995), sebagian besar opsi proses akan secara inheren lebih aman sehubungan dengan satu jenis bahaya, tetapi mungkin kurang aman dari sudut pandang yang lain. Dalam beberapa kasus, keseimbangan keseluruhan terlihat jelas dan mudah dilakukan dapatkan persetujuan umum tentang opsi mana yang menawarkan keseimbangan keseluruhan yang paling aman. Di lain kasus keseimbangan yang kurang jelas, dan alat yang lebih canggih termasuk skema peringkat kualitatif, analisis risiko kuantitatif dan keputusan formal alat pembuatan mungkin diperlukan. Seiring berkembangnya waktu, para ilmuwan kemudian mengembangkan berbagai metode yang dapat dipakai untuk menentukan apakah suatu system lebih aman atau tidak. Diantaranya HAZOP, PIIS, Dow Fire and Explosion Indek, dan Mond Index.



Faktor yg Dipilih Untuk Mewakili Inherent Safety Dalam Proses Awal Rancangan 1.



Panas Reaksi



Reaksi eksotermik, jika panas dihasilkan. Reaksi dalam jumlah banyak panas atau gas yang dilepaskan berpotensi berbahaya, terutama saat puasa dekomposisi atau oksidasi lengkap. 2.



Substansi Berbahaya



Zat berbahaya yang ada dalam proses diidentifikasi berdasarkan zat tersebut mudah terbakar, mudah meledak dan toksisitas. Mudah terbakar gas dan uap cairan yang mudah terbakar merupakan perhatian besar dalam industri proses. 3



Tingkat Mudah terbakar (Flammibility)



Flamability berarti kemudahan bahan terbakar di udara (King, 1990). Ini berlaku untuk gas, cairan, dan padatan. Sifat mudah terbakar sangat penting untuk diketahui Misalnya dalam kasus kebocoran. Cairan yang memiliki titik nyala di bawah pengolahan atau suhu penyimpanan dapat menimbulkan campuran yang mudah terbakar dan sedang umumnya dianggap berbahaya.



4.



Daya Ledak



Daya ledak di sini berarti kecenderungan bahan kimia untuk menjadi bahan peledak campuran di udara. Ketika ledakan terjadi di atmosfer, energi dilepaskan di waktu yang singkat dan volume yang kecil sehingga menghasilkan gelombang tekanan yang dapat terdengar. Jadi ledakan adalah pelepasan energi yang tiba-tiba dan keras. Itu energi yang dilepaskan dalam ledakan berasal dari energi fisik atau kimia.



5.



Toksisitas



Marshall (1987) dan Wells (1980) menjelaskan toksisitas sebagai properti dari zat yang menghancurkan kehidupan atau melukai kesehatan saat dimasukkan atau diserapoleh organisme hidup. Bahaya racun adalah ukuran kemungkinan terjadinya hal tersebut kerusakan terjadi. Itu ditentukan oleh frekuensi dan durasi seperti itu eksposur dan konsentrasi bahan kimia dalam eksposur. 6.



Korosivitas



Semua logam akan menimbulkan korosi dalam kondisi tertentu. Korosi internal disebabkan oleh korosi galvanik, pitting, kelelahan korosi, retak korosi tegangan, nyasar arus, dll. Korosi mengurangi keandalan dan integritas tanaman. Ini mengurangi kekuatan material dan menyebabkan kebocoran. 7



Interaksi Kimia



Berbagai zat kimia yang ada di pabrik proses mungkin menguntungkan kondisi bereaksi satu sama lain atau dengan udara atau air yang menyebabkan keselamatan atau teknis masalah. Interaksi kimiawi ini didasarkan pada reaktivitas kimiawi masing-masing zat dengan zat lain yang ada di tanaman 8.



Penyimpanan



Jumlah total bahan yang akan disimpan pada awalnya ditetapkan oleh rekayasa proses, pertimbangan komersial dan politik meskipun bahaya berikutnya pertimbangan dapat mengurangi kuantitas atau mengarah pada tata letak yang lebih baik atau dekonsentrasi fasilitas penyimpanan. Pada umumnya persediaan besar di satu tempat berada tidak menguntungkan dalam kasus kebakaran atau pecahnya kapal.



9.



Temperatur



Pengoperasian dalam kondisi ekstrim memiliki masalah dan bahayanya sendiri. Kondisi ekstirm biasanya berarti suhu atau tekanan yang sangat rendah atau tinggi. Suhu adalah ukuran langsung dari energi panas yang tersedia saat dilepaskan (Edwards dan Lawrence, 1993). Suhu adalah faktor terpenting yang mempengaruhi laju reaksi seperti yang ditunjukkan pada persamaan Arrhenius. 10.



Tekanan



Penggunaan tekanan tinggi sangat meningkatkan jumlah energi yang tersedia di pabrik. Sedangkan dalam sebuah tumbuhan atmosfer, energi yang tersimpan terutama adalah bahan kimia, dalam Pabrik bertekanan tinggi ada juga energi permanen terkompresi gas dan cairan disimpan dalam keadaan cair hanya dengan tekanan. 11.



Peralatan keamanan



Keamanan peralatan mencoba mengukur kemungkinan bahwa sebuah peralatan berada tidak aman (Heikkil dan Hurme, 1998a). Di sini peralatan mencakup semua bagian utama peralatan seperti pompa dan bejana dll. tetapi bukan perpipaan, katup atau instrumen sebagai entitas terpisah. Keamanan peralatan mempertimbangkan keselamatan peralatan seperti itu tanpa interaksi melalui proses dengan peralatan orang lain. 12.



Struktur Proses



Struktur proses yang aman menggambarkan keamanan inheren dari konfigurasi proses. Struktur proses yang aman berarti operasi mana yang terlibat dalam proses tersebut dan bagaimana mereka terhubung bersama. Oleh karena itu struktur proses yang aman menjelaskan keamanan proses dari sudut pandang rekayasa sistem. Ini menjelaskan: seberapa baik operasi unit tertentu atau item proses lainnya bekerja sama, bagaimana mereka harus dihubungkan dan dikontrol bersama.



APLIKASI INHERENT SAFETY 1.



Proses Desain Klasik



Sintesis proses klasik terdiri dari sintesis alternatif, alternatifnya analisis dan evaluasi akhir. Hurme dan Järveläinen (1995) telah mempresentasikan gabungan proses sintesis dan sistem simulasi yang terdiri dari interaktif sistem berbasis aturan yang digunakan untuk menghasilkan alternatif proses (Gbr. 10). Alternatif proses disimulasikan, dihitung biayanya dan dievaluasi melalui profitabilitas analisis. Konsep sistem yang dikembangkan menggabungkan sintesis proses, simulasi dan penetapan biaya dengan estimasi ketidakpastian.



2.



Proses Sintesis dengan Optimasi



Sintesis proses dapat dianggap sebagai tugas pengoptimalan. Masalahnya adalah model yang akan dioptimalkan berubah pada saat yang sama dengan konfigurasi proses mengubah. Oleh karena itu, pendekatan pengoptimalan yang mungkin adalah MINLP (campuran integer nonlinear



programming) dan algoritma genetika. Pendekatan MINLP memiliki Telah digunakan di banyak artikel (misalnya Grossmann dan Kravanja, 1995). Metodenya ketat tetapi membutuhkan algoritme matematika khusus. Beberapa diantaranya adalah masih dalam pengembangan. Dalam optimasi genetik, solusinya dicari secara evolusioner yang cukup familiar bagi seorang insinyur yang berpraktik. Masalahnya di sini adalah persyaratan pengkodean masalah sebagai gen dan kelambatan algoritma. Ini karena banyak kasus yang tidak perlu dihitung karena mutasi dan persilangan. Metode tersebut tidak menjamin solusi optimal tercapai. 3.



Optimasi Genetik



Algoritma genetika (GA) adalah model komputasi evolusi alam, yang menggunakan operasi yang terkait dengan genetika untuk memandu proses pengoptimalan dalam kompleks ruang pencarian. Algoritme utase bekerja dengan kumpulan individu, yang kapan dikodekan dengan benar, mewakili solusi potensial untuk masalah tersebut. Populasi diproses secara utase ve, dimulai dari populasi acak, mengikuti tahapan-tahapannya evaluasi, seleksi, perkawinan, persilangan dan utase (Gbr. 12). Seleksi berdasarkan evaluasi individu dari populasi tertentu dengan cara fungsi kebugaran. Siklus pemrosesan diulang sampai kondisi penghentian, seperti toleransi kesalahan tercapai. Ini adalah karakteristik dari GA bahwa individu yang dicirikan oleh fitur umum dan menunjukkan kemauan kebugaran yang tinggi memiliki pertumbuhan eksponensial. Bahkan konvergensi tidak selalu terjamin,



KESIMPULAN Dalam suatu perancangan desain proses, kita perlu memperhatikan tingkat keamanan dari suatu proses yang akan kita rancang tersebut. Hal ini kemudian menjadi penting karena dapat mempengaruhi citra pabrik serta dari segi finansial pabrik nantinya. Pabrik tidak ingin adanya kerugian karena adanya proses yang tidak aman. Untuk itu, Inherent Safety menjadi penting. Inherent Safety adalah sebuah metode untuk mengukur tingkat keselamatan dari suatu proses, berdasarkan sifat-sifat yang dimiliki dari bahan maupun alat di dalamnya. Ada beberapa prinsip dari Inherent Safety, yaitu ; Intensifikasi, Substitusi, Atenuasi, Pengurangan Efek Samping Simplifikasi, Perubahan Dini, Menghindari efek knock-on, Memperjelas Status, Perakitan yang benar, Toleransi, Mudah Dikontrol dan Kontrol Administratif. Inherent Safety dapat dihitung pula melalui Index Inherent Safety (ISI). Untuk menghitung ISI, kita memerlukan Index Keselamatan Proses dan Index keselamatan Kimia (ICI).