Asro Pun’ Blog

Process Control Hierarchy – Contoh di Debutanizer

Posted by asro pada 6 November 2009

Untuk lebih memahami process control hierarchy yang dibahas pada tulisan sebelumnya, berikut akan diperlihatkan salah satu contohnya yaitu pada unit debutanizer. Debutanizer dipilih karena unit proses ini cukup sederhana. Perlu diketahui bahwa tidak semua komponen Process Control Hierarchy digunakan di unit debutanizer ini, yang ada hanya tiga komponen pertama, yaitu Basic Regulatory Control, Enhanced Regulatory Control dan Advanced Process Control.

Debutanizer: Process Description & Basic Regulatory Control.

Debutanizer merupakan suatu unit proses yang memisahkan komponen C3/C4 (propane/butane) dari produk liquid yang lebih berat. C3/C4 merupakan komponen LPG.

Unit debutanizer terdiri dari Column utama V1, Overhead receiver V2, Reboiler heater H1 dan serangkaian Heat exchanger, Pompa serta peralatan pendukungnya, seperti terlihat pada gambar dibawah ini.

Process Control Hierarchy 1

Feed yang umumnya berasal dari unit proses sebelumnya masuk ke Column melalui bagian sampingnya. Di dalam Column akan terjadi proses pemisahan C3/C4 dari liquid yang lebih berat. Liquid akan mengalir ke bagian bawah Column, sedangkan vapor akan naik ke bagian atas Column. Vapor keluar dari bagian atas (overhead) Column, didinginkan di Condencer E1, kemudian masuk  ke Receiver V2 dalam bentuk campuran vapor dan liquid.  Dalam Receiver V2,  vapor dipisahkan dari liquid. Vapor keluar dari V2 dibawah kendali pressure control PC01 menuju ke unit proses lainnya. Liquid dari V2 dikeluarkan dengan pompa P1. Sebagian liquid tersebut dikembalikan ke Column V1 sebagai reflux dibawah kendali temperature control TC02 yang di-cascaded ke FC03, sebagian lainnya sebagai produk LPG (overhead product) dikirim ke unit proses lanjutannya dibawah kendali level control LC04 yang di-cascaded ke FC05.  Sebagian vapor yang naik ke bagian atas Column V1 dihasilkan oleh Reboiler heater H1 dengan mensirkulasi sebagian liquid yang ada di bagian bawah Column V1 kembali ke V1 melalui H1. Sirkulasi reboiler ini menggunakan pompa P2. Liquid (bottom product) dikeluarkan dari bagian bawah Column V1 dengan menggunakan pompa P3 dibawah kendali level control LC06 yang di-cascaded ke FC07, menuju ke unit proses selanjutnya. Heater H1 merupakan 2-pass heater, dimana masing-masing pass dilengkapi dengan flow control FC08 dan FC09. Temperature yang keluar dari H1 dikontrol oleh TC12 yang di-cascaded ke fuel gas flow control FC13 dan Combustion air flow control  FC14.  Konfigurasi control yang dijelaskan ini (seperti yang ada dalam gambar diatas) merupakan basic regulatory control (BRC).

Enhanced Regulatory Control.

Untuk meningkatkan kinerja sistem kontrol dalam mendukung operasi unit Debutanizer diatas, maka dipasang Enhanced Regulatory Control (ERC) untuk melengkapi BRC yang ada. ERC yang dibuat tersebut terdiri dari:

  • V1 Internal Reflux Control.
  • H1 Pass Temperature Balance Control.
  • H1 Fuel Heating Value Compensation.
  • H1 Combustion Air Ratio Control.

V1 Internal Reflux Control.  Tujuan V1 Internal Reflux Control adalah untuk memanipulasi (mengubah-ubah) internal reflux dalam rangka menjaga/mengontrol top temperature TC02.  Dengan konfigurasi ini response kontrol akan lebih baik karena internal reflux memberikan response yang lebih cepat dibandingkan dengan external reflux seperti yang digunakan pada konfigurasi BRC.  Internal reflux dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: Fint = F * (1 + Cp/Hv * (To – Tr)), dengan F adalah external reflux flow (FI03), Cp adalah reflux heat capacity , Hv adalah reflux heat of vaporization, To adalah overhead temperature (TI15) dan Tr adalah reflux temperature (TI16).   Konfigurasi ERC ini juga dilengkapi dengan switch (HS03) sehingga operator dapat memilih apakah menggunakan ERC (internal reflux control) atau BRC (external reflux control).

Process Control Hierarchy 2

H1 Pass Temperature Balance Control.  Tujuan konfigurasi ERC ini adalah untuk menjaga kesetimbangan temperature keluaran yang ada pada kedua pass H1, dengan mempertahankan total flow agar tetap pada suatu nilai tertentu.  Temperature yang setimbang (sama) di kedua pass akan membuat heater lebih efisien dan mengurangi terbentuknya kerak pada kedua pass.  Pass temperature balance control akan menjaga temperature keluaran semua pass agar selalu sama dengan jalan memanipulasi (mengubah-ubah) flow masing-masing pass melalui setpoint yang diberikan ke flow control masing-masing pass.  Prinsip kerja Pass Temperature Balance Control secara garis besar adalah jika temperature keluaran salah satu pass lebih tinggi, maka setoint flow control pass tersebut dinaikan sehingga temperature keluarannya turun, begitu pula sebaliknya.  Pada skema kontrol ini, digunakan delta temperature control (DTC10) dengan aksi integral, yang berfungsi menjaga perbedaan (delta) temperature yang keluar dari kedua pass selalu berharga nol.  Keluaran DTC10 di-cascaded ke flow control masing-masing pass melalui setpoint distribution (FY08A). Apabila pass 1 lebih tinggi dari pass 2 maka setpoint FC08 bertambah dan FC09 berkurang, begitu pula sebaliknya. FY08B merupakan logic untuk Auto/Manual/Cascade transfer termasuk perhitungan untuk bumpless dan ramp changes.  Ini diperlukan karena block FY08A tidak memiliki fitur untuk Auto/Manual/Cascade transfer.

Process Control Hierarchy 3

H1 Fuel Heating Value Compensation.  Tujuan skema ERC ini adalah untuk mengkompensasi fuel gas heating value dengan SG fuel gas.  Perubahan fuel gas heating value perlu dikompensasi sehingga diperoleh kandungan panas fuel gas yang masuk lebih konstan.  Dalam skema ini, fuel gas flow dikompensasi terlebih dahulu sebelum digunakan untuk controller, dengan menggunakan persamaan berikut:   F = Fr * ((SG)0.5 * Hv)/((SGd)0.5 * HVd); dengan Fr adalah flow fuel gas sebelum kompensasi (FI13); SG adalah SG fuel gas (AI16), SGd adalah design SG fuel gas (konstanta), Hv adalah heating value fuel gas (Hv = 7.2326 * (155 + 1425 * SG)/SG) dan Hvd adalah design heating value fuel gas (Hvd = 7.2326 * (155 + 1425 * SG)/SG ; yang juga sebuah konstanta).  Hand Switch (HS13) digunakan agar operator dapat memilih apakah menggunakan ERC (fuel heating value compensation) atau BRC (tanpa kompensasi).

Process Control Hierarchy 4

H1 Combustion Air Ratio Control.   Tujuan skema kontrol ini adalah untuk mengontrol combustion air ratio.  Ketika jenis fuel berubah, operator mengubah nilai ratio sehingga kontrol akan mengubah aliran udara (combustion air flow) secara otomatis.  Ratio juga dapat diubah secara otomatis dengan menghubungkan setpoint (remote setpoint) control ini ke master control, seperti excess O2 control.  Skema kontrol ini juga dilengkapi dengan combustion air temperature compensation (FY14).

Process Control Hierarchy 5

 

Advanced Process Control.

Sama seperti sistem kontrol pada umumnya, APC menggunakan beberapa jenis variable, yaitu control variable (CV) merupakan variable yang akan dikontrol termasuk untuk constraint, manipulated variable (MV) merupakan variable yang akan dimanipulasi/diubah-ubah nilainya dalam rangka menjaga CV pada setpointnya atau pada rantangnya. Selain itu, ada disturbance variable (DV) yang merupakan variable yang menggambarkan gangguan yang dapat diukur (measurable disturbance).  Dalam algoritmanya, APC menggunakan model yang menggambarkan hubungan antara MV/DV dengan CV. Berdasarkan nilai CV/DV saat itu yang diperoleh dari ERC, BRC atau kalkulasi dan CV yang ingin dicapai (predictive), APC menghitung besarnya MV yang optimal dan mengirimkan ke ERC atau BRC.

Berikut adalah contoh MV dan CV untuk unit debutanizer (pada contoh ini tidak ada DV):

  • MV01 : TC12.SPT – H1 COT Setpoint.
  • MV02 : FC05.OUT – LPG Flow Control Valve Position.
  • MV03 : PC01.SPT – Overhead Pressure Control Setpoint.
  • MV04 : FC14.OUT – H1 Comb Air Control Valve Position.
  • CV01 : CL25.Value – Calculation LPG C5 Content.
  • CV02 : FC03.SPT – External Reflux Flow Control Setpoint.
  • CV03 : FC13.OUT – H1 Fuel Gas Flow Control Valve Position.
  • CV04 : AI21.PNT – H1 Flue Gas O2 Content.
  • CV05 : TI20.PNT – H1 Stack Temperature.
  • CV06 : PI22.PNT – H1 Stack Pressure.
  • CV07 : TC02.MEAS – Top Tray Temperature.
  • CV08 : CI27. VALUE – H1 Max Tube Skin Temperature.

Tabel berikut adalah model yang digunakan dalam APC. Model ini diperoleh dari hasil step test.

Process Control Hierarchy 6

Akhirnya secara lengkap, sistem kontrol pada unit debutanizer adalah seperti pada gambar berikut.

Process Control Hierarchy 7

3 Tanggapan to “Process Control Hierarchy – Contoh di Debutanizer”

  1. Lett said

    Very good article, translated it with google translator.

  2. Weby said

    Salam kenal Mas Asro. Artikelnya sangat menarik dan menambah wawasan saya mengenai sistem kendali di kolom distilasi. Saya Weby, alumni TF ITB dan bekerja di salah satu KPS di Indonesia. Kebetulan saya telah membuat tulisan mengenai sistem kendali dalam kolom distilasi dan mudah-mudahan bisa sama bagusnya dengan tulisan pak Asro.
    Terima kasih.

  3. Rumbara said

    Tulisan yang menarik pak…

    Salam kenal pak, saya Rumbara, saya bekerja di salah satu EPC Asing di Jakarta sebagai Instrument Designer…😀

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

 
%d blogger menyukai ini: