TUGAS PENGENDALIAN PROSES DAN INSTRUMENTASI

SISTEM KONTROL PROSES DESTILASI BERTINGKAT

DISUSUN OLEH:

AUFA FAUZAN HIDAYAT 03111003091

DOSEN PENGAMPU MATA KULIAH:

ELDA MELWITA, S.T, M.T, PH.D.

TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

2014/2015

A. PENDAHULUAN

Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan

kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas)

bahan.

Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini

kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik

didih lebih rendah akan menguap lebih dulu.

Metode ini termasuk sebagai unit operasi kimia jenis perpindahan

massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan,

masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya. Model ideal distilasi

didasarkan pada Hukum Raoult dan Hukum Dalton.

Umumnya proses distilasi dalam skala industri dilakukan dalam menara, oleh

karena itu unit proses dari distilasi ini sering disebut sebagai menara

distilasi (MD). Menara distilasi biasanya berukuran 2-5 meter dalam diameter dan

tinggi berkisar antara 6-15 meter. Masukan dari menara distilasi biasanya berupa

cair jenuh, yaitu cairan yang dengan berkurang tekanan sedikit saja sudah akan

terbentuk uap dan memiliki dua arus keluaran, arus yang diatas adalah arus yang

lebih volatil (mudah menguap) dan arus bawah yang terdiri dari komponen berat.

Menara distilasi terbagi dalam 2 jenis kategori besar:

a. Menara Distilasi tipe Stagewise, menara ini terdiri dari banyak piringan yang

memungkinkan kesetimbangan terbagi-bagi dalam setiap piringannya, dan

b. Menara Distilasi tipe Continous, yang terdiri dari pengemasan dan

kesetimbangan cair-gasnya terjadi di sepanjangkolom menara.

B. SISTEM KONTROL PADA PROSES DISTILASI

Alat instrumen yang dipakai dalam sistem pengukuran dan pengaturan secara

umum terdiri dari beberapa elemen yang digabung menjadi satu sistem. Elemen-

elemen tersebut adalah:

1. Primary element (sensing element)

2. Secondary element (transmitter)

3. Control element (receiver)

4. Final control element (kontrol valve)

a. Primary element (sensing element)

Pada proses distilasi ini sensor-sensor yang dipakai adalah sebagai berikut:

1. Sensor temperatur

Antara lain Thermometer bimetalic, Thermocouple, Resistance Temperature

Detector (RTD). Sensornya terbaca dari skala peralatan kontrol yang menempel

pada peralatan panas Sensor lampu pada control room

2. Sensor Level

Ada beberapa jenis sensor level, diantaranya adalah floater, displacer, differensial

transmitter dan sistem bubbler. Sensornya dihubungkan dengan value pemasukan

bahan untuk operasional. Sensor didalam peralatan dihubungkan dengan

penampung/sensor yang ada dalam tangki

3. Sensor Flow

Pada prinsipnya, sensor laju aliran (flow) bekerja berdasarkan asas fluida, jika

fluida melewati celah atau restreksi, maka akan terjadi penurunan tekanan.

Sensornya berhubungan dengan timbangan untuk mengetahui bahan yang masuk

yang disesuaikan dengan volume peralatan. Sensornya berhubungan dengan

sencor level control (LC).

4. Sensor Pressure

Tekanan terjadi karena adanya gaya yang bekerja pada suatu luasan sehingga

tekanan dinyatakan sebagai gaya yang bekerja pada satuan luas.

b. Secondary Element (Transmitter)

Secondary element ini berfungsi mengolah perubahan fisik yang dihasilkan oleh

sensor menjadi suatu penunjukkan (indicator) atau tenjadi suatu sinyal standar

untuk ditransmisikan ke Receiver (Indicator dan Recorder) maupun control

element (Controller).

c. Control Element dan receiver

Control element atau sering disebut kontroler yaitu alat yang berfungsi melakukan

pengaturan dengan jalan membandingkan besaran proses terhadap nilai yang

dikehendaki. Apabila antara besaran proses dan set point 3 terjadi ketidaksamaan

maka kontroler akan melakukan koreksi dengan jalan memerintahkan final

control element untuk mengatur besaran proses, sampai controler menyatakan set

point. Receiver adalah alat yang menerima signal standar dari transmitter untuk

dipakai sebagai alat ukur.

a. Indikator : menunjukan hasil pengukuran besaran proses dalam waktu tertentu.

b. Sistem alarm : memberikan peringatan (dalam bentuk suara atau cahaya lampu)

apabila suatu besaran proses menyimpang pada tahap yang membahayakan.

c. Sistem safeguard & shutdown : menghentikan suatu proses apabila proses

tersebut sudah tidak terkendali dan pada tahap yang membahayakan.

d. Final Control Element

Final Element (Control Valve) ini merupakan Alat terakhir dari suatu pengaturan

yang secara langsung mengontrol besaran proses agar berada pada nilai yang

dikehendaki sesuai dengan perintah dari controller. Final element dalam suatu

pengaturan adalah control valve yang berfungsi untuk mewujudkan sinyal

keluaran controller menjadi suatu aksi yang dapat mengembalikan kondisi proses

ke harga yang dikehendaki. Aksi control valve ada dua macam yaitu:

I. Air to Open (ATO)

Failure Close (FC) Adalah kondisi valve, dimana besarnya sinyal kendali

sebanding dengan besarnya bukaan valve, dan berbanding terbalik dengan tutupan

valve. Sehingga saat sinyal kecil, bukaan juga kecil, saat sinyal besar, bukaan juga

besar. Ditandai dengan cat warna merah. Aksi air to open diperlihatkan pada

Gambar 2.

Gambar 1. Air to Open.

II. Air to Close (ATC)

Failure Open (FO) adalah kondisi valve, dimana besarnya sinyal kendali

berbanding terbalik dengan besarnya bukaan valve, dan sebanding dengan tutupan

valve. Sehingga saat sinyal kecil bukaan besar, saat sinyal besar, bukaan justru

kecil. Ditandai dengan cat warna hijau. Aksi air to close diperlihatkan pada

Gambar 3.

Gambar 2. Air to Close.

Gambar 3. Sistem Pengendalian Proses Distilasi

Gambar 4. Contoh Control Diagram Kolom Distilasi

C. VARIABEL KONTROL PADA KOLOM DESTILASI BERTINGKAT

Gambar 5. Diagram variable control kolom destilasi

D. MANAJEMEN KASUSDalam proses distilasi bertingkat tentunya akan terdapat beberapa masalah yang akan dihadapi oleh para insinyur serta pekerja yang mengurus unit ini. Adapun beberapa masalah serta penyelesaian masalahnya adalah sebagai berikut:

a. Masalah overheating pada kolomSolusi: mengalirkan zat pendingin atau refrigerant melalui pipa yang berkontak dengan dinding bagian dalam kolom distilasi. Dapat juga dengan cara mengurangi pemasokan panas pada kolom destilasi.

b. Masalah overloadingSolusi: Mengontrol serta mengatur keran laju alir raw material pada input kolom serta membuka keran pipa cadangan untuk penanggulangan overloading yang dapat menyebabkan flooding dengan cara meluaskan area wadah dengan mengalirkannya secara recycle.

c. Masalah overpressureSolusi: Membuka katup pada bagian puncak kolom yang berfungsi sebagai pressure release.

d. Masalah overflow

Uncontrolled variables

Controlled variables

Manipulated variables

LoadDisturbances

Tray 5 temperature

Tray 15 temperature

Pressure P

Level base MB

Level reflux drum MR

Bottom composition xB

Bottom flow rate B

Cooling water flow rate Fw

Reboiler heat QR

Reflux flow rate R

Distillate flow rate D

Distillate composition xD

Feed composition z

Feed flow rate F

Solusi: Mengecilkan flowrate input pada kolom dengan cara mengatur buka-tutup valve tersebut.