Power Generation: Konsep Dasar Mengenai Listrik (2)

Sebelum beranjak kepada alat yang digunakan di industri migas untuk menghasilkan listrik, kita akan mempelajari terlebih dahulu mengenai konsep dasar listrik.

Di alam, kita kenal substansi fisik, yang menempati ruang dan memiliki massa dengan sebutan "matter" atau kita sebut sebagai "zat". Zat adalah substansi fisik dari sebuah benda atau makhluk. 

Zat terbagi menjadi dua, yakni elemen dan senyawa. Bagian terkecil dari sebuah zat disebut atom. Elemen memiliki susunan atom yang sama, sedangkan senyawa memiliki susunan atom yang berbeda. Contoh paling mudah adalah air. Air merupakan senyawa karena memiliki susunan kimia H2O, yakni dua hidrogen atom yang diikat oleh satu oksigen atom.

Mempelajari listrik dimulai dari atom. Atom dimodelkan oleh banyak ilmuwan pada masa lalu. Atom sendiri terbentuk dari partikel yang memiliki muatan, yakni:

1- Electron ==> Bermuatan negatif. Ia bergerak konsentris mengelilingi inti atom yang disebut nukleus.

2- Proton ==> Bermuatan positif. Ia berada di nukleus. Jumlah proton yang ada di nukleus mengidentifikasikan jumlah atom yang dimiliki oleh sebuah zat.

3- Neutron  ==> Bermuatan netral dan ditemukan di dalam nukleus.

Model Atom

Atom dikatakan stabil, jika jumlah proton = elektron. Elektron bergerak mengelilingi nukleus pada jarak yang berbeda terhadap inti atom. Semakin dekat dengan inti atom, maka ikatannya akan semakin kuat karena semakin tertarik oleh inti atom yang juga mengandung muatan positif (proton). Maka dari itu, jarak elektron terhadap inti atom sebenarnya merepresentasikan level energi. Semakin jauh dari pusat atom, maka energinya semakin rendah. Pada akhirnya, ia mudah berpindah antara atom satu ke atom yang lain. Inilah yang disebut "elektron bebas". Perpindahan atom inilah yang kemudian menghasilkan arus listrik pada media logam.

Maka, untuk didapatkan arus listrik, atom harus berada dalam kondisi tidak stabil. Atom dikatakan bermuatan negatif, jika terdapat banyak elektron dibandingkan proton dan sebaliknya. Disini, juga terdapat hukum muatan elektrik, dua partikel yang memiliki muatan yang sama akan saling menolak dan juga sebaliknya. Gaya tarik-menarik atau saling tolak diantara dua partikel ini disebut sebagai perbedaan "potensial".

Ketika terdapat perbedaan muatan antara satu partikel dengan yang lain, maka ada perbedaan potensial antara keduanya. Jumlah perbedaan potensial dari semua muatan yang ada dalam medan listrik dalam keadaan diam disebut sebagai "electromotive force" atau EMF. 

Unit dari perbedaan potensial adalah "volt" yang merupakan kemampuan untuk menciptakan energi dengan cara memaksa sebuah elektron untuk bergerak. Perbedaan potensial disebut sebagai voltase. Dengan adanya perbedaan potensial, maka elektron bergerak. Pergerakan dari elektron ini disebut sebagai "arus". Arus diukur dalam satuan ampere. 

Jadi, listrik sebenarnya adalah elektron yang berpindah dalam sebuah medium sesuai dengan uraian diatas atas dasar perbedaan potensial. 

Pada bagian selanjutnya, akan kita bahas mengenai cara menghasilkan listrik dan medium yang mudah dalam menghantarkan listrik, yang disebut sebagai konduktor listrik. 

Keep Stay Tuned

Power Generation: Pengenalan (1)

Industri pengolahan minyak bumi dan gas, khususnya sisi upstream maupun midstream, membutuhkan jumlah pasokan energi listrik yang tidak sedikit. Hal ini dikarenakan banyak sekali alat-alat yang digunakan membutuhkan jumlah energi listrik yang tidak sedikit. 

Beberapa contoh sistem yang membutuhkan energi yang tidak sedikit, diantaranya adalah sebagaimana berikut:

1. Untuk transmisi, misalkan eksport produk dari satu plant menggunakan pipeline ke tempat yang lain, yang jaraknya bisa puluhan bahkan ratusan kilometer. 

2. Sistem refrigerasi, misalkan pada plant LNG, dimana C3 harus dikompresi dari yang semula gas hingga menjadi cair untuk dijadikan sebagai pendingin gas methane untuk diubah menjadi LNG.

3. Untuk injeksi, misalkan pada gas maupun water injection. Tekanan yang dihasilkan harus lebih besar daripada tekanan sumur. Sehingga energi yang dibutuhkannya juga besar.

4. Unit AGRU. Lean Amine Pump bekerja pada tekanan tinggi pada pabrik yang mengolah gas alam sebagai produk utama.   

Sistem Pendinginan di LNG Plant 

Dari beberapa contoh diatas, kita bisa mengetahui bahwasannya industri minyak dan gas bumi membutuhkan energi yang besar untuk menjalankan operasinya. Kebanyakan kebutuhan energi tersebut disuplai oleh generator yang menghasilkan listrik. Untuk kemudian didistribusikan ke penerima agar sistem produksi bisa berjalan dengan baik, misalkan rotating equipment seperti pompa dan kompresor. 

Oleh karena itu, mempelajari bagaimana sebuah listrik diproduksi di suatu pabrik pengolah minyak dan gas adalah sebuah hal yang juga cukup penting untuk diketahui oleh bagi seorang process engineer.

Pada tulisan selanjutnya, kita akan bahas terlebih dahulu mengenai konsep dasar tentang listrik. Untuk kemudian berlanjut mengenai sistem kelistrikan di industri pengolah minyak dan gas.

Keep Stay Tuned

Menghitung NPSHa pada Sistem Pompa Sentrifugal (Bagian-2)

Bagian-1, kita telah mengenal mengenai apa itu NPSH, dimana ia terbagi menjadi dua, yakni NPSHa dan juga NPSHr. Nilai dari NPSHa harus lebih besar daripada NPSHr. Simak kembali bahasan terdahulu mengenai pengertian NPSH melalui tautan berikut. 

Kali ini, kita akan menghitung NPSH yang dimiliki oleh sebuah sistem pompa. Misalkan, jika ditemui sistem sebagaimana berikut:

Contoh soal menghitung NPSHa pompa

Maka, dari rumus, kita bisa dapatkan nilai dari NPSHa adalah sebagaimana berikut:

NPSHa = Ha+Hs-Hvp-Hf-Hi

             = 26.2 + (-14) -0.411-1-2 = 8.8 ft

Maka, untuk mencegah adanya problem ketika pompa dijalankan, nilai NPSHr harus kurang dari 8.8 ft. Jika kita mengalami masalah ketika pemompaan berlangsung, kita bisa memodifikasi nilai NPSHa dan juga NPSHr untuk dapat mengatasi masalah tersebut. 

Caranya adalah sebagaimana berikut:

1. Menaikkan nilai NPSHa, dengan cara

- Menaikkan level reservoir. Hs >>>

- Menurunkan posisi pompa. Hs >>>

- Menaikkan tekanan reservoir. Ha >>>

- Mengurangi friksi di bagian suction pipa, lewat: menaikkan diameter, menurunkan schedule pipa, mengganti material pipa yang memiliki tingkat kekasaran yang rendah, mengurangi jumlah sambungan ataupun belokan, memakai valve yang memiliki nilai friksi yang rendah  Hf <<<

- Mendinginkan fluida yang masuk. Hvp <<<

2. Atau, dengan cara menurunkan nilai NPSHr, yakni dengan cara

- Mengganti pompa dengan impeller yang sama, namun memiliki ukuran diameter suction yang lebih besar. Hf dan Hi  <<<

- Memasang booster pump di suction pipa. Ha >>>

- Memperbesar diamater mata impeller. Hi <<<

Dengan demikian, kita bisa membuat assessment ketika melihat pompa yang kita jalankan memiliki masalah ketika sedang bekerja.

Mudah-mudahan tulisan ini bisa bermanfaat bagi kita semua.

Pengenalan NPSHr dan NPSHa pada Pompa Sentrifugal- Net Positive Suction Head- (Bagian-1)

Net Positive Suction Head (NPSH) adalah istilah yang sering kita dengar ketika berbicara mengenai pompa sentrifugal. Istilah "Head" mengacu pada satuan energi. Head pompa menandakan banyaknya energi yang ditransfer oleh sebuah pompa ke dalam fluida. Head diukur dalam ketinggian. Namun, di lapangan yang bisa kita ukur adalah tekanan fluida discharge yang keluar dari pompa, melalui pressure gauge.

Kenapa demikian? 

Hal ini dikarenakan tekanan adalah satuan yang mudah untuk diukur jika dibandingkan dengan satuan ketinggian. Namun, manufaktur pompa menggunakan istilah head karena untuk fluida yang memiliki berat jenis (specific gravity) yang berbeda, akan menghasilkan tekanan yang juga berbeda. Ilustrasinya adalah sebagaimana berikut:

Hubungan antara Head dengan tekanan pada discharge

Hubungan antara tekanan dengan head dinyatakan dalam satuan berikut : H = P/d, dimana

H ==> Head, P ==> Pressure dan d ==> massa jenis

Dalam jenis satuan yang lain, dinyatakan sebagaimana berikut:  

H (ft) = 2.31*Pressure (psi)/ specific gravity

Tekanan discharge pompa merupakan akumulasi dari tekanan suction dan juga tekanan yang dihasilkan oleh pompa. Pompa dibuat dengan memperhatikan tekanan suction. Hal ini dikarenakan tekanan suctionlah yang nantinya akan dikonversi menjadi tekanan discharge. Ketidakcukupan dari tekanan suction, akan membuat pompa tidak bisa berjalan dengan baik. Itulah mengapa, muncullah istilah NPSH yang menandakan persyaratan yang harus dipenuhi oleh sebuah pompa khususnya pada bagian suction. Head dari suction harus bernilai positif agar pompa bisa berjalan dengan baik. 

Jika kita melihat arrangement nozzle dari sebuah pompa, nozzle pada bagian suction akan selalu lebih besar jika dibandingkan dengan pada bagian discharge. Hal ini semata-mata supaya fluida yang keluar dari pompa tidak lebih besar dari fluida yang masuk. NPSH adalah jumlah energi yang tersedia di dalam sebuah fluida yang masuk ke dalam pompa. 

NPSH dibagi menjadi dua jenis, yakni:

1. NPSHa (available) ==> NPSH yang dimiliki dalam sebuah sistem pada bagian suction, mencakup perpipaan, reservoir dan juga segala macam koneksinya.

2. NPSHr (required) ==> Energi yang dibutuhkan oleh fluida untuk mengatasi hilang energi karena friksi dari bagian nozzle suction hingga ke bagian mata impeller pompa tanpa menyebabkan perubahan fasa.

Nilai NPSHr ditentukan oleh manufaktur. Agar pompa bisa berjalan dengan baik, maka 

NPSHa > NPSHr

Bagaimana cara menghitung NPSHa? 

Rumusnya adalah sebagaimana berikut: NPSHa = Ha + Hs - Hvp - Hf - Hi

Ha ==> Head atmosfer. Head yang muncul dari tekanan atmosfer. Nilainya sekitar 33.9 ft

Hs ==>  Head static. Ketinggian daripada reservoir ditinjau dari garis tengah pompa. Nilainya bisa negatif ataupun positif bergantung daripada posisi pompa.

Hvp ==> Head vapor. Tekanan uap daripada fluida pada suhu tertentu. Semakin besar suhu, maka head vapor akan semakin besar. Head vapor mengurangi nilai daripada NPSH karena menunjukkan seberapa besar kemungkinan fluida untuk menguap.

Hf ==> Head friction. Hilang tekan dalam perpipaan. Head friction juga mengurangi nilai NPSH.

Hi ==> Head inlet. Safety factor sebanyak 2 ft yang digunakan agar supaya operasi dapat berjalan dengan lebih aman. 

Pada bagian selanjutnya, akan kita bahas mengenai cara menghitung NPSH lewat contoh soal yang sering kita temukan dalam operasional sebuah plant.

Keep Stay Tuned. 

Fluid Flow (1): Mengenal Karakteristik Fluida yang Dipindah

Sobat sekalian, mimin pernah membahas mengenai yang kaitannya dengan perpindahan fluida, yakni:

- Dasar cara kerja pompa sentrifugal

- Desain perpipaan

Tulisan berseri kali ini, kita coba mempelajari kembali dasar dari perpindahan fluida. Tujuannya adalah agar supaya bisa lebih melekatkan pemahaman kita secara integral terhadap apa yang telah kita pelajari sebelumnya.

Dalam sebuah unit proses, untuk memindahkan suatu fluida dari satu tempat ke tempat yang lain digunakan pipa. Desain daripada perpipaan sangatlah bergantung daripada jenis dan karakteristik fluida yang dipindahkan. Tidak hanya itu saja, bahkan desain pompa, compressor dsb sebagai alat penggerak juga sangat bergantung pada hal ini. Hal ini dikarenakan akan sangat berpengaruh terhadap energi yang dibutuhkan untuk memindahkan fluida tersebut. 

Fluida bisa berpindah dari satu tempat ke tempat yang lain karena perbedaan energi. Contoh yang paling mudah bisa dilihat ketika dalam sebuah plant adalah dari pressure gauge atau dilihat dari tekanannya. Tekanan fluida masuk harus lebih besar daripada tekanan fluida keluar. Dalam prosesnya, tekanan tersebut bisa hilang di perpipaan. Maka, mempelajari dasar perpindahan fluida, tidak hanya belajar mengenai karakteristik fluidanya ketika diberikan energi, tetapi juga spesifik mengenai hilang tekan dalam sistem perpipaan ketika fluida tersebut dipindah.    

Dasar pemahaman terhadap aliran dalam fluida dimulai daripada fase fluida yang ditransfer. Dengan mengetahui jenis fasenya, kita bisa mendefinisikan hukum alam yang berlaku pada fluida tersebut. Fase sebuah fluida erat kaitannya dengan kondisi fluida tersebut, umpamanya tekanan dan suhu.

1.  Likuid/ cair ==> Fluida dalam fase cair tidak mengalami perubahan massa jenis yang signifikan terhadap perubahan tekanan- disebut incompressible. 

2. Gas/ Vapor ==> Mengalami perubahan yang sangat besar terhadap massa jenis terhadap perubahan tekanan- disebut compressible.

3. Multi fase ==> Adanya dua fase yang hadir dalam range tekanan operasi. 

Jenis fase ini akan sangat menentukan daripada hilang tekan (pressure drop) dan juga hilang energi akibat friksi karena kontak dengan permukaan pipa. Fluida ditransfer ke dalam suatu sistem dengan kecepatan tertentu sesuai dengan kuantitas yang diinginkan. Hal ini akan berpengaruh terhadap pola

Percobaan Reynold untuk mengetahui pola aliran

aliran yang terbentuk. Bilangan Reynold digunakan untuk memprediksi pola aliran tersebut. 

System Hand-Over Management (5): Pre-Commissioning and Commissioning

Pre-Commissioning bisa juga disebut Static Commissioning. Jika ada Static Commissioning, maka akan ada istilah Dynamic Commissioning. Mari kita lihat gambar dibawah, untuk melihat dua fase dalam Commissioning tersebut dalam kaitannya dalam System Hand-Over Management.

Seperti terlihat, Pre-Commissioning dikerjakan pada saat fase konstruksi, sedangkan Commissioning dikerjakan setelah Mechanical Completion (MC) atau serah terima dari konstruksi ke Commissioning telah dilakukan.

Apa sebenarnya Pre-Commissioning ini? Mengapa kegiatan Pre-Commissioning sudah bisa dikerjakan ketika sistem belum di hand-over?

Untuk menjawab hal tersebut, kita harus mengetahui apa-apa saja kegiatan yang dilakukan pada saat pre-commissioning ini.

Untuk menjawab kegiatan pre-commissioning, mari kita lihat gambar dibawah:

Pada gambar tersebut, kegiatan pre-commissioning atau Static Commissioning, meliputi:

- Motor No Load Run

- Instrument Loop Checking

- Flushing of Lube/ Seal Oil Systems, etc

Sedangkan, untuk kegiatan Commissioning atau Dynamic Commissioning, meliputi:

- Coupled Motor Run

- Leak testing 

- Load testing of the power plants, etc.

System Hand-Over Management (3): Sekuen Commissioning

Pada lanjutan seri System Hand-Over Management kali ini, kita akan bahas mengenai sekuen dari commissioning. Sebagaimana diketahui pada posting sebelumnya, bahwa commissioning juga sudah bekerja pada waktu fase konstruksi untuk sistem yang sudah di hand-over ke tim commissioning. Konstruksi sebuah pabrik mengikuti commissioning sekuen. Ada urutannya seperti dijelaskan pada tulisan sebelumnya. 

Contoh sekuen commissioning adalah sebagaimana berikut:

Sekuen Commissioning

Sekuen commissioning diatas memperlihatkan mana yang harus dikerjakan terlebih dahulu sebelum kita bisa mengerjakan yang lain. Misalkan, kita tidak mungkin bisa mengetes temporary power sebagai sumber tenaga kalau alat pemadam dari sistem temporary fire equipment belum ada. Amat sangat beresiko jika temporary power tersebut memakai BBM. Resiko kebakaran. Maka dari itu, temporary fire equipment harus tersedia. Dan seterusnya.

Informasi mengenai sekuen commissioning ini kemudian dikembangkan untuk menyusun project control schedule. Project control schedule biasanya berbentuk gantt chart. Disitu berisi informasi pedoman seberapa lama proyek akan berlangsung, berapa banyak pekerjaan yang harus dilakukan dan lain sebagainya. Nantinya, project control schedule ini bisa dijadikan acuan ataupun evaluasi mengenai progress yang telah dicapai saat ini. Tidak jarang project control schedule ini di-revisi mengikuti dari perkembangan yang sedang terjadi di lapangan. Berikut adalah contoh project control schedule dari kegiatan commissioning:

Contoh project control schedule untuk satu sistem 

Di atas adalah salah satu contoh gantt chart project control schedule untuk sistem closed cooling water. Bayangkan, sekuen commissioning di gambar sebelumnya dibuat menjadi schedule seperti diatas berderet kebawah. Maka, akan sangat banyak sekali data yang ditampilkan. 

Dengan memahami sekuen commissioning, kita akan memahami grand design urutan eksekusi sebuah proyek sehingga memahami di titik mana progress proyek tersebut berada. Hal ini biasanya ditampilkan dalam S-curve untuk menilai cumulative progress sebuah proyek. Antara commissioning dan konstruksi akan terus berkesinambungan satu sama lainnya.      

Jika dilihat pada gambar gantt chart diatas, dapat kita ketahui tanggal daripada mechanical completion (MC).  Istilah MC menandakan bahwa pada tanggal tersebut adalah serah terima dari kontruksi ke commissioning. Artinya, mulai dari saat itu sistem tersebut berada dalam tanggung jawab commissioning. 

Pindah tangan dari kontruksi ke commissioning ini tentunya lewat mekanisme. Tim commissioning tentunya telah melakukan pengecekan terhadap sistem yang akan di hand-over tersebut terlebih dahulu. Sehingga tim commissioning yakin bahwa dalam sistem tersebut tidak ada yang kurang ataupun defect yang bisa mempengaruhi kegiatan commissioning nantinya.

Bagaimana mekanisme pengecekan tersebut dijalankan? Simak pada posting berikutnya. 

Salam. 

System Hand-Over Management (2): Peran Commissioning di Masa Konstruksi

Apa yang dilakukan oleh tim commissioning pada waktu fase konstruksi? Sebagaimana kita ketahui, commissioning bertugas untuk melakukan pengetesan equipment yang telah selesai dipasang oleh tim konstruksi. Tetapi, tim commissioning sudah dipersiapkan bahkan saat sebuah plant baru belum selesai fase konstruksinya. 

Lantas apa sebenarnya yang dilakukan oleh tim commissioning pada waktu sebuah proyek masih berada dalam fase konstruksi?

Mari kita lihat grafik yang menggambarkan bagaimana proses eksekusi penyelesaian sebuah sistem dilakukan di proyek migas berikut ini:

Mekanisme Perpindahan Penyelesaian Sistem pada Proyek Migas 

Sistem adalah salah satu bagian dari unit dalam sebuah plant yang punya tujuan spesifik. 

Unit adalah kumpulan dari beberapa sistem yang saling berkesinambungan . 

Contoh paling sederhana sebagaimana berikut:

Unit Acid Gas Removal Unit (AGRU) berfungsi untuk menghilangkan kandungan CO2 dan H2S yang terdapat dalam raw gas, memiliki beberapa sistem, yakni:

1. Sistem Kolom Absorpsi ==> Berfungsi untuk menyerap gas dengan dikontakkan dengan amine.

2. Sistem Kolom Regenerasi ==> Berfungsi untuk menguapkan gas CO2 dan H2S yang terkandung di amine.

3. Sistem Amine Storage ==> Sebagai inventori amine sehingga apabila amine yang bersirkulasi berkurang, bisa di top up langsung ke dalam dua sistem yang disebutkan di atas.

Nah tiga sistem diatas tidak dapat berdiri sendiri, tetapi merupakan satu rangkaian unit yang memiliki tujuan akhir yakni memisahkan raw gas dari kandungan gas asam (CO2 dan H2S). 

Contoh lainnya adalah Unit Utility Water. Utility water memiliki banyak sistem yang memiliki kerja spesifik, seperti, 

1. Fire Water ==> Sumber air yang digunakan untuk memadamkan api

2. Demin Water ==> Sumber air untuk menghasilkan air demin

3. Potable Water ==> Sumber air untuk digunakan di safety shower, dsb 

Unit Utility Water tujuan utamanya adalah khusus menangani masalah yang berhubungan dengan air sebagai salah satu sumber pendukung sebuah plant. Banyaknya tipe air dalam unit tersebut, tentunya berbanding lurus dengan kompleksitas pabrik. Semakin banyak jenis air yang diperlukan, maka akan semakin banyak sistemnya. 

Nah, mengapa kita bahas perbedaan unit dengan sistem? 

Karena yang diserahkan dari tim konstruksi ke commissioning adalah system by system. Konsekuensi akibat tiap sistem memiliki fungsi spesifik, maka tim konstruksi harus mengerjakan sistem yang pertama kali dibutuhkan untuk menunjang kegiatan commissioning. 

Sebagai contoh, 

1. Tidak akan mungkin kita menyelesaikan sistem air compressor terlebih dahulu jika sumber tenaga untuk menyalakannya belum selesai dibangun. Maka, konstruksi harus meng-handover equipment yang bisa menyediakan tenaga dahulu, sebelum meng-handover sistem air compressor, misalkan Emergency Diesel Generator (EDG).

2. Tidak akan mungkin kita meng-commissioning sistem demin water, jika sistem utility water yang menjadi umpan demin water equipment belum selesai dibangun. Alternatifnya, kita mungkin bisa beli air dari luar, untuk bisa melakukan commissioning, namun biaya yang diperlukan akan tinggi.

Dua contoh diatas bisa memberikan gambaran bahwa dalam fase konstruksi, sebenarnya eksekusi kegiatan commissioning juga berlangsung untuk sistem yang sudah di hand-over. Yang pada nantinya area konstruksi akan semakin mengecil dan digantikan oleh area commissioning. Tentunya system handover dari konstruksi ke commissioning akan mengikuti dari commissioning sequence.

Bagaimana contoh commissioning sequence? Kita akan bahas commissioning sequence ini pada tulisan selanjutnya. 

Keep Stay Tuned   

System Hand-Over Management: Perubahan dari Konstruksi ke Komisioning

Proyek migas

Dalam sebuah proyek, akan terdapat banyak sekali pihak yang terlibat. Khususnya di dalam proyek minyak dan gas, dalam eksekusinya, terdapat tiga fase yang harus dilewati, yakni:

1. Fase Konstruksi

2. Fase Commissioning

3. Fase Operasi

Sedikit akan mimin jelaskan mengenai fase eksekusi dalam sebuah proyek pembangunan pabrik baru. Fase konstruksi adalah fase membangun, yakni yang semula tidak ada menjadi ada. Contohnya, pemasangan alat, seperti pompa, bejana, kabel-kabel, pondasi dan sebagainya. Fase Commissioning adalah fase dimana pengetesan dilakukan terhadap alat yang sudah dipasang dalam rangka mengecek apakah alat tersebut dapat beroperasi sesuai dengan desain yang diminta. Dalam proyek minyak dan gas, fase commissioning tidak melibatkan adanya senyawa hidrokarbon. Akhir dari fase commissioning adalah sistem dinyatakan siap untuk start-up, yakni senyawa hidrokarbon siap untuk dimasukkan ke dalam pabrik untuk diolah. Terakhir adalah Fase Operasi, yakni ketika setelah proses start-up berhasil dan pabrik bisa menghasilkan produk sesuai spesifikasi desain yang diminta. 

Tiga fase proyek migas

Dalam fase konstruksi, pihak yang paling bertanggung jawab adalah tim konstruksi. Begitupun, ketika masuk fase commissioning, pihak yang bertanggung jawab adalah tim commissioning. Dan, seterusnya. 

Dengan demikian, ketika terjadi perubahan fase, misalkan dari fase konstruksi pindah ke dalam fase commissioning, ada peristiwa perpindahan tanggung jawab sebuah sistem dari yang semula dipegang oleh tim konstruksi menjadi tim commissioning. Jika sebuah sistem sudah masuk ke dalam fase commissioning, maka aturan konstruksi sudah tidak bisa dipakai lagi. Orang konstruksi yang akan masuk ke dalam sistem yang sudah diserahkan (hand-over) ke commissioning harus mentaati segala aturan yang diberlakukan di wilayah commissioning. Contoh yang paling sederhana adalah mengenai izin kerja. Ketika masuk wilayah commissioning, izin kerja yang dipakai haruslah izin kerja commissioning. Orang konstruksi tidak bisa memakai lagi izin kerja yang sama dengan ketika sistem tersebut masih berada dalam fase konstruksi.

Perubahan yang paling kentara ketika terjadi perubahan sistem dari yang semula konstruksi ke commissioning adalah mulai adanya energi yang terdapat dalam sistem tersebut. Biasanya disebut bahwa sistem tersebut sudah energized. Contohnya, kabel yang dipasang sudah dialiri listrik, pipa sudah dialiri fluida bertekanan. Bahaya yang ditimbulkan lebih tinggi jika dibandingkan dengan ketika waktu konstruksi. Ada resiko kesetrum, ada resiko terpapar bahan kimia, ada resiko sesak napas ketika berhubungan dengan nitrogen, dan lain sebagainya.

Barikade commissioning

Inilah mengapa kegiatan commissioning memiliki concern yang sangat tinggi terhadap isolasi energi. Ketika sistem akan dimasukkan sebuah energi untuk pertama kali, maka akan ada yang namanya sertifikat yang dinamakan livening up notice (LUN). Sistem isolasi energi khusus untuk memisahkan sistem yang masih dalam fase konstruksi dengan sistem yang sudah commissioning yakni red spade. Bahkan commissioning juga memiliki barricade khusus sebagai tanda yang berwarna putih-biru. 

Dalam tulisan berseri mengenai System Hand-Over Management, kita akan bahas tanggung jawab tim yang bertugas pada masing-masing fase tersebut dan bagaimana perpindahan tanggung jawab tersebut dilakukan. Bagaimana mekanisme tersebut dilakukan? Apa yang terjadi ketika commissioning menemukan hal yang tidak sesuai dengan desain ketika tim konstruksi akan hand-over sistem ke commissioning? 

Simak terus seri tulisan ini untuk menemukan jawabannya.    

 Salam.

Training for Plant Operator in Oil and Gas Series - Kata Pembuka

Pada kesempatan kali ini, mimin akan menginformasikan mengenai satu seri tulisan yang akan dimuat di blog. Topiknya sederhana, seputar kegiatan di lapangan pabrik. Dimana, lebih diperuntukkan untuk para operator yang sehari-hari berhubungan dengan proses produksi pabrik, khususnya minyak dan gas. Namun, tidak menutup kemungkinan juga untuk proses produksi pabrik secara general. 

Plant Operator 

Sebagaimana diketahui, tidak semua operator memiliki tingkat pengetahuan yang sama mengenai proses produksi. Namun, mereka nantinya yang akan terlibat secara langsung terhadap keberlangsungan proses produksi. Tulisan berseri ini akan menitik beratkan mengenai hal-hal yang selayaknya diketahui oleh operator. Diharapkan dengan adanya tulisan berseri ini, mampu meningkatkan pemahaman operator sehingga proses produksi bisa berjalan dengan baik dan aman.

Untuk anda yang baru mengenal fasilitas produksi, khususnya para fresh graduate, diharapkan tulisan ini bisa mempercepat orientasi anda dalam memahami lingkungan sebuah fasilitas produksi. 

Cukup sekian dari mimin. Silahkan lempar comment dibawah atau melalui email yang tertera di halaman "Alamat Kontak Blog Process Engineers" untuk topik yang mau dibahas atau jika ingin tulisan anda dimuat di blog ini. 

Selamat membaca  

Refinery Series (5): Produk Olahan Proses Penyulingan Minyak Bumi

Mengetahui hasil akhir dari olahan minyak bumi merupakan sebuah hal yang sangat penting. Hal ini berkaitan dengan proses terutama unit yang dipakai untuk bisa mendapatkan produk akhir penyulingan tersebut. Berikut adalah kelompok produk yang didapatkan dari hasil fraksinasi minyak bumi berdasarkan dari nilai titik didih atau biasa disebut sebagai true boiling point:

Produk fraksinasi berdasarkan TBP

Komponen yang memiliki unsur karbon satu hingga lima menempati wilayahnya sendiri yang disebut sebagai light-ends yang bisa didapatkan dari hasil analisa menggunakan gas chromatography. Salah satu produk utamanya adalah LPG, dimana LPG sendiri merupakan hidrokarbon yang memiliki jumlah atom karbon sebanyak tiga dan empat. Jadi, jangan sampai salah mengira mengenai tabel diatas. Sebagai bandingan, berikut adalah produk berdasarkan jumlah atom karbon yang terdapat dalam ikatan rantai hidrokarbonnya

Proses kilang minyak

Nah, jika melihat gambar diatas, kita bisa dengan lebih jelas melihat produk intermediate berdasarkan jumlah atom karbon dan juga hasil akhir produk yang dijual.

Produk olahan minyak bumi

- C1-C4 berbentuk gas dan bisa dijual sebagai LPG

- C5-C6 (naphta) dijual sebagai umpan untuk pabrik petrokimia. Biasanya dijual sudah dalam bentuk olefin (i.e: propylene, etc.) maupun aromatic (toluene, benzene, etc. ) atau yang biasa disebut base chemical.

- C7-C10 (gasoline) diubah menjadi bahan bakar bensin yang memiliki spesifikasi nilai octane tertentu. 

Nilai octane adalah sebuah pengukuran untuk mendeteksi resistansi sebuah bahan bakar untuk meledak di ruang bakar sebuah mesin. Rating dari nilai octane berdasarkan perbandingan nilai octane BBM tersebut dengan pembandingnya yakni minyak yang merupakan campuran iso-octane dan heptane sebagai reference. Nah, kalau dilihat pada gambar diatas untuk mendapatkan nilai RON (research octane number) sebanyak 95, maka harus ditambahkan ETBE. 

Semakin tinggi spesifikasi kendaraan biasanya membutuhkan nilai RON yang juga tinggi untuk mencegah peristiwa knocking atau dalam bahasa jawanya "brebet" atau noise akibat vibrasi logam pada mesin. Artinya, bahan bakar terbakar duluan, sebelum mencapai tingkat kompresi maksimal. Kendaraan berspesifikasi tinggi, biasanya menghasilkan tenaga yang besar, oleh karena itu sistem kompresi mesinnya juga tinggi. Jika RONnya terlalu rendah, maka ia tidak tahan dengan tekanan dan suhu tinggi yang dihasilkan di ruang bakar mesin, maka akan terbakar duluan sebelum mencapai kompresi maksimal piston. Sebaliknya, untuk mesin kendaraan dengan spesifikasi RON 95, tidak perlu menggunakan RON 98 karena tidak akan berpengaruh banyak disisi mesin. Malah akan boros karena harga RON 98 lebih mahal dari RON 95.

- C10-C13 (kerosene) merupakan bahan bakar pesawat, dikenal dengan nama "avtur". Jika pada gasoline spesifikasi yang diinginkan adalah nilai oktan, untuk avtur, spesifikasinya adalah smoke point, flash point dan juga freezing point.

- C13-C25 (diesel oil) dijual sebagai bahan bakar mesin diesel, dikenal dengan nama "solar". Spesifikasi utamanya adalah nilai cetane. Nilai cetane merupakan kebalikan dari nilai octane. Nilai cetane mengindikasikan kemampuan solar tersebut untuk terbakar dengan sendirinya (auto-ignite). Satuan unitnya adalah cetane index. 

- C25-C50 (vacuum distillate) tidak dijual, tetapi diproses dengan cara dipecah molekulnya untuk menambah yield produk yang disebutkan sebelumnya diatas. 

- C50 keatas (vacuum residu), yakni heavy fuels yang bisa dijual sebagai bahan bakar untuk pembangkit tenaga listrik ataupun kapal. Di pasaran dikenal dengan nama industrial fuel oil (IFO).  Bitumen sebagai bahan baku aspal jalan dan juga ada yang dijual dalam bentuk arang, jika sudah memiliki unit "coker".

Sebagai BBM, tentu saja masih banyak lagi spesifikasi yang diperlukan untuk bisa dipasarkan selain kriteria utama yang disebutkan diatas. Untuk pertamina sendiri, pengecekan terhadap mutu produk dilakukan sembilan kali dengan jenis parameter pengecekan yang tidak sama di tiap jalur rantai distribusi mulai dari kilang hingga sampai di SPBU.

Pengecekan mutu BBM pertamina

Berikut adalah contoh parameter untuk pengecekan premium yang dilakukan sembilan kali pengecekan:

Pemeriksaan Premium

Terakhir, kita mengetahui bahwa ada berbagai macam kandungan octane maupun cetane pada BBM untuk menyesuaikan dengan jenis mesin yang dipakai. Berbagai macam kandungan RON maupun cetane index tersebut didapat dari pencampuran, seperti ditunjukkan pada gambar dibawah:

Bensin dengan berbagai spesifikasi

Solar dengan berbagai spesifikasi

Dibutuhkan unit yang bermacam-macam untuk dapat menghasilkan BBM dengan spesifikasi yang diinginkan. Nah, pada bagian selanjutnya kita akan bahas unit apa saja pada kilang minyak dan tugasnya seperti apa sehingga dia bisa menghasilkan produk sesuai dengan spesifikasi yang kita inginkan. 

Silahkan tunggu di posting berikutnya. 

Refinery Series (4): Konfigurasi Pabrik Kilang Minyak Bumi

Pada bagian keempat ini,kita akan membahas mengenai keunikan kilang minyak, dimana satu kilang minyak bisa menghasilkan produk yang beraneka ragam tergantung daripada kekompleksitas kilang minyak tersebut.

Pada bagian satu, kita kenal empat jenis pengolahan minyak bumi: pemisahan, konversi, treatment dan juga blending. Ada juga yang menggabungkan konversi dan treatment menjadi satu kesatuan dengan sebutan treatment. Contoh dibawah adalah salah satu perusahaan yang memilah jenis pengolahan minyak bumi menjadi tiga bagian. 

Kita pakai tiga jenis proses dalam kilang minyak kali ini, untuk memudahkan dalam hal mempelajari konfigurasi sebuah kilang minyak bumi. Proses yang kedua adalah proses yang membedakan antara satu kilang dengan kilang minyak yang lainnya. Dimana pada proses treatment tersebut, semakin kompleks sebuah kilang minyak bumi, akan dapat menghasilkan produk yang beraneka ragam dan dapat mengoptimalkan yield produk yang diinginkan.

Konfigurasi sebuah pabrik pengolah minyak bumi dibagi menjadi empat macam:

1. Straight Run ==> Refinery yang cuma terdapat kolom pemisah saja. Bentuk paling sederhana dari sebuah pabrik pengolah minyak bumi.

Straight Run

2.    Hydroskimming ==> Dikatakan hydroskimming karena menghasilkan hasil samping hydrogen dalam proses untuk mendapatkan BBM yang memiliki nilai oktan yang tinggi. Unitnya sendiri terdapat pada bagian "naphta complex" pada gambar dibawah dan disebut dengan reformer. Hydrogen yang dihasilkan juga bisa digunakan dalam proses yang lainnya, yakni hydrotreater yang prosesnya dinamakan hydrotreating, yang salah satu fungsinya adalah untuk menghilangkan kandungan sulfur. 

Hydroskimming

3.    Partial upgrading/ Cracking ==> Bentuk ketiga konfigurasi ini memiliki unit yang digunakan untuk mengolah bottom produk dari distilasi atmosferik. Tujuannya adalah untuk mengurangi produksi dari fuel oil dan sekaligus menambah yield dari produk lain yang memiliki nilai jual produk yang lebih tinggi.  Disini kita lihat berbagai macam unit yang dipasang pada bagian bottom CDU, yakni:Vacuum Distilation Unit (VDU), Fluid Catalytic Cracking (FCC) dan juga Hydrocracker.

Cracking sendiri adalah proses untuk memecah rantai hidrokarbon yang panjang menjadi molekul kecil. Sebelum masuk pada proses cracking, minyak bumi dipisahkan pada unit VDU pada kondisi vakum untuk memisahkannya dari ampas residu dan didapatkan distilate yang disebut sebagai Vacuum Gas Oil (VGO). VGO inilah yang kemudian menjadi umpan dari FCC untuk dipecah molekulnya menjadi berbagai macam produk.  

Partial Upgrading

4. Full Upgrading/ Coking ==> Bentuk paripurna dari sebuah kilang minyak, dimana ampas atau residu, yang disebut vacuum resid diolah dalam unit yang disebut Coker atau Visbreaker. Hasil fuel oil yang merupakan residu minyak yang memiliki kandungan molekul hydrocarbon paling berat bisa diminimalkan atau dieliminasi dengan adanya proses tersebut.    

Coker/Visbreaker mengubah residu berat minyak bumi menjadi arang dan juga produk lainnya seperti diesel dan juga gasoline dengan cara memanaskannya di dalam sebuah furnace.

Full Upgrading

Nah dari keempat konfigurasi tersebut, bisa jadi lebih berkembang lagi jika disambung ke unit petrochemical untuk dijadikan berbagai macam bahan kimia yang dijadikan industri dasar. Jadi, industri downstream minyak bumi tersebut sangat beragam sekali. Kita baru mengenal sistem refinery-nya saja. 

Pada bagian selanjutnya, akan kita kupas lebih jauh mengenai hasil olahan dari minyak bumi tersebut. 

Keep Stay Tuned

Refinery Series (2): Klasifikasi Minyak Bumi Umpan Kilang

Pada bagian pertama, kita telah membahas mengenai kilang pertamina dan produk-produk yang dihasilkan dari proses kilang tersebut. Berbagai macam produk bisa dihasilkan dari proses pengilangan minyak. Dan, dari uraian sebelumnya, dapat diketahui bahwasannya minyak bumi pun memiliki berbagai macam kategori sehingga tidak semua jenis minyak bumi bisa diolah dalam sebuah plant.

Pada kesempatan kali ini, kita akan mempelajari komposisi minyak bumi. Harapannya adalah dengan mengetahui apa yang terkandung dalam minyak bumi tersebut, kita memperoleh gambaran proses apa yang terjadi dalam industri pengilangan untuk dapat menghasilkan produk yang kita inginkan.

Kandungan hidrokarbon

Minyak bumi utamanya terdiri atas rantai atom karbon (85%) dan hidrogen (10%). Maka disebut sebagai hidrocarbon. 5% sisanya adalah zat pengotor, yang mencakup sulphur, nitrogen, oksigen,  air, metal dan juga garam.

Dua parameter penting yang menentukan jenis minyak bumi adalah:

- densitas (berat/ ringan) ==> ditandai dalam unit API specific gravity
- kandungan sulfur (sweet/ sour) ==> ditandai dalam unit %wt

Dua parameter diatas sangatlah penting karena akan memiliki dampak terhadap kemampuan sebuah pabrik kilang dalam menghasilkan produk yang diinginkan. Sebagai contoh, semakin berat sebuah minyak bumi, maka semakin banyak ampas/ residu yang dihasilkan sehingga margin keuntungan semakin kecil. Diperlukan proses lebih lanjut untuk bisa mengubah residu tersebut menjadi produk yang memiliki nilai lebih. Sama juga dengan kandungan sulfur. Semakin banyak kandungan sulfur, lebih banyak proses yang dibutuhkan, sehingga secara ekonomi menjadi kurang bernilai.

API specific gravity untuk klasifikasi minyak bumi

Secara natural, kita bisa mendapatkan empat jenis tipe dari hidrokarbon yang terdapat dari minyak bumi, yakni: paraffins, iso-paraffins, naphtenes dan juga aromatics. Perbedaan dari keempat jenis tipe hidrokarbon tersebut bisa dilihat pada gambar dibawah:

Tipe hidrokarbon dalam minyak bumi

Nah, ada satu lagi jenis hidrokarbon yang secara umum tidak ditemukan di dalam minyak bumi, namun bisa diciptakan dari proses yang berlangsung di kilang. Tipe dari hidrokarbon tersebut adalah olefins.   

Contoh Olefins, hasil dari pemrosesan minyak bumi

Olefins ini merupakan salah satu bahan baku yang digunakan dalam industri petrokimia. Hanya kilang yang memiliki unit catalytic dan thermal cracking yang bisa memproduksi olefins. Maka dari itu, antara satu kilang dengan yang lainnya bisa berbeda tergantung dari kompleksitas kilang tesebut.

Dengan jenis tipe dan panjang rantai hidrokarbon yang berbeda-beda dalam sebuah minyak bumi, bagaimana cara menganalisa kandungan minyak bumi tersebut sehingga bisa diketahui secara pasti kandungan yang terdapat dalam minyak bumi tersebut agar bisa diolah di kilang yang akan kita operasikan?

Pertanyaan ini akan kita jawab pada seri berikutnya.

Keep Stay Tuned

Refinery Series (1): Jenis Kilang yang ada di Indonesia

Seri pertama dari tulisan mengenai kilang minyak kali ini akan membahas mengenai dasar pengolahan minyak bumi dan jenis kilang yang ada di Indonesia. Sumber yang penulis pakai salah satunya adalah slide dari pertamina tahun 2015, yang bisa diunduh disini. 

Seperti pernah dijelaskan pada tulisan pendahuluan, pengilangan adalah sebuah proses untuk memisahkan berbagai macam fraksi yang terkandung dari minyak bumi dan mengubahnya menjadi produk yang berguna. 

Proses kilang bisa dikategorikan ke dalam empat proses untuk menghasilkan produk akhir dari bahan baku minyak bumi, yakni adalah sebagaimana berikut:

1. Separation ==> Proses pemisahan fraksi minyak bumi menggunakan menara distilasi

2. Conversion ==> Proses konversi untuk menghasilkan yield produk yang diinginkan lebih tinggi

3. Treatments ==> Proses penghilangan bahan pengotor yang terkandung dalam minyak bumi

4. Blending ==> Proses pencampuran untuk menghasilkan produk yang sesuai dengan spesifikasi yang diminta oleh end-user

Berikut adalah salah satu contoh proses yang terjadi pada salah satu unit pertamina yang mengubah minyak bumi menjadi BBM.

Nah, empat jenis proses yang terjadi pada kilang tersebut sesuai dengan alur diagram diatas, bisa dilihat pada tabel berikut:

1. Proses pemisahan terjadi pada step ketiga yakni pada proses distilasi dimana minyak bumi dipisahkan berdasarkan dari titik didih di unit CDU maupun HVU

2. Proses konversi terjadi di step keempat dimana terjadi proses pembentukan produk yang dibutuhkan yang berbeda dari umpan yang dimasukkan. 

3. Proses perawatan terjadi pada step kedua maupun keempat dimana memiliki tujuan untuk menghilangnya adanya mengotor yang bisa mempengaruhi proses dan meningkatkan kualitas.

4. Proses blending atau pencampuran, terjadi pada proses pertama dan terakhir. Pada proses yang pertama untuk menghasilkan umpan yang cocok sesuai dengan desain sistem pengilangan. Pada proses yang terakhir, pencampuran produk untuk menghasilkan produk yang sesuai dengan spesifikasi.

Kita melihat ada proses pencampuran dari umpan minyak bumi sebelum dimasukkan ke dalam pabrik. Disini, kita bisa melihat bahwa pertamina hanya bisa mengolah jenis minyak dengan spesifikasi tertentu. Hal ini mengindikasikan bahwa desain pabrik pengilangan minyak berbeda antara satu dengan yang lainnya. Pabrik kilang minyak tidak bisa asal menerima minyak bumi dan memprosesnya. Ada spesifikasi tertentu yang harus terpenuhi. Salah satunya adalah kandungan sulfur yang terdapat dalam minyak bumi tersebut. Kilang yang ada di Indonesia, berdasarkan sumber dari slide, hanya bisa memproses umpan minyak bumi yang kandungan sulfurnya rendah atau bisa dikatakan "sweet crude". 

Selain itu, karena produksi dari minyak bumi lokal sudah mulai menurun dan porsi impor minyak bumi mulai ditambah untuk menjaga produksi, maka dibutuhkan perubahan desain daripada plant yang sudah ada karena kandungan komposisinya juga berbeda.

Pada bagian selanjutnya, kita akan tarik kebelakang terlebih dahulu untuk mengetahui jenis kandungan dalam minyak bumi sehingga kita mengetahui mengenai secara spesifik bagaimana sebuah proses dalam kilang terjadi.

Keep Stay Tuned