Total Tayangan Halaman

Minggu, 16 Februari 2014

Refining Process Optimization (Part 1)

Optimalisasi pada proses pengolahan minyak bumi merupakan upaya untuk mencapai kondisi operasi yang optimal. Kondisi optimal berbeda dengan kondisi minimal ataupun maksimal. Biaya terendah dalam suatu proses produksi memanglah akan menjadi titik minimal pada kurva biaya namun belum tentu kondisi yang demikian adalah kondisi yang optimal. Produksi dengan volume produk yang terbanyak akan menjadi titik maksimal dalam kurva volume produksi, namun hal itu juga belum tentu menjadi kondisi optimal. Kondisi optimal diperoleh dari kombinasi beberapa variabel yang pada dasarnya memiliki hubungan yang sangat erat satu sama lainnya di dalam suatu proses. Variabel-variabel tersebut satu sama lainnya saling mempengaruhi bahkan ada pula yang saling membatasi sehingga tidak akan mungkin menentukan titik optimum jika hanya memandang dari sisi salah satu variabel saja.

Contoh penentuan kondisi optimal adalah pada saat perancangan insulasi perpipaan. Variabel-variabel utama yang dipertimbangkan pada saat melakukan perancangan tersebut antara lain: ketebalan insulasi, heat loss, dan biaya. Keterkaitan antara ketiga variabel tersebut adalah sebagai berikut.

  • Ketebalan insulasi berbanding terbalik dengan heat loss, artinya semakin tebal insulasi pipa maka heat loss akan semakin kecil
  • Ketebalan insulasi berbanding lurus dengan biaya, artinya semakin tebal insulasi pipa maka biaya investasi akan semakin besar
Pada saat merancang insulasi sistem perpipaan, target utama yang diharapkan adalah kondisi operasi (temperatur) fluida di dalam pipa tetap terjaga dan tentunya memenuhi aspek safety (temperatur terluar insulasi yang diizinkan dalam kaitannya dengan keselamatan operator) namun dengan biaya yang seminimal mungkin. Target tersebut tentunya dianggap paling optimal karena telah memperhitungkan berbagai faktor. Rancangan insulasi yang telalu tebal memang akan meminimalkan heat loss namun biaya yang dibutuhkan pastinya akan terlalu besar. Sementara, jika rancangan insulasi terlalu tipis, memang akan diperoleh penghematan biaya, namun heat loss yang terjadi akan terlampau besar dan temperatur dinding terluar dari insulasi pipa yang terpapar ke udara akan terlalu tinggi sehingga akan membahayakan operator.


Proses optimalisasi tersebut dilakukan mulai dari tahap perencanaan, operasional, maupun manajerial sebagaimana terlihat dalam hirarki optimalisasi berikut ini.


Manajemen memegang kendali utama dalam upaya optimalisasi ini. Tiap-tiap departemen yang memiliki tugas masing-masing akan melakukan evaluasi dan optimalisasi terhadap kinerja suatu alat, proses tertentu, maupun proses yang terintegrasi misalnya penjadwalan maintenance, peningkatan performa alat, pemilihan material, pembiayaan, dan lain sebagainya. Pada akhirnya manajemenlah yang akan memberikan keputusan berkaitan dengan hal-hal tersebut.

Di tingkat operasional, berkaitan dengan peralatan dan proses, upaya optimalisasi ini memegang peranan sangat penting bagi tercapainya target produksi dan margin perusahaan. Pencapaian produksi yang sesuai target saja kadang belum menjamin tercapainya margin yang diharapkan. Oleh sebab itu perlu dilakukan upaya-upaya optimalisasi agar segala faktor yang berkaitan dalam proses produksi dapat terkontrol dan mampu memberikan hasil margin sebesar mungkin.

Proses optimalisasi dari segi operasional (peralatan dan proses) tentunya berbeda dengan proses evaluasi peralatan maupun proses. Proses evaluasi merupakan tahapan sistematis untuk mengukur sejauh mana kinerja dan efisiensi peralatan maupun proses dengan parameter pembandingnya adalah kondisi basis (pada umumnya kondisi desain). Sedangkan proses optimalisasi lebih mengarah pada pencarian kondisi optimum yang mampu dicapai oleh suatu peralatan maupun proses dengan menganalisis hubungan antar variabel proses satu dengan lainnya kemudian menentukan kombinasi variabel yang memberikan hasil yang paling maksimal yang mampu dicapai. Dari proses analisis variabel-variabel proses tersebut akan diketahui variabel mana yang akan memberikan hubungan positif terhadap pencapaian sasaran optimalisasi serta variabel mana yang akan memberikan hubungan negatif, serta faktor kendala atau pembatas dalam pencapaian sasaran optimalisasi yang mana hubungan antara variabel-variabel tersebut akan menghasilkan suatu daerah feasible dalam kurva optimalisasi.

Setiap model optimalisasi memiliki tiga komponen utama:

  1. Minimal satu fungsi objektif sebagai tujuan optimalisasi (misalnya: fungsi keuntungan, fungsi biaya, dll.)
  2. Fungsi persamaan sebagai pembatas
  3. Fungsi pertidaksamaan sebagai pembatas
Komponen kedua dan ketiga merupakan model dari proses maupun peralatan, sedangkan Komponen pertama terkadang disebut sebagai model keekonomian. Optimalisasi ini dapat diselesaikan dengan suatu solusi yang dapat dilaksanakan (feasible solution) yang mana kombinasi variabel pada kondisi optimum mampu memenuhi harapan dari komponen nomor 2 dan 3 dari grafik optimalisasi. 
Hasil penyelesaian optimalisasi ini sangat dipengaruhi oleh derajat kebebasan dari masalah yang ada. Derajat kebebasan = 0 (nol), jumlah variabel independent = jumlah variabel dependent akan memberikan 1 solusi. Solusi tersebut diperoleh dengan menyelesaikan persamanaan-persamaan yang ada dengan metode substitusi dan eliminasi. Pada pemecahan masalah optimalisasi yang mana komponen persamaan no. 2 dan 3 dalam bentuk persamaan nonlinear akan memberikan solusi lebih dari 1.


Berdasarkan grafik optimalisasi di atas, daerah layak (feasible region) terdiri atas garis yang dibatasi oleh dua batasan berupa fungsi pertidaksamaan. Solusi dari grafik optimalisasi tersebut merupakan kombinasi variabel yang mampu memenuhi harapan dari komponen fungsi no. 2 dan 3. Solusi tersebut juga akan memberikan hasil yang optimal bagi komponen fungsi pertama.

Tahapan Proses Optimalisasi
Secara umum, tahapan optimalisasi adalah sebagai berikut.
  1. Analisis proses untuk menentukan daftar variabel proses dan karakteristik proses
  2. Menentukan kriteria optimalisasi dan menentukan fungsi objektif sesuai variabel yang diperoleh pada tahap 1 guna menentukan model kinerja (dan keekonomian) suatu proses/peralatan.
  3. Membuat model matematis dari proses/peralatan yang akan dioptimalisasi kemudian identifikasi variabel bebas (independent) dan terikat (dependent) guna menentukan  derajat kebebasan (degree of freedom)
  4. Jika formulasi masalah memiliki scope yang terlalu luas, maka:
    • uraikan menjadi beberapa bagian
    • sederhanakan fungsi objektif
  5. Gunakan teknik optimalisasi yang sesuai dengan model matematis yang ada
  6. Periksa hasil dan uji sensitifitas hasil terhadap perubahan koefisien dari permasalahan dan asumsi yang ada
Abaikan variabel yang pengaruhnya kurang signifikan terhadap fungsi objektif. Hal ini dapat dilakukan dengan pertimbangan engineering ataupun dengan menggunakan analisis secara matematis untuk menentukan tingkat signifikansi masing-masing variabel. 





Sumber:
Optimization of Chemical Processes by Edgar
Refinery Optimization oleh Ir. Kardjono SA, M.T

Minggu, 02 Februari 2014

Spesifikasi Bahan Bakar Minyak Jenis Bensin (Dirjen Migas)

Bensin merupakan bahan bakar mesin piston pembakaran dalam (internal combustion engine). Bensin dihasilkan dari fraksi naphta hasil distilasi minyak bumi. Dalam menghasilkan produk bensin, straight run naphta (hasil proses distilasi atmosferis) tidak hanya langsung keluar sebagai produk bensin namun masih akan mengalami  proses lanjutan yang pada dasarnya bertujuan untuk meningkatkan angka oktan dan kualitas pembakaran lainnya agar memenuhi spesifikasi yang dipersyaratkan. Salah satu proses yang jamak terdapat di berbagai unit pengolahan termasuk di kilang Pertamina adalah unit platforming. Pada unit platforming tersebut terjadi proses konversi komponen sweet naphta (naphta yang telah melalui proses hydrotreating) menjadi HOMC (High Octane Mogas Component) yang memiliki angka oktan hingga 98. Produk dari unit ini pada akhirnya akan dicampur (blending) dengan komponen mogas (bensin) lainnya yang memiliki oktan lebih rendah hingga diperoleh produk bensin sesuai grade yang telah ditetapkan oleh Dirjen Migas.

Pada perkembangannya, spesifikasi bahan bakar minyak jenis bensin di Indonesia mengalami beberapa perubahan khususnya untuk kandungan sulfur dan timbal. Berikut ini adalah data perkembangan spesifikasi bensin di Indonesia.

Berdasarkan keputusan Dirjen Migas Nomor: 3674 K/24/DJM/2006 standar dan mutu (spesifikasi) Bahan Bakar Minyak (BBM) jenis bensin terdiri atas Bensin 88, Bensin 91, dan Bensin 95. Semua spesifikasi bensin yang dimaksud merupakan bensin TT (Tanpa Timbal). Jenis bensin yang ada di pasaran saat ini meliputi Premium (setara dengan bensin 88), Pertamax (memiliki ON=92), dan Pertamax Plus (setara Bensin 95). Ketiga jenis bensin yang beredar di pasaran merupakan produk PT Pertamina (Persero) yang tentunya mengacu pada spesifikasi yang telah ditetapkan oleh Dirjen Migas. Berikut adalah spesifikasi lengkap dari ketiga jenis bensin tersebut.



Berikut ini adalah perbandingan spesifikasi bensin di Indonesia dengan negara-negara lain di dunia.


Perkembangan spesifikasi di Indonesia tak lepas dari spesifikasi mogas dunia (terutama produk non-PSO) meskipun belum sama persis untuk saat ini. Perkembangan yang nyata dari spesifikasi tersebut adalah aspek eco-friendly yang semakin meningkat. Hal ini terlihat dari pembatasan pada beberapa kandungan mogas antara lain timbal, sulfur, benzena, aromatik, dan olefin. Pada saat ini, bensin yang beredar di Indonesia baru memiliki batasan untuk kandungan timbal, sulfur, dan aromatiknya. Benzena yang ditengarai bersifat karsinogenik untuk saat ini belum dibatasi. Begitu juga dengan kandungan olefin. Dari tabel di atas dapat terlihat bahwa spesifikasi bahan bakar minyak jenis bensin di dunia semakin ketat. Hal ini tentunya perlu didukung dengan teknologi pengolahan minyak bumi yang semakin canggih guna menghasilkan produk dengan spesifikasi yang telah ditetapkan.



Sumber:
http://prokum.esdm.go.id/kepdirjen/kepdjm-3674-2006.pdf
http://www.kpbb.org/makalah_ind/Kebijakan%20Penyediaan%20&%20Mutu%20Bahan%20Bakar%20Minyak%20untuk%20Kendaraan%20Bermotor.pdf

 
Design by Free WordPress Themes | Bloggerized by Lasantha - Premium Blogger Themes | Online Project management