LOPA T2 Lab (Semester 3)
-
Upload
cyrilla-oktaviananda -
Category
Documents
-
view
252 -
download
9
description
Transcript of LOPA T2 Lab (Semester 3)
Layer of Protection Analysis (LOPA) of MCMT (metilsiklopentadienil
mangan trikarbonil) Reactor
disusun dalam rangka memenuhi tugas analisis resiko industri
disusun oleh:
Cyrilla Oktaviananda
14/376450/PTK/10153
MAGISTER TEKNIK PENGENGENDALIAN PENCEMARAN LINGKUNGAN
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2016
I. Pendahuluan
T2 laboratory Inc., merupakan pembuat bahan kimia yang terletak dibagian utara
Jacksonville, Florida, Amerika Serikat. T2 laboratory Inc. memproduksi
metilsiklopentadienil mangan trikarbonil (MCMT) yang dilakukan secara batch dengan
kapasitas 2.450 gallon. MCMT merupakan senyawa organomangan yang digunakan untuk
meningkatkan nilai oktan gasoline. T2 menjual MCMT dengan nama Ecotane. Reaktor
yang digunakan oleh T2 laboratory Inc., merupakan reaktor yang dibuat pada tahun 1962
dengan internal pressure sebesar 1200 psig, yang dibeli oleh T2 laboratory Inc. pada tahun
2001. T2 melakukan modifikasi terhadap reaktor diantaranya menurunkan maximum
allowable pressure dari 1200 psig menjadi 600 psig.
MCMT merupakan combustible liquid dan sangat beracun bila terhirup dan apabila
berkontak dengan kulit. MCMT memiliki boiling point sebesar 232-233oC, flash point
sebesar 82oC, keterangan mengenai MCMT dapat dilihat pada lampiran 1. Peristiwa
explosion pada T2 laboratory terjadi pada 19 Desember 2007 menewaskan 4 pekerja T2
laboratory Inc. dan melukai 32 orang. Selain menewaskan pekerja dan melukai penduduk
sekitar, efek dari explosion yang terjadi merusak bangunan yang berada disekitar pabrik
hingga sejauh ¼ mile. Bagian-bagian reaktor akibat dari explosion ditemukan hingga sejauh
1 mile.
II. Tahap Reaksi Pembuatan MCMT
T2 memproduksi MCMT melalui tiga tahap, tahap pertama, dilakukan pemanasan untuk
memulai terjadinya reaksi. Tahap pertama ini disebut dengan dengan metalation, dimana
molten metallic sodium direaksikan dengan metilsiklopentadiene (MCPD) dengan dietilen
glikol dimetil eter untuk memproduksi sodium metilsiklopentadiene dan gas hidrogen. Gas
hydrogen yang terbentuk akan dibuang ke atmosfer melalui vent.
Gambar 1. Reaksi metalation
Tahap kedua disebut dengan substitusi, dimana T2 laboratory menambahkan mangan
klorid kedalam reaktor. Mangan klorid bereaksi dengan sodium metilsikloentadiene
menghasilkan mangan dimetilsiklopentadiene dan sodium klorida.
Gambar 2. Reaksi substitusi
Tahap ketiga disebut dengan carbonylation reaction, pada tahap ini ditambahkan gas
karbon monoksida dibagian bawah reaktor hingga terbentuk bubble, ditahap ini setiap
molekul metilsiklopentadiene akan digantikan oleh tiga molekul CO dan membentuk
MCMT.
Gambar 3. carbonylation reaction
III. Proses Reaksi pada T2 Laboratory Inc.
Pada proses pembuatan MCMT, bahan baku dimasukan kedalam reaktor secara
otomatis. Sedangkan sodium metal dimasukan secara manual. Tahap pertama bahan baku
yang ada dipanaskan dengan menggunakan hot oil. Tujuan pemanasan adalah untuk
melelehkan sodium metal dan untuk inisiasi proses kimia. Ketika mencapai suhu 210oF
(98,9oC), agitator dinyalakan, ketika agitator dinyalakan maka proses mixing yang terjadi
mengakibatkan kenaikan laju reaksi yang diikuti dengan kenaikan suhu. Ketika suhu telah
mencapai 300oF (148,9oC), maka suplai hot oil akan dihentikan. Ketika suhu mencapai
360oF (182,2oC), maka air pendingin akan dinyalakan.
Gambar 4. Existing P&ID
IV. Layer of Protection Analysis
A. Outcome Interest
Meledaknya reaktor MCMT (metilsiklopentadienil mangan trikarbonil).
B. Initiating Event
Kegagalan pada sistem pendingin reaktor.
C. Skenario
Skenario dari terjadinya kegagalan proses pada reaktor MCMT berdasarkan analisis
LOPA adalah sebagai berikut:
1. High temperatur alarm gagal mengingatkan operator
2. Operator gagal restart cooling (melihat High Temperatur indicator)
3. High Temperature Shutdown switch gagal
4. Operator gagal shutdown reaktor
5. Suhu dan tekanan reaktor terus meningkat karena reaksi dalam reaktor bersifat
eksotermis
6. Operator dan pekerja lari menjauhi reaktor
D. Menentukan Risk Kriteria
Risk kriteria ditentukan dengan asumsi bahwa senyawa yang release adalah
metilsiklopentadienil mangan trikarbonil (MCMT). Berdasarkan MSDS diketahui
bahwa MCMT merupakan bahan yang beracun dan release diatas titik didihnya.
Data-data :
Kapasitas : 2.450 gallon
Densitas : 1,38 g/cm3
Massa MCMT yang release : 2.450 galon x 3785.411cm3
1 galonx1,38 gram
cm3 x 0.0022 lbgram
=28.156lb
Gambar 5. Tabel Risk Kriteria
Berdasarkan Gambar 5, dapat disimpulkan bahwa MCMT masuk kedalam Category 5.
Setelah itu ditentukan nilai frequency of consequence (per year) yang digunakan sebagai
risk criteria berdasarkan Gambar 6.
Gambar 6. Tabel frequency of consequence (per year)
Dari Gambar 6 dapat diambil nilai risk criteria adalah 10-5.
E. IPL (Independent Protecting Layer)
Gambar 7. Penggambaran IPL
Berdasarkan kejadian yang telah terjadi (realisasi hazard), maka diharapkan protection
layer yang telah terpasang pada sistem bekerja secara optimal. Adapun IPL tersebut
adalah sebagai berikut:
IPL 1 : Operator re-start cooling
Operator intervention, dimana operator wajib bekerja sesuai dengan SOP untuk
menghidupkan ulang (re-start) sistem pendinginan apabila sistem mengalami
kegagalan.
IPL 2: Pressure relief valve open on high pressure
Terdapat pressure relief valve yang digunakan untuk melepaskan gas keluar dari
dalam reaktor untuk mengurangi kelebihan tekanan.
Safety Function Operator re-start cooling water Pressure relief valve open on high pressureIdentifier B CFailure on demand 0,1 0,01
0,9continue operation
initiating event successA 0,1
failure 0,999continue operation
0,01
0,0001runaway
Gambar 8. LOPA Skenario untuk Existing Data
Berdasarkan skenario yang telah dibuat dapat disimpulkan bahwa IPL yang terpasang tidak memenuhi risk kriteria yang telah
ditetapkan, sehingga untuk menjamin agar proses dapat berlangsung secara aman dan mencegah insiden yang sama terulang maka
disusun skenario baru.
Gambar 9. Tabel Tingkat Resiko dari Kejadian
Hasil penilaian berdasarkan tabel tingkat resiko kejadian didapatkan hasil bahwa tingkat
resiko yang terjadi tergolong not tolerable dan diperlukan tindakan untuk mencegah terjadinya
kejadian pada saat masih ada kesempatan. Tindakan preventif yang dapat dilakukan adalah
dengan menambahkan independent protection layer (IPL) pada sistem reaktor MCMT tersebut.
Adapun tambahan IPL yang disarankan tersebut adalah sebagai berikut:
IPL 3 : High temperature alarms alerts operator
IPL 3 yang disarankan adalah dengan memasang alarm sebagai tanda untuk
operator, dimana alarm tersebut akan berbunyi apabila temperatur dalam reaktor
sudah melebihi 360oC.
IPL 4: Operator notices high temperature
Dengan berbunyinya alarm, operator dapat mengetahui bahwa temperatur dalam
reaktor sudah melebihi yang seharusnya dan operator diharapkan waspada dan
bersiap melakukan tugasnya sesuai dengan SOP yang telah ditetapkan seperti
melakukan restart pada cooling water dan membuka pressure relief valve untuk
mengurangi kelebihan tekanan.
Gambar 10. Perhitungan frequency of consequence (per year) untuk modification process
Berdasarkan perhitungan frequency of consequence yang dilakukan diketahui bahwa frekuensi
terjadinya kejadian (top accident) adalah sebesar 10-6. Kategori dari bahan serta frekuensi
terjadinya kejadian (top accident) kemudian di plot kedalam Gambar 10 untuk mengetahui
tingkat resiko yang akan terjadi akibat kejadian (top accident).
Gambar 11. Tabel Tingkat Resiko dari Kejadian untuk modification process
Hasil penilaian berdasarkan tabel tingkat resiko kejadian didapatkan hasil bahwa
tingkat resiko yang terjadi tergolong tolerable/dapat ditoleransi. Hal ini terjadi karena
penambahan beberapa IPL sehingga tingkat resiko dari kejadian loss of cooling dapat
dikurangi.
Tabel analisis HAZOP
No. Guide Words Element Deviation Possible Causes Consequences Safeguards
1. None Flow No flow Valve CW to jacket mengalami
kegagalan
Tidak ada aliran air
masuk kedalam sistem
pendingin
Teknisi mengecek
valve secara berkala
2 More of Temperatur More
temperature
Reaksi dalam reaktor bersifat
eksotermis
Berpotensi
menyebabkan ledakan
pada reaktor
Disediakan sistem
pendingin yang
berjalan optimal
High temperature alarm gagal
berfungsi
Operator gagal
shutdown reaktor
Disediakan sistem
pendingin yang
berjalan optimal
3 More of Pressure More
Pressure
Reaksi dalam reaktor bersifat
eksotermis
Berpotensi
menyebabkan ledakan
pada reaktor apabila
tekanan berlebih
Operator mengecek
pressure relief valve
yang digunakan untuk
mengatasi overpressure