Keselamatan dan Kesehatan Kerja

KESELAMATAN DAN KESEHATAN KERJA (K3)

TRANSLATING CHAPTER 5 : ATTENUATION

PROCESS PLANT

A Handbook For Inherently Safer Design 2nd Edition

Disusun Oleh :

Teuku Danil Gunawan 1204103010062

Rahmadani 1204103010063

Putri Phara Intan 1204103010067

Ilham Akbar 1204103010068

Alqadr Firdaus 1204103010072

Ayu Nova Rida 1204103010074

Ahmad Ghufran 1204103010075

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SYIAH KUALA

DARUSSALAM – BANDA ACEH

2015

BAB 5

PENGURANGAN (ATTENUATION)

Suatu hal yang tidak berlebihan dapat bertahan lama,

- Seneca (ca. 4 BC – 65 AD)

Jika intensifikasi dan substitusi tidak dapat diaplikasikan, maka langkah ketiga

yang dapat dilakukan untuk menjadikan plants yang lebih aman adalah

pengurangan (attenuation), dimana diperlukannya pengurangan suatu reaksi yang

berbahaya hingga reaksi tersebut berlangsung di bawah kondisi berbahayanya

(safe reaction) atau proses penyimpanan atau proses pemindahan material

berbahaya dengan mengurangi timbulnya bahaya.

5.1 Pengurangan Reaksi

5.1.1 Proses Produksi Phenol

Manufaktur proses untuk memproduksi phenol dari cumene (telah

dijelaskan pada subbab 4.2.4) melibatkan reaksi bertingkat yang biasanya

dioperasikan pada suhu 10 °C dimana reaksi tersebut dapat terjadi. Pada proses ini

juga disediakan sebuah tangki penyimpanan yang diisi dengan air setengah

volume total tangki, dimana bahan yang terdapat di dalam reaktor dapat dibuang

melalui katup keluaran (valve) yang terdapat pada reaktor tersebut. Gambar 5.1

menunjukkan tahapan bertingkat dalam perluasan/pengembangan pelaratan yang

aman. Pada awalnya, katup pembuangan/keluaran dioperasikan secara manual

(hand operated) (Gambar 5.1.a). kemudian katup tersebut dioperasikan secara

automatis ketika temperatur yang telah diset tercapai. Suatu penelitian mengenai

reabilitas intrumentasi menunjukkan bahwa hal tersebut tidak cukup. Kemudian

digunakan juga sistem paralel untuk sistem tersebut (Gambar 5.1.c). Pada

akhirnya ditemukan bahwa, jika temperatur reaksi dapar diturunkan, kemungkinan

terjadinya reaksi berbahaya dapat dikurangi dan tangki pembuangan tersebut tidak

dibutuhkan lagi (Gambar 5.1.d). Volume reaksi dapat sedikit ditingkatkan untuk

mengimbangi (ganti rugi) reaksi dengan temperatur yang lebih rendah, akan tetapi

sistem pengamanan secara keseluruhan meningkat. (Langkah pengurangan

seringkali menjadi kebalikan dari langkah intensifikasi, sesuai dengan

pembahasan pada subbab 3.2, tetapi tidak selalu seperti itu, lihat pada subbab

5.1.2).

Gambar 5.1 Tahapan bertingkat pada pengembangan sistem

pembuangan jika terjadi penyimpangan reaksi

5.1.2 Nitrasi Hidrokarbon Aromatik

Seperti yang telah disampaikan pada subbab 4.2.5, nitrasi dapat

dideskripsikan sebagai unit operasi proses industri yang terbesar dan tersebar luas

serta memiliki kekuatan penghancur yang besar. Unit proses ini juga memiliki

posisi penting dalam perekonomian, di dalam reaktor batch pada temperatur yang

mendekati temperatur dimana terjadinya reaksi yang menyimpang. Reaksi

tersebut dapat dikeluaran dengan aman pada temperatur tersebut jika campuran

reaksi dicampurkan dengan suatu pelarut yang aman dan jika pencampuran yang

terjadi baik maka dapat meningkatkan efek pencampuran tersebut. Gambar 5.2

menunjukkan suatu reaktor dengan continuous-loop dimana terdapat sistem

pengurangan (attenuation) dan intensifikasi. Inventori total lebih rendah jika

dibandingkan dengan reaktor batch umumnya. Sebagai tambahan, proses

pencampuran tersebut menggunakan asam sulfat berlebih sebagai pelarut. Dengan

adanya pencampuran yang baik terjadi didalam sirkulasi pompa mengakibatkan

terjadinya reaksi dalam beberapa detik dan waktu kontak total fasa asam dan

hidrokarbon terjadi dalam kurang dari satu menit. Perbandingan ratio antara asam

dan reaktan (asam nitrat dan hidrokarbon) adalah 30 : 1, dimana tidak terdapat

reaktan yang berlebih yang dapat menimbulkan terjadinya reaksi yang melenceng

(reaksi yang tak diinginkan). Temperatur maksimum yang memungkinkan untuk

dinaikkan adalah 15 °C. Pengunaan asam sulfat sebagai pelarut mungkin

merupakan keputusan yang aneh, akan tetapi jika terjadi kebocoran, insiden

tersebutdapat dilokalisasi dan ledakan reaktornya tidak menimbulkan dampak

buruk.

Gambar 5.2 Sirkulasi pompa nitrasi: keamanan dengan

mengurangi inventori dan pelarutan

5.1.3 Reaksi Lainnya

Beberapa proses dengan teknologi baru diperbolehkan untuk dioperasikan

dibawah kondisi berbahaya dibandingkan dengan proses yang biasanya

digunakan. Sebagai contoh katalis baru yang dihasilkan pada tekanan rendah di

metanol plants dan pada proses oxo yang memproduksi aldehidadari olefin

dengan metode carbonylation. Polietilen dan polipropilen saat ini dapat diproduksi

pada tekanan rendah (subbab 3.2.6). Beberapa bahan piroporic seperti butil litium

saat ini dapat diproduksi dalam bentuk larutan sehingga dapa mencegah terjadinya

kontak dengan udara. Suatu reaksi yang menggunakan propilen oxida dapat

dikeluaran dengan menurukan tekanan dimana reaksi yang tidak diinginkan tidak

dapat terjadi.

Pada beberapa kasus, bahan pereaksi yang berbahaya atau katalis dapat

dihentikan (tidak aktif) dengan menambahkan suatu kelompok pengaktif yang

dapat mengikat substrat dan memperbaikinya. Suatu proyek baru

mendemonstrasikan bagaimana nanotube karbon dapat dikembangkan dari

aluminum oxida yang dapat memungkinkan suatu proses berjalan dengan aman.

Prinsip umum yang dikemukakan oleh Horng adalah produksi dari nanopartikel

dan nanofiber dengan permukaan dalam ukuran micro dapat menurunkan

timbulnya dampak bagi lingkungan, kesehatan, dan keamanan.

Hal yang sama juga terjadi pada proses nitrasi (subbab 5.1.2), pelarutan

dengan menggunakan pelarut yang aman dapat mengurangi kondisi reaksi pada

proses lainnya. Chen menjelaskan bahwa proses oksida cyclohexane dimana

penambahan sejumlah air dapat menimbulkan terjadinya azeotrof dengan titik

didih minimum dengan cyclohexane liquid, sementara itu uap air juga

mengakibatkan uap cyclohexane menjadi tidak mudah terbakar. Contoh lainnya

yaitu sintesis bahan pengaktif parmatikal (Actice Pharmaceutical Ingredient /

API) yang melibatkan pengunaan cyanamide yang sangat tidak stabil.

Penambahan pengunaan pelarut (air) yang ditunjukkan dari suatu model kinetika

dan percobaan secara adiabatic, dengan siknifikan dapat menurunkan

kemungkinan terjadi reaksi menyimpang.

Aplikasi lainnya pada di bawah kondisi berbahaya adalah pengunaan

vibratory feeder sebagai penganti pengunaan screw feeder yang digunakan untuk

memindahkan bubuk yang mudah terbakar (vibratory feeder tidak memanfaatkan

kerapatan jarak antar beberapa bagian pemindah) dan memanfaatkan gaya

gravitasi atau gas bertekanan sebagai penganti pengunaan pompa untuk

memindahkan cairan yang tidak stabil (unstable liquid). (lihat susbab 8.1.5).

Bahan baku seringkali mengandung bahan pengotor (impurities) yang mungkin

dapat mempengaruhi reaksi yang berlangsung dan kemudian harus dipisahkan

dari produk. Hal terbaik yang mungkin dapat dilakukan adalah memisahkannya

dari bahan baku.

5.2 Pengurangan Penyimpanan dan Transportasi

Berikut ini adalah contoh pengurangan penyimpanan dan transportasi:

1. Amonia dan klorin dalam berjumlah besar disimpan dengan sistem

pendinginan pada tekanan atmosfer dan tidak dibawah tekanan pada

temperatur atmosfer. Jika terdapat lubang pada tangki atau pipa penghubung

dibawah liquid level, laju alir cairan yang keluar dari lubang adalah rendah,

karena cairan dingin dan hanya sebagian kecil yang menguap. Jika terdapat

lubang pada tangki diatas liquid level, maka aliran yang keluar melewati

lubang tersebut kecil karena tekanan dibutuhkan untuk melewatinya sangat

rendah bahkan tidak ada tekanan sama sekali.

Gas cair lainnya yang mudah terbakar (Liquefied Flammable Gases / LFG)

seperti propana, propilena, butana, butilena, etilen oksida, vinil klorida dan

melamin kebanyakan disimpan dengan sistem pendinginan pada temperatur

rendah.

Tidak diragukan lagi bahwa penyimpanan dengan sistem pendinginan lebih

aman daripada penyimpanan dengan sistem kompresi. Dan jika suatu bahan

membutuhkan sistem pendinganan, sebagai contoh, untuk ekspor

menggunakan kapal, untuk itu tentunya harus disimpan dengan sistem

tersebut. Namun, jika diperlukan, baik itu untuk penggunaan langsung atau

ekspor, pada suhu ambien atau di bawah tekanan, seluruh sistem (pendingin,

penyimpanan, pemanasan) harus dipertimbangkan. Pendinginan dan

pemanasan kembali di pabrik merupakan sumber kebocoran, dan mungkin

tidak ada peningkatan yang berarti dalam keselamatan dan keamanan

kerja. Penyimpanan dengan sistem bertekanan mungkin aman atau bahkan

lebih aman jika jumlah total penyimpanan tidak lebih dari ratusan ton. 

Di Jepang, terjadi kebakaran di pabrik pada saat pengisian tangki

penyimpanan propana, dibutuhkannya regulasi pendinginan propana. Akan

tetapi, hal ini membutuhkan suatu truk dengan tangki yang terisolasi,

pengurangan muatan, dan lainnya, dimana pada akhirnya yang terjadi

hanyalah kecelakaan biasa. Mungkin tidak terdapat peningkatan keselamatan

dan keamanan kerja. Ledakan fasilitas penyimpanan propana di Kanada pada

tahun 2008 telah mendorong peninjauan kembali keamanan penyimpanan dan

transportasi dari propana (umumnya di bawah tekanan) di provinsi Ontario.

2. Sebagai suatu alternatif untuk sistem pendinginan, amonia dapat disimpan

dalam fasa larutan. Gambar 5.3 menunjukkan bahwa penurunan konsentrasi

atmosfer yang dapat dicapai pada dua skenario kecelakaan: pelepasan lebih

dari 10 menit dari sebuah tangki induk yang berisi 250 ton amonia (atau

larutan amonia yang kurang dari 28%) dan fraktur dari 2-in. jarak. Perusahaan

yang membuat perhitungan tersebut menemukan bahwa amonia cair dapat

digunakan pada setiap proses.

Hendershot memperkirakan jarak kebocoran uap monomethylamine dalam

melakukan dapat dilihat perpindahannya dalam dua skema/kasus: perpindahan

sebagai cairan murni dan perpindahan sebagai larutan 40 % dalam air. Fraktur

dari 1-in. Jarak yang dianggap dalam setiap skema/kasus. Uap dari larutan

akan terlarut ke level yang tidak berbahaya sebelum mencapai perbatasan

pabrik, sedangkan uap dari kebocoran anhidrat akan menyebar empat kali

lebih jauh dan dapat membahayakan daerah perumahan.

Lacoursiere dkk. mendeskripsikan teknologi SO2SAFETM dimana gas belerang

dioksida yang dilarutkan dalam suatu pelarut dengan kapasitas besar (diamine

absorbent). Maka memungkinkan penyimpanan tersebut tanpa adanya

pemilihan penyimpanan dengan potensi berbahaya seperti penyimpanan suatu

cairan di bawah tekanan. Referensi 14 juga menyatakan bahwa proses

SO2SAFE lebih murah daripada penyimpanan cairan konvensional lainnya

karena dapat mengeliminasi beberapa peralatan yang dibutuhkan untuk

menghasilkan SO2 cair.

3. Selama bertahun-tahun, hidrogen telah disimpan dan diangkut sebagai amonia,

dimana dibutuhkan suatu tahapan perengkahan (cracked). Hidrogen juga dapat

diangkut dan disimpan dengan cara hidrogenasi toluena dalam bentuk

methylcyclohexane dan kemudian didehidrogenasi jika dibutuhkan.

4. Asetilena telah disimpan dan diangkut selama bertahun-tahun dalam bentuk

larutan dalam aseton.

5. Peroksida organik bertanggung jawab untuk menguraikan eksplosif dan

seringkali disimpan dan diangkut dalam bentuk larutan meskipun terjadi

peningkatan biaya dan dapat mengurangi kereaktivitasan. Seharusnya terdapat

suatu penyeimbang antara kereaktivtasan dan keamanan, dimana umumnya

dikatakan telah tercapai. Di inggris, bahwa peroxida harus dilarutkan terlebih

dahulu sebelum dipindahkan dan ukuran maksimum kontainer yang

diperbolehkan adalah 1 kg.

6. Beberapa bahan pewarna yang berasal dari bubuk peledak dapat disupply

dalam bentuk pasta. Ketika beberapa bahan pewarna disupply dalam bentuk

bubuk, Komponen tertentu tercampur sebelum proses pengeringan. Debu

lainnya dapat dibutirkan atau disuspensikan dalam suatu liquid. Sebagai

contoh, tanah liat cina sekarang disupply dalam bentuk aqueous slurry.

Bahaya yang terdapat dalam hal ini adalah bahaya kesehatan tentunya, bukan

bahaya akan terjadinya suatu ledakan. Bahan kimia yang digunakan di industri

karet telah digabungkan dalam suatu campuran awal karet (rubber premix).

Satu perusahaan menanggulangi bahaya debu dengan mengatur besarnya

lubang bukaan karung dusty reagent ke dalam peralatan pencampuran.

Karung-karung tersebut tentunya cocok dengan proses tersebut. Perusahaan

lainnya menemukan bahwa dengan penambahan sedikit oil atau minaral wool

dapat menurunkan emisi dari fiber. Contoh lainnya dari sistem pengurangan

dari bahaya dust explosion dapat ditunjukkan pada subbab 13.5

7. Klorin yang digunakan sebagai bahan antiseptic dapat kolam renang biasanya

disimpan dalam tangki penyimpanan berbentuk silinder, akan tetapi sekarang

disimpan dalam bentuk kalsium atau natrium hipoklorid. Pada tahun 1983, 79

anak keracuran klorin yang bocor pada kolam renang sekolah. Akan tetapi,

suplyer peralatan klorinasi mengatakan bahwa tidak semua hipoklorid

berbahaya dan dapat bereaksi dengan banyak bahan umum lainnya. Seperti

yang telah banyak dijelaskan pada buku ini, suatu perubahan untuk ke tahap

lebih baik selalu merugikan perusahaan. Dampak terburuk dapat ditimbulkan

pada pengunaan hipoklorid sangat jauhjika dibandingkan dengan dampak

terburuk yang ditimbulkan pada pegunaan klorin itu sendiri dan perubahan

untuk menyeimbanginya merupakan suatu keharusan. Metode lainnya yang

dapat digunakan untuk mencegah pengunaan klorin adalah dengan electrolyze

brine in situ.

8. Kebutuhan akan tempat penyimpanan dengan sistem bertekanan tinggi untuk

fluida supercritical (sebagai contoh campuran antara hidrogen dan karbon

dioksida) dari penelitian laboratorium hal tersebut dapat dieliminasi dengan

pengunaan teknologi pendukung baru yaitu gasless hydrogenation.

Gambar 5.3 Perbandingan garis tengah dari konsetrasi uap sebagai fungsi jarak

dari pelepasan anhidrat dan larutan amonia 28 % pada tangki penyimpanan

(a) 10 menit pelepasan isi tangki penyimpanan dan (b) pada kegagalan

pemindahan dengan mengunakan aliran pipa 2 in.

5.3 Runtutan Analogi

Bab 5 dibuka dengan suatu pernyataan mengenai pengurangan

(attenuation), dimana pengurangan suatu reaksi yang berbahaya hingga reaksi

tersebut berlangsung di bawah kondisi berbahayanya. Hal ini mungkin tidak

terlalu mencangkup runtutan bagaimana cara menangani suatu reaksi yang

berbahaya yang seharusnya terjadi sebisa mungkin dibawah kondisi berbahaya.

Hopkins menjelaskan bahwa skenario ini merupakan latar belakang ia

menganalisa kecelakaan kereta glenbrook yang terjadi di Australia pada tahun

1999.

Referensi ke-22 mengenai sistem manajemen jalur Queensland dimana

para pekerja diberikan suatu jalur khusus dua arah untuk menangani pekerja yang

sedang berlangsung. Kegiatan ini difasilitasi dengan pengaturan waktu yang tepat,

dimana tidak ada satupun kereta yang melintas selama pembuatan jalur

berlangsung. Ini merupakan salah satu pengurangan (attenuation) yang dapat

dicapai dalam kasus ini dengan menggunakan dasar utama hirarki sistem kontrol,

mengeliminasi bahaya yang mendasar bagi pekerja. Masih terdapat pekerjaan

berbahaya lainnya, tetapi bahaya akan kereta tidak ada lagi.

Jika membandingkan keamanan kegiatan diatas ketika kegiatan ini tidak

memungkinkan untuk mengeliminasi kemacetan kereta selama perbaikan jalur

sedang berlangsung. Pengemudi kereta diberitahukan untuk mengurangi

kecepatan (prosedur keamanan yang merupakan salah satu hirarki kontrol) dan

ketika diberitahukan untuk mengurangi kecepatan dengan menggunakan suatu

peralatan sederhana yang diletakkan di jalur kereta, dimana alat tersebut dapat

mengirim sinyal (dalam bentuk suara/alarm) ketika kecepatan kereta melampaui

batas.

Bahkan dengan mengeliminasi jalur kereta melintas selama pekerjaan

perbaikan dan perawatan berlangsung tidak mutlak memberikan jaminan

keamanan, seperti kecelakaan yang terjadi di Jerman pada tahun 2006. Pada kasus

ini, Magnetic Train dengan kecepatan tinggi menabrak kendaraan yang digunakan

untuk memperbaiki jalur kereta selama proses perbaikan berlangsung dan

setidaknya 23 orang terbunuh. Suatu surat kabar melaporkan bahwa pada waktu

tersebut diindikasi bahwa pekerja perbaikan dan perawatan seharusnya

memberitahukan ke bagian ruang kontrol ketika kendaraan mereka telah

dikeluarkan dari jalur kereta. Pengontrol kemudian membutuhkan konfirmasi

penurunan kendaraan perbaikan dari garasi pekerja. Hanya setelah konfirmasi

tersebut para pekerja di ruang kontrol diijinkan untuk mengaktifkan energi listrik

yang memperbolehkan pengemudi kereta untuk mengoperasikan kereta. (Lihat

pula subbab 15.3, membahas mengenai kesalahan operator (operator error)).

Referensi :

P. G. Urben, ed., Bretherick’s Handbook of Reactive Chemical Hazards, 6th ed.,

vol. 2(Oxford, U.K.: Butterworth-Heinemann, 1999), 246.

H. G. Gerrisen and C. M. van’t Land, “Intrinsic Continuous Process Safe-

Guarding,”Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 24 (1985): 893–896.

“New Continuous Aromatic Nitration Process,” Chem. Eng. (U.K.) 341 (1979):

79.

Leaflets available from Bofors Nobel Chematur, Bofors, Sweden.

S. E. Dale, “Cost Effective Design Considerations for Safer Chemical Plants,” in

Proceedings of the International Symposium on Preventing Major

Chemical Accidents, ed.

J. L. Woodward (New York: American Institute of Chemical Engineers, 1987),

3.79.

D. A. Crowl, ed., Inherently Safer Chemical Processes (New York: American

Institute of Chemical Engineers, 1996), 37.

J.-J. Horng, “Growing Carbon Nanotube on Aluminum Oxides: An Inherently

Safe Approach for Environmental Applications,” Process Safety and

Environmental Protection 85(B4), no. 4 (2007): 332–339.

J.-R. Chen, “An Inherently Safer Process of Cyclohexane Oxidation Using Pure

Oxidation: An Example of How Better Process Safety Leads to Better

Productivity,” Process Safety Progress 23, no. 1 (2004): 72–81.

W. Dermaut, C. Fannes, and J. V. Thienen, “Safety Aspects of a Cyanamide

Reaction: Inherent Safe Design through Kinetic Modelling and Adiabatic

Testing,” IchemE Symposium Series No. 153, in 12th International

Symposium on Loss Prevention and Safety Promotion in the Process

Industries (Edinburgh, U.K., 2007).

“Explosion at Propane Gas Filling Mill,” Safety Eng. News no. 14, April (Tokyo:

Yasuda Fire and Marine Insurance Co., 1989).

M. Birk and S. Katz, Report of the Propane Safety Review (Toronto, Canada:

Queen’s Printer for Ontario, 2008).

C. G. Carrithers, A. M. Dowell, and D. C. Hendershot, “It’s Never Too Late for

Inherent Safety,” in International Conference and Workshop on Process

Safety Management and Inherently Safer Processes (New York: American

Institute of Chemical Engineers, 1996), 227–241.

D. C. Hendershot, “Inherently Safer Plants,” in Guidelines for Engineering Design

for Process Safety (New York: American Institute of Chemical Engineers,

1993), chap. 2.Attenuation 111◾

J. P. Lacoursiere, J. N. Sarlis, and P. M. Ravary, “The SO2SAFE• Technology for

Storage and Transport of Sulfur Dioxide” (paper presented at the 32nd

American Institute of Chemical Engineers Annual Loss Prevention

Symposium, New Orleans, LA, March 1998).

T. Newton, “The Light Stuff,” Chem. Brit. 33, no. 1 (1997): 29–31.

D. J. Lewis, “Explosive Decompositions,” Hazardous Cargo Bulletin 7, no. 2

(1985):31–32.

Organic Peroxides (Conveyance by Road) Regulations, SI No. 2221 (London: Her

Majesty’s Stationery Office, 1973).

British Occupational Hygiene Society Technology Committee, The Manager’s

Guide to Control of Hazardous Substances (Leeds, U.K.: H and H

Scientific Consultants, 1996), 12, 13, 54.

“Scenario,” Saf. Manage. (South Africa) 9, no. 12 (1983): 44.

Technical Bulletin No. 8405-1, Jensen Beach, FL: Chlorinators Inc., 1984.

J. Singh, S. Waldram, J. R. Hyde, and M. Poliakoff, “Supercritical

Hydrogenations : Using a Novel, Inherently Safer Approach,” IChemE

Symposium Series No. 150, in Hazards XVIII (Manchester, U.K., 2004).

A. Hopkins, Safety, Culture and Risk: The Organizational Causes of Disasters

(Sydney: CCH Australia Limited, 2005), 67.

“Experts Probe Cause of Train Crash,” Chronicle Herald (Halifax, Canada), 24

September 2006.