Kalau ada pertanyaan Pressure Safety Valve (PSV) mana di pabrik yang paling tidak handal, saya pasti menjawabnya dengan yakin, PSV fire. Ditilik dari namanya, sudah dapat ditebak do’i dirancang dan direkayasa untuk antisipasi jika terjadi kebakaran di sekitar unit operasi atau bejana proses.

Kalau ada pertanyaan Pressure Safety Valve (PSV) mana di pabrik yang paling
tidak handal, saya pasti menjawabnya dengan yakin, PSV fire. Ditilik dari namanya,
sudah dapat ditebak do’i dirancang dan direkayasa untuk antisipasi jika terjadi
kebakaran di sekitar unit operasi atau bejana proses. Bentuknya yang relatif
kecil ketimbang saudaranya yang terkenal, PSV-block discharge based, tidak mengurangi
arti penting fungsinya sebagai salah satu penjaga keselamatan pabrik.

Jika kita jalan-jalan ke dalam pabrik, kita akan melihat PSV-PSV terlekatkan
di suatu tempat-tempat tertentu yang sudah ditentukan. Biasanya sih di inlet
header, di bejana proses (pressure vessel), di fuel gas line system, di outlet
kompressor, di suction scrubber, dst, bla..bla… Nah, jika kita lihat PSV-PSV
yang kecil kaya anak-anak, biasanya (tapi tidak selalu) dia itu PSV fire.

Ngomong-ngomong, kenapa yach bentuknya kecil. Jika kita buka-buka lagi persamaan-persamaan
yang kita gunakan dalam merancang PSV, kita akan tahu bahwa khusus si PSV ini,
dia memanfaatkan prinsip hukum kekekalan massa dan energi, tetapi hanya untuk
control volume yang terbatas, misalnya doi akan dilekatkan di bejana tekan,
maka dia harus dapat membuang kelebihan tekanan yang ada di dalam bejana di
tempat dia melekat jika terjadi kebakaran di sekitar bejana proses itu. Jika
kita menggunakan rumus yang digunakan untuk PSV block discharge yang bertujuan
untuk membuang tekanan berlebih sebagai akibat tertutupnya keluaran suatu unit
operasi, hasil desain si PSV block discharge relatif besar karena memang control
volumenya lebih besar.

Besar/kecilnya ukuran suatu PSV sebenarnya tidaklah melulu karena kapasitas
fluida yang harus dibuang, tapi juga bergantung kepada tekanan setting PSV serta
relieving temperature dan kemungkinan cairan yang flashing ketika disemburkan
oleh PSV yang teraktifkan. Tapi kawan, kita tidak akan membahas terlalu jauh
ke sana (mungkin lain kali…)

Kembali ke PSV fire ini, ada juga yang unit operasi atau bejana proses yang
tidak punya PSV khusus ini, karena misalnya kerjanya sudah diambil alih oleh
PSV blok discharge di depannya dengan konsekuensi, tidak boleh ada penghalang
antara PSV ini dengan alat yang ingin kita lindungi dari bahaya kebakaran. Jika
ada katup di antara keduanya, maka katup tersebut harus di ‘lock-open’.
P&ID biasanya menjelaskan hal tersebut dan lazimnya ditegaskan kembali di
manual operasi pabrik. Di dalam operasi sehari-hari, pengoperasian katup ini
haruslah melalui izin pihak yang berwenang.

Tetapi terkadang rekayasa menginginkan tetap di pasang PSV ini karena ternyata
ada lebih dari satu unit operasi yang dioperasikan secara parallel, sehingga
dengan demikian, jika ada maintenance/perbaikan rutin atau tidak rutin yang
akan membawa dampak pengisolasian satu unit operasi, tidak akan mengganggu safety
integrity dari unit yang lain karena masing-masing sudah punya PSV.

Tetapi kenapa sih ada sebagian orang mengatakan bahwa sebenarnya pemasangan
PSV ini hanyalah kosmetik belaka ??.

API RP 521 memang tidak mengatakan hal di atas, tetapi cuma mengatakan bahwa
perlindungan bahaya kebakaran dengan PSV ini mungkin tidaklah cukup. Kenapa
??.

  1. Coba perhatikan asumsi persamaan yang biasa men-sizing PSV ini, bahwa distribusi
    temperatur di unit operasi ketika terjadi kebakaran adalah homogen. Ini adalah
    suatu hal yang susah untuk dilogikakan. Kalau kebakaran si api akan membakar
    sesukanya kan, dimana terjadi flammable mixture, ada sumber api, dan kemana
    angin bertiup, terbakarlah ke sana…. Jadi sangat mungkin sekali distribusi
    temperatur tidak merata.

    Lalu kenapa kalau tidak merata. Kalau tidak merata, yach seperti pembagian
    rezeki, nanti ada yang miskin dan ada yang kaya, ada yang hangat ada yang teramat
    panas. Orang bilang bahasa kerennya hot-spot.

    Kalau metal itu dipanaskan, yach bisa bobol jua kalau sampai batasnya terlampaui.
    Dalam kejadian kebakaran, sangat mungkin mekanikal integrity unit operasi akan
    luluh karena panas yang luar biasa. Kita kan ingat bahwa MAWP bejana proses
    itu adalah fungsi temperatur, sementara itu setting dari PSV adalah berkait
    dengan MAWP pada rentang temperatur yang sempit (100% MAWP, 110% MAWP, 116%
    MAWP, 121% MAWP, dll, detilnya silakan baca API RP-520, atau ASME Pressure Vessel
    Code….).

  2. Distribusi temperatur yang tidak merata makin diperparah jika ternyata fluida
    yang dikandung oleh unit proses tadi mempunyai koefisien pindah panas yang kecil.
    Fluida gas adalah contohnya. Implikasi dari jeleknya harga ini bisa kita lihat
    dari besarnya ukuran gas/gas HE atau furnace relatif terhadap liquid/liquid
    HE untuk memindahkan beban panas yang setara.

    Balik bakul lagi ke PSV, sebagai akibat jeleknya perpindahan panas tersebut,
    proses perpindahan panas dari dinding bejana yang terbakar ke badan fluida di
    dalam alat tersebut menjadi lambat. Walhasil, metal keburu kepanasan sebelum
    panas sempat diestafetkan ke gas. Dan sangat mungkin sekali vessel sudah pecah
    duluan sebelum mencapai setting PSV. Selain gas, biasanya hidrokarbon yang punya
    titik didih tinggi juga menunjukkan fenomena yang serupa dengan gas dalam hal
    jeleknya perpindahan panas tadi.

    Maka, beruntunglah kita jika dalam bejana proses tersebut berisi fluida cair,
    yang biasanya punya harga koefisien pindah panas yang relatif bagus. Temperatur
    di tubuh bejana akan cepat terserap dan dipindahkan ke badan fluida. Sampai
    tahap ini mungkin aman karena temperatur akan relatif konstan karena panas yang
    diserap, semata hanyalah untuk merubah fasa si cairan tadi. Setelah si cairan
    tadi habis, barulah kiranya si temperatur ini naik.
    Untuk yang berkecimpung di dunia pendesainan PSV, pasti tahu bahwa salah satu
    pengontrol/penentu besarnya ukuran PSV fire adalah panas penguapan. Tetapi patut
    diingat karena yang terkandung di fluida minyak atau kondensat umumnya multikomponen,
    panas penguapannya tentunya berbeda pula. Jadi harus dipilih panas penguapan
    yang terkecil. Karena semakin kecil, semakin cepat dia menguap. Semakin cepat
    menguap, semakin cepat pula kenaikan temperatur dan tekanan. Untuk yang tidak
    suka berbelit-belit, API dengan baik hati menawarkan harga panas penguapan yang
    konservatif untuk mendesain PSV fire ini, Tapi nanti jangan protes kalau PSV
    fire-nya cukup besar he..he…

Buat yang bekerja di pabrik, mungkin ada baiknya dilakukan pengecekan kapasitas
PSV fire ini jika terjadi perubahan fluida yang masuk ke bejana proses, yaitu
yang punya nilai panas penguapan besar ke fluida yang punya panas penguapan
kecil, misalnya seperti perubahan oil production separator menjadi gas separator.
(setahu saya pengecekan ini jarang dilakukan loooh…).

Nah kalau kita sudah tahu cacat bawaan si PSV fire ini, ada solusi yang kiranya
patut untuk dicermati guna "menembel" lobang si PSV ini :

  1. Mengurangi kandungan gas di dalam perut bejana proses tadi dengan cara membuangnya,
    mem-blowdown-nya ke area aman, seperti flare atau burn pit. Kecepatan pembuangan
    blowdown ini biasanya adalah fungsi dari ketebalan material, bahan yang digunakan, dst, bla….bla…serta tentu
    saja kapasitas flare. Sebagai contoh aja, misalnya untuk material bejana tekan
    yang punya tebal 1 inci, kudu di blowdown isinya ketika ada api dalam waktu
    15 menit. Katanya, jika lebih dari itu, bejana akan kehilangan kekuatannya,
    sehingga bisa rupture. Semakin tipis tebal bejana, dia harus semakin cepat dibuang.
    Harga 15 menit ini kalau tidak salah dipakai oleh program proses simulator HYSYS
    sebagai default untuk mendesain blowdown system di salah satu program utilitynya.
    Jadi inga-inga looh jika vessel kita tebalnya kurang dari 1 inchi….
  2. Mengurangi laju perpindahan panas dari sumbernya, misalnya dengan diguyur
    air, atau biasa disebut orang sebagai water deluge system. Cara ini lebih
    tidak aman ketimbang cara pertama karena sangat bergantung pada reliablility
    water deluge system. Meskipun kehandalan blowdown sistem juga bergatung pada
    preventive maintenance yang baik, maintenance serta performance test untuk
    WDS keliatannya sering terabaikan (bener engga yaaach…). Jangan-jangan
    sebelum nyemprot, udah keburu meleleh kena api. Orang juga bisa menyelimuti
    si alat proses tadi dengan insulasi yang tahan api.
  3. Melokalisasi area yang dianggap potensial untuk meledak ketika ada kebakaran,
    sehingga tidak merambat ke tempat lain. Misalnya dengan memasang dinding pemisah
    yang tahan api antar equipment. Kalau tidak salah ini adalah salah satu penerapan
    Passive fire protection. Menurut saya ini adalah proteksi yang terburuk. Karena
    sifatnya yang passive, dan menunggu.

Kalau ditanya mana sih yang paling baik, yach kombinasi dari ketiganya…
Ada juga sih yang bilang itu overkill, tapi that’s your safety problem, not
me,…… because how much safety is enough is really depend on you
and your company.

Salam Safety
Salus Populi Est Lex Suprema
People’s Safety is the Highest Law

Sumber contekan :

  • API RP-521, Guide for Pressure-Relieving and Depressuring System, third
    edition, November 1990.
  • Wing Y. Wong, UOP LLC, Improve the Fire Protection of Pressure Vessels,
    Chemical Engineering, October 1999.