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 disekitar 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 PSV2 terlekatkan disuatu tempat2 tertentu yang sudah ditentukan. Biasanya di inlet header, di bejana proses (pressure vessel), di fuel gas line system, di outlet kompressor, di suction scrubber, dst. Nah, jika kita lihat PSV2 yang kecil kaya anak-anak, biasanya (tapi tidak selalu) dia itu PSV fire.

Pembahasan – Cahyo Hardo

Semoga berguna dan tidak bermaksud menggurui……….

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 jalan2 ke dalam pabrik, kita akan melihat
PSV2 terlekatkan di suatu tempat2 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 PSV2 yang kecil kaya
anak2, biasanya (tapi tidak selalu) dia itu PSV fire.

Ngomong2, kenapa yach bentuknya kecil. Jika kita buka2
lagi persamaan2 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 tsb harus di
‘lock-open’. P&ID biasanya menjelaskan hal tsb, 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 masing2
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 dgn 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 tsb, proses perpindahan panas dari
dinding bejana yang terbakar ke badan fluida di dalam
alat tsb 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 tsb
berisi fluida cair, yang biasanya punya harga koef.
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 berbelit2, 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, memblowdonya 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…). Jangan2 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.

Sekian dulu yach, nanti disambung lain kali.

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.

Tanggapan 1 – Tahzudin Noor

Apa nggak salah nih, ‘cacat bawaan?’, bukannya PSV fire ini telah diselidiki oleh para ahli yang pinter-pinter dan sudah dipublikasikan ke seluruh dunia.

Tanggapan 2 – Gostombang

Sekedar Penambahan Informasi.

PSV fire adalah safety equipment yang paling berperan jika terjadi kebakaran setelah block discharge (Fail Close system jika terjadi kebakaran). Dan ini mandatory dari ASME Sec. VIII agar untuk mencegah kerusakan yang lebih parah.
Dan juga, jika ini tidak dipenuhi akan tidak mendapat penggantian dari assuransi jika di klaim.

Memang sizenya kecil, akan tetapi jika terjadi kebakaran, low capacity flow yg akan direlief tidak terpenuhi besar kemungkinannya akan terjadi ledakan. Karena akibat expansion dari gas dan liquid vapour, capacity required dari PSV block discharge tidak dapat mangakomodasi capacity fire, sehingga dapat melewati MAWP=Design Pressure Vessel.

Untuk mengantisipasi fire + Block discharge case and estetika dari Fire Safett Valve installation, kita boleh memilih 1 buah PSV untuk mengerjakannya semua. Yaitu PSV Modulating Type. Jadi tidak perlu dua tapping nozzle di Pressure Vessel.

Semoga bermanfaat

Tanggapan 3 – Cahyo Hardo

Pak Gostombang,

saya berusaha meluruskan apa yang bapak utarakan
sebelumnya.

Dasar persamaan untuk dua PSV itu berbeda, yang block
discharge berdasar pada berapa flow yang terblock,
sedangkan yang satunya berdasar pada berapa vapor rate
yang terbangkitkan, atau laju kenaikan tekanan sebagai
akibat adanya panas dalam suatu volume yang terbatas.
Jadi dalam mendesain PSV untuk kasus ini, harus
dipilih mana yang terbesar. Dan biasanya yang terbesar
adalah PSV block discharge.

Jadi kalau kita hanya punya satu ‘dedicated’ separator
, sangat besar kemungkinan kita cukup mensizing PSV
block discharge dan mengabaikan PSV fire karena sudah
tercover di PSV block discharge tsb, jadi memang tidak
perlu dua tapping di vessel, karena yang penting
adalah lokasi tapping tsb harus sedemikian rupa tidak
menghalangi hubungan antara PSV dan separator tsb.

tetapi jika ada ‘halangan’ seperti valve atau
ternyata separatornya lebih dari satu, PSV block
discharge nampaknya harus dipisahkan dengan individual
PSV fire di masing2 separator karena alasan safety.

Tanggapan 4 – Gostombang

Setuju Pak Cahyo. Akan tetapi yang menjadi pertimbangan apabila yang terjadi fire saja, maka yang terjadi adalah oversize jika PSV yang block discharge menangani. Sehingga kemungkinan besar akan terjadi chatter. Untuk itu pemilihan Modulating Type adalah yang terbaik. Gimana menurut pak Cahyo.

Tanggapan 5 – Cahyo Hardo

Setuju sekali pak Gostombang, hanya saja bagaimana
cara menentukan harga settingnya supaya tidak chatter?