Saya butuh bantuan untuk memasang cryogenic protection (perlindungan dgn indikasi temperatur) di vessel. Jadi pas vessel blow down, pressure diturunkan s/d 0 dan temperatur decrease sampai <0. Nah pas mau di pressurize lagi kita harus nunggu sampai metal di vessel mencapai temperatur tertentu, karena kalau terlalu dingin langsung di pressurize bisa retak. Jadi perlindungan ini utk menghindari retaknya vessel. Yang jadi pertanyaan saya adalah pertimbangan lokasi thermal sensornya dan perhit. apa aja yang diperlukan.

Luqman

Saya butuh bantuan untuk memasang cryogenic protection (perlindungan dgn indikasi temperatur) di vessel. Jadi pas vessel blow down, pressure diturunkan s/d 0 dan temperatur decrease sampai <0. Nah pas mau di pressurize lagi kita harus nunggu sampai metal di vessel mencapai temperatur tertentu, karena kalau terlalu dingin langsung di pressurize bisa retak. Jadi perlindungan ini utk menghindari retaknya vessel. Yang jadi pertanyaan saya adalah pertimbangan lokasi thermal sensornya dan perhit. apa aja yang diperlukan.

Cahyo Hardo
Pak Luqman,
terus terang saya termasuk awam di masalah ini karena ketika blowdown, jarang sekali vessel2 di pabrik kami suhunya menurun hingga di bawah enol derajat (Celcius atau Fahrenheit?), mungkin karena tekanan operasi yang tidak terlalu tinggi. Kasus ini mungkin spesial kali yach….

Melihat pertanyaannya, saya menangkap 2 kemungkinan:

Pertama:
Vessel tidak akan dimasukin fluida apapun sampai naik ke temperatur tertentu baru dipressurise. Berarti, energi panas yang diambil oleh vessel untuk menghangatkan dirinya cuma berasal dari udara sekitarnya (saya asumsikan vessel tsb tidak diinsulasi atau telanjang). Fenomena perpindahan panas yang terjadi di vessel hanyalah semata via konveksi (aliran udara ke permukaan logam vessel) dan konduksi (dari dinding luar vessel ke dinding dalam vessel). Perhitungan ini banyak dijelaskan di pelbagai buku perpindahan panas.

Lalu dimana meletakkan temperatur sensornya? Sepintas bisa terlihat di mana saja di badan (kulit) vessel, mungkin yang terbaik di punggung atas vessel untuk jenis horizontal, atau di pinggang vessel untuk jenis vertical.

Kemelencengan pengukuran yang terjadi, mungkin disebabkan oleh arus pergerakan angin yang tentunya tidak merata di badan vessel plus ..dari mana arah anginnya…plus diletakkan di mana vessel tsb (daerahyang lapang, atau banyak terhalang vessel lainnya seperti di offshore platform).

Pertanyaannya adalah secepat apa perpindahan panasnya plus pengaruh2 faktor2 di atas? Yach, terpaksa harus dihitung via mekanisme tadi dan carilah kondisi
terburuk. Feeling saya sih yach bisa lama juga…Tergantung relatif berapa lama, namun issue safety mencuat dalam hal ini karena vessel yang telanjang itu sangat dingin ….Jadi kalau bisa jangan terlalu kelamaan, nanti operator terkena bisa cold
burn ketika menyentuh vessel ini secara tidak sengaja,
Kedua:

Saya juga menangkap bahwa setelah mencapai temperatur 0, maka vessel tidak boleh langsung di pressurize, tetapi tidak menyebutkan apakah boleh dialirkan fluida untuk menghangatkannya. Kalau boleh, mungkin kira2 algoritmanya seperti ini:

Pertama sekali biasanya akan dimasukkan fluida yang bersifat jelek dari sisi perpindahan panasnya, serta bisa mengisi keseluruhan vessel yang di blowdown.

Keliatannya fluida gas adalah kandidat yang baik. Lalu berapa temperatur gas yang diperbolehkan agar vessel tidak mengalami thermal shock, dan berapa pula kecepatannya?

Well, kita harus mendapatkan dulu hubungan antara waktu vs gradient kenaikan temperatur dari logam yang dipakai si vessel tsb sebagai batasannya.

Kemudian, kita tebak laju alir gas plus temperaturnya. Logikanya karena vessel tsb mempunyai temp. yang rendah, maka gas yang akan dialirkan itu juga harus

mempunyai temperatur yang rendah pula (tetapi harus lebih tinggi dari temp. si vessel ini, yach kalau tidak salah min 10F supaya perpindahan panas yang terjadi bisa berlangsung dengan baik).

Jika besaran di atas sudah ditentukan, lakukanlah perhitungan perpindahan panas non-isotermal, dari inlet ke outlet vessel. Jenis perpindahan panasnya
lagi-lagi konveksi-konduksi. Logikanya adalah, temperatur gas keluaran vessel akan lebih dingin dari inletnya, permukaan dinding dalam vessel di inlet,
lebih tinggi dari pada permukaan dinding dalam di bagian outletnya. Tetapi, belon tentu pula temp. di dinding luar inlet nozzle di vessel lebih tinggi dari dinding luar vessel karena biasanya ketebalannya berbeda. Periksa pula pengaruh perpindahan panas
konveksi yang disebabkan oleh aliran angin di sekitar vessel, apakah lebih berpengaruh ketimbang yang disebabkan oleh aliran gas di dalam vessel.

Hasil bla..bla…di atas mestinya berupa hubungan antara temperatur di dinding dalam vessel dari inlet sampai outlet, plus dari dalam dinding vessel ke
dinding luar vessel sepanjang inlet-outlet. Hasil ini lalu dibandingkan thp batasan yang sudah disebutkan di atas. Kalau klop oke dech, kalau engga, yang kudu di-adjust adalah laju alir gas-nya atau temperatur gas-nya atau mungkin keduanya.

Keterangan di atas hanya berlaku untuk vessel yang tidak mengandung cairan sehabis di blowdown. Kalau ada, maka bagian bawah vessel yang diisi oleh cairan
harus diperlakukan khusus dalam perhitungan perpindahan panasnya karena di sini terjadi perpindahan panas konveksi dari gas ke cairan, konduksi dari cairan ke dinding dalam vessel serta konduksi (lagi!) lagi dinding dalam ke dinding luar vessel. Profil temperatur antara bagian atas vessel dan bagian bawahnya, mulai dari inlet sampai outlet vessel jadinya berbeda.

Bagaimana dengan vessel yang vertical? Harusnya bagian bawah vessel mempunyai kenaikan temperatur yang lebih rendah karena melulu yang banyak tersentuh aliran gas
adalah bagian vessel di pinggangnya lalu menuju bagian atas vessel (maklum karena bentuknya yang vertical). Kayaknya ini agak rumit ketimbang vessel berjenis horizontal.

Kalau sudah tahu semuanya, maka dengan melihat profil tersebut, maka kita bisa tahu kondisi “terburuk”-nya, dan disitulah sensor diletakkan.

Kalau ditanya apakah saya sudah pernah menghitung kasus ini sebelumnya? Belon pernah! Dan kalau saya disuruh menghitung, hal di atas terpaksa saya lakukan.
Mungkin saya juga akan mencoba satu asumsi yang memudahkan perhitungan, misalnya menganggap temperatur dinding dalam vessel mulai dari inlet sampai outlet
vessel adalah sama. Berarti perhitungannya jadi sederhana…Hasilnya nanti dievaluasi apakah masih bisa diterima…

Kalau company standard di perusahaan teman Pak Luqman menyebutkan hal ini, itu bisa lebih baik. Atau jika punya simulasi CFD (computerized fluid dynamic), jadi makin mudah….

M Arif Ansori

Mungkin sedikit tambahan informasi. Biasanya terjadinya penurunan temperatur pada saat blow down terjadi di down stream valve drain dan ini akibat terjadinya perubahan fase akibat perubahan tekanan. sebagai contoh yang terjadi di tempat saya adalah drain CO2 gas tekanan tinggi ke Atmosfir pada saat drain, sehingga udara sekitar yang membawa uap air akan ikut membeku menyelimuti sekitar pipa. Untuk mengatasi hal tersebut maka dipasang steam tracing di pipa drain-nya. Jadi sedikit tambahan saran (kalau memang susuai):
> Perpanjang pipa blowdown downstream valve dan lengkapi dengan stean tracing sehingga daerah yang temperaturnya dibawah nol bisa agak jauh dari vesselnya sendiri, dengan tambahan steam tracing sepanjang pipa blowdown termasuk valvenya yang hanya diaktifkan beberapa saat sebelum melakukan blowdown.

> Steam tracing ini selain membantu menjaga perubahan temperatur yang drastis, juga mencegah terjadinya kebuntuan akibat pembekuan uap air disekeliling pipa atau pembekuan fluidanya sendiri akibat perubahan fase.

> Alternatif steam tracing adalah dengan electrical heater (mana yang lebih effektif atau ketersediaan dilapangan)