Pengendalian Kolom Distilasi Biner
-
Upload
kennaldo-silvano-putra -
Category
Documents
-
view
347 -
download
12
Transcript of Pengendalian Kolom Distilasi Biner
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
1/23
Kontrol dan
PENGENDALIAN KOLOM DISTILASI BINER
MENGGUNAKAN METODA INTERNAL MODEL CONTROL(IMC)
Proposal Tugas Akhir
Olh!
BA"U BAGAS #ARA
$%&'&%%$%$&&%$
URUSAN TEKNIK ELEKTRO
AKULTAS TEKNIK
UNI*ERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG $&%'
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
2/23
Proposal Tugas Akhir
PENGENDALIAN KOLOM DISTILASI BINER
MENGGUNAKAN METODA INTERNAL MODEL CONTROL(IMC)
Yang diajukan oleh
Bayu Bagas Wara
21060112120012
Kepada
Jurusan Teknik Elektro
akultas Teknik
!ni"ersitas #iponegoro
Telah disetujui oleh
Pe$%i$%ing &
Budi 'etiyono( 'T( )T
*&P+ 1,-00.212000121001
Tanggal/
Pe$%i$%ing &&
#r+Wahyudi( 'T( )T
*&P 1,6,06121,,01001
Tanggal/
)engetahui(
Koordinator Tugas Akhir
Budi 'etiyono( 'T( )T
*&P 1,-00.212000121001
Tanggal/
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
3/23
ABSTRAK
Kontrol kolom distilasi adalah hal paling menarik untuk dipelajari dalam
kontrol proses dan kimia proses. Dinamika yang nonstationer, ketidakpastian
termodinamika yang besar dan pengukuran komposisi dengan waktu tunda
membuat kontrol dari proses distilasi sangat menarik dan menantang untuk
dipelajari.
Distilasi merupakan bagian yang sangat penting dalam industri petrolum
dan petrokimia. Hal ini disebabkan kolom distilasi berhubungan dengan
kemurnian dan kualitas hasil produk industri yang disebutkan. Melihat
karakteristik yang dimiliki kolom distilasi yang demikian, maka diperlukan suatumetoda pengontrolan yang mampu membuat kolom distilasi bekerja dengan baik.
Kehadiran Internal Model Cotrol menjadi sesuatu yang sangat baru dan
menguntungkan apabila diimplementasikan ke dalam kolom distilasi, karena
Internal Model Control (IMC) adalah metode pengendalian yang berdasarkan
pada ketepatan suatu model dari suatu proses yang menjadi pedoman untuk
mendesain sistem pengendalian yang stabil dan robust. uatu sistem
pengendalian yang robust adalah sistem pengendalian yang aman pada
perubahan proses dinamik. IMC juga memungkinkan tra!king set point yang baik
bersamaan dengan penolakan terhadap gangguan yang mun!ul khususnya untuk
proses dengan waktu"delay ke!il atau rasio waktu"konstan.
#enerapan metoda Internal Model Control(IMC) dengan skenario IMC
dasar, $ead"lag IMC dan Modi%ied IMC pada kolom distilasi diharapkan
memberikan hasil respon sistem yang lebih baik jika dibandingkan dengan
metode kontrol kon&ensional.
Keyword ' Kontrol proses, Kolom Distilasi, Internal Model Control
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
4/23
u+ul !3Pengendalian Kolo$ #istilasi Biner
)enggunakan )etoda &nternal )odel 4ontrol
5&)47
Ko,s,-rasi +a, Kil.ua, ! Kontrol dan &nstru$entasi
La-ar Blaka,g Masalah
Pengontrolan kolo$ distilasi adalah hal yang paling dipelajari dala$ kontrol
proses $aupun ki$ia proses+ #ina$ika yang nonstationer( ketidakpastian
ter$odina$ika yang %esar dan pengukuran ko$posisi dengan 8aktu tunda
$e$%uat kontrol dari proses distilasi $enjadi se%uah $asalah yang $enantangdan $enarik untuk dipe9ahkan:1;:2;:;+
#istilasi adalah teknologi pe$isahan yang paling sering digunakan dala$
industri petrolu$ dan petroki$ia untuk pe$urnian dan $enjaga kualitas produk
akhir+ #ala$ hal ini kolo$ distilasi tidak hanya digunakan untuk pe$isahan suatu
ko$ponen tetapi juga digunakan untuk $eningkatkan perpindahan $assa dan
$entrans? 5 $iuid"apour) dikenal se%agai
struktur kesei$%angan energi dan dapat dianggap se%agai struktur kontrol standar
untuk se%uah kolo$ distilasi %iner+ #ala$ kon
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
5/23
#engan $elihat karakteristik yang di$iliki kolo$ distilasi diperlukan suatu
$etode kontrol yang $a$pu $engendalikan kolo$ distilasi sehingga
$e$%erikan hasil produk yang %aik( salah satunya adalah IMC. Internal Model
Control (IMC) adalah teknik yang u$u$ digunakan yang $enyediakan $odel
transparan dala$ $eran9ang dan tuning %er%agai jenis arsitektur kontrol+ &)4
juga $e$ungkinkan tra!king set point yang %aik %ersa$aan dengan penolakan
gangguan yang $un9ul khususnya untuk proses dengan 8aktu tunda ke9il atau
rasio 8aktu>konstan+ Internal Model Control 5&)4 adalah $etode pengendalian
yang %erdasarkan pada ketepatan suatu $odel dari suatu proses( yang $enjadi
pedo$an untuk $endesain siste$ pengendalian yang stabil dan robust + #i$ana(
suatu siste$ pengendalian yang robust adalah siste$ pengendalian yang a$an
pada peru%ahan proses dina$ik Internal Model Control adalah teknik kontrol
terke$uka di $ana $odel proses digunakan untuk $enghitung nilai "aria%el
kontrol+ Pada Internal Model Control ( $odel kontrol dihu%ungkan se9ara paralel
dengan proses yang se%enarnya( dengan 9ara ini kita %isa $e$%andingkan kedua
proses:,;:10;:11;+
Penerapan $etoda Internal Model Control 5&)4 dengan skenario &)4
dasar( $ead"lag &)4 dan Modi%ied &)4 pada kolo$ distilasi diharapkan
$e$%erikan hasil respon siste$ yang le%ih %aik jika di%andingkan dengan $etode
kontrol kon"ensional+ al ini akan dapat dilihat dari per
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
6/23
+ Pe$%ahasan dari tugas akhir ini adalah hasil i$ple$entasi
pengontrolan &)4 dengan skenario &)4 dasar( $ead"lag &)4 dan
Modi%ied &)4 %erdasarkan respon transient dan harga &AE+
+ ?aria%el yang dikontrol adalah
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
7/23
respon terhadap pengendalian kolo$ distilasi dengan %u++y akan tetapi algorit$a
ini $e$%uat membership %un!tion dari %u++y !ontroller $enjadi le%ih ru$it+
Iydha(201:1;+ )elakuakan per%andingan pengontrolan kolo$ distilasi %iner
$enggunakan $etoda P(
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
8/23
$0 La,+asa, Tori
$0%0 Kolo. Dis-ilasi
$0%0%0 P,+ahulua,
#istilasi adalah salah satu unit operasi yang paling penting dala$ teknik
ki$ia+ Tujuan dari kolo$ distilasi adalah digunakan untuk $e$isahkan 9a$puran
ko$ponen $enjadi dua atau le%ih produk dengan ko$posisi yang %er%eda+
Prinsip
stasioner( dan tingkat gangguan yang sangat tinggi+
Kontrol yang e
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
9/23
G
a.1ar % Kolo$ #istilasi Biner:1;
$0%0$0 Kl,gkapa, Kolo. Dis-ilasi
#iagra$ ske$atik dari kolo$ distilasi tipikal ditunjukkan ga$%ar 2+ Kolo$#istilasi terdiri dari shell "ertikal dengan seju$lah tray yang le%arnya sa$a di
dala$ kolo$+ 4airan $engalir sesuai gra"itasi dari setiap tray ke tray lainnya ke
%a8ah+ "ertikal shell terhu%ung dengan pipa yang %ersesuaian dengan alat
pe$anas yang dise%ut re%oiler+ e%oiler adalah %agian dari kolo$ destilasi yang
$enyediakan penguapan untuk proses distilasi+ Kondensor digunakan untuk
$endinginkan dan $e$adatkan uap yang $eninggalkan kolo$ dari atas kolo$+
e
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
10/23
Ga.1ar $ 'ke$atik Kolo$ #istilasi:11;
Biasanya kontrol distilasi didasarkan pada asu$si tekanan konstan+ *a$un
karena
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
11/23
G ( s )= K
( τ 1 s+1)( τ 2 s+1 )e− Ds
n1 atau 2
52
$0%020 Tr.i,ologi +a, Oprasi Dasar
4a$puran 9airan yang akan diproses dina$akan se%agai %eed dan %iasanya
di$asukkan di suatu te$pat dekat tengah kolo$ yang ke$udian dise%ut se%agai
%eed tray+ eed tray $e$%agi kolo$ $enjadi %agian atas dan %agian %a8ah
stripping( yang ditunjukkan oleh ga$%ar dan + eed yang $engalir turun dala$
kolo$ diku$pulkan di %a8ah untuk di panaskan ulang+ Panas dipasok dari
reboiler untuk $enghasilkan uap+ 'u$%er $asukan panas dapat di 9o9okkan
dengan jenis 9airan( $eskipun di se%agian %esar pa%rik ki$ia %iasanya %erupa
stea$+ #i kilang( su$%er pe$anas $ungkin aliran output kolo$ lainnya+ !ap
dinaikkan di reboiler terse%ut dan ke$%ali di$asukkan ke dala$ unit di %agian
%a8ah kolo$+ 4airan yang hilang dari reboiler dikenal se%agai %otto$ produk+
!ap %ergerak naik di dala$ kolo$( dan saat keluar di %agian atas( didinginkan
oleh kondensor+ 4airan kental disi$pan dala$ se%uah pena$pungan dikenal
se%agai dru$ re
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
12/23
Ga.1ar 3 Bagian tripping :11;
$0%030 Mo+l Ma-.a-ika Kolo. Dis-ilasi Bi,r
Kolo$ distilasi %iner $e$punyai keseti$%angan $assa dan energi yang
dapat diterangkan se%agai %erikut/
a+ Keseti$%angan $assa dan panas pada kondensor dan re
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
13/23
d ( M Dh D)
dt =V NT H NT − L NT +1h NT +1− Dh D−Qc 5.
%+ Keseti$%angan $assa dan panas pada tiap tray
*era9a $asa total /
dM N
dt = Ln+1− Ln+V n−1−V n 56
*era9a $assa ko$ponen/d ( M n X n)
dt = Ln+1 X n+1− Ln X n+V n−1Y n−1−V nY n
5-
*era9a Panas/
d ( M nhn)dt
= Ln+1hn+1− Lnhn+V n−1 H n−1−V n H n
5
Ga.1ar ' Keseti$%angan $assa pada tiap tray:22;
9+ Keseti$%angan $assa dan panas pada tray u$pan 5n *
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
14/23
Ga.1ar 5 Keseti$%angan $assa pada tray u$pan:22;
*era9a $asa total /
dM NF
dt = L NF +1− L NF + F +V NF −1−V NF 5,
*era9a $assa ko$ponen/
d ( M NF X NF )dt
= L NF +1 X NF +1− L NF X NF +V NF −1Y NF −1−V NF Y NF + F z X F
510
*era9a Panas/
d ( M NF h NF )dt
= L NF +1h NF +1− L NF h NF +V NF −1 H NF −1−V NF H NF + F zh F
511
d+ Keseti$%angan $assa dan panas pada re%oiler dan %ase kolo$
*era9a $asa total /
dM n
dt = L
1−V RB−B 512
*era9a $assa ko$ponen/
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
15/23
d ( M B X B)
dt = L
1 X
1−V RBY B−B X B
51
*era9a Panas/
d ( M BhB)dt
= L1h1−V RB H B−BhB+Qr 51
Ga.1ar 6 Keseti$%angan $assa pada e%oiler dan %ase kolo$:,;
$0%040 S-ruk-ur P,g,+alia, L7*
Penelitian ini $enggunakan $odel pe$isahan siste$ $ethanol>air dala$
kolo$ distilasi tunggal dengan $enggunakan struktur pengendalian =>?+
'pesi
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
16/23
=etak tray u$pan .
Tekanan operasi5at$ 1
Be%an 9ondensor(10 k9alF$enit .Be%an re%oiler(10 k9alF$enit .
Kolo$ tunggal diran9ang dengan %asis per%andingan re%luk s se%esar 1(1 kali
per%andingan re%luk s $ini$u$+ 'iste$ yang digunakan adalah $ethanol>air pada
tekanan 1 at$+ Ke$urnian produk adalah ,,
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
17/23
$0$0 M-o+a Internal Model Control (IMC)
Internal Model Control 5&)4 adalah $etode pengendalian yang
%erdasarkan pada ketepatan suatu $odel dari suatu proses( yang $enjadi pedo$an
untuk $endesain siste$ pengendalian yang stabil dan robust + #i$ana( suatu
siste$ pengendalian yang robust adalah siste$ pengendalian yang a$an pada
peru%ahan proses dina$ik+
Blok diagra$ untuk %eedba!k !ontroller dan struktur pengendali &)4 pada
ga$%ar 10+ #i$ana Ip adalah
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
18/23
Ga.1ar %& 'truktur &)4:,;
Pada ga$%ar (sta%ilitas dari siste$ pengendalian %ergantung hanya pada Ii
dan I$+ Jika Ii dan I$ sta%il( $aka siste$ pengendalian sta%il+ &dealnya( jika
hanya terjadi peru%ahan set point 5!1 0 dapat dilihat dari ga$%ar 10 atau
persa$aan 16 %ah8a Ii+I 1 5Ip I$( $aka/
G I Gm=1 51-
G I =1/Gm 51
!ntuk kasus peru%ahan gangguan load !1( di$ana 0 dan harga
keluaran 4 sta%il( $aka akan juga $enghasilkan persa$aan yang sa$a dengan
persa$aan 51. dan 516+
&)4 hanya $e$%utuhkan satu para$eter pengendali Q+ se%agai
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
19/23
lag &)4 dan Modi%ied &)4 untuk diaplikasikan pada plant $enggunakan
so
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
20/23
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
21/23
:1; + JelenRiak( 3'lo"ak !ni"ersity o< Te9hnology in Bratisla"a &nstitute o
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
22/23
4C*TC= C #&'T&==AT&C* 4C=!)*(7 "ol+ 11( no+ 2( pp+ 66O-0(
200-+
:1; Y+ A+ AlsadiG( 3A 4o$prehensi"e Tuning o< #istillation 4olu$n
4o$position 4ontrollers using 'i$ulated Annealing Algorith$ 5'A(7 Int.
Con%. *rti%. Intell. 3nergy Manu%. 3ng.( pp+ .O1( 201+
:1; I+ )+ Jaid( 3*euro>uHHy 4ontroller
-
8/15/2019 Pengendalian Kolom Distilasi Biner
23/23