LAPORAN TESIS TK 142541

INTEGRASI INDEKS KEAMANAN PROSES

INDUSTRI KIMIA

DYAN HATINING AYU SUDARNI

2314 201 001

DOSEN PEMBIMBING

Juwari, ST., M.Eng., Ph.D.

Prof. Ir. Renanto Handogo, MS., Ph.D.

PROGRAM MAGISTER

TEKNOLOGI PROSES

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2016

THESIS REPORT TK 142541

INTEGRATION OF SAFETY PROCESS INDEX IN

CHEMICAL INDUSTRY

DYAN HATINING AYU SUDARNI

2314 201 001

ADVISORS

Juwari, ST., M.Eng., Ph.D.

Prof. Ir. Renanto Handogo, MS., Ph.D.

MASTER PROGRAM

IN TECHNOLOGI PROCESS

CHEMICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

FACULTY OF INDUSTRIAL TECHNOLOGI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2016

ix

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr.Wb.

Puji syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat

serta hidayah-Nya sehingga dapat menyelesaikan laporan tesis ini dengan judul

“Integrasi Indek Keamanan Proses Industri Pabrik Kimia”. Dalam

penyusunan laporan tesis ini tidak lepas dari kesulitan-kesulitan yang disebabkan

karena keterbatasan ilmu dan waktu untuk menginterpretasikan secara baik dan

benar. Namun berkat petunjuk serta dorongan dari berbagai pihak yang dengan

sabar, maka laporan tesis ini dapat diselesaikan dengan baik.

Dengan kerendahan hati, penulis menyampaikan ucapan terima kasih

yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membimbing, membantu

dan memberi dorongan demi terselesainya tesis ini. Oleh karena itu penulis ingin

mengucapkan terima kasih kepada :

1. Kedua orang tua dan kedua adik tersayang penulis (Adiek Astika Clara

Sudarni dan Dimas Sandhi Ajie Pamungkas Sudarni) yang telah

memberikan semangat, dukungan dan do’a atas penyelesaian laporan

tesis ini.

2. Bapak Juwari, S.T., M.Eng., Ph.D. selaku Kepala Jurusan Teknik Kimia

FTI-ITS dan Dosen Pembimbing I atas bimbingan dan arahan yang sudah

diberikan.

3. Bapak Dr. Tantular Nurtono, ST., M.Eng., selaku Koordinator Program

Studi Pascasarjana Teknik Kimia FTI – ITS

4. Bapak Prof. Ir. Renanto Handogo, M.S., Ph.D., selaku Dosen

Pembimbing II dan Kepala Laboratorium Perancangan dan Pengendalian

Proses.

5. Bapak dan Ibu Dosen pengajar dan seluruh karyawan Jurusan Teknik

Kimia FTI-ITS.

6. Teman-teman di Laboratorium Perancangan dan Pengendalian Proses

khususnya (Arinne, Vibianti, Sony, Misfa, Aditya, Pak Agus, Mas

franco, Bu Sintha, Xavier, Wega, Imam, Naufal, Vicky, Lala, Ma’mun,

Indry, Desy, Gerry, Dion, Hermansyah, Rizi, Deby, Jojo, Meita dan

x

Rizka) yang membuat memberikan semangat lebih untuk terselasainya

penelitian tesis ini

7. Teman-teman Pasca Sarjana Teknik Kimia angkatan 2014 khususnya

(Ernia, Fitri, Cucuk, Maria, Ike, Nur, Heri, Ole, Helda, Arinne, Atik dan

lainnya) banyak memberi dukungan dan Teman-teman Pasca Sarjana

Teknik Kimia lainya.

8. Teman-teman Lintas Jalur K3 di Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya

(Novita, Hoffman, Arizal, Nino, Mbak Derry Mas Rahandi, Mas Aditya,

Mas Agus, Mas Suryo dan Mas Vazmico) yang selalu menyemangati,

memberikan motivasi saat penulis merasa bosan.

9. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah

banyak membantu dalam penyelesaian tesis ini.

Penulis menyadari bahwa tesis ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena

itu penulis sangat mengharap segala bentuk saran dan kritik yang membangun

untuk penyempurnaan tesis ini. Harapan penulis agar tesis ini dapat bermanfaat

dan menjadi kajian bagi banyak pihak yang bersangkutan.

Wassalamu’alaikum Wr. WB.

Surabaya, Sepetember 2016

Penulis

vii

INTEGRASI INDEK KEAMANAN PROSES

INDUSTRI KIMIA

Nama Mahasiswa : Dyan Hatining Ayu Sudarni

NRP Mahasiswa : 2314 201 001

Dosen Pembimbing : 1. Juwari, ST., M.Eng, Ph.D

2..Prof. Ir. Renanto Handogo, M.S., Ph.D.

ABSTRAK

Suatu pabrik memiliki berbagai macam tahapan proses produksi. Setiap

proses produksi memiliki tingkat risiko kegagalan. Tingkat risiko kegagalan bisa

dinilai dari bahan kimia, kondisi saat proses produksi dan peralatannya. Pada

umumnya metode-metode terdahulu hanya menggunakan satu atau dua parameter.

Metode penilaian resiko kegagalan pada penelitian sebelumnya belum

mengintegrasikan ketiga aspek tersebut yang terbagi menjadi dua parameter

utama. Penelitian ini membahas tentang penilaian keamanan dengan integrasi

ketiga aspek tersebut yang diberi nama index safety value (ISV). Cara penilaian

dengan ISV dimulai dengan menentukan parameter, menilai setiap parameter

dengan ISV, selanjutnya penilaian dengan integrasi. Penilaian integrasi dapat

digunakan untuk menentukan tingkat risiko dalam proses standardisasi.

Standarisasi dilakukan untuk mengetahui karakteristik setiap aliran proses

produksi. Dimana dalam standarisasi ini terdapat rentangan nilai indek dan

karakteristik tingkat bahaya. Penelitian ini mengambil kasus produksi methyl

methacrylate (MMA) dengan bahan baku acetone cyanohydrin (ACH). Parameter

utama yang diteliti adalah keamanan bahan kimia dan keamanan kondisi saat

operasi. Penilaian keamanan dilakukan sesuai dengan urutan proses produksi

MMA. Tahapan produksi MMA mempunyai empat langkah proses. Dimana

langkah pertama saat produksi HCN, produksi ACH, produksi menghasilkan

HMPA/HMPSA dan terakhir produksi MMA. Dari keempat langkah proses

tersebut yang memiliki tingkat bahaya yang paling tinggi adalah saat produksi

HCN, dengan nilai indek sebesar 0,299 dan karakteristiknya ‘Moderate’. Paling

kurang berbahaya adalah saat langkah produksi MMA dengan indek nilai 0,201

dan karakteristiknya ‘Light’.

Kata Kunci : ISV, MMA, Nilai Indeks, Penilaian Keamanan

viii

INTEGRATION OF SAFETY PROCESS INDEX

IN CHEMICAL INDUSTRY

Name : Dyan Hatining Ayu Sudarni

NRP : 2314 201 001

Advisor : 1. Juwari, ST., M.Eng, Ph.D

2..Prof. Ir. Renanto Handogo, M.S., Ph.D.

ABSTRACT

The chemical industry has various stages of production processes. Every

process production has levels of risk failure. The level of the risk of fail can be

discerned from chemicals , the process condition and equipment. The previous

methods by use one or two of the parameters. the method of risk assessment failure

to research had not previously been integrating the three aspects which is divided

into two main of the parameters. This research deals with a assessment of the safety

of with three this aspect integration called index safety value (ISV). The assessment

technique ISV was with a determining parameters, assessment of each ISV

parameter, assessment by integration. This integration can be used for determining

the risk level in process by standardization. Standardization is done to determine

the characteristics of each production process steps. This standardization has a

ranges of index value and characteristics of the risk level. The research take

production of methyl methacrylate (MMA) with acetone cyanohydrin (ACH) as the

case to be studied. Main parameters is safety chemicals and safety conditions in an

operation. The assessment was conducted in accordance with the order of MMA

production. Production of MMA has four steps production process. The first step is

production of HCN, then ACH, HMPA/HMPSE and the last is the production of

MMA. From the four steps the HCN product has higher risk level, with an index

value of 0,299 and moderate characteristics. The low less risk level is step of

production of MMA with index value 0,201 and light characteristics.

Keywords : ISV, MMA, Index Value, Safety Assessment

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

LEMBAR PENGESAHAN

ABSTRAK ........................................................................................................... vii

ABSTRACT ......................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR ......................................................................................... ix

DAFTAR ISI ........................................................................................................ xi

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ............................................................................................... xv

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ........................................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah ................................................................... 3

1.3 Tujuan ........................................................................................ 3

1.4 Manfaat Penelitian ..................................................................... 3

1.5 Batasan Masalah......................................................................... 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Inherent Safety ........................................................................... 5

2.2 Indek Bahaya .............................................................................. 7

2.3 Metode Analisa Keamanan

2.3.1 Dow Fire and Explosion Hazard Index .................................. 10

2.3.2 Mond Index ............................................................................ 12

2.3.3 Prototype Inherent Safety Index (PIIS) .................................. 13

2.3.4 Inherent Safety Index (ISI) ..................................................... 18

2.3.5 i-Safe Index ............................................................................ 24

2.3.6 Integrated Inherent Safety Index (I2S1) ................................. 26

2.3.7 Metode lain yang digunakan .................................................. 33

2.4 Penilaian Integrasi Keamanan .................................................... 34

BAB 3 METODE PENELITIAN

3.1 Tahap Penelitian ........................................................................ 37

3.2 Identifikasi.................................................................................. 37

3.3 Pengolahan Data......................................................................... 37

3.4 Menghitung Tingkat Keamanan dengan ISV ............................. 39

xii

3.5 Analisa Tingkat Keamanan Tiap Langkah dengan Standarisasi 40

3.6 Validasi ...................................................................................... 41

BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Perhitungan Penentuan Parameter .............................................. 43

4.2 Penilaian dengan Integrasi .......................................................... 45

4.3 Analisa Tingkat Keamanan dengan Standarisasi........................ 50

4.4 Validasi dengan Proses Amonia ................................................. 50

4.5 Kekurangan dan Kelebihan ........................................................ 58

BAB 5 KESIMPULAN

Kesimpulan Sementara ........................................................................ 57

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... xvii

LAMPIRAN

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Hirarki Keamanan Risiko ............................................................. 5

Gambar 2.2 Lapisan dari Keamanan Suatu Bangunan ..................................... 7

Gambar 2.3 Prinsip Penentuan Indek ............................................................... 10

Gambar 2.4 Form Fire & Explosion Index ...................................................... 11

Gambar 2.5 Grafik Indeks Kerusakan Akibat Kebakaran dan Ledakan .......... 27

Gambar 2.6 Grafik Indeks Kerusakan Akibat Keracunan yang akut ............... 28

Gambar 2.7 Grafik Indeks Kerusakan Akibat Keracunan Kronis.................... 28

Gambar 2.8 Grafik Indek Kerusakan Untuk Polusi Udara .............................. 30

Gambar 2.9 Grafik Indek Kerusakan Untuk Polusi Air ................................... 30

Gambar 2.10 Grafik Indek Kerusakan Untuk Polusi Tanah ............................ 31

Gambar 3.1 Alur Tahapan Penelitian ............................................................... 38

Gambar 4.1 Diagram Blok MMA dengan ACH .............................................. 43

Gambar 4.2 PFD Produksi HCN ...................................................................... 44

Gambar 4.3 PFD Produksi ACH ...................................................................... 45

Gambar 4.4 PFD Langkah Ketiga Hasil HMPA/HMPSE ............................... 46

Gambar 4.5 PFD Langkah Keempat Hasil MMA ............................................ 47

Gambar 4.6 Blok Diagram Sintesa Proses Ammonia ...................................... 51

Gambar 4.7 PFD Sintesa Proses Ammonia...................................................... 52

xiv

(Halaman ini sengaja dikosongkan)

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Faktor atau indek keamanan secara umum ........................................... 8

Tabel 2.2 Rekomensasi Proses Item ISBL dan OSBL .......................................... 9

Tabel 2.3 Penilaian Temperatur ............................................................................ 13

Tabel 2.4 Penilaian Pressure ................................................................................. 14

Tabel 2.5 Penilaian Yeild ...................................................................................... 14

Tabel 2.6 Penilaian Inventori ................................................................................ 15

Tabel 2.7 Penilaian Toxic ..................................................................................... 16

Tabel 2.8 Penilaian Flammability ......................................................................... 17

Tabel 2.9 Penilaian Explosiveness ........................................................................ 17

Tabel 2.10 Total Indek Keselamatan Inherent ...................................................... 18

Tabel 2.11 Indikasi Reaction Heat IRM dan IRS .................................................... 19

Tabel 2.12 Indikasi Interaction IINT ...................................................................... 19

Tabel 2.13 Indikasi Flammability IFL .................................................................... 20

Tabel 2.14 Indikasi Explosiveness IEX ................................................................ 21

Tabel 2.15 Indikasi Toxic ITOX .............................................................................. 21

Tabel 2.16 Indikasi Korosi ICOR ............................................................................ 22

Tabel 2.17 Indikasi Inventory II .......................................................................... 23

Tabel 2.18 Indikasi Temperatur IT ........................................................................ 23

Tabel 2.19 Indikasi Pressure IP ............................................................................. 24

Tabel 2.20 Pedoman untuk Pengaturan Kontrol ................................................... 32

Tabel 3.1 Karakteristik Penilaian Tingkat Bahaya ............................................... 38

Tabel 4.1 Penentuan Parameter Keamanan Kimia Langkah Pertama ................. 44

Tabel 4.2 Penentuan Parameter Keamanan Kimia Langkah Kedua ................... 45

Tabel 4.3 Penentuan Parameter Keamanan Kimia Langkah Ketiga ................... 47

Tabel 4.4 Penentuan Parameter Keamanan Kimia Langkah Keempat ................ 48

Tabel 4.5 Perhitungan dengan Metode ISV ....................................................... 48

Tabel 4.6 Perhitungan Integrasi dengan Tied Data Statistik ................................ 49

Tabel 4.7 Perhitungan Total Metode ISV ............................................................. 49

Tabel 4.8 Hasil Karakteristik Penilaian Tingkat Bahaya ...................................... 49

xvi

Tabel 4.9 Perbandingan Hasil Penelitian dengan Metode Terdahulu .................. 50

Tabel 4.10 Perbandingan Hasil Penilaian dengan Metode Terdahulu Berdasarkan

Karakteristik Penilaian Tingkat Bahaya ............................................... 50

Tabel 4.11 Penentuan Parameter Keamanan Kimia Ammonia Synthesis ………52

Tabel 4.12 Perhitungan dengan Metode ISV ..................................................... 53

Tabel 4.13 Perhitungan Integrasi dengan Tied Data Statistik .............................. 54

Tabel 4.14 Perhitungan Total Metode ISV ........................................................... 54

Tabel 4.15 Hasil Karakteristik Penilaian Tingkat Bahaya .................................... 55

Tabel 4.16 Perbandingan Hasil Penelitian dengan Metode Terdahulu ................ 56

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kecelakaan besar di dunia industri kimia seperti kasus ledakan pabrik

kimia di Flixborough (UK) 1974, kebocoran gas di Bhopal India 1984, ledakan

instalasi LPG Mexico City 1984 dan lainnya (Mannan, 2005). Keamanan

merupakan suatu strategi yang digunakan untuk mengurangi risiko dari kecelakaan

proses utamanya. Prinsip keselamatan dapat digunakan untuk membuat

perlindungan atau digunakan untuk menentukan tingkat bahaya suatu proses.

Pengurangan risiko kecelakaan ini diaplikasikan dengan menggunakan strategi

keselamatan yang inheren (Inherent) untuk mengurangi bahaya (Heikkila, 1999).

Setiap kegiatan yang dilakukan tidak ada yang bebas dari risiko bahaya.

Kegiatan yang dilakukan industri dalam proses produksi menggunakan proses

kimia memberikan potensi bahaya yang besar. Potensi bahaya yang timbul

disebabkan antara lain: penggunaan bahan baku, tingkat reaktivitas, toksitas tinggi,

reaksi kimia, temperatur tinggi, tekanan tinggi, dan jumlah bahan yang digunakan.

Potensi bahaya yang timbul perlu ada upaya meminimalkan risiko yang ada bila

terjadi suatu kecelakaan. Meningkatnya potensi bahaya di industri kimia,

diperlukan upaya pengendalian, untuk menekan risiko yang timbul. Salah satu

bentuk risiko kecelakaan yang tejadi seperti ledakan dan kebakaran. Dalam

implementasinya banyak metode yang digunakan untuk mengurangi atau menilai

tingkat bahaya yang tejadi (Wanahidayati, 2006).

Suatu pabrik didesain atau dibangun dengan aman, merupakan salah satu

untuk mengurangi bahaya yang akan timbul. Pengurangan bahaya ini biasanya

dilakukan dengan cara Identifikasi bahaya. Identifikasi atau penilaian tentang

bahaya adalah untuk menghindari suatu bahaya dan pengurangan risiko (Kletz,

2009). Untuk mengetahui suatu area yang berbahaya dapat dilakukan dengan

penilaian bahaya, yang meliputi sebab dan akibat terjadinya indisen. Setelah

terjadinya insiden maka dilakukan evaluasi tentang identifikasi bahaya. Evaluasi

keselamatan proses selama tahap desain awal akan membantu dalam menilai

tingkat keamanan suatu proses. Suatu proses produksi bahan kimia yang kurang

berbahaya dan kondisi operasi yang aman akan menghasilkan hasil lebih aman

2

(Ahmad, 2014). Parameter keamanan dapat dibagi menjadi berbagai macam.

Penilaian keamanan bahan kimia dibagi menjadi : tingkat mudah terbakar, meledak,

bahan yang mengandung racun dan bahan kimia mudah bereaksi. Sedangkan untuk

keamanan proses produksi terbagi menjadi : temperatur, tekanan dan proses

inventori (inventaris) (Khan, 2005).

Dimulai tahun 1980's awal, sudah ada beberapa metode evaluasi yang ada

untuk keselamatan proses seperti Dow dan indeks Mond dan studi HAZOP.

Sebagian besar metode yang diperlukan untuk menganalisa sesuatu terlalu rinci dan

tidak langsung diterapkan. Serta tidak semua metode cocok digunakan dalam

perhitungan komputerisasi dengan simulasi dan optimasi alat. Karena alasan ini,

muncul mengembangkan metode baru untuk mengevaluasi keamanan yang inheren.

Metode-metode baru yang muncul pada tahun 1990's diantaranya: Prototype Indeks

Inherent Keselamatan (PIIS) yang dikembangkan oleh Edwards dan Lawrence

(1993), Inherent Indeks Keselamatan (ISI) oleh Heikkilä (1999) dan i-SHE indeks

oleh Palaniappan et al. (2002). Dari semua metode yang telah diterbitkan

mempunyai kekurangan. Untuk itu akan dilakukan penelitian dengan fokus utama

pengembangkan teknik penilaian keamanan baru secara integrasi yang akan

memberikan kontribusi penanggulangan bahaya pada suatu proses kimia. Integrasi

ini akan menggabungkan beberapa parameter. Terdapat dua parameter utama yang

akan dibahas dalam penelitian ini. Dua parameter yang akan dibahas adalah bahan

kimia yang digunakan dan kondisi saat proses berlangsung. Untuk parameter bahan

kimia ditambahkan juga keamanan peralatan yang digunakan untuk proses

produksi. Peralatan yang akan ditinjau reaktor, kolom distilasi dan storage. Dalam

penelitian ini akan mengambil kasus pembuatan methyl methacrylate (MMA).

Proses pembuatan methyl methacrylate MMA berbahan baku acetone cyanohydrin

(ACH) yang terdiri dari empat langkah. Mulai dari langkah persiapan hydrogen

cianida sampai hydrolysis dan esterifikasi yang akan menghasilkan MMA.

.

3

1.2 Perumusan Masalah

Banyak metode terdahulu yang dilakukan dalam penilaian tingkat

keamanan. Namun sebagian dari metode tersebut masih banyak kekurangan.

Metode terdahulu menggunakan satu atau dua parameter. Metode yang ada hanya

memperhitungkan tingkat keamanan bahan kimianya saja ataupun dengan

menambahkan kondisi proses. Metode pembanding yang dibahas ini diantaranya

PIIS, ISI dan NuDIST. Karena setiap metode mempunyai standar nilai sendiri.

Maka dibutuhkan suatu metode untuk mempermudah dalam penilaian keamanan

ini. Dengan cara mengintegrasikan parameter keamanan senyawa kimia beserta

peralatanya dan kondisi saat proses produksi.

1.3 Tujuan

1.3.1 Merumuskan tingkat keamanan dengan menggunakan metode baru

sebagai penentuan tingkat keamanan.

1.3.2 Mengetahui tingkat keamanan tiap-tiap langkah pada pembuatan MMA

1.3.3 Validasi tiap tingkat keamanan pada pembuatan MMA dengan metode

baru.

1.4 Manfaat Penelitian

1.4.1 Dapat digunakan untuk menilai tingkat keamanan pabrik kimia pembuatan

MMA

1.4.2 Dapat digunakan untuk menvalidasi tingkat keamanan dengan tepat.

1.4.3 Harapannya dapat digunakan untuk menilai tingkat keamanan pabrik

kimia lainnya.

1.5 Batasan Masalah

Penelitian ini terfokus pada langkah pembuatan methyl methacrylate

(MMA) dengan menggunakan acetone cyanohydrin (ACH) dan proses produksi

amonia. Proses produksi MMA dengan ACH terbagi menjadi empat langkah yaitu:

1. Reaksi dengan senyawa Ammonia, Metana dan oksigen

2. HCN dan Aceton

3. ACH dan Sulfuric Acid

4. HMPA/HMPASE dan Metanol

4

Sebagai validasi dalam penelitian ditambah dengan kasus Ammonia

(NH3). Secara garis besar proses produksi NH3 dibagi menjadi 4 tahapan atau

langkah sebagai berikut :

1. Feed Treating Unit dan Desulfurisasi

2. Reforming Unit

3. Purification & Methanasi

4. Synthesis Loop & Ammonia Refrigerant .

Reaksi diambil dari buku “Petrochemical Process”

5

BAB 2

KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

2.1 Inherent Safety

Inherent Safety telah dipromosikan oleh Dr. T.A Kletz tahun 1998. Pabrik

kimia yang menggunakan bahan-bahan yang kurang berbahaya, dalam jumlah yang

lebih kecil pada suhu yang lebih rendah serta tekanan rendah. Hal ini dikatakan

inheren atau keamann yang mendasar. Sebuah pabrik yang dibuat lebih aman

dengan menambahkan peralatan kontrol dikatakan keamanan yang mendasar.

Rogers dan Hallam tahun 1991 memberikan alternatif definisi inherent safety :

Sebuah proses inherent safety dapat dianggap sebagai salah satu yang berdasarkan

desain tidak menimbukan bahaya jika kesalahan terjadi. Inherent safety adalah

konsep, pendekatan keamanan yang berfokus pada menghilangkan atau

mengurangi bahaya yang berhubungan dengan serangkaian kondisi. Sebuah proses

manufaktur kimia secara aman akan mengurangi atau menghilangkan bahaya yang

terkait dengan bahan dan operasi yang digunakan dalam proses dan pengurangan

atau penghapusan yang bersifat permanen dan tidak dapat dipisahkan. Proses

identifikasi dan menerapkan keselamatan melekat dalam kontek tertentu disebut

inherent safety design. Sebuah proses dengan bahaya berkurang digambarkan

sebagai inherent safety dibandingkan dengan proses kontrol hanya pasif, aktif dan

procedural (Kletz, 2009).

Inherent Safety merupakan suatu keamanan untuk merancang bahaya dari

suatu proses, sebagai prosedur pengendalian untuk mengurangi risiko. Gambar 2.1

menerangkan hirarki keamanan. Hirarki keamanan untuk penecegahan risiko

sebagai keselamatan untuk menghindari dan menghilangkan bahaya daripada untuk

mengendalikan. Inherent Safety salah satu pertimbangan dalam tahap awal desain,

ketika pilihan proses rute konsep dibuat (Heikkilä, 1999).

Gambar 2.1 Hirarki keamanan untuk pencegahan risiko (CCPS, 1993)

6

Inherent safety sangatlah penting dalam suatu pembangunan pabrik

bahkan masih dalam konsep pembangunannya sudah dipertimbangkan untuk

keamanannya. Proses pencegahan risiko atau pendekatan untuk mengurangi risiko

proses dapat dikategorikan menjadi 4 seperti Gambar 2.1, yaitu (CCPS, 1993):

1. Inherent : Mengurangi bahaya dengan menggunakan bahan dan

kondisi proses tidak membahayakan (Contohnya: Menambahkan air untuk

cairan yang dapat terbakar sebagai pelarut)

2. Passive : Mengurangi risiko dengan desain proses dan peralatan

yang mengurangi frekuensi atau kerasnya tanpa mefungsikan banyak alat

secara aktif. (Contohnya : desain vessel yang kuat terhadap tekanan)

3. Active : Menggunakan control, sistem perlindungan alat.

(Contohnya: indikator pompa dengan pengubah level tinggi ketika tangki

90% full) atau mengurangi dampak kerugian. Sistem ini kadang

dinamakan engineering controls.

4. Procedural : menggunakan kebijakan, prosedur operasi, pemeriksaan

administasi, respon keadaan gawat darurat, dan pendekatan manajemen

lain untuk mengurangsi atau meminimalisir efek kecelakaan (contohnya

izin kerja panas, rencana emergenci). Pendekatan ini sering disebut

administrative controls.

Sedangkan proses untuk menghilangkan atau mengurangi bahaya yang

melekat terdapat perbedaan. Empat prinsip utama inherent safety, yaitu (Amyotte,

Pegg, & Khan, 2009):

1. Minimization (mengurangi kuantitas bahan berbahaya)

2. Substitution (menambahkan material berbahaya dengan bahan yang

bahayanya lebih sedikit)

3. Moderation (menggunakan sedikit kondisi bahaya, sedikit bentuk bahan

yang berbahaya, atau fasilitas yang meminimalisir dampak pengeluaran

bahan yang berbahaya)

4. Simplifycation (fasilitas yang menghilangkan kerumitan yang tidak

penting dan membuat kesealahan operasi sekecil mungkin dan

memperbaiki kesalahan yang telah dibuat).

Inherent safety design menjadi aspek penting dari setiap program

keselamatan proses. Jika bahaya dapat dihilangkan atau dikurangi, lapisan

7

pelindung untuk mengontrol bahaya mungkin tidak diperlukan. Seperti Gambar 2.2

terlihat lampiran suatu bangunan mulai dari bagian dalam keamanan yang melekat

sampai dengan bagian terluar respon yang dilakukan jika terjadi suatu insiden.

Gambar 2.2 Lapisan dari Keamanan suatu Bangunan (CCPS, 1993)

2.2 Indek Bahaya (Hazard)

Bahaya dapat dinilai dengan atau diidentifikasi dengan beberapa cara.

Salah satunya cara mengindentifikasi saat sebuah pabrik masih dalam tahapan

perancangan. Dalam tahapan ini dikenal sebagai inherent safety design. Inherent

safety design dapat mengubah kondisi di mana proses kimia berbahaya dilakukan

(mengubah karakteristik dari variabel proses) atau menghilangkan suatu zat yang

berbahaya (mengubah bahan kimia yang digunakan dalam proses). Pendekatan

tersebut dapat diterapkan untuk mengatasi salah satu dari tiga tahap yang paling

kecelakaan ikuti (Kletz, 2009):

1. Inisiasi: acara dan faktor-faktor yang memulai insiden itu memberikan

kontribusi

2. Perbanyakan: peristiwa yang mempertahankan atau memperluas insiden

3. Pemutusan: hasil dari peristiwa, termasuk peristiwa-peristiwa yang

menghentikan kejadian atau mengurangi itu konsekuensi

Indek bahaya dapat terbagi menjadi beberapa faktor ataupun subindek.

Untuk keselamatan material kimia dilihat dari MSDS (Material Safety Data Sheet)

suatu data atau informasi mengenai keamanan suatu bahan kimia.dari bahan kimia

8

dilihat faktor terpenting yaitu tingkat mudah terbakar (Flammability), mudah

meledak (explosiveness), beracun (toxicity), mudah bereaksi (reactivity) dan

corrosiveness. Macam-macam keamanan proses adalah suhu (temperature),

tekanan (pressure), inventori prosess dan keamanan semua perlengkapan yang di

pakai dalam proses, panas dari suatu reaksi. Cara perhitungan setiap faktor dapat

dilihat dari Tabel 2.1 (Heikkilä, 1999).

Tabel 2.1 Faktor atau Indek Keamanan Secara Umum

Faktor Cara pengukuran

Flammability Flash point dan boiling point

Explosiveness UEL - LEL

Toxicity Threshold Limit Value (TLV)

Reactivity NFPA

Suhu Celsius / kelvin

Tekanan Bar

Proses inventori Mass flows dan residence time

Equipment ISBL dan OSBL

Sumber : (Heikkilä, 1999).

Dasar estimasi proses inventori adalah dalam aliran massa dan suatu waktu

tinggal (residence time). Aliran massa adalah jumlah massa yang ada pada suatu

proses produksi dengan memperhitungkan waktu tinggal saat proses di vessel

(reaktor, kolom distilasi). Total proses inventori merupakananan penjumlahan dari

seluruh proses inventori.

Keamanan peralatan untuk mengukur kemungkinan suatu peralatan yang

tidak aman. Yang termasuk keamanan peralatan diantaranya pompa dan vessel.

Untuk sistem perpipaan, katub atau perlengkapan lainnya tidak termasuk. Karena

untuk perpipaan belum dirancang saat desain awal. Keamanan peralatan yang

kemungkinan terjadi suatu kegagalan atau tidak aman. Subindek untuk kemanan

peralatan terbagi menjadi dua area yang berbeda. Inside battery limit area (ISBL)

dan outside battery limit area (OSBL). Tabel 2.2 merupakan contoh rekomendari

proses item untuk ISBL dan OSBL (Heikkilä, 1999).

9

Tabel 2.2 Rekomendasi Proses Item ISBL dan OSBL

ISBL OSBL

Furnance Flare on ground , open on ground, schielded

Kompresor Cooling towers

Reaktor (bahaya tinggi)* Boiler

AC (Air Cooler) Kompresor

Reaktor Blowdown facility

Pompa (bahaya tinggi)* Tekanan tangki storage

Tower, Drum Low pressure gas storage tank (< 1bar)

Heat Exchanger Atmospheric flammable liquid storage tanks

(FB < 38ºC)

Pompa Atmospheric storage tanks

(FB > 38ºC)

Pelaralatan tidak mudah terbakar Pump above autoignition

Pump (light ends and other flammables)

Pump handling non- flammables

* bahaya tinggi untuk item proses material handling di atas autoignition point

Sumber : (Heikkilä, 1999).

Penilaian suatu indek bahaya dapat digunakan dengan berbagai macam

metode diantaranya Dow Fire and Explosive Index (F&EI), PIIS (Edwards and

Lawrence,1993), ISI (Heikkila, 1999), i-Safe index (Palaniappan, Srinivasan, &

Tan, 2002), I2SI (Khan & Amyotte, 2005). Metode tersebut digunakan untuk

menentukan indek atau untuk pehitungan tingkat keamaan suatu proses (Kidam dan

dkk, 2015).

Metode perhitungan indeks dipilih karena tingkat inherent safety terdiri

dari banyak faktor atau parameter yang saling terkait. Penentuan inherent safety

indeks didasarkan pada prinsip seperti Gambar 2.3 (Heikkilä, 1999).

10

Gambar 2.3 Prinsip Penentuan Index (Heikkilä, 1999)

2.3 Metode Analisa Keamanan

2.3.1 Dow Fire and Explosion Hazard Index

Metode ini betujuan untuk mengukur kerusakan yang disebabkan oleh

potensial terjadinya kebakaran dan insiden ledakan dalam hal realistis. Selanjutnya

untuk mengidentifikasi peralatan yang cenderung berkontribusi terjadinya insiden

atau kecelakan dan memberikan informasi area-area yang mempunyai potensi

risiko kebakaran dan ledakan ke manajemen. Dow Indek merupakan Unit Faktor

bahaya dan Faktor Material (MF). Faktor MF untuk unit proses diambil dari

substansi paling berbahaya, yang mengarah pada analisis kasus terburuk. MF

adalah nilai, yang menunjukkan intensitas pelepasan energi dari bahan yang paling

berbahaya atau campuran dari bahan yang digunakan dalam proses.

Pertama, faktor materi (MF, ukuran dari energi potensial yang dirilis oleh

bahan evaluasi di bawah) diperoleh dari database, lembar keselamatan bahan data

(MSDS), atau perhitungan manual (menggunakan mudah terbakar, NF, dan nilai

reaktivitas, NR). Kemudian, menentukan jumlah pinalty yang memberikan

kontribusi untuk probabilitas kerugian (faktor bahaya proses general, F1) besarnya

dan jumlah dari faktor-faktor yang dapat meningkatkan probabilitas dan

memberikan kontribusi untuk kebakaran dan ledakan insiden besar (faktor bahaya

proses khusus, F2). Faktor bahaya proses general meliputi enam item yaitu, reaksi

kimia eksotermis, proses endotermik, material handling dan transfer, tertutup atau

proses dalam ruangan unit, akses dan drainase dan kontrol tumpahan, meskipun

mungkin tidak diperlukan untuk menerapkan semua dari mereka. Bahaya proses

khusus mencakup dua belas item: Bahan beracun, tekanan sub-atmosfer, operasi di

atau dekat kisaran mudah terbakar, ledakan debu, tekanan, suhu rendah, kuantitas

yang mudah terbakar/bahan yang tidak stabil, korosi dan erosi, kebocoran dan

kemasan, penggunaan peralatan, sistem pertukaran panas minyak panas, dan

peralatan berputar. Faktor bahan dihitung untuk setiap unit secara terpisah dan telah

INHERENT

SAFETY

PRINCIPLES

INHERENT

SAFETY

PARAMETERS

INHERENT

SAFETY

INDEX

11

mencatatkan sejumlah senyawa kimia terlihat pada Gambar 2.4 form Fire &

Explosion Index untuk perhitungan dengan metode DOW F&EI (Dow, 1987).

Gambar 2.4 Form Fire & Explosion Index (sumber : DOW, 1987)

Panduan klasifikasi dari DOW indek adalah Fire and Explosion Index

(F&EI) dan Chemical Explosion Index (CEI). F&EI merupakan suatu panduan

untuk mengkasifikasi suatu identifikasi proses bahaya. Untuk mengidentifikasi

proses suatu bahaya membutuhkan analisa. Analisa F&EI mempunyai empat raktor

(material, bahaya proses secara umum, proses bahaya secara khusus dan unit proses

bahaya). Dari keempat faktor digunakan untuk perhitungan F&EI. Sedangkan CEI

12

merupakan metode simpel untuk menilai tingkata bahaya untuk kesehatan. Data

yang dihitung untuk CEI hanya tingkat bahaya keracunan (Etowa dan dkk, 2002).

2.3.2 Mond Index

Mond Index dikembangkan dari Dow Fire and Explosion Index.

Modifikasi utama dengan metode Dow (yang pertama proses dan instalasi

penyimpanan. Kemudian pengolahan bahan kimia yang memiliki sifat mudah

meledak, meningkatkan pertimbangan bahaya untuk hidrogen, keamanan tambahan

proses bahaya khusus dan toksisitas juga termasuk dalam penilaian.

Dalam Indek Mond dibagi menjadi unit-unit. Salah satu faktor yang

diperhitungkan dalam indeks adalah tata letak pabrik. Potensi bahaya tersebut

dinyatakan dalam nilai awal dari serangkaian indeks kebakaran, ledakan dan

toksisitas. Sebuah tinjauan faktor bahaya kemudian dilakukan untuk melihat apakah

perubahan desain mengurangi bahaya. Faktor pencegahan diterapkan dan nilai-nilai

akhir dari indeks. Perhitungan indek Mond dipengaruhi oleh (Lawrence, 1993):

1. Pembagian suatu area dalam unit-unit suatu peralatan proses

2. Penentuan untk faktor material

3. Tinjauan bahaya untuk material yang khusus

4. Tingkatan bahaya yang dinilai secara umum setiap unit proses

5. Tinjauan bahaya untuk proses produksi

6. Sebarapa besar bahaya yang akan ditimbulkan

7. Sebarapa besar dapak atau area jika terjadi insiden yang akan timbul

8. Bahaya keracunan

9. Indikasi kalkulasi keseluruhan

Banyak faktor yang berkontribusi dalam terjadinya bahaya. Semua

indikasi yang mempengaruhi harus diperhitungkan untuk melakukan suatu

pencegahan. Pencegahan dilakukan secara benar mulai dari yang sangat berbahaya

dan kurang berbahaya.

2.3.3 Prototype Inherent Safety Index (PIIS)

Perhitungan indek dari inherent Safety yang pertama adalah Prototype

Inherent Safety Index (PIIS). Perhitungan ini digunakan untuk menganalisa pilihan

dari sebuah proses dengan memperhitungakan material yang digunakan dan

13

rangkaian langkah-langkah reaksi yang dilakukan. PIIS merupakan total dari

perhitungan anatara chemical safety dan process safety. Parameter chemical safety

adalah inventory, Flammability, explosiveness dan toxicity. Sedangkan process

safety adalah temperatur, tekanan dan hasil produk. Cara menilai atau dasar

pemberikan scoring suatu keamanan melihat seberapa besar pengaruhnya pada

keselamatan. (Lawrence, 1993).

(a) Temperatur

Temperatur atau suhu merupakan indikator kandungan energi panas dari

suatu sistem. Semakin tinggi suhu, semakin tinggi kandungan energi. Energi ini

dapat berbahaya dan juga dapat meningkatkan besarnya suatu bahaya. Penilaian

untuk temperatur sesuai dengan Tabel 2.3.

Tabel 2.3 Penilaian Temperatur

Temperatur Score

T < -25 10

-25 ≤ T < -10 3

-10 ≤ T < 10 1

10 ≤ T < 30 0

30 ≤ T < 100 1

100 ≤ T < 200 2

200 ≤ T < 300 3

300 ≤ T < 400 4

400 ≤ T < 500 5

500 ≤ T < 600 6

600 ≤ T < 700 7

700 ≤ T < 800 8

800 ≤ T < 900 9

900 ≤ T < 10

Nilai untuk suhu negatif account untuk bahan masalah konstruksi pada suhu rendah.

14

(b) Pressure

Tekanan merupakan indikator yang hadir energi dalam suatu sistem.

Seperti suhu, tekanan tinggi lebih berbahaya dan meningkatkan besarnya efek yang

dihasilkan. Penilaian untuk tekanan sesuai dengan Tabel 2.4.

Tabel 2.4 Penilaian Pressure

Pressure (psi) Score

0 - 90 1

91 - 140 2

141 - 250 3

251 - 420 4

421 - 700 5

701 - 1400 6

1401 - 3400 7

3401 - 4800 8

4801 - 6000 9

6001 - 8000 10

+1 point per 250 psi

(c) Hasil Produksi (Yeild)

Hasil dari reaksi menunjukkan banyaknya persediaan tambahan atau aliran

diperlukan untuk memenuhi tingkat produk yang dihasilkan. Sebuah konversi yang

rendah dan karenanya hasil yang rendah akan sering berarti bahwa aliran recycle

diperlukan yang meningkatkan persediaan. Penilaian untuk yeild atau hasil sesuai

dengan Tabel 2.5.

15

Tabel 2.5 Penilaian Yeild

Yeild (%) Score

100 0

90 - 99 1

80 - 89 2

70 - 79 3

60 - 69 4

50 - 59 5

40 - 49 6

30 - 39 7

20 - 29 8

10 - 19 9

0 - 9 10

(d) Inventori

Bahan kimia yang berada di sekitar pabrik kimia, dalam potongan-

potongan ukuran yang berbeda dari setiap peralatan dalam pabrik. Untuk setiap

reaksi dihitung dan diberikan estimasi persediaan terbatas pada persediaan reaktor

dan alat setiap process produksi. Penilaian untuk inventori sesuai dengan Tabel 2.6.

Tabel 2.6 Penilaian Inventori

Inventori (Tonnase) Score

0,1 - 250 1

251 - 2500 2

251 - 7000 3

7001 - 16000 4

16001 - 26000 5

26001 - 38000 6

38001 - 50000 7

50001 - 65000 8

65001 - 80000 9

80001 - 100000 10

16

Persediaan juga dihitung karena massa suatu bahan kimia bisa menjadi faktor yang

paling berbahaya, dibandingkan dengan bahan kimia yang sedang dilakukan proses

produksi.

(e) Toxic

Tabel dibawah ini didasarkan pada indeks yang telah disediakan. Data atau

penilaian tingkatseberapa toxic sesuai dengan TLV yang mungkin tidak menjadi

ukuran ideal toksisitas dalam segala situasi. Penilaian untuk toxic sesuai dengan

Tabel 2.7.

Tabel 2.7 Penilaian Toxic

TLV (ppm) Score

TLV < 0,001 8

0,001 ≤ TLV < 0,01 7

0,01 ≤ TLV < 0,1 6

0,1 ≤ TLV < 1 5

1 ≤ TLV < 10 4

10 ≤ TLV < 100 3

100 ≤ TLV < 1000 2

1000 ≤ TLV < 10000 1

1,0 % ≤ TLV 0

(f) Flammability

Tabel ini didasarkan pada salah satu dari indeks Dow yang digunakan

untuk menentukan faktor bahan untuk kimia. Ada kesulitan dalam memberikan

tingkat mudah terbakar untuk bahan kimia. Tapi indikasi apakah bahan kimia yang

berpotensi mudah terbakar dalam keadaan terbakar tergantung pada sifat fisik dapat

diberikan. Penilaian untuk flammability sesuai dengan Tabel 2.8.

17

Tabel 2.8 Penilaian Flammability

Flammability Score

Non-combustible 0

FP > 60ºC 1

37,7ºC < FP < 60ºC 2

FP < 37,7ºC

BP > 37,7ºC

3

FP < 37,7ºC

BP < 37,7ºC

4

FP = Flash Point

BP = Boiling Point

(g) Explosiveness

Kecenderungan bahan kimia mudah meledak ditunjukkan oleh

kemampuan untuk membentuk campuran mudah meledak dengan udara. Semakin

mudah membentuk campuran eksplosif, maka akan sangat berbahaya dan mudah

menyebabkan ledakan. Penilaian untuk explosiveness sesuai dengan Tabel 2.9.

Tabel 2.9 Penilaian Explosiveness

S = (UEL – LEL) % Score

0 ≤ S < 10 1

10 ≤ S < 20 2

20 ≤ S < 30 3

30 ≤ S < 40 4

40 ≤ S < 50 5

50 ≤ S < 60 6

60 ≤ S < 70 7

70 ≤ S < 80 8

80 ≤ S < 90 9

90 ≤ S < 100 10

LEL dan UEL lebih rendah dan batas nilai mudah meledak masing-

masing. Kombinasi batas rendah dan batas atas yang tinggi merupakan kasus

18

terburuk. Oleh karena perbedaan antara kedua dapat dikatakan merupakan indikasi

dari bahaya ledakan, perbedaan yang besar berarti resiko yang besar. Tabel 2.5

sampai 2.9 merupakan penilaian keamanan dengan metode PIIS sesuai yang ada

buku “Quantifying inherent safetyof chemical process routes”. (Lawrence, 1993).

2.3.4 Inherent Safety Index (ISI)

ISI terbagi menjadi dua parameter utama. Indeks keselamatan kimia dan

indek keselamatan proses. Perhitungan indek ini mengunakan 12 parameter. Faktor

yang mempengaruhi dari dua parameter utama didapat dilihat pada Tabel 2.10

(Heikkilä, 1999)

Tabel 2.10 Total Indek Keselamatan Inheren

Chemical Inherent Safety Index Process Inherent Safety Index

Heat of main reaction IRM Inventori II

Heat of side reaction IRS Temperatur IT

Chemical Interaction IINT Tekanan IP

Flammability IFL Peralatan (perlengkapan) IEQ

Explosiveness IEX Proses struktur IST

Toxicity ITOX

Corrosiveness ICOR

Penilaian dalam metode ini sesuai dengan Tabel scoring yang berada pada buku

“Inherent safety in process plant design”. Seperti yang tertera pada Tabel 2.11

sampai Tabel 2.19 dibawah ini,

(a) Reaction Heat

Kemungkinan reaksi terletak pada panas dibebaskan dan suhu yang dapat

dicapai, perubahan energi selama reaksi ditentukan untuk menilai keselamatan

reaksi dalam metode ISI. Entalpi dilepaskan atau diserap dalam proses kondisi

volume konstan dan proses isobarik. Sementara penentuan IRM subindex

keselamatan pelepasan panas dari reaksi utama dihitung untuk massa reaksi total

(yaitu kedua reaktan dan pengencer disertakan) untuk mengambil kapasitas panas

dari sistem yang menyerap bagian dari energi yang dilepaskan.

19

Tabel 2.11 Indikasi Reaction Heat IRM dan IRS

Heat of reaction/total reaction mass Score

Thermally neutral ≤ 200 J/g 0

Mildly exothermic < 600 J/g 1

Moderately exothermic < 1200 J/g 2

Strongly exothermic < 3000 J/g 3

Extremely exothermic ≥ 3000 J/g 4

Nilai-nilai pada Tabel 2.11 ini digunakan untuk menentukan nilai dari

subindices IRM dan IRS. Jika ada beberapa reaksi utama, misalnya reaksi seri, nilai

IRM ditentukan atas dasar reaksi keseluruhan. Jika ada beberapa reaktor dalam

proses di bawah pertimbangan, nilai ditentukan pada reaktor dengan pelepasan

panas terbesar.

(b) Chemical Interaction

Pada Tabel 2.12 batas nilai untuk subindex Interaksi kimia adalah dari 0

sampai 4. Kebakaran dan ledakan dianggap paling konsekuensi berbahaya dari

interaksi dengan skor 4. Nilai Rata untuk pembentukan gas beracun atau mudah

terbakar tergantung pada jumlah dan harmfulness gas (skor 2-3). Demikian juga

banyak panas yang terbentuk semakin tinggi nilai nilai adalah (skor 1-3).

Polimerisasi cepat dihargai atas dasar tingkat polimerisasi (skor 2- 3). Bahan kimia

beracun larut dan pembentukan berbahaya, gas mudah terbakar dianggap kurang

berbahaya sehingga skor 1.

Tabel 2.12 Indikasi Interaction IINT

Chemical Interaction Score

Heat formation 1-3

Fire 4

Formation of harmless, nonflammable gas 1

Formation of toxic gas 2-3

20

Lanjutan Tabel 2.12 Indikasi Interaction IINT

Chemical Interaction Score

Formation of flammable gas 2-3

Explosion 4

Rapid polymerization 2-3

Soluble toxic chemicals 1

(c) Flammability

Subindeks Tabel 2.13 mudah terbakar menggambarkan mudah terbakar

cairan misalnya dalam kasus kebocoran. Mudah terbakar cairan diukur dengan flash

point dan boiling point. Zat dibagi menjadi tidak mudah terbakar, mudah terbakar,

sampai sangat mudah terbakar.

Tabel 2.13 Indikasi Flammability IFL

Flammability Score

Nonflammable 0

Combustible (flash point > 55ºC) 1

Flammable (flash point ≤ 55ºC) 2

Easily Flammable (flash point < 21ºC) 3

Very Flammable (flash point < 0ºC &

boiling point ≤ 35ºC)

4

(d) Explosiveness

Dalam metode ISI mudah meledak dianggap sifat kimia yang tidak

langsung sama dengan bahaya saat ledakan proses. Subindex dari mudah meldak

menggambarkan kecenderungan gas untuk membentuk campuran yang mudah

meledak dengan udara. Subindek mudah meledak ditentukan oleh perbedaan antara

atas dan batas ledakan dari suatu zat. Kisaran batas explosiveness dibagi menjadi

empat langkah. Nilai-nilai subindex ditunjukkan pada Tabel 2.14.

21

Tabel 2.14 Indikasi Explosiveness IEX

Explosiveness (UEL-LEL) vol% Score

Non explosive 0

0 – 20 1

20 – 45 2

45 – 70 3

70 – 100 4

(e) Toxic

Bahaya kesehatan yang disebabkan oleh bahan kimia yang diwakili oleh

subindex Toxic (ITOX). ISI memberikan evaluasi paparan racun didasarkan pada

Nilai Ambang Batas (NAB) karena data TLV sudah tersedia untuk sebagian besar

zat dalam industri proses. Nilai TLV mengungkapkan batas paparan berbahaya zat

dalam waktu ambang 8 jam. Nilai indeks lebih tinggi, ketika TLV lebih rendah yaitu

zat yang lebih beracun.

Tabel 2.15 Indikasi Toxic ITOX

Toxic limit (ppm) Score

TLV > 10000 0

TLV ≤ 10000 1

TLV ≤ 1000 2

TLV ≤ 100 3

TLV ≤ 10 4

TLV ≤ 1 5

TLV ≤ 0.1 6

(f) Korosi

Yang termasuk bahan korosif misalnya asam, asam hidrida, dan alkali.

Bahan ini sering menimbulkan korosi pipa, kapal dan peralatan proses lainnya, yang

dapat mengakibatkan hilangnya penahanan dan api berikutnya, ledakan atau rilis

beracun. Bahaya dari kebocoran tergantung pada sifat dari cairan. Beberapa korosif

cairan yang mudah menguap, mudah terbakar dan beracun, beberapa bereaksi

22

dengan uap air. Asam kuat dan alkali akan menyebabkan luka bakar dan kerusakan

mata untuk personil.

Korosi bisaanya diukur sebagai tingkat korosi mm. Materi yang dipilih

sehingga penyisihan korosi tidak terlampaui selama waktu hidup peralatan. Namun

laju korosi tidak selalu diketahui selama pradesain tersebut. Karena kebutuhan

bahan yang lebih baik paling sering menunjukkan kondisi yang lebih korosif,

klasifikasi berdasarkan jenis bahan konstruksi dapat dibenarkan. Dalam Inherent

Indeks Keselamatan korosi ditentukan atas dasar bahan bangunan yang diperlukan

Tabel 2.16.

Tabel 2.16 Indikasi Korosi ICOR

Construction Material Required Score

Carbon Steel 1

Stainless Steel 2

Better maretial needed 3

(g) Inventori

Perhitungan yang tepat dari persediaan bahan produksi sulit saat tahap

desain konseptual, karena ukuran peralatan bisaanya tidak diketahui. Namun

diketahui dari kapasitas desain proses. Karena itu praktis untuk mendasarkan

estimasi persediaan pada arus massa dan diperkirakan juga waktu tinggal.

Akibatnya persediaan yang telah dimasukkan ke ISI sebagai aliran massa dalam

peralatan ISBL termasuk mendaur ulang dengan nominal satu jam

Waktu tinggal untuk setiap kapal proses (misalnya reaktor, kolom distilasi dll).

Untuk tangki penyimpanan yang besar ukuran harus diperkirakan. Total persediaan

adalah jumlah dari persediaan semua kapal proses.

Untuk OSBL ukuran tangki bisaanya tidak diketahui dalam desain

konseptual, yang berarti bahwa persediaan OSBL tidak dapat dengan mudah

dihitung. OSBL persediaan tidak hanya tergantung pada jenis proses ISBL tetapi

juga lokal kondisi, logistik dll seperti pada Tabel 2.17.

23

Tabel 2.17 Indikasi Inventory II

Inventory Score

ISBL OSBL

0 – 1 t 0 – 10 t 0

1 – 10 t 10 – 100 t 1

10 – 50 t 100 – 500 t 2

50 – 200 t 500 – 2000 t 3

200 – 500 t 2000 – 5000 t 4

500 – 1000 t 5000 – 10000 t 5

(h) Temperatur

Suhu proses untuk ISI ditentukan saat suhu maksimum di area proses. Ini

sesuai karena dalam tahap awal desain proses sudah diperkirakan suhu dan tekanan

yang tersedia. Karena bahaya di kisaran suhu rendah meningkat. Ketika ada banyak

tingkat suhu di area proses yang diteliti, nilai suhu sub indeks tertinggi diterapkan

seperti Tabel 2.18.

Tabel 2.18 Indikasi Temperatur IT

Process Temperatur Score

< 0ºC 1

0 – 70ºC 0

70 - 150ºC 1

150 - 300ºC 2

300 - 600ºC 3

> 600ºC 4

(i) Pressure

Tekanan merupakan indikator energi potensial yang mempengaruhi

tingkat kebocoran. Tekanan yang lebih tinggi juga akan tiimbul. Kebocoran pada

peralatan vakum dapat menyebabkan inlet udara dan ledakan. Dalam ISI tekanan

proses ditentukan atas dasar dari tekanan maksimum di area proses pada operasi

normal. Batas tekanan pada Tabel 2.19 didasarkan pada Dow (Dow, 1987).

24

Tabel 2.19 Indikasi Pressure IP

Process Pressure Score

0,5 – 5 bar 0

0 – 0,5 or 5 – 25 bar 1

25 – 50 bar 2

50 – 200 bar 3

100 – 1000 bar 4

Rumusan mencari nilai ISI dengan menggunakan persamaan dibawah ini:

IISI = ICI + IPI (2.1)

ICI = (IRM + IRS + IINT + IFL+ IEX + ITOX + ICOR)MAX (2.2)

IPI = II + (IT+ IP + IEQ + IST)MAX (2.3)

The Inherent Safety Index (IISI) merupakan penjumlahan dari Chemical

Inherent Safety Index (ICI) dan Process Inherent Safety Index (IPI) seperti yang

ditunjukkan pada persamaan 2.1. Perhitungan ICI diperoleh dari persamaan 2.2

bersadarkan parameter faktor kimia. Begitu pula IPI didapat seperti persamaan 2.3

berdasarkan parameter proses.

2.3.5 i-Safe Index

I-Safe Indek dikembangkan oleh Palaniappan (2002) membandingkan rute

proses dengan menggunakan nilai-nilai subindeks yang diambil dari ISI dan PIIS.

Selain itu, menggunakan NFPA untuk menentukan nilai reaktivitas bahan kimia.

Untuk menghitung indek dari i-safe dengan menghitung tiap-tiap reaksi diantaranya

Overall Safety Index (OSI), Includes Individual Chemical Index ICI, Individual

Reaction Index (IRI) dan Total Reaction Index (TRI).

ICI adalah terkait dengan sifat bahan yang terlibat dalam rute dan

merupakan indikasi sifat berbahaya dari bahan kimia yang digunakan dalam reaksi.

Toksisitas didasarkan pada nilai ambang batas, mudah terbakar pada titik nyala dan

titik didih, dan indeks meledak-ledak pada Perbedaan antara batas ledakan untuk

material. Perbedaan dengan ISI dan PIIS, ini termasuk reaktivitas sebagai ukuran

stabilitas.

𝐼𝐶𝐼 = 𝑁𝑓 + 𝑁𝑡 + 𝑁𝑒 + 𝑁𝑟 (2.4)

25

Dimana : Flammability (Nf)

Toxicity (Nt)

Explosiveness (Ne)

Reactivity rating (Nr)

Selanjutnya Overall Chemical Index (OCI) untuk reaksi utama adalah sama dengan

maksimum ICI untuk semua bahan kimia terlibat dalam reaksi.

𝑂𝐶𝐼 = max(𝐼𝐶𝐼) (2.5)

IRI dihitung sebagai penjumlahan dari parameter indek suhu (Rt), tekanan

(Rp), hasil (Ry) dan panas reaksi (Rh), sama dengan skor proses PIIS ditambah

panas reaksi.

𝐼𝑅𝐼 = 𝑅𝑃 + 𝑅𝑡 + 𝑅𝑌 + 𝑅ℎ (2.6)

Selanjutnya Overall Reaction Index (ORI) untuk reaksi utama adalah sama dengan

maksimum IRI untuk semua bahan kimia terlibat dalam reaksi.

𝑂𝑅𝐼 = max(𝐼𝑅𝐼) (2.7)

Hazardous Chemical Index (HCI) adalah maksimum dari ICI dari semua

bahan kimia dalam proses. Demikian pula, Hazardous Reaction Index (HRI) adalah

maksimum dari IRI dari semua reaksi utama dalam proses.

𝐻𝐶𝐼 = max(𝐼𝐶𝐼) (2.8)

𝐻𝑅𝐼 = max(𝐼𝑅𝐼) (2.9)

𝑂𝑆𝐼 = ∑(𝑂𝐶𝐼 + 𝑂𝑅𝐼) (2.10)

Overall Safety Index (OSI) adalah jumlah dari ORI dan penjumlahan dari

OCI untuk setiap reaksi utama dalam rute proses. OCI merupakan sifat berbahaya

dari rute bahan kimia yang berbeda memiliki tingkat toksisitas, mudah terbakar,

reaktivitas, atau bahan mudah meledak. Sebagai contoh dengan

mempertimbangkan rute bahan kimia beracun (A) dan bahan kimia mudah terbakar

(B). Rute ini akan dinilai berdasarkan pada tingkat nilai A atau B tetapi tidak baik

dan akan mengakibatkan bahaya dari proses. Untuk memperhitungkan situasi ini

dikenal Worst Chemical Index (WCI), yang merupakan penjumlahan dari nilai

maksimum mudah terbakar, toksisitas, reaktivitas, dan meledak-ledak subindices

semua bahan yang terlibat dalam langkah reaksi.

𝑊𝐶𝐼 = max(𝑁𝑓) + max(𝑁𝑡) + max(𝑁𝑒) + max(𝑁𝑟) (2.11)

26

Sama dengan WCI cara menghitung Worst Reaction Index (WRI) dengan

menjumlahkan nilai maksimum parameter indek suhu, tekanan, hasil dan panas

reaksi.

𝑊𝑅𝐼 = max(𝑅𝑃) + max(𝑅𝑡) + max(𝑅𝑌) + max(𝑅ℎ) (2.12)

𝑇𝐶𝐼 = ∑ ICI (2.13)

Untuk proses yang melibatkan hanya satu reaksi utama, nilai-nilai IRI,

HRI, dan WRI akan sama. Total Chemical Index (TCI) adalah ukuran dari jumlah

bahan kimia berbahaya yang terlibat dalam rute. Itu adalah rute dengan hanya satu

kimia sangat beracun aman dibandingkan dengan rute lain dengan beberapa

beracun seperti bahan kimia. Perlu dicatat bahwa WCI dan TCI dihitung untuk

semua bahan kimia dalam rute proses. OSI bersama dengan tiga indeks tambahan

yang digunakan untuk menentukan peringkatan rute proses sebagai berikut. Ketiga

indeks tambahan adalah subjektif, kita memiliki tertimbang TCI, WRI, dan WCI

dalam urutan itu.

2.3.6 Integrasi Inherent Safety Index (I2SI)

Metode I2SI memiliki dua subindek utama kerangka konsep yaitu indek

bahaya (HI) dan indek potensi keselamatan melekat (ISPI). Indek Bahaya (HI)

tersebut sebagai ukuran atau potensi kerusakan dari proses setelah

memperhitungkan dan bahaya setiap langkah-langkah pengendalian. Indeks Potensi

keselamatan melekat (ISPI) merupakan penerapan prinsip-prinsip keselamatan

yang melekat saat proses produksi (Khan, 2004).

𝐼2𝑆𝐼 =𝐼𝑆𝑃𝐼

𝐻𝐼 (2.14)

HI dan ISPI untuk setiap opsi yang dikombinasikan untuk menghasilkan

nilai indeks terintegrasi. HI dan ISPI untuk setiap parameter yang dikombinasikan

untuk menghasilkan nilai indeks terintegrasi seperti yang ditunjukkan pada

persamaan 2.4. Dari setiap subindek masih mempunyai parameter-parameter.

1. Hazard Index (HI)

HI terdiri dari dua sub-indek: indeks kerusakan (DI) dan indeks proses dan

bahaya control (PHCI). Indeks kerusakan mempunyai empat fungsi parameter

penting yaitu kebakaran dan ledakan, tingkat toksisitas yang tinggi, toksisitas

kronis, dan kerusakan lingkungan. DI dihitung untuk masing-masing parameter ini

27

menggunakan kurva pada gambar 2.5-2.7 dan gambar 2.8-2.10, yang secara efektif

dengan skala 0-100.

Gambar 2.5 Grafik Indeks Kerusakan Akibat Kebakaran dan Ledakan

(Khan, 2004)

Kurva pada Gambar 2.5 digunakan untuk menghitung parameter indek

kerusakan akibat kebakaran dan ledakan. Berdasarkan klasifikasi yang telah

ditentukan setiap parameternya.

28

Gambar 2.6 Grafik Indeks Kerusakan Akibat Keracunan yang Akut (Khan,

2004)

Kurva pada Gambar 2.6 digunakan untuk menghitung parameter indek

kerusakan akibat keracunan yang akut dimana tingkat bahaya dalam kategori

sedang. Tingkat kerusakan bahaya karena keracunan dibagi menjadi dua golongan

akut dan kronis seperti Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Grafik Indeks Kerusakan Akibat Keracunan yang Kronis

(Khan, 2004)

29

Kurva pada gambar 2.7 digunakan untuk menghitung parameter indek

kerusakan akibat keracunan yang kronis dimana tingkat bahaya dalam kategori

tinggi. Sedangkan gambar 2.8-2.10 dikembangkan untuk skenario kebakaran,

ledakan keracunan dan dispersi untuk sangat parah atau sangat penting. Cara untuk

mendapatkan nilai DI, akar-akar kerusakan perlu diketahui. Kerusakan kebakaran,

ledakan, dan keracunan dapat dihitung dengan menggunakan pendekatan SWeHI.

Pendekatan SWeHI melibatkan tiga langkah utama (Khan dan dkk, 2001):

a. Kuantifikasi faktor inti (faktor energi kasus kebakaran dan bahaya ledakan

dan "G faktor" dalam kasus bahaya beracun) sesuai dengan proses unit

yaitu, reaksi dan penyimpanan,

b. Faktor eksternal seperti kondisi operasi dan parameter lingkungan,

c. Estimasi kerusakan menggunakan faktor inti dan Faktor ekternal.

DI juga memperhitungan kerusakan lingkungan dapat dilihat pada gambar

2.8 - 2.10. Indeks kerusakan lingkungan ditandai dengan dampak penurunan

kualitas udara, air, dan tanah.Ini dapat dilihat pada gambar 2.8-2.10 untuk setiap

lingkungan. Dampak kerusakan lingkungan dapat diklasifikasikan menjadi tiga

yaitu A, B dan C. Klasifikasi ini dilakukan untuk menjelaskan karakteristik kimia

sesuai dengan NFPA untuk kategori beracun, korosif dan bahan kimia reaktif.

Tingkatan kalsifikasi NFPA dibagi menjadi :

a. A bernilai kurang dari 2

b. B bernilai 2 dan 3

c. C bernilai 4

30

Gambar 2.8 Grafik Indeks Kerusakan untuk Polusi Udara (Khan, 2004)

Gambar 2.8 grafik ini dikembangkan untuk skenario kebakaran, ledakan

keracunan dan dispersi untuk sangat parah atau sangat penting. Untuk Gambar 2.8

untuk menghitung indek kerusakan penccemaran lingkungan yaitu polusi udara.

Gambar 2.9 Grafik Indeks Kerusakan untuk Polusi Air (Khan, 2004)

31

Sedangkan Gambar 2.9 untuk menghitung kerusakan lingkungan dengan

parameter kerusakan untuk polusi air. Dampak kerusakan lingkungan dapat

diklasifikasikan menjadi tiga yaitu A, B dan C.

Gambar 2.10 Grafik Indeks Kerusakan untuk Polusi Tanah (Khan, 2004)

Sedangkan Gambar 2.10 untuk menghitung kerusakan lingkungan dengan

parameter kerusakan untuk polusi tanah. Dampak kerusakan lingkungan dapat

diklasifikasikan menjadi tiga yaitu A, B dan C. Subindek satunya adalah PHCI

dihitung dengan menambahkan saat proses berlangsung dan control yang akan

dilakukan jika terjadi bahaya. Kerangka konseptual perhitungan PHCI dihitung

berdasarkan subyektif pada skala yang disepakati bersama di antara para ahli

keselamatan proses. Indeks berkisar dari 1 sampai 10 untuk setiap pengaturan

kontrol dan dihitung berdasarkan kebutuhan pengaturan kontrol untuk

mempertahankan tingkat operasi yang aman. Kebutuhan ini dibagi menjadi

sembilan kelompok seperti yang tercantum pada Tabel 2.20.

32

Tabel 2.20 Pedoman Untuk Kebutuhan Pengaturan Kontrol

Diskripsi Tingkat Kebutuhan

Essential 10

Very important 9

Important 8

Not greatly important but required 7

Required 6

Requirement is moderate 5

Good if available 4

Requirement does not affect process 3

Not required 1-2

Sumber : Khan, 2004

Untuk setiap sistem kontrol yang diberikan, berdasarkan tingkat kebutuhan

dari Tabel 2.4. Proses ini diulang untuk semua sistem kontrol. PHCI terdiri dari 10

sistem kontrol yang berbeda kemudian digabungkan. Untuk menghitung HI dengan

menggunakan persamaan 2.7

𝐻𝐼 =𝐷𝐼

𝑃𝐻𝐶𝐼 (2.15)

2. ISPI

Sama dengan penjelasan mengenai HI. ISPI terdiri dari dua subindek:

index safety inherent (ISI) dan PHCI. Untuk mengukur ISPI, langkah pertama

adalah untuk menghitung ISI. ISI perhitungan mengikuti prosedur yang sama

seperti studi HAZOP. Berdasarkan tingkat penerapan dan kemampuan untuk

mengurangi bahaya, nilai indeks dihitung untuk setiap guideword. Terdapat tiga

parameter utama yang diidentifikasi sebagai mengontrol proses:

a. Suhu,

b. Tekanan, dan

c. Toksisitas / korosif dari bahan kimia.

Indeks ini dihitung berdasarkan nilai subyektif pada skala yang disepakati

bersama di antara para ahli keselamatan proses. Indeks berkisar dari 1 sampai 10

untuk setiap pengaturan kontrol dan dihitung berdasarkan kebutuhan pengaturan

33

kontrol ini dalam mempertahankan operasi yang aman. Proses ini diulang untuk

semua sistem control yang telah diidentifikasi. ISPI dihitung dengan cara yang

sama ke HI dengan membagi ISI dengan PHCI seperti yang ditunjukkan pada

persamaan 2.8.

𝐼𝑆𝑃𝐼 =𝐼𝑆𝐼

𝑃𝐻𝐶𝐼 (2.16)

2.3.7 Metode lain yang digunakan

Banyak metode yang lebih spesifik digunakan sebagai dasar perhitungan

berdasarkan parameter yang lebih spesifik. Seperti yang dikemukaan Dr. Azmi Bin

Mohd Shariff untuk menilai tingkat keamanan suatu bahan atau material yang

mempunyai sifat kimia dilakukan beberapa cara. Ada beberapa metode yang telah

dikembangkan :

1. Process Route Index (PRI)

Metode ini dikembangkan pada tahun 2009 terfokus pada sifat bahan

kimia yang mudah meledak (explosiveness). Untuk perhitungan PRI ini dengan

mengacu pada hasil yang pernah dilakukan peneliti sebelumnya dan ditambahkan

dengan menggunakan simulator HYSYS (Leong, C.T. dan Mohd Shariff, 2009).

2. Toxic Release Consequence Analysis Tool (TORCAT)

Metode ini dikembangkan pada tahun 2010 terfokus pada sifat bahan

kimia yang mempunyai tingkat toxicity (Mohd Shariff, 2010).

3. Process Steam Index (PSI)

Metode ini dikembangkan pada tahun 2012. Penilaian metode PSI melihat

proses panas dan bersangkutan dengan panas. Perhitungan Indeks

mempertimbangkan salah satu komponen (komponen individu). Pentingnya

kontribusi komponen individu dalam keamanan inheren tingkat kuantifikasi dapat

diilustrasikan dengan contoh menggunakan aliran memiliki komposisi mudah

meledak-ledak. Dengan demikian, untuk keamanan ini dapat dihitung berdasarkan

perbedaan batas LFL dan UFL dari masing-masing komponen (Mohd Shariff,

2012).

34

4. Inherent Fire Consequence Estimation Tool (IFCET)

Metode ini dikembangkan pada tahun 2013 dan terfokus pada sifat bahan

kimia yang mudah terbakar (Flammability). Konsep perhitungan dengan metode ini

yang pertama kali dilakukan dengan mengkondisi suatu proses. Selanjutnya

menghitung konsekuensi model dengan inputan dari hole diameter, number of

population dan diameter of bund. Selain dengan dari ketiga inputan tersebut metode

ini juga memperhitungkan Flammability mass, parameter for pool fire model dan

konsekuansi yang akan timbul (Mohd Shariff dan Abdul Wahab, 2013).

2.4 Penilaian Integrasi Keamanan

Penilaian tingkat keamanan ini menggunakan penilaian secara kuantitatif.

Penilaian ini akan mudahkan untuk mengetahui tingkat keamanan dengan cepat dan

untuk pengambilan tindakan pencegahan. Penilaian dengan menggunakan ranking

ini merupakan penilaian yang paling sering digunakan. Cara menilainya dengan

mengasumsikan peringkat dari setiap parameter. Dimana nilai terendah kan

diberikan peringkat dengan urutan 1 dan begitu selanjutnya (Howell, 1992). Contoh

penilaiannya seperti dibawah ini,

[5, 8, 8, 12, 12, 12, 15, 20, 22]

𝑇𝑖𝑒𝑑 =𝑅𝑎𝑛𝑘𝑖𝑛𝑔𝐷𝑎𝑡𝑎

𝑛 (2.17)

n adalah banyaknya nilai yang sama

X = 5, 8, 8, 12, 12, 12, 15, 20, 22

Rank = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

Dimana nilai 5 diberikan penilaian dengan peringkat 1, nilai 8 terdapat dua maka

penilaian dengan cara memberikan peringkat 2 dan 3. Selanjutnya peringkat dengan

nilai yang sama dijumlah dan dibagi dengan banyaknya nilai yang sama. Hasil

penilaian berdasarkan peringkat adalah sebagai berikut,

X = 5 8 8 12 12 12 15 20 22

Rank = 1 2,5 2,5 5 5 5 7 8 9

35

Penilaian selanjutnya dengan integrasi dari keseluruhan proses digunakan

untuk mengambil suatu kesimpulan dan penilaian proses mana yang paling aman

(safe).

𝐼𝑛𝑡𝑒𝑔𝑟𝑎𝑠𝑖 =ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑝𝑒𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖𝑎𝑛

𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ𝑘𝑒𝑠𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟𝑢𝑎𝑛𝑝𝑟𝑜𝑠𝑒𝑠𝑠𝑒𝑡𝑖𝑎𝑝𝑚𝑒𝑡𝑜𝑑𝑒 (2.18)

43

BAB 3

METODA PENELITIAN

3.1 Tahapan Penelitian

Tahapan pengerjaan penelitian ini dengan cara menggabungkan beberapa

metode yang telah dipublikasikan oleh peneliti terdahulu. Kemudian dilakukan

penelitian dengan metode integrasi yang akan dilakukan pada penilitian ini.

Penelitian ini diambil dari studi kasus pembuatan Methyl Methacrylate (MMA) di

pabrik kimia. Tujuan dari penelitian ini untuk mencari langkah dan tingkat

keamanan setiap proses produksi serta penilian keamanan ini dapat digunakan

untuk semua pabrik kimia.

3.2 Identifikasi

Identifikasi penilitian ini meliputi: bahan kimia yang digunakan, kondisi

operasi, inventori dan PFD (peralatan yang digunakan). Dari identifikasi ini yang

akan dihitung adalah faktor yang terdapat pada tabel 2.1. Faktor-faktor tersebut

dibagi menjadi dua parameter utama keamanan bahan dan keamanan proses.

3.3 Pengolahan Data

Data yang diperoleh dari studi literatur kemudian diolah dengan

menggunakan metoda yang telah dilakukan oleh peneliti sebelumnya. Terdapat tiga

parameter utama dalam penelitian ini. Ketiga parameter tersebut adalah keamanan

bahan kimia (material), peralatan yang digunakan saat proses (inventaris) dan

kondisi keamanan saat dilakukan proses produksi. Dari ketiga parameter utama

masih dikelompokkan lagi dengan beberapa parameter tambahan. Dengan melihat

PFD yang diambil dari buku Petrochemical Process (Chauvel dan Lefebvre,1989).

Keamanan bahan kimia dibagi menjadi: tingkat mudah terbakar, meledak,

bahan yang mengandung racun dan bahan kimia mudah bereaksi. Sedangkan untuk

keamanan proses produksi terbagi menjadi: temperatur, tekanan dan produk

samping. Kedua parameter juga dinilai bedasarkan tingkat keamanan peralatan

diantaranya: reaktor, kolom dan penukar panas. Dari data-data yang telah

terkumpul kemudian dilakukan analisa dan perhitungan berdasarkan studi kasus

44

Start

Pengolahan data dengan menggunakan

metode yang telah dilakukan peneliti

terdahulu berdasarkan jurnal

Validasi dengan

membandingkan hasil

penelitian metode baru

Kesimpulan

Menghitung tingkat keamanan setiap langkah

pembuatan MMA dengan metode baru

Analisa tingkat keamanan tiap langkah

dengan standarisasi metode baru dengan

metode terdahulu

Identifikasi:

- Bahan kimia dan Peralatan

- Kondisi Proses

yang telah ditetapkan dengan menggunakan metode baru. Alur penelitian ini seperti

yang terlihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Alur Tahapan Penelitian

Sesuai

Tidak

45

3.4 Menghitung Tingkat Keamanan dengan ISV (Index Safety Value)

Menghitung tingkat keamanan dengan ISV yaitu menggunakan dua

parameter utama. Cara menghitung parameter dilihat dari beberapa faktor yang

tertera pada tabel 2.1. Faktor atau parameter yang digunakan dalam penelitian ini

adalah paramater keamanan proses, keamanan kimia berdasarkan penilaian setiap

peralatan yang digunakan saat proses pembuatan MMA. Perhitungan metode baru

dinilai dengan beberapa tahap;

3.4.1 Penentuan Parameter

Parameter utama yang digunakan untuk penilaian ini adalah kondisi

keamanan saat proses dan keamanan bahan kimianya. Parameter dihitung

berdasarkan setiap alat yang dilewati saat proses pembuatan MMA berdasarkan

PFD (Chauvel dan Lefebvre, 1998). Parameter peralatan yang mempunyai

kontribusi terjadinya ketidak amanan adalah reaktor, alat penukar panas, kolom.

Perhitungan untuk memperoleh Index Safety Value (ISV) persamaan 3.1

ISV = IVC + IVP (3.1)

Dimana Index Safety Value (ISV) adalah total dari keleluruhan nilai

ketidak amanan, Inherent Value Chemical (IVC) adalah parameter keamanan

berdasarkan jenis bahan kimia. Inherent Value Process (IVP) adalah keamanan

dilihat dari saat kondisi operasi.

3.4.2 Perhitungan dengan Metode Index Safety Value

Parameter dibagi menjadi dua parameter utama yang terdiri dari IVC dan

IVP. Setiap parameter mempunyai sub parameter-parameter dengan rumusan

sebagai sebagai berikut,

IVC = VFL + VEXP + VTOX + VREAC (3.2)

IVP = VT + VP + VHR + VI (3.3)

46

Dimana :

Flammability VFL Temperatur VT

Explosiveness VEXP Tekanan VP

Toxicity VTOX Heat Reaction VHR

Reactivity VREAC Inventori VI

3.4.3 Penilianan dengan Integrasi

Penilaian Integrasi adalah penilaian secara total dengan menggunakan

persamaan 3.1. selanjutnya dilakukan standarisasi dengan menggunakan tied data

berdasarkan statistik persamaan 2.17 (Howell, 1992). Tied data ini untuk

mengintegrasikan data yang didapat bisa diketahui pakah penilian sudah benar atau

tidak. Karena hasil hari integrase ini akan dibandingkan dengan hasil data dari

metode sebelumnya (PIIS, ISI dan NuDIST).

3.5 Analisa Tingkat Keamanan Tiap Langkah dengan Standarisasi

Analisa tingkat keamanan untuk mengetahui bahaya pada suatu proses

produksi yang diusulkan pada tabel 3.1. Tabel ini untuk menilai tingkat bahaya saat

kondisi proses produksi suatu pabrik. Setiap proses produksi suatu pabrik tersebut

terdapat beberapa langkah produksi. Langkah-langkah dalam proses produksi

tersebut diantaranya persiapan, reaksi, pemisahan dan pemurnian. Tabel 3.1 untuk

mempermudah menentukan tingkat potensi terjadinya suatu kegagalan.

Tabel 3.1 Karakteristik Penilaian Tingkat Bahaya

Tingkat Bahaya Indek

Severe 0,751 – 1

Heavy 0,501 – 0,75

Moderate 0,251 – 0,5

Light 0 – 0,25

Dimana nilai dari tabel tersebut jika mendekati satu (x mendekati 1) maka

parameter sangat berkaitan yang menyebabkan insiden. Sedangkan jika nilai

korelasi mendekati nol (x mendekati 0) maka parameter tersebut tidak terlalu

berkaitan. Untuk itu dapat diperkirakan area atau langkah mana yang akan

47

diprioritaskan terlebih dahulu agar dapat mengurangi ketidak amanan. Jadi setiap

proses produksi dalam satu pabrik dapat dikatakan mempunyai rentangan indek.

3.6 Validasi Penilaian Keamanan dengan Metode Baru

Validasi ini digunakan untuk mengetahui seberapa akuratnya perhitungan

yang telah dilakukan. Cara memvalidasi metode baru ini dengan membandingkan

hasil metode baru (ISV) dengan metode-metode sebelumnya. Apakah sudah sesuai

dengan hasil dari metode-metode terdahulu. Harapannya Metode ini dapat dengan

mudah dilakukan dan penerapannnya. Tambahan studi kasus untuk memvalidasi

metode baru adalah proses MMA dan Ammonia (NH3).

48

(HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN)

49

BAB 4

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Cara penilaian keamanan dalam penelitian ini dilakukan dengan berbagai

metode yang pernah dilakukan oleh peneliti sebelumnya. Fokus penelitian ini

adalah proses produksi MMA dalam suatu pabrik. Penilaian dilakukan untuk

melihat seberapa besar bahaya yang ditimbulkan jika terjadi suatu kecelakaan.

Penilaian diambil berdasarkan blok diagram Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Diagram Blok MMA dengan ACH

4.1 Perhitungan Penentuan Parameter

Parameter utama yang digunakan untuk penilaian ini adalah kondisi

keamanan saat proses dan keamanan bahan kimianya. Parameter peralatan yang

mempunyai kontribusi terjadinya ketidakamanan adalah reaktor, Heat Transfers

(Boiler), kolom destilasi. Dalam studi kasus penelitian ini yang diambil adalah

proses produksi MMA dengan ACH. Study kasus ini akan terbagi menjadi empat

langkah di dalam proses pembuatan MMA yaitu : Reaksi dengan senyawa Amonia,

Metana dan oksigen, HCN dan Aceton, ACH dan Sulfuric Acid dan

HMPA/HMPASE dan Metanol.

50

4.1.1. Produksi HCN (Hydrogen Cyanida)

Gambar 4.2 merupakan langkah pertama dalam pembuatan MMA dengan

menggunakan ACH adalah dengan menghasilkan senyawa HCN (Hydrogen

Cyanida). Dimana larutan terbut terbentuk saat adanya reaksi sebagai berikut, dan

hidrogen sianida yang dihasilkan oleh proses Andrussow.

1

E-671

E-689

E-676E-675

2

E-682

3

4 5 6

E-685

7

E-686

E-684

E-687

NH3

gases

E-674

to flare

E-672

HCN

E-679

CH4

Acidic Effluentair

Acidic Effluent

Gambar 4.2 PFD Produksi HCN (Hydrogen Cyanida)

Reaksi yang terjadi di reaktor adalah methana, amonia dan udara yang

mengahsilkan hydrogen sianida.

NH3 + CH3 + O2 HCN

Penentuan parameter dilihat dari setiap peralatan yang digunakan, seperti Tabel 4.1

dibawah ini.

Tabel 4.1 Penentuan Parameter Keamanan Kimia Langkah Pertama (Sumber

: Material Safety Data Sheet)

Senyawa Chemical

Flammability Explosiveness Toxicity Reaktivity

Absorpsi Amonia - 13 25 0

Stripping Amonia - 13 25 0

Heat Transfer

(Boiler) Amonia - 13 25 0

Direct

Quenching

Amonia

Methana 76 23 25 0

Desoprsion

dari HCN

Amonia

Methana

Air

76 23 25 0

Absopsi HCN -17,7 34,4 10 2

HCN

Desoprsion HCN -17,7 34,4 10 2

51

4.1.2. Produksi ACH (Acetone Cyanohydrin)

Gambar 4.3 PFD Produksi ACH (Acetone Cyanohydrin)

Gambar 4.3 ini merupakan hasil dari hidrogen sianida kemudian direaksikan

dengan acetone menghasilkan acetone cyanohydrin (ACH). Melalui proses

neutralization dan selanjutnya persiapan untuk persiapan langkah ketiga akan

ditambhakan ammonium bisulfat. Penentuan parameter dilihat dari setiap peralatan

yang digunakan, seperti Tabel 4.2 dibawah ini.

Tabel 4.2 Penentuan Parameter Keamanan Kimia Langkah Kedua (Sumber :

Material safety Data Sheet)

Senyawa Chemical

Flammability Explosiveness Toxicity Reaktivity

Reaktor E-52 HCN

Aceton -17,7 44,6 760 2

Reaktor E-50 ACH -63,8 9,8 10 2

Vakum

Destilasi

ACH

Asam

Sulfat

-63,8 9,8 10 2

46

4.1.3. Hasil Produksi HMPA/HMPSE

Gambar 4.4 PFD Langkah Ketiga Hasil HMPA/HMPSE

37

Langkah ketiga ini adalah hasil dari ACH ditambahkan asam sulfat dan

dipanaskan untuk menghasilkan metakrilamida. Penentuan parameter dilihat dari

setiap peralatan yang digunakan, seperti Tabel 4.3 dibawah ini.

Tabel 4.3 Penentuan Parameter Keamanan Kimia Langkah Ketiga (Sumber : Material

Safety Data Sheet)

Senyawa Chemical

Flammability Explosiveness Toxicity Reaktivity

Reaktor E-78 CUSO4

Asam Sulfat -17,7 44,6 10 2

Reaktor E-79 ACH

Asam Sulfat -63,8 9,8 10 2

Reaktor E-82 Methacrylamide

Sulfate - - - -

Reaktor E-85

Methanol

Methacrylamide

Sulfate

12,2 30,5 200 0

Reaktor E-87

Methanol

Methacrylamide

Sulfate

12,2 30,5 200 0

Heteroazeotropic

distillation

Methanol

Methacrylamide

Sulfate

12,2 30,5 200 0

4.1.4. Produksi MMA (Methyl Methacrilate)

Gambar 4.5 PFD Langkah Keempat Hasil MMA

Langkah terakhir adalah metakrilamida dengan metanol untuk

menghasilkan MMA. Penentuan parameter dilihat dari setiap peralatan yang

digunakan, seperti Tabel 4.4 dibawah ini.

38

Tabel 4.4 Penentuan Parameter Keamanan Kimia Langkah Keempat (Sumber :

Material Safety Data Sheet)

Senyawa Chemical

Flammability Explosiveness Toxicity Reaktivity

Reaktor

E-105

Methanol

Methacrylamide

Sulfate

12,2 30,5 200 0

Reaktor

E-106

MMA

10 10,4 100 2

MMA

Purifikasi

MMA

10 10,4 100 2

4.2 Penilaian dengan Integrasi

Penilaian dengan ISV ini terbagi menjadi dua parameter utama. Inherent

Value Chemical (IVC) dan Inherent Value Process (IVP). Penilaian ini dilakukan

perhitungan dengan persamaan 3.2 dan 3.3 sesuai dengan Tabel 4.5. Tabel 4.5

merupakan penjumlahan sesuai dengan tabel penentuan parameter setiap langkah

proses produksi.

Tabel 4.5 Perhitungan dengan Metode ISV

Inherent Value Chemical Inherent Value Process

VFL VEXP VTOX VREAC VT VP VHR VI

Produksi HCN 116,6 153,8 145 4 1200 3,4 -3757 64

Produksi ACH -145,3 64,2 780 6 38 1 -458 91

Hasil HMPA/HMPSE -44,9 145,9 620 4 150 7 Small 98

Produksi MMA 32,2 51,3 400 4 130 7 Small 198

Kemudian dilakukan integrasi dengan tied data statistik berdasarkan

persamaan 2.17. Hasil nilai tersebut seperti pada Tabel 4.6.

39

Tabel 4.6 Perhitungan Integrasi dengan Tied Data Statistik

Chemical Process

VFL VEXP VTOX VREAC VT VP VHR VI

Produksi HCN 4 4 1 2 4 3 4 1

Produksi ACH 1 2 4 4 1 4 3 2

Hasil HMPA/HMPSE 2 3 3 2 3 1,5 1.5 3

Produksi MMA 3 1 2 2 2 1,5 1.5 4

Tabel 4.7 merupakan tabel untuk melihat berapa nilai ISV yang diperoleh

dari tiap-tiap langkah proses produksi MMA sesuai dengan persamaan 3.1.

Perhitungan metode ISV dihitung setelah dihitung dengan integrasi sesuai dengan

Tabel 4.6.

Tabel 4.7 Perhitungan Total Metode ISV

IVC IVP ISV

Produksi HCN 11 12 23

Produksi ACH 11 10 21

Hasil

HMPA/HMPSE

10 7,5 17,5

Produksi MMA 8 7,5 15,5

Berdasarkan penilaian keamanan terlihat pada Tabel 4.8 terlihat tingkat

bahaya yang paling berbahaya adalah saat proces pembuatan MMA dengan ACH

di langkah pertama. Dengan karakteristik penilaian tingkat bahaya Moderate.

Tabel 4.8 Hasil Karakteristik Penilaian Tingkat Bahaya

Langkah Indek Karakteristik

Produksi HCN 0.2987 Moderate

Produksi ACH 0.2727 Moderate

Hasil HMPA/HMPSE 0.2273 Light

Produksi MMA 0.2013 Light

40

Penilian Tabel 4.8 merupakan penilaian karakteristik dengan integrasi.

Kenyataannya, langkah pertama jika dinilai tanpa menggunakan integrasi nilai

indek sebesar 0,515 dengan karakteristiknya ‘Heavy’.

4.3 Analisa Tingkat Keamanan dengan Standarisasi

Tingkat analisa untuk mengetahui tingkat keamanan bahaya pada suatu

proses produksi diusulkan pada Tabel 3.1. Untuk menilai dengan Standarisasi akan

dibandingkan dengan beberapa metode terdahulu seperti Tabel 4.9.

Tabel 4.9 Perbandingan Hasil Penelitian dengan Metode Terdahulu

Route Metode

PIIS ISI NuDITS ISV (propose)

Langkah 1 27 25 423,13 23

Langkah 2 16 21 382,12 21

Langkah 3 9 21 416,22 17,5

Langkah 4 12 19 403,47 15,5

Perbandingan ini diambil dengan parameter yang sama. Hasil dari standarisasi

terdapat pada Tabel 4.10. Dari hasil standarisasi diketahui karakteristik tingkat

bahaya setiap langkah produksi dalam satu pabrik.

Tabel 4.10 Perbandingan Hasil Penilaian dengan Metode Terdahulu

Berdasarkan Karakteristik Penilaian Tingkat Bahaya

Route Metode

PIIS ISI NuDITS ISV (propose)

Langkah 1 0,422 0,291 0,260 0.299

Langkah 2 0,250 0,244 0,235 0.273

Langkah 3 0,141 0,244 0,256 0.227

Langkah 4 0,188 0,221 0,248 0.201

Dari hasil karakteristik penilaian tingkat bahaya yang paling cepat

mengakibatkan potensi adanya kegagalan atau bahaya terdapat pada langkah

pertama. Paling kurang berbahaya adalah langkah keempat.

41

4.4 Validasi dengan Proses Ammonia

Validasi ini digunakan untuk mengetahui keakuratnya perhitungan yang

telah dilakukan. Untuk mengetahui keakuratan dilakukan penilaian tingkat bahaya

untuk proses produksi yang lain. Dalam penelitian mengambil contoh proses

produksi ammonia (NH3). Skema proses produksi NH3 seperti yang terlihat pada

Gambar 4.6.

Gambar 4.6 Blok Diagram Sintesa Proses Ammonia

42

Tahapan atau langkah proses produksi Ammonia (NH3) dengan

mereaksikan gas Hydrogen (H2) dan Nitrogen (N2). Secara garis besar proses

produksi NH3 dibagi menjadi 4 tahapan atau langkah sebagai berikut :

Feed Treating Unit dan Desulfurisasi

Reforming Unit

Purification & Methanasi

Synthesis Loop & Ammonia Refrigerant .

Gambar 4.7 PFD Sintesa Proses Ammonia

Tahapan atau langkah dalam proses produksi NH3 diambil dari buku

‘Petrochemical Process, Synthesis-Gas Derivatives and Major Hydrokarbon’ tahun

1989. Gambar 4.8 merupakan PFD Sintesa proses ammonia, dari PFD di atas dapat

langsung diberikan penilaian keamanan seperti yang tertera pada Tabel 4.11.

Tabel 4.11 Penentuan Parameter Keamanan Kimia Ammonia Synthesis

(Sumber : Material safety Data Sheet)

Langkah Peralatan Senyawa VFL VEXP VTOX VREAC

Desulfurisation Reaktor 1 H2 -106.7 69.1 0 0

43

CO -119.6 61.7 50 0

CO2 0 0 5000 0

Reaktor 2 H2 -106.7 69.1 0 0

Reforming Unit

Reaktor H2 -106.7 69.1 0 0

CO2 0 0 5000 0

Kondensor H2 -106.7 69.1 0 0

CO2 0 0 5000 0

Absorpsi CO2 0 0 5000 0

Kolom

Regenerasi H2 -106.7 69.1 0 0

Reforming Unit

CO2 0 0 5000 0

Kondensor CO2 0 0 5000 0

Kondensor CO2 0 0 5000 0

Absorpsi CO2 0 0 5000 0

Kolom

Regenerasi CO2 0 0 5000 0

Methaniasi

Kondensor CO2 0 0 5000 0

Kolom

Regenerasi CO -119.6 61.7 50 0

H2 -106.7 69.1 0 0

CH4 76 10 0 0

Syntesis Amonia

Reaktor H2 -106.7 69.1 0 0

Separator NH3 - 13 25 0

Refrigerant NH3 - 13 25 0

Data yang ditampilkan Tabel 4.11 merupakan parameter untuk keamanan

bahan kimia. Sumber data diambil dari Material Safety Data Sheet (MSDS). Serta

dilihat setiap peralatan yang dilalui berdasarkan PFD Gambar 4.8.

4.5.1 Perhitungan dengan Metode ISV

Seperti dengan penilaian dengan studi kasus produksi MMA. Metode ISV

ini terbagi menjadi dua parameter utama. Inherent Value Chemical (IVC) dan

Inherent Value Process (IVP).

Tabel 4.12 Perhitungan dengan Metode ISV

Langkah Inherent Value Chemical Inherent Value Process

44

VFL VEXP VTOX VREAC VT VP VHR VI

Desulfurisation -333 199.9 5050 0 883 41 - -

Reforming Unit -320.1 207.3 40000 0 824 46 - -

Methaniasi -150.3 140.8 5050 0 371 15 -92.44 91.7

Syntesis Amonia -106.7 95.1 50 0 371 15 -92.44 91.7

Kemudian dilakukan integrasi dengan tied data statistik berdasarkan

persamaan 2.17. Hasil nilai tersebut seperti pada Tabel 4.13.

Tabel 4.13 Perhitungan Integrasi dengan Tied Data Statistik

Langkah

Inherent Value Chemical Inherent Value

Process

VFL VEXP VTOX VREAC VT VP VHR VI

Desulfurisation 1 3 2.5 2.5 4 2 1.5 1.5

Reforming Unit 2 4 4 2.5 3 4 1.5 1.5

Methaniasi 3 2 2.5 2.5 1.5 1.5 3.5 3.5

Syntesis Amonia 4 1 1 2.5 1.5 1.5 3.5 3.5

Tabel 4.14 merupakan tabel untuk melihat nilai ISV yang diperoleh dari

tiap-tiap langkah proses produksi amoniak (NH3). Perhitungan metode ISV

dihitung setelah dilakukan integrasi.

Tabel 4.14 Perhitungan Total Metode ISV

45

Langkah IVC IVP ISV

Desulfurisation 9 9 18

Reforming Unit 12.5 10 22.5

Methaniasi 10 10 20

Syntesis Amonia 8.5 10 18.5

Berdasarkan penilaian keamanan terlihat pada Tabel 4.14 terlihat tingkat

bahaya yang paling berbahaya adalah saat proces reforming unit. Dengan

karakteristik penilaian tingkat bahaya Tabel 4.15 adalah Moderate.

Tabel 4.15 Hasil Karakteristik Penilaian Tingkat Bahaya

Langkah ISV (%) Karakteristik

Desulfurisation 0.228 Light

Reforming Unit 0.285 Moderate

Methaniasi 0.253 Moderate

Syntesis Amonia 0.234 Light

4.5.2 Perhitungan dengan Metode Pembanding

Analisa Pembanding tingkat keamanan bahaya pada suatu proses produksi

ammonia. Untuk menilai dengan Standarisasi akan dibandingkan dengan beberapa

metode terdahulu seperti Tabel 4.16.

Tabel 4.16 Perbandingan Hasil Penelitian dengan Metode Terdahulu

Langkah Metode

PIIS ISI NuDITS ISV

Desulfurisation 16.5 38 422.45 18

Reforming

Unit 20 57 422.59 22.5

Methaniasi 14 36 409.63 20

Syntesis

Amonia 13.5 26 363.30 18.5

46

Perbandingan ini diambil dengan parameter yang sama. Hasil dari

standarisasi terdapat pada tabel 4.17. Hasil standarisasi diketahui karakteristik

tingkat bahaya setiap langkah produksi dalam satu pabrik.

Tabel 4.17 Perbandingan Hasil Penilaian dengan Metode Terdahulu

Berdasarkan Karakteristik Penilaian Tingkat Bahaya

Langkah Metode

PIIS ISI NuDITS ISV

Desulfurisation 0.258 0.242 0.261 0.228

Reforming

Unit 0.313 0.363 0.261 0.285

Methaniasi 0.219 0.229 0.253 0.253

Syntesis

Amonia 0.211 0.166 0.224 0.234

Dari hasil karakteristik penilaian tingkat bahaya yang paling cepat

mengakibatkan potensi adanya kegagalan atau bahaya saat proses reforming unit.

Nilai dari tingkat keamanannya sebesar 0,3.

4.5 Kelebihan dan Kekurangan Metode Baru

4.5.1 Kelebihan dari metode baru (ISV) ini diantaranya adalah :

Parameter yang digunakan mudah dilihat dan semua sesuai dengan kondisi

operasi.

Perhitungan dengan metode ini mudah diterapkan dan dicontoh.

Metode ini bagus digunakan untuk penilaian langsung tanpa menggunakan

integrasi.

Dapat diketahui bahaya dengan melihat karakteristik dari perhitungan

yang didapat.

4.5.2 Kekurangan dari metode baru (ISV) diantaranya adalah :

Metode ini hanya dapat dilihat atau hanya dipakai untuk satu proses

produksi saja.

Metode ini masih ada kekurangakuratan saat penilaian karakteristiknya.

Karena penilaianya dengan menggunakan integrasi statistik.

LAMPIRAN A-1

PERHITUNGAN METODE DOW F&EI

Tabel A1-1 F&EI Langkah Pertama Pembuatan MMA dengan ACH

No Keterangan Index Range Nilai

General Process Hazard (F1)

Base Factor 1,00

A Exothermic Chemical Reactions 0,30 to 1,25 1,00

B Endothermic Processes 0,20 to 0,40 -

C Material Handling and Tranfer 0,25 to 1,05 0,50

D Enclosed or Indoor Process Units 0,25 to 0,90 0,30

E Access 0,20 to 0,30 -

F Drainage and Spill Control 0,25 to 0,50 -

Special Process Hazards (F2)

Base Factor 1,00

A Toxic Material (s) 0,20 to 0,80 0,80

B Sub-Atsmospheric Pressure (<

500 mm Hg) 0,5 -

C Operating In or Near

Flammability 0,3

D Dust Explosion 0,25 to 2,00 0,25

E Pressure - -

F Low Temperatur 0,20 to 0,30 -

G Quantity of Flammble/Unstable

Material - -

H Corrosion and Erosion 0,10 to 0,75 -

I Leakage - Joints and Packing 0,1 to 1,50 0,10

J Use of Fired Equipment - -

K Hot Oil Heat Excharge System 0,15 to 1,15 -

L Rotating Equipment 0,50 -

Process Unit Hazard Faktor (F3) = F1 x F2 6,86

Proces unit saat langkah pertama adalah

- F&EI Langkah Pertama Direct Synthesis From Hydrocarbons (Andrussow

Process)

- Material in Process Unit adalah CH3, NH3 dan O2

- Basic material for material factor sebesar (MF) 24

- Fire and Explosion Index (F3 x MF = F&EI) sebesar 161,952

Keterangan tentang penilaian berdasarkan DOW, 1985 untuk general process

hazard faktor:

A. Exothermic Chemical Reactions : terjadi reaksi eksotermis dimana kebakaran

dan ledakan potensi signifikan akan ada jika kontrol hilang penalty 1,00

B. Endothermic Processes : tidak terjadi reaksi endotermis, penalty 0,00

C. Material Handling and Transfer : bahan di dalam reaktor atau mixer bets

dapat mudah terbakar atau reaktivitas bahaya, penalti 0,50

D. Enclosed or Indoor Process Units : bahan liquid yang mudah terbakar dapat

dikontrol dengan temperatur, penalty 0,30

E. Access : tidak merupaka Akses, penalty 0,00

F. Drainage and Spill Control : penalty 0,00

Keterangan tentang penilaian berdasarkan DOW, 1985 untuk spesial process

hazard faktor:

A. Toxic Material : materialnya sangat beracun, pinalty 0,20 x NH = 0,8

B. Sub-Atsmospheric Pressure (< 500 mm Hg) : tekanannya 3,4 atm

C. Operating In or Near Flammability : terbagi menjadi tiga, kemungkinan

terjadi kesalahan proses upset.

D. Dust Explosion : hanya terdpat kandungan liquid dan gas, Penalty 0,00

E. Pressure: tekanan 3,4 atm termasuk desaign proses yang terjadi

F. Temperatur rendah : proses berlangsung dengan temperatur tinggi, 0,00

G. Quantity of Flammble/Unstable Material

H. Corrosion and Erosion

I. Leakage - Joints and Packing : kemungkinan kebocoran pipa dan lainnya,

penalty 0,00.

J. Use of Fired Equipment : Karena unit proses bukan merupakan fired

equipment, penalty 0,00

K. Hot Oil Heat Excharge System : Karena unit proses tidak membutuhkan oli

panas, penalty 0,00.

L. Rotating Equipment : Tidak terdapat peralatan berputar apapun di unit ini,

penalty 0,00

Tabel A1-2 F&EI Langkah Kedua Pembuatan MMA dengan ACH

No Keterangan Index Range Nilai

General Process Hazard (F1)

Base Factor 1,00

A Exothermic Chemical Reactions 0,30 to 1,25 1,00

B Endothermic Processes 0,20 to 0,40 -

C Material Handling and Tranfer 0,25 to 1,05 0,50

D Enclosed or Indoor Process Units 0,25 to 0,90 0,30

E Access 0,20 to 0,30 -

F Drainage and Spill Control 0,25 to 0,50 -

Special Process Hazards (F2)

Base Factor 1,00

A Toxic Material (s) 0,20 to 0,80 0,80

B Sub-Atsmospheric Pressure (<

500 mm Hg) 0,5 -

C Operating In or Near

Flammability 0,30

D Dust Explosion 0,25 to 2,00 -

E Pressure - -

F Low Temperatur 0,20 to 0,30 0,20

G Quantity of Flammble/Unstable

Material

H Corrosion and Erosion 0,10 to 0,75 -

I Leakage - Joints and Packing 0,1 to 1,50 0,10

J Use of Fired Equipment -

K Hot Oil Heat Excharge System 0,15 to 1,15 -

L Rotating Equipment 0,50 -

Process Unit Hazard Faktor (F3) = F1 x F2 8,12

Proces unit saat langkah kedua adalah

- F&EI Langkah kedua adalah Condensation dari Aceton dan Hydrogen Cyanida

- Material in Process Unit adalah Aceton, HCN

- Basic material for material factor sebesar (MF) 24

- Fire and Explosion Index (F3 x MF = F&EI) sebesar 194,88

Tabel A1-3 F&EI Langkah Ketiga Pembuatan MMA dengan ACH

No Keterangan Index Range Nilai

General Process Hazard (F1)

Base Factor 1,00

A Exothermic Chemical Reactions 0,30 to 1,25 0,30

B Endothermic Processes 0,20 to 0,40 -

C Material Handling and Tranfer 0,25 to 1,05 0,50

D Enclosed or Indoor Process Units 0,25 to 0,90 0,30

E Access 0,20 to 0,30 -

F Drainage and Spill Control 0,25 to 0,50 -

Special Process Hazards (F2)

Base Factor 1,00

A Toxic Material (s) 0,20 to 0,80 -

B Sub-Atsmospheric Pressure (<

500 mm Hg) 0,5 -

C Operating In or Near

Flammability 0,30

D Dust Explosion 0,25 to 2,00 -

E Pressure - -

F Low Temperatur 0,20 to 0,30 0,30

G Quantity of Flammble/Unstable

Material

H Corrosion and Erosion 0,10 to 0,75 -

I Leakage - Joints and Packing 0,1 to 1,50 0,10

J Use of Fired Equipment -

K Hot Oil Heat Excharge System 0,15 to 1,15 -

L Rotating Equipment 0,50 -

Process Unit Hazard Faktor (F3) = F1 x F2 3,57

Proces unit saat langkah ketiga adalah

- F&EI Langkah kedua produksi dari Methacrylatemide Sulfat

- Material in Process Unit adalah ACH, Sulphuric Acid, Methacrylatemide

Sulfat

- Basic material for material factor sebesar (MF) 24

- Fire and Explosion Index (F3 x MF = F&EI) sebesar 85,68

Tabel A1-4 F&EI Langkah Keempat Pembuatan MMA dengan ACH

No Keterangan Index Range Nilai

General Process Hazard (F1)

Base Factor 1,00

A Exothermic Chemical Reactions 0,30 to 1,25 0,30

B Endothermic Processes 0,20 to 0,40 -

C Material Handling and Tranfer 0,25 to 1,05 0,50

D Enclosed or Indoor Process Units 0,25 to 0,90 0,30

E Access 0,20 to 0,30 -

F Drainage and Spill Control 0,25 to 0,50 -

Special Process Hazards (F2)

Base Factor 1,00

A Toxic Material (s) 0,20 to 0,80 0,60

B Sub-Atsmospheric Pressure (<

500 mm Hg) 0,5 -

C Operating In or Near

Flammability 0,30

D Dust Explosion 0,25 to 2,00 -

E Pressure - 0,30

F Low Temperatur 0,20 to 0,30 -

G Quantity of Flammble/Unstable

Material

H Corrosion and Erosion 0,10 to 0,75 -

I Leakage - Joints and Packing 0,1 to 1,50 0,10

J Use of Fired Equipment -

K Hot Oil Heat Excharge System 0,15 to 1,15 -

L Rotating Equipment 0,50 -

Process Unit Hazard Faktor (F3) = F1 x F2 4,83

Proces unit saat langkah ketiga adalah

- F&EI Langkah kedua produksi dari Methacrylatemide Sulfat

- Material in Process Unit adalah ACH, Sulphuric Acid, Methacrylatemide

Sulfat

- Basic material for material factor sebesar (MF) 24

- Fire and Explosion Index (F3 x MF = F&EI) sebesar 115,92

LAMPIRAN A-2

- PERHITUNGAN METODE PIIS

-

- Perhitungan ini digunakan untuk menganalisa pilihan dari sebuah proses

dengan memperhitungakan material yang digunakan dan rangkaian

langkah-langkah reaksi yang dilakukan (Edward dan Lawrence, 1993).

Tabel A2-1 Sumber Data Berdasarkan NFPA dan Chauvel, 1989

Langkah Senyawa

Keamanan Proses Keamanan Bahan Kimia

T (

C)

P (

atm

)

Yei

ld (

%)

Fla

mm

abil

ity

(BP

& F

P)

Explo

siven

ess

(UE

L-F

EL

)

Toxic

(T

VL

)

Langkah 1

Methana (CH4)

1200 3,4 64

BP -161

FP -17,7 10 1

Amonia (NH3) BP -33 13 25

Oksigen (O2) BP 56,5

FP -17,7 - 0

Langkah 2

HCN

29-38 1 91

BP -3,5

FP -17,7 35,4 10

Aceton BP 56,5

FP -17,7 10,2 750

Langkah 3 ACH 130-

150 7 98

BP 82

FP 63,8 9,8 10

Sulpuric Acid BP 143,3 - 1

Langkah 4

HMPA/

HMPASE 110-

130 7 100

- - -

CH3OH BP 64,6

FP 12,2 30,5 100

-

Tabel A2-2 Penilaian Metode PIIS (Edward dan Lawrence, 1993)

Langkah Senyawa

Keamanan Proses Keamanan Bahan Kimia

T (

C)

P (

atm

)

Yei

ld (

%)

Fla

mm

abil

ity

(BP

& F

P)

Explo

siven

ess

(UE

L-F

EL

)

Toxic

(T

VL

)

Langkah 1

Methana (CH4)

10 1 4

4 2 1

Amonia (NH3) 0 2 3

Oksigen (O2) 0 0 0

Langkah 2 HCN

1 1 1 2 2 1

Aceton 3 2 2

Langkah 3 ACH

2 2 1 1 1 1

Sulpuric Acid 0 0 1

Langkah 4 HMPA/HMPASE

2 2 0 0 0 0

CH3OH 3 2 3

Tabel A2-3 Ringkasan Penilaian PIIS Edward dan Lawrence, 1993

Langkah

Keamanan Proses Keamanan Bahan Kimia

T (

C)

P (

atm

)

Yei

ld (

%)

Fla

mm

abil

ity

(BP

& F

P)

Explo

siven

ess

(UE

L-F

EL

)

Toxic

(T

VL

)

Langkah 1 10 1 4 4 4 4

Langkah 2 1 1 1 5 4 3

Langkah 3 2 2 1 1 1 2

Langkah 4 2 2 0 3 2 3

Untuk data diatas untuk memperlihatkan tingkat atau nilai keamanan yang

diperoleh. Untuk menilaian ini tidak bisa langsung dinilai karena tidak langsung

terlihat sebera tingkat bahaya. Penilaian dengan metode ini hanya dpat sebagai

pembanding. Oleh karena itu penilaian masih secara subjektif.

LAMPIRAN A-3

PERHITUNGAN METODE ISI

ISI terbagi menjadi dua parameter utama. Indeks keselamatan kimia dan indek

keselamatan proses. Sesuai dengan sumber data Tabel Sumber Data Berdasarkan

NFPA dan Chauvel, 1989

Tabel A3-1 Sumber Data Berdasarkan NFPA dan Chauvel, 1989

Langkah Senyawa

Keamanan Proses Keamanan Bahan Kimia T

(C

)

P (

atm

)

Yei

ld (

%)

Fla

mm

abil

ity

(BP

& F

P)

Explo

siven

ess

(UE

L-F

EL

)

Toxic

(T

VL

)

Langkah 1

Methana (CH4)

1200 3,4 64

BP -161

FP -17,7 10 1

Amonia (NH3) BP -33 13 25

Oksigen (O2) BP 56,5

FP -17,7 - 0

Langkah 2

HCN

29-38 1 91

BP -3,5

FP -17,7 35,4 10

Aceton BP 56,5

FP -17,7 10,2 750

Langkah 3 ACH 130-

150 7 98

BP 82

FP 63,8 9,8 10

Sulpuric Acid BP 143,3 - 1

Langkah 4

HMPA/

HMPASE 110-

130 7 100

- - -

CH3OH BP 64,6

FP 12,2 30,5 100

Tabel A3-2 Penilaian Metode ISI

Langkah

Chemical Inherent Safety

Index Process Inherent Safety Index

Hea

t

Rea

ctiv

e

F.E

.T

koro

si

Inven

tori

Tem

per

atur

Tek

anan

Equip

men

t

Pro

ces

Langkah 1 4 0 10 0 2 4 0 3 2

Langkah 2 1 2 10 1 2 0 0 2 3

Langkah 3 3 2 6 2 2 1 1 2 2

Langkah 4 0 1 7 2 3 1 1 2 2

Keterangan : F.E.T = Flammability, Explosiveness dan Toxic,

LAMPIRAN A-4

PERHITUNGAN METODE NuDITS

Hasil penelitian sementara yang kedua dengan menggunakan metode

NuDITS yang dipublikasikan oleh Ahmad tahun 2014. Dalam penelitian ini

menggunakan persamaan logistik.

𝑦 =𝐶

1+ 𝐴𝑒−𝐵𝑋 (1)

𝐵 =4𝑚

𝐶 (2)

𝐴 = 𝑒𝐵𝑘 (3)

Dimana m = nilai rata-rata

k = nilai slope dari grafik

C = Parameter C nilai 0 sampai 100

B = Parameter B

C = Parameter A

x = nilai setiap parameter

y = nilai parameter

Tabel A4-1 Nilai k dan m

Parameter Nilai k Nilai m

Keamanan Bahan Kimia

- Flammability

- Explosiveness

- Beracun

- Reaktif

68,63

25,63

362,27

1

0,005

0,05

0,007

1

Keamanan Process

- Temperatur

- Tekanan

- Panas reaksi

- Proces inventori

493

55,5

435

10

0,003

0,016

0,004

0,03

Dari tabel kemudian digunakan untuk mencari rumusan baru seperti

persamaan 1 untuk masing-masing parameter. Rumusan baru dari setiap

parameternya. Persamaan 4.4 sampai dengan 4.7 merupakan grup parameter

keamanan bahan kimia. dimulai dari parameter flammability, explosiveness,

beracun dan reaktif.

𝑦 =1

1+ 1,55𝑒−0,0064𝑥 (4)

𝑦 =1

1+ 1,05𝑒−0,002𝑥 (5)

𝑦 =1

1+ 1,11𝑒−0,003𝑥 (6)

𝑦 =𝐶

1+ 1,04𝑒−0,04𝑥 (7)

Sedangkan persamaan 4.8 sampai dengan 4.11 merupakan grup

parameter keamanan proses. Parameter temperature, tekanan, panas reaksi dan

proses inventori.

𝑦 =1

1+ 2,68𝑒−0,002𝑥 (8)

𝑦 =1

1+ 1,43𝑒−0,0064𝑥 (9)

𝑦 =1

1+ 2,01𝑒−0,0016𝑥 (10)

𝑦 =1

1+ 1,01𝑒−0,0012𝑥 (11)

Dari rumusan baru di atas diperoleh hasil yang tertera pada tabel dibawah ini,

Tabel A4-2 Perhitungan Metode NuDIST

Langkah

Keamanan Proses Keamanan Bahan Kimia

Tem

per

ature

Pre

ssure

Hea

t

Inven

tori

Fla

mm

abil

ity

Explo

siven

ess

Toxic

Rea

ctiv

e

Langkah

1 91,38 41,68 54,06 49,80 36,55 50,5 48,14 51,02

Langkah

2 50,92 41,15 54,06 49,77 36,55 50,5 48,14 51,02

Langkah

3 56,48 42,24 69,90 49,91 49,25 49,27 48,14 51,02

Langkah

4 55,50 42,24 51,35 49,81 41,09 50,31 62,14 51,02

Berdasarkan penilaian keamanan dengan berbagai macam metode yang

terlihat pada tabel diatas terlihat tingkat bahaya yang paling berbahaya adalah saat

proces pembuatan MMA dengan ACH di langkah pertama.

57

BAB 5

KESIMPULAN

Metode ISV telah digunakan untuk menilai suatu proses pembuatam

Methyl Methacrylate (MMA) yang berbahan baku ACH dan proses Ammonia

(NH3). Hasil perhitungan keamanan tingkat bahaya yang paling besar untuk studi

kasus pembuatan MMA adalah saat produksi HCN. Berdasarkan karakteristik

penilaian tingkat bahayanya ‘Moderate’ dan memiliki indek nilai 0,299. Untuk

yang kurang berbahaya saat proses produksi MMA dan karakteristiknya ‘Light’

dengan indek nilai 0,201. Sedangkan proses produksi ammonia dengan metode

ISV langkah yang rentan adalah langkah saat reforming unit. Nilai indek saat

langkah reforming unit sebesar 0,285 dengan karakteristik ‘Moderate’.

Hasil penilaian ISV hampir sama dengan hasil penilaian ISI dengan

kecenderungan sama. Namun metode ISV ini hanya dapat dipakai untuk satu

proses produksi saja. Adanya kekurangakuratan saat penilaian karakteristiknya

disebabkan oleh cara validasinya. Cara validasi metode ISV ini dengan

membandingkan hasilnya yang diperoleh dengan metode sebelumnya (PIIS, ISI

dan NuDITS). Namun metode ini bagus digunakan untuk penilaian dengan

mengintegrasikan kedua parameter utama.

xvii

DAFTAR PUSTAKA

Ahmad, Syaza I., Hashim, H., Hassim, M.H. (2014), “Numerical Descriptive

Inherent Safety Technique (NuDIST) for Inherent Safety Assessment

Petrochemical Process”, J. Process Safety and Environmental Protection

92, 379-389.

Amyotte, P., Pegg, M., & Khan, F. (2009). Application of Inherent safety

Principles to dust explosion prevention and mitigation. Process Safety

and Environment Protection, 35-39.

Cave, S.R. and Edward, D.W. (1997), “Chemical Process Route Selection Based

On Assessment of Inherent Environmental Hazard”, Computers

Chemical Engineering, Vol.21, S965-S970.

CCPS (1993). Guidelines for Engineering Design for Process Safety. American

Institute of Chemical Engineers: New York

Chauvel, A., Lefebvre, G. (1998), Petrochemical Processes: Technical and

Economic Characteristics Second Edition, Gulf Publishing Company,

Paris.

Dow Chemical Company, (1987). Dow’s Fire & Explosion Index Hazard

Classification Guide, sixth ed. American Institute of Chemical Engineers,

New York.

Edwards, D.W., Lawrence, D., (1993). Assessing the inherent safety of chemical

process routes: is there a relation between plant costs and inherent safety?

Trans. IChemE 71 (B), 252–258.

Etowa, C.B., Amyotte, P.R., Pegg, M.J, Khan, Faisal I., (2002),“Quantification Of

inherent safety aspects of the Dow indices”, J. Loss Prevention in the

Process Industri 15, 477-487.

Gupta, J.P., Edwards, D.W. (2003), “A Simple Graphical Method for Measuring

Inherent Safety”, J. Hazard. Material 104, 15-30.

Heikkila, A.M. (1999), Inherent Safety Process Plant Design – an Index Based

Approach, Helsinki University of Technology.

Howell, D. C. (1992), Statistical Methods for Psychology, PWS-Kent : Boston

xviii

Kidam, K., Hassim, M.H., Hurme, M., (2015), Enhancement of Inherent Safety in

Chemical Industry, Helsinki University of Technology, Finland.

Khan, Faisal I., Husain, T., Abbasi, S.A. (2001), “Safety Weight Hazard Index

(SWeHI) A new, User-friendly tool for swift yet comprehensive hazard

identification and safety evaluation in chemical process industries”, J.

Trans ICheme, Vol. 79, Part B.

Khan, Faisal I., Amyotte, Paul R. (2004), “Integrated Inherent Safety Index (I2SI):

A Tool for Inherent Safety Evaluation”, J. Wiley Inter Science.

Khan, Faisal I., Amyotte, Paul R. (2005), “I2SI: A Comprehensive Quantitative

Tool for Inherent Safety and Cost Evaluation”, J. Loss Prevention in the

Process Industrial 18, 310-326.

Kletz, T. (2009), Inherently Safer Chemical Processes, second edition, John

Wiley & Sons, Inc., New York.

Lawrence, D. (1993), Quantifying Inherent Safety of Chemical Process Route,

Loughborough University of Technology.

Leong, C.T., Mohd Shariff, A. (2009), “Process Route Index (PRI) to Assess

Level Of Explosiveness for Inherent Safety Quantification”, J.Loss

Prevention in the Process Industrial 22, 216-221.

Mannan, Sam. (2005), Lees Loss Prevention in the Process Industries 3th Edition,

Department of Chemical Engineering, Texas A&M University.

Mohd Shariff, A., Abdul Wahab, N. (2013), “Inherent Fire Consequence

Estimation Tool (IFCET) for Preliminary Design of Process Plant”, Fire

Safety J. 59, 47-54.

Mohd Shariff, A., Zaini, D. (2010), “Toxic Release Consequence Analysis Tool

(TORCAT) for Inherent Safer Design Plant”, J. Hazard Material 180,

394-402.

Mohd Shariff, A., Leong, C.T., Zaini, D. (2012), “Using Process Stream Index

(PSI) to Assess Inherent Safety Level During Preliminary Design Stage”,

Safety Scaience J. 50, 1098-1103.

Palaniappan, C., Srinivasan, R., Tan, R. (2002a), “Expert System for the Design

of Inherently Safer Process. 1 Route Selection Stage”, Industrial

Engineering Chemical Res. 41, 6698-6710.

xix

Palaniappan, C., Srinivasan, R., Tan, R. (2002b), “Expert System for the Design

of Inherently Safer Process. 2. Flow sheet Development Stage”,

Industrial Engineering Chemical Res. 41, 6711-6722.

Wanahidayati, Y. (2006). Hazard Identification, Risk Assessment & Risk Control.

www.mail-archive.com/nettrade@yahoogroups.com/msg17396.html.

Diakses 10 Agustus 2015

xx

(HALAMAN SENGAJA DIKOSONGKAN)

BIODATA PENULIS

Dyan Hatining Ayyu Sudarni

Lahir di Ponorogo, 17 April 1989 dari pasangan

Sudarni dan Muharti. Meskipun ibunda telah tiada

saat penulis masih kecil, kemudian diasuh oleh ibu

tiri dan diberi teman dua orang adik. Semangat untuk

menyelesai pendidikan selalu didukung oleh semua

keluarga terutama bapak dan ibu sekarang. Memuali

pendidikan formal di TK-Aisyah Kutuwetan. SDN

Kutuwetan tahun 1997-2003. Selanjutnya

melanjutkan sekolah tingkat pertama SMP Negeri 1

Ponorogo tahun 2003-2005. Kemudian melanjutkan ke sekolah tingkat atas SMA N 1

Sambit Ponorogo. Sekarang sampai dengan September 2016 masih tercacat sebagai

mahasiswa ‘Magister’ jurusan Teknik Kimia-ITS. Penelitian kali ini berbeda dengan

sebelumnya yang mengambil background tentang Maritim. Dimana dua penelitian

tentang performen sebuah kapal. Dengan background pendidikan adalah D3 Teknik

Permesinan Kapal pada tahun 2008-2011. Melanjutkan jenjang D4 Teknik

Keselamatan, dan Kesehatan Kerja di Politeknik Negeri Perkapalan Surabaya pada

tahun 2012 – 2014. Meskipun terdapat perbedaan background pendidikan dari D4

menuju S2 namun untuk focus bidang keahlian adalah Teknologi Proses. Penelitian

kali ini tentang integrasi keamanan proses di pabrik kimia. Dimana penulis mencoba

menggali lebih dalam tentang cara penilaian keamanan yang mudah digunakan untuk

semua indrus di negara ini. Karena kurangnya pengembangan sistem keamanan proses

yang ada di negara Indonesia khususnya dan masih minimnya tenaga ahli safety

process.

Salam Hangat

dhy.anayu@gmail.com