Modul HYSYS 3-2 Mech Eng Tambahan - Piping

Modul Pelatihan HYSYS 7.1

Professional Training Centre Copyright © 2014

Simulasi Proses & Piping Installation

menggunakan

H Y S Y S 7 . 1 M. Asyhari Galih S.

Copyright © 2014

Simulasi Proses & Piping Instalation menggunakan HYSYS 7.1 M Asyhari Galih S



Daftar Isi

Daftar Isi ....................................................................................................................................................... 2

Kata Pengantar ................................................................................................................... 4

Pendahuluan ............................................................................................................................................... 5

Bab 1. Mendefinisikan Paket Fluida dalam Simulation Basis Manager ................................... 6

Bab 2. Memulai sebuah Simulasi ......................................................................................... 11

Bab 3. Mendifinisakan Feed Stream .................................................................................... 15

Bab 4. Mendefinisikan Unit Operasi .................................................................................... 18

Bab 5. Simulasi Gas Condensate .......................................................................................... 18

Bab 6. Membuat Laporan .......................................................................................................... 30



2-4

Pendahuluan

Simulasi proses adalah sebuah bahasa dalam proses ke-teknik-an untuk menjabarkan

proses yang sudah ada atau sebuah hipotesa dalam sebuah detail yang cukup ,

untuk menyampaikan informasi yang penting.

Seorang mechnical engineer melakukan perancangan simulasi dari sebuah proses

untuk mempermudah identifikasi, seperti mencari mekanisme yang tidak berfungsi

dengan baik atau dalam rangka ekspansi dan modifikasi sebuah proses.

Simukasi proses piping installation yang melibatkan material/bahan baku baru dari unit

proses yang sudah beroperasi, mampu digunakan untuk menjawab pertanyaan awal

mengenai kondisi operasi, dimensi alat dan perkiraan ekonomis.

Dengan bantuan sebuah program simulasi proses, seorang mechanical engineer dapat

membuat model steady state dan dinamis untuk perancangan unit utilitas, monitoring

kinerja, troubleshooting, improvisasi operasi, perencanaan bisnis dan manajemen aset.

Bab 4.4 Mendefinisikan Unit Operasi

Mendefinisikan Gas Pipe & Pipe Segment

Pada program simulasi HYSYS dasar terdapat 2 fitur khusus untuk Piping

Simulation yaitu :

- Gas Pipe, untuk aplikasi fluida terkompresi, umumnya berfase gas, dan

- Pipe Segment, untuk aplikasi fluida berfase liquid (cair)

Gas Pipe

Unit operasi Compressible Gas Pipe (CGP) terutama didesain untuk

kalkulasi transient (sementara) menggunakan unit operasi stream.

Perhitungan pada kondisi steady state terutama diterapkan dalam

inisialisasi Pipe State pada kalkulasi transient.

Mode perhitungan berikut adalah kelompok perhitungan yang dapat

diterapkan pada kondisi steady state :

- Penetapan besaran Tekanan Inlet, Suhu dan Mass Flow

- Penetapan besaran Suhu Inlet, Mass Flow, dan Tekanan Outlet

- Penetapan Tekanan Inlet dan Suhu, Tekanan Outlet. Sebagai alternatif

dapat pula digunakan Pressure Drop.

1. Design

Pada tab [Design] Gas Pipe terdapat beberapa sub bagian, antara lain

Connections, Parameters, User Variables dan Notes.

Gambar 4.24 Unit operasi Gas Pipe

Pada bagian “Connections” dapat diatur koneksitas Gas Pipe dengan unit

operasi atau feed stream yang lain. Perancangan dapat dimulai dari

mendefinisikan nama inlet feed stream, outlet feed stream, dan fluid package yang

digunakan.

Jika aliran inlet pada flowsheet sudah terlihat, klik tombol tanda panah pada

bagian ‘Inlet’ kemudian pilih nama stream pada daftar stream yang terletak

di sebelah kiri atas. Namun jika belum ada stream yang telah

ditentukan, maka stream dapat langsung ditulis, seperti pada bagian

“Outlet”sebelah kanan atas.

Setelah bagian “Connections” terdefinisikan, buka bagian “Parameters” untuk

mendefinisikan Pressure drop diantara kedua ujung Gas Pipe.

Gambar 4.25 Jendela unit operasi pada tab [Design].

Gambar 4.26 Jendela unit operasi pada tab [Design]>Parameters.

Setelah tab [Design] terdefinisikan, klik tab [Rating] untuk mendefinisikan

“Sizing” dan “Heat Transfer” phenomena pada Piping Installation.

Pada sub bagian “Sizing”, tentukan panjang dan elevasi struktur instalasi pipa

pada tabel “Length – Elevation Profile”. Kemudian tentukan spesifikasi dimensi

dan pilihan material pipa yang digunakan dalam tabel “Overall Dimension”.

Untuk menentukan spesifikasi dimensi “External dan Internal Diameter” dapat

terhitung secara otomatis setelah memilih pilihan Schedule Number dan ukuran

nominal pipa pada “Pipe Size Selection”. Klik tombol [Specify] untuk

menampilkan ukuran spesifikasi pipa yang telah dipilih.

Gambar 4.26 Jendela tab [Rating] bagian “Sizing” setelah terisi nilai.

Sub bagian “Heat Transfer” pada tab [Rating], merupakan bagian yang

disediakan untuk mendefinisikan Heat Tranfer’s phenomena pada instalasi

pipa. Definisikan “Ambient Temperature” dan Koefisien Perpindahan Panas

Overall (U), pada kolom “Overall HTC”.

Setelah tab [Design] dan [Rating] terdefinisikan, klik tab [Worksheet] dan

lengkapi input data yang diperlukan sampai indikator Gas Pipe berwarna

hijau.

Pada bagian “Notes”, kita dapat menambahkan keterangan khusus mengenai

unit operasi ini.

Gambar 4.27 Flowsheet unit operasi telah terdefinisi sempurna.

Setelah itu, tutup sementara kotak dialog dan terlihat bahwa Gas Pipe telah

tersambung dengan feed stream.

2. Worksheet.

Gambar 4.28 Jendela unit operasi bagian worksheet

Worksheet akan sangat diperlukan dalam pembuatan PFD. Dalam jendela

worksheet ini terdapat beberapa bagian, antara lain: Conditions, Properties,dan

Compositions.

Pada bagian “Conditions”, kita dapat mendefinisikan kondisi operasi dari

Gas Pipe yang kita desain. Mulai dari Suhu, Tekanan, Flow rate dan kondisi

operasi Gas Pipe.

Bagian “Properties” akan menampilkan properties dari komponen-komponen

pada masing-masing aliran. Properties ini merupakan bentuk yang lebih

lengkap dari Conditions.

Bagian “Composition” akan menampilkan komposisi komponen pada masing-

masing aliran yang berhubungan dengan unit operasi ini.

Gambar 4.29 Jendela unit operasi untuk melihat komposisi pada tiap stream

Pipe Segment

1. Design

Pada tab [Design] Gas Pipe terdapat beberapa sub bagian, antara lain

Connections, Parameters, Calculation, User Variables dan Notes.

Gambar 4.30 Unit operasi Pipe Segment

Pada bagian “Connections” dapat diatur koneksitas Pipe Segment dengan unit

operasi atau feed stream yang lain. Perancangan dapat dimulai dari

mendefinisikan nama inlet feed stream, outlet feed stream, dan fluid package yang

digunakan.

Jika aliran inlet pada flowsheet sudah terlihat, klik tombol tanda panah pada

bagian ‘Inlet’ kemudian pilih nama stream pada daftar stream yang terletak

di sebelah kiri atas. Namun jika belum ada stream yang telah

ditentukan, maka stream dapat langsung ditulis, seperti pada bagian

“Outlet”sebelah kanan atas.

Setelah bagian “Connections” terdefinisikan, buka bagian “Parameters” untuk

mendefinisikan Pressure drop dan Duty (Heat Loss) diantara kedua ujung Pipe

Segment.

Sub bagian “Calculation” digunakan untuk mendefinisikan besarnya nilai

toleransi maupun perkiraan awal dalam perhitungan simulasi HYSYS.

Gambar 4.31 Jendela unit operasi pada tab [Design].

Setelah tab [Design] terdefinisikan, klik tab [Rating] untuk mendefinisikan

“Sizing” dan “Heat Transfer” phenomena pada Piping Installation.

Pada sub bagian “Sizing”, tentukan panjang, elevasi struktur instalasi pipa,

spesifikasi dimensi dan pilihan material pipa yang digunakan pada tabel “Length

– Elevation Profile”. Untuk setting spesifikasi jenis pipa secara lebih mendetail,

klik tombol [View Segment] pada kolom segment yang akan didefinisikan.

Akan muncul jendela “Pipe Info”. Jika kita menggunakan pipa dengan Schedule

Number tertentu, ganti jenis Schedule Pipa pada kolom “Pipe Schedule”, pilih

nominal diameter pada kotak “Available Nominal Diameters” dan klik tombol

[Specify] untuk menampilkan spesifikasi Outer dan Inner Diameter.

Gambar 4.32 Jendela tab [Rating] bagian “Sizing” setelah terisi nilai.

Sub bagian “Heat Transfer” pada tab [Rating], merupakan bagian yang

disediakan untuk mendefinisikan Heat Tranfer’s phenomena pada instalasi

pipa.

Tentukan pilihan spesifikasi yang akan digunakan diantara 4 definisi : Heat

Loss, Overall HTC, Segment HTC, dan Estimate HTC.

Pendefinisian Estimate HTC merupakan pendefinisian yang paling komplet.

Di bagian ini kita juga dapat mendefinisikan Insulation Type dan Ambient

Medium sesuai dengan yang digunakan pada sistem instalasi pemipaan .

Setelah tab [Design] dan [Rating] terdefinisikan, klik tab [Worksheet] dan

lengkapi input data yang diperlukan sampai indikator berwarna hijau.

Pada bagian “Notes”, kita dapat menambahkan keterangan khusus mengenai

unit operasi ini.

Gambar 4.33 Flowsheet unit operasi telah terdefinisi sempurna

Setelah itu, tutup sementara kotak dialog dan terlihat bahwa Pipe Segment telah

tersambung dengan feed stream.

2. Worksheet.

Gambar 4.34 Jendela unit operasi bagian worksheet

Worksheet akan sangat diperlukan dalam pembuatan PFD. Dalam jendela

worksheet ini terdapat beberapa bagian, antara lain: Conditions, Properties,dan

Compositions.

Pada bagian “Conditions”, kita dapat mendefinisikan kondisi operasi dari

Pipe Segment yang kita desain. Mulai dari Suhu, Tekanan, Flow rate dan

kondisi operasi Pipe Segment.

Bagian “Properties” akan menampilkan properties dari komponen-komponen

pada masing-masing aliran. Properties ini merupakan bentuk yang lebih

lengkap dari Conditions.

Bagian “Composition” akan menampilkan komposisi komponen pada masing-

masing aliran yang berhubungan dengan unit operasi ini.

Gambar 4.35 Jendela unit operasi untuk melihat komposisi pada tiap stream

Bab 5. Simulasi Gas Condensate

Deskripsi Proses

Konstruksi pemipaan Gas Condensate ini terdiri atas 4 Unit Pipa. Sistem Fluida

dengan komponen terhipotetis akan digunakan dalam perhitungan pressure drop

untuk penentuan awal laju alir melalui pipa.

Mendefinisikan Fluid Package

1. Gunakan Fluid Package dengan spesifikasi sebagai berikut :

Property Package Components

Peng-Robinson C1, C2, C3, i-C4, n-C4, i-C5, n-C5, C6, Nitrogen, CO2, and H2S

2. Pada jendela Component List, pilih Hypotheticals pada menu “Add

Component”.

3. Klik tombol [Quick Create a Hypo Component]. Akan muncul jendela Hypothetical

Component Property.

4. Masukkan C7+ ke cell Component Name dan setting jenis Family/Class fluida

ke Hydrocarbon.

5. Klik tab Critical dan masukkan pada cell Moleculer Weight nilai 122.

6. Masukkan nilai 760 kg/m3 pada cell Ideal Liquid Density.

7. Klik tombol [Estimate Unknown Props] untuk melengkapi spesifikasi

komponen terhipotetis. Pastikan tab [Critical] memunculkan hasil sebagai

berikut :

Workbook icon

Gambar

8. Klik ikon [Close] untuk menutup jendela C7+*.

9. Pada jendela Componen List, pilih komponen C7+ pada Available Hypo

Component List

10. Klik tombol [Add Hypo] untuk menambahkan C7+ pada daftar Selected

Component untuk menambahkan input fluida.

11. Tekan ikon [Close] untuk menutup jendela Component List.

Mensetting Simulation Environment

1. Klik tombol [Enter Simulation Environment]

2. Klik ikon Workbook untuk membuka jendela Workbook.

3. Untuk mengubah tampilan Workbook, pilih menu Workbook pada menu bar dan

pilih Setup untuk menampilkan jendela Setup seperti gambar berikut :

4. Klik tombol [Add] pada Variables untuk menampilkan jendela Select Variable(s)

For Main.

Close icon

Gambar jendela Setup pada Workbook

5. Pilih Std Gas Flow pada daftar Variable(s).

6. Klik tombol [OK] di jendela Select Variable(s) For Main.

7. Klik ikon [X] untuk keluar dari jendela Setup.

8. Buat stream material baru bernama Condensate, ketik nilai 110˚F pada cell

Temperature dan 1150 psia pada cell Pressure.

9. Masukkan nilai 75 Million Mole Standard Cubic Feet per Day (MMSCFD) pada

cell Molar Flow.

Gambar jendela Workbook – Case (Main)

10. Klik dobel pada cell Molar Flow, akan muncul jendela Input Composition for

Stream : Condensate. Lengkapi komposisi seperti di bawah ini :

Gambar jendela Input Composition for Stream Condition

11. Klik tombol [OK].

Tabel rangkuman informasi arus Condensate adalah sebagai berikut :

Name Condensate

Vapour Fraction 0.9576

Temperature [oF] 110**

Pressure [psia] 1150**

Molar Flow [lbmole/hr] 8235**

Mass Flow [lb/hr] 1.905e+05

Liq Volume Flow [barrel/day] 3.399e+04

Heat Flow [Btu/hr] -3.307e+08

Std Gas Flow [MMSCFD] 75.00**

Comp Mass Frac [Methane] 0.76110**

Comp Mass Frac [Ethane] 0.07860**

Comp Mass Frac [Propane] 0.02820**

Comp Mass Frac [i-Butane] 0.0075**

Comp Mass Frac [n-Butane] 0.0142**

Name Condensate

Comp Mass Frac [i-Pentane] 0.0072**

Comp Mass Frac [n-Pentane] 0.0070**

Comp Mass Fac [n-Hexane] 0.0114**

Comp Mass Frac [Nitrogen] 0.0096**

Comp Mass Frac [CO2] 0.0390**

Comp Mass Frac [H2S] 0.0268**

Comp Mass Frac [C7+*] 0.0094**

12. Buat material Stream yang kedua sebagai Outlet stream. Nama stream ini adalah

Outlet.

13. Buka jendela Workbook dan klik tab [Energy Stream].

14. Definisikan sebuah energy stream bernama Pipeline Energy Transfer pada cell

Name.

Mendefinisikan Setting Pipe Segment

1. Klik ikon “Pipe Segment”pada Simulation Environment dan beri nama sebagai

Gas Condensate Pipeline.

2. Pada tab [Design] bagian Connections, pilih stream Condensate sebagai Inlet

stream, dan Outlet sebagai Outlet Stream. Sedangkan untuk kolom Duty, pilih

stream Pipeline Energy Transfer.

3. Setelah Connections terdefinisikan, klik bagian Parameters, masukkan nilai

Delta P (Pressure Drop) = 10 psi.

4. Klik tab [Rating] untuk mensetting Length-Elevation Profile. Klik tombol

[Append Segment] dan definisikan profile Piping Installation sebagai berikut :

Segment 1 2 3 4

Fitting Pipe Pipe Pipe Pipe

Length (m) 1036 2606 4663 6797

Elevation Change (m) 877.8 771.1 792.5 777.2

Material Mild Steel Mild Steel Mild Steel Mild Steel

5. Untuk mendefinisikan dimensi pipa, klik tombol [View Segment] pada masing-

masing Segment. Akan muncul jendela Pipe Info. Ganti jenis Pipe Schedule

menjadi Schedule 40, dan pilih Nominal Diameter 12 in. Klik tombol

[Specify] untuk mendefinisikan dimensi pipa.

Gambar Jendela tab [Rating] bagian Sizing yang telah terisi.

6. Klik bagian Heat Transfer, pilih kategori Heat Loss. Masukkan nilai 10 kJ/s

pada kolom Heat Loss.

7. Klik kategori Overall HTC, masukkan nilai Ambient Temperature sebesar 40 F.

8. Di kategori Estimate HTC, kita akan menggunakan PVC Foam sebagai

material pengisolasi panas dan tanah lembab sebagai media tempat ditanamnya

pipa

Masukkan PVC Foam pada Insulation Type dengan ketebalan (Thickness) 2

in. Pilih Ground sebagai Ambient Medium dan Moist Sand sebagai Ground

Type-nya. Sebagai parameter kedalaman sebagai konstanta perpindahan panas,

masukkan nilai 4 ft pada kolom Buried Depth.

Gambar Jendela tab [Rating] bagian Heat Transfer kategori Estimate HTC

9. Pastikan lampu indikator sudah berwarna hijau dan tutup jendela Pipe Segment

Bab 6. Membuat Laporan

Setelah studi kasus simulasi terselesaikan, tibalah saat untuk membuat laporan

simulasi. Laporan ini diperlukan untuk mengomunikasikan sebuah hasil simulasi

proses kita dengan pihak lain.

Menampilkan tabel properties pada jendela simulasi

Tabel ini berfungsi untuk memudahkan User dalam memeriksa hasil simulasi

pada tiap-tiap Stream atau unit operasi. Untuk mulai memunculkan tabel

properties, pilih unit yang akan kita tampilkan, kemudian klik kanan untuk

memilih opsi “Show Table”.

Gambar 6.1 Menampilkan tabel properties pada jendela simulasi

Jika parameter yang tercantum pada tabel properties dirasa belum lengkap, maka

dapat dilakukan peng-edit-an dengan cara meng-klik kanan tabel properties yang

diinginkan. Pilih opsi “View Properties”.

Gambar 6.2 Mengedit tampilan tabel properties.

Tekan tombol [Add Variables} dan pilih data baru yang akan ditampilkan pada

tabel properties dengan memilih variabel yang tercantum dalam jendela [Select

Table Entry for Main]. Lanjutkan dengan meng-klik tombol [OK].

Gambar 6.3 Menambah preperties yang akan ditampilkan pada tabel.

Membuat print out Laporan Simulasi

Untuk memulai membuat sebuah laporan simulasi, klik menu bar Tool kemudian

pilih Report. Atau ketik [Ctrl] + R.

Gambar 6.1 Cara membuat laporan simulasi

Sesaat kemudian keluar jendela report manager. Sebagaimana terlihat pada gambar

berikut:

Gambar 6.2 Jendela Report Manager. Untuk dapat memulai menyusun print out laporan sapat simulai dengan mengklik tombol [Create]. Akan muncul jendela “Report Builder”.

Gambar 6.3 Jendela report builder

Klik tombol [Insert Datasheet]. Setelah jendela Select Datablocks for Datasheet muncul, pilih obyek dan filter pelaporan data apa saja yang ingin kita laporkan.

Bila kita ingin menampilkan semua properties yang tersedia, langsung klik

tombol [Add] dan kemudian klik tombol [Done].

Gambar 6.4 kotak dialog Select Datablocks for Datasheet

Kotak dialog Report Builder keluar lagi. Tapi saat ini Report 1 telah berisi

spesifikasi yang kita masukkan. Selanjutnya klik [Preview]. Dan laporan telah

jadi.

Gambar 6.5 Hasil sebuah laporan simulasi proses

Modul HYSYS 3-2 Mech Eng Tambahan - Piping

Documents