LAYER OF PROTECTION ANALYSIS (LOPA) HEAT EXCHANGER RUPTURE AND AMMONIA AT GOODYEAR TIRE AND RUBBER COMPANY,HOUSTON IN JUNE 11, 2008

Tugas Mata Kuliah Analisis Resiko Industri (ARI)OLEH :

Dody Guntama

14/373614/PTK/9968MAGISTER TEKNIK PENGENDALIAN PENCEMARAN LINGKUNGAN

PROGRAM PASCA SARJANA TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS GADJAH MADA

2015I. Profil PerusahaanGoodyear adalah perusahaan ban dan karet internasional, perusahaan manufaktur ini didirikan pada tahun 1898 dan berkantor pusat di Akron, Ohio. Amerika utara fasilitas memproduksi ban dan komponen ban. Houston fasilitas, awalnya dibangun pada tahun 1942 dan diperluas pada tahun 1989, menghasilkan karet sintetis di beberapa pro lini proses.II. Diskripsi Proses Proses pada Unit Ammonia Heat ExchangersFasilitas ini termasuk dalam tahapan akhir produksi yaitu tahapan pemisahan. Di area produksi, serangkaian proses seperti reaktor kimia yang menggunakan styrene dan termasuk butadiena menggunakan amoniak sebagai penukar panas dalam proses reaktor, serta amonia digunakan untuk mengontrol suhu.Seperti digambar amonia menyerap panas dari larutan yang mengalir melalui tube- tube di tengah-tengah Heat Exchangers ini, amonia mendidih di shell Heat Exchangers ( gambar 1). Katup kontrol tekanan berguna untuk membuat tekanan uap amonia tetap berada pada posisi tekanan pada suhu 150 psig di Heat Exchanger. Uap amonia yang sudah dipakai untuk mendinginkan di kirim ke unit pendingin amoniak dan di cairkan kembali. Bahan kimia yang keluar dari Heat Exchanger mengalir ke reaktor proses. Setiap alat penukar panas juga dilengkapi dengan disk pecah yang disusun secara seri dengan sebuah katup pengatur tekanan ( tekanan ditetapkan pada 300 psig ) untuk melindungi heat exchanger dari tekanan yang berlebihan. Rilis uap amoniak melalui atap menuju atmosfer.

Gambar 1. Process Flow dari Unit Ammonia Heat Exchangers Fungsi dari heat exchanger adalah untuk mendinginkan bahan baku sehingga suhu bahan baku sesuai dengan suhu yang diinginkan di reaktor. Proses pendinginan ini menggunakan amonia karena amoniak bisa mendinginkan bahan baku berupa styrene dan butadiene.III. Insiden yang Terjadi pada Goodyear Tire And Rubber CompanyStudi kasus ini meneliti Heat Exchanger yang pecah dan melepaskan amonia, di perusahaan ban dan karet goodyear fasilitas di houston, texas. Menewaskan satu tenaga kesehatan dan mencederai enam orang lainnya. Goodyear menggunakan amonia anhidrat bertekanan dalam alat penukar panas untuk mendinginkan bahan kimia yang digunakan untuk membuat karet sintetis. Proses bahan kimia dipompa melalui tube tube di dalam alat penukar panas yang didinginkan oleh amonia yang mengalir mengelilingi tabung-tabung di shell silinder baja. Pada 10 juni 2008, operator goodyear menutup katup isolasi sebagai langkah mengisolasi antara shell alat panas penukar dan untuk menggantikan disk yang meledak dan pecah, di bawah katup rilis yang disediakan apabila terjadi over-pressure sebagai perlindungan. Pekerja pemeliharaan mengganti disk yang pecah pada hari itu, namun yang katup isolasi yang tidak dibuka kembali . Pada pagi hari tanggal 11 juni, pekerja menutup katup isolasi yang mengatur tekanan dari amonia exchanger panas. Selain itu, operator juga menutup bagian yang menghubungkan saluran uap dengan proses untuk membersihkan pemipaan. Uap panas yang mengalir melalui tabung exchanger, dapat memanaskan amonia cair dalam shell exchanger, dan dapat menambah tekanan dalam shell exchanger. Katup isolasi dan katup pengeblokan berguna untuk mengamankan penambahan amonia dengan ventilasi tekanan dari amonia aman, pada tekanan yang dikendalikan oleh katup atau katup disk yang pecah. Tekanan di dalam shell Hest exchanger mengalami kenaikan secra continue sampai dengan pukul 7.30. Yang menjadi bencana heat exchanger pecah melemparkan puing-puing yang memancung dan membunuh seorang goodyear karyawan berjalan melalui area. Heat Exchanger pecah juga mengeluarkan amonia, mengekspos lima pekerja di dekatnya .Tambahan satu pekerja cedera diluar daerah kerja.Segera setelah heat exchanger pecah dan merilis amonia, goodyear melakukan efakuasi. Pekerja medis mengangkut pekerja yang cedera. Enam Karyawan tanggap darurat gagal mempertimbangkan untuk semua pekerja dan akibatnya, goodyear manajemen percaya semua pekerjanya memiliki wilayah bencana sudah diefakuasi ketempat yang aman. Manajemen mengumumkan kejadian terjadi pagi hari 11 juni. Meskipun puing-puing memblokir akses ke daerah langsung sekitar alat penukar panas. Area plant dilakukan pembersihan sementara bidang-bidang lain di memulai lagi operasi. Beberapa jam kemudian menemukan jenazah sebuah goodyear karyawan yang terletak di bawah puing-puing dalam sebuah remang-remang.

Gambar 2. Foto kejadian pada saat terjadi ledakan

Gambar 3. Process Flow dari Unit ammonia Heat Exchanger ketika insidenIV. Layer Of Protection Analysis (LOPA)

Layer Of Protection Analysis (LOPA) merupakan suatu metode perhitungan semi kuantitatif dengan cara menentukan probabilitas frekuensi terjadinya failure. LOPA mempertimbangkan frekuensi kegagalan setiap penangkal kegagalan/safeguard (probability of failure on demand = PFD) dalam suatu sistem proses. Proses perhitungan untuk menentukan probabilitas frekuensi terjadinya failure dilakukan dalam dua tahap, yaitu dengan menentukan risk criteria serta frequency of consequence (per year). Berdasarkan kejadian yang telah terjadi (realisasi hazard) dilakukan penyusunan LOPA scenario seperti yang dapat dilihat pada Gambar 4.

Gambar 4. LOPA scenario

a. Risk criteria

Diasumsikan bahwa bahan baku yang release adalah amonia. Berdasarkan data yang diambil dari MSDS amonia merupakan bahan yang bersifat flammable dan highly toxic.Data:

Kapasitas:150.000 m3/hariDensitas:0,817 gr/mlMassa ammonia = 270.227,75 lbSetelah diketahui besarnya konsekuensi dan karakteristik dari bahan yang akan release kemudian di plot kedalam Tabel 1 untuk mengetahui category dari resiko yang terjadi.

Tabel 1. Risk Criteria

Berdasarkan Tabel 1, dapat disimpulkan bahwa bahan yang digunakan (crude oil) masuk kedalam Category 5. Setelah diketahui category dari bahan kemudian dilakukan perhitungan nilai frequency of consequence (per year).

b. Frequency of consequence (per year)

Gambar 5. Perhitungan frequency of consequence (per year) dari kejadian terbakarnya HE

Berdasarkan perhitungan frequency of consequence yang dilakukan diketahui bahwa frekuensi terjadinya kejadian (top accident) adalah sebesar 10-4. Kategori dari bahan serta frekuensi terjadinya kejadian (top accident) kemudian di plot kedalam Tabel 2 untuk mengetahui tingkat resiko yang akan terjadi akibat kejadian (top accident).

Tabel 2. Tingkat Resiko dari kejadian

Hasil yang didapatkan menunjukkan bahwa tingkat resiko yang terjadi tergolong tolerable if ALARP (as low as reasonably practicable), yaitu tingkat resiko yang dpat ditoleransi namun tetap harus dievaluasi untuk alternatif lain yang lebih aman. Oleh karena itu dilakukan penyusunan skenario baru untuk menjamin proses dapat berlangsung secara aman dan mencegah terjadinya realisasi hazard berupa insiden yang serupa. Skenario baru yang disusun tidak dapat mengubah kategori dari bahan karena kategori bahan merupakan spesifikasi dari bahan yang digunakan. Hal yang dapat dilakukan untuk menurunkan tingkat resiko adalah dengan memperkecil frekuensi terjadinya kejadian (top accident). Untuk memperkecil frekuensi dapat dilakukan dengan mengganti bahan pendingin dari heat exchanger yang digunakan karena dengan menggunakan ammonia resiko yang didapatkan cukup besar, lebih baik memilih pendingin yang aman seperti dowterm a atau b yang dapat mendinginkan bahan baku tersebut, atau dengan menambah Independent Protection Layer (IPL). Independent Protection Layer (IPL) berupa Pressure Relief Valve (PRV) yang dipasang setelah Pressure High Alarm (PHA) untuk mengontrol tekanan dalam Heat Exchanger.

_1486948389.vsdHigh Temperature Hydrogen Attack (HTHA)

Kesalahan penutupan valve pada Heat Exchanger

Kenaikan tekanan secara berlebihan dan katup isolasi lupa dibuka

Kebakaran heat exchanger pada unit NHT

IPL 1

IPL 3

Preventive Layers

IPL 4

Mitigating Layers

Hazardous non-routine work

IPL 2

Kematian 1 orang pegawai Pegawai cidera 6 orangKebakaran selama 3 JamUnit Heat Exchanger berenti beroprasi

_1486951457.vsdInitiating eventHazardous non routine work

A

Shutdown

Shutdown

kebakaran

Shutdown

Safety function

identifier

Failure ondemand

Operator bekerjasesuai SOP

Pressure High Alarm (PHA)Temperature High Alarm (THA)

High temperatureshutdown

Operatorshutdown

Shutdown

kebakaran

B

C

D

E

1

0,1

0,25

0,25

0,1

0,1

0,9

0,225

0,645

0,0563

0,0256

0,1688

0,03067

0,025

0,0025

0,0002

0,075

0,019

0,0023

0,0188

0.0018

0,0563

0,0169

Cont. Operation

Shutdown

Shutdown

kebakaran