Apa itu Process Integration?

Di dunia teknik kimia (chemical engineering), istilah ini mulai muncul di akhir 1970an. Teknik ini diawali dr pekerjaan seorang bernama Hohmann dlm menyeleseikan PhD thesisnya di University of Southern California di tahun 1971. Riset ini tidak dilanjutkan maupun dipublikasikan, sehingga tidak mendapatkan perhatian dr pihak industri. Bbrp tahun setelah itu, seorang bernama Bodo Linnhoff mengembangkan metode Pinch Technology yg akan menjadi dasar bg Heat Integration. Publikasi riset ini mendapat sambutan meriah dr pihak industri krn di masa itu dunia jg sedang mengalami gejolak energi. Sejak saat itu, riset mengenai Process Integration, dan aplikasinya di industri, pun berkembang sgt pesat.

Nah, sebenarnya apa itu Process Integration (PI)? Kebanyakan orang akan salah menafsirkan bahwa PI merupakan design of heat exchanger network. Spt kata Pak Smith (Robin Smith in “What is Process Integration?”), ini adalah penafsiran umum yg salah. Hmm… utk sederhananya, liat skema di bawah ini:

Proses produksi atau manufaktur merupakan sekumpulan unit2 operasi yg terhubungkan sedemikian rupa sehingga suatu bahan baku, dgn tambahan utilitas2 yg diperlukan, bisa diolah menjadi suatu bahan yg memiliki nilai tambah. Dan, hasil keluaran lain dr suatu proses produksi adalah bahan lain yg tak memiliki nilai tambah, yg biasa disebut sbg limbah. Baik itu limbah padat, cair, atau pun gas. Ini adalah definisi proses produksi secara umum. Lantas, di manakah process integration itu?

Nah, suatu ketika di suatu proses produksi kita ingin meningkatkan kuantitas ataupun kualitas produk kita. Atau mungkin krn harga utilitas per unitnya (mis: Rp/m3 air, Rp/MJ energi, dsb) yg semakin tinggi, kita ingin menekan biaya utilitas dgn mengurangi penggunaan air, listrik, atau pun bahan bakar, tp dgn tetap dpt memenuhi keperluan saat ini. Atau mungkin jg kita ingin mengurangi jumlah limbah yg mesti kita buang atau olah. Atau bahkan kita ingin mengganti bahan baku saat ini yg harganya terus meningkat, tp ttp bisa memproduksi barang yg sama.

Pertanyaan2 yg spt ini akan terus bermunculan spjg industri tsb ada. Salah satu solusi sederhana utk meningkatkan kuantitas produk misalnya dgn mencari atau mengembangkan katalis lain dgn selektivitas dan/atau konversi yg lbh tinggi. Solusi utk menekan keperluan energi misalnya dgn memasang alat penukar kalor (heat exchanger) dgn heat transfer coefficient yg tinggi sehingga energi yg terbuang menjadi minimum. Atau dgn cleaning secara berkala utk menghilangkan kerak, karat, atau pun fouling. Dan banyak lg solusi2 lainnya yg umum dilaksanakan di kalangan industri.

Klo diperhatikan lbh lanjut, kebanyakan dr solusi2 itu hanya melihat masalah dr satu titik saja. Contohnya utk meningkatkan kuantitas produk td, kita melihat katalis di reaktor sbg sumber masalah. Dgn katalis baru, kuantitas meningkat. Masalah selesei! Lantas, di mana salahnya?

Gak ada yg salah. Tp, solusi2 spt ini bertujuan utk mengoptimalkan unit2 operasi secara sendiri2. Process Integration berusaha melihat suatu proses produksi itu secara keseluruhan dan menyelesaikan permasalahannya secara menyeluruh. In a holistic approach, kata Om El Halwagi dlm bukunya Process Integration. Klo dr contoh kita td itu;

  • mungkin saja kuantitas produksi bisa ditingkatkan klo bahan baku yg tak bereaksi di-recycle kembali, atau barang2 cacat produksi didaur ulang. Dengan demikian, limbah bisa berkurang dan kuantitas produksi bertambah sekaligus.
  • Atau mungkin jg krn proses pemisahan produk dr outlet reaktor nya tidak optimal, sehingga banyak produk yg terbuang bersama limbah.
  • Atau mungkin jg kondisi operasi di reaktor, unit2 pemisahan, alat2 penukar kalor, dsbnya itu tidak cukup optimal.
  • Atau mungkin jg ada bahan baku, atau kombinasi bahan baku, yg memiliki kapasitas utk menghasilkan produk yg sama dgn jumlah yg lbh banyak. Kasus ini cukup terkenal di pengilangan minyak bumi (refinery) di mana pd saat itu (zaman dulu) hydroskimming process sudah tidak mampu utk menghasilkan gasoline lbh banyak lg. Akhirnya, heavy oil dan residue dr atmospheric distillation unit (yg dulunya ndak dipake) di-crack dan di-refine utk menghasilkan lbh banyak gasoline.

Nah, ada banyak solusi lain yg ternyata memiliki sudut pandang yg berbeda kan? Solusi2 spt ini hanya bisa kita sadari klo kita melihat suatu proses produksi, yg melingkupi aliran bahan baku, utilitas, unit2 produksi yg terkait, limbah, dan aliran produknya, secara menyeluruh. Dan semuanya mesti terintegrasi dlm pemahaman kita akan proses produksi itu. Ini yg namanya Process Integration.

Banyak metode2 atau teknik2 yg dikembangkan di riset Process Integration ini. Pionirnya adalah tentu saja pinch technology utk Heat Exchange (pertukaran kalor), baik itu di Heat Exchanger Network (HEN), Heat pumps dan refrigeration, boiler dan condenser di distillation columns, dll. Masalah2 yg lbh rumit biasanya dimodelkan secara matematika dan dicari nilai optimumnya. Teknik ini kemudian terkait dgn masalah processs optimization. Di bidang process optimization ini jg ada banyak teknik2 optimization yg dipelajari.

Akhirul kalam, catatan2 saya mengenaik apliasi teknik2 ini di industri akan menyusul. Buku yg sgt direkomendasikan utk dipahami dlm mendalami teknik2 yg dikembangkan di process integration ini, di antaranya adalah:

  • Robin Smith, Chemical Process Design and Integration, 2005, McGraw Hill
  • Mahmoud El Halwagi, Process Integration in Process System Engineering Series Volume 7, 2006, Elsevier

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: