Integrasi Aspen Plus Dynamics dengan Matlab Simulink (Studi Kasus: Simulasi Proses Distilasi Propana-Isobutana)

Most chemical processes are closely related to nonlinear processes so that control issues become a challenge for an engineer and the chemical industry itself. This study aims to integrate Aspen Plus Dynamics and Matlab Simulink as an effort to eliminate linearization techniques so that nonlinear processes can be controlled optimally. The method used is steady state simulation using Aspen Plus in the distillation process with a case study of the separation of propane and isobutane. Furthermore, dynamic simulation using Aspen Plus Dynamics. The process that has been built in Aspen Plus Dynamics is then integrated with Matlab Simulink through the AMSimulation block. The results of this study are that the steady-state and dynamics simulations were successfully run. Aspen Plus Dynamics Journal of Chemical Process Engineering e-ISSN Number 2655 2967 2 and Matlab Simulink are integrated and able to run together at the same time. There are three controllers installed, namely reflux drum level control, top column pressure control, and reboiler level control. The three controllers are able to control the process well, as evidenced by the process being able to return to the setpoint. PENDAHULUAN Industri kimia mengolah bahan baku menjadi suatu produk dengan nilai ekonomi yang tinggi dalam jumlah yang besar. Dalam prosesnya, adanya interaksi yang kuat antar variabel proses, kondisi operasi yang berbeda – beda menyebabkan pentingnya mendesain pengendali yang handal untuk menjaga keselamatan lingkungan, memaksimalkan hasil produksi, dan meminimalkan biaya operasi. Sebagian besar proses kimia berkaitan erat dengan proses nonlinier, banyak proses fisik diwakili oleh model nonlinier sehingga masalah pengendalian menjadi tantangan bagi seorang engineer dan industri kimia itu sendiri. Banyak peneliti memilih menggunakan metode linier untuk mengatasi permasalahan pengendali nonlinier dengan cara linierisasi. Teknik linierisasi terbatas dalam mengendalikan proses kimia dengan tingkat nonlinier yang tinggi [1]. Hal yang paling umum terjadi adalah adanya ketidaksamaan antara model dengan proses yang ada. Model tidak akan selalu bisa mewakili proses secara utuh karena proses sering terpengaruh banyak gangguan yang tidak dapat diidentifikasi. Selama ini, penelitian mensimulasikan suatu proses menggunakan aspen plus dan mengendalikan proses yang telah dibangun di aspen plus menggunakan matlab simulink secara terpisah. Sutikno dkk mensimulasikan kolom distilasi deisobutanizer di aspen plus dynamics kemudian proses tersebut dikendalikan secara terpisah menggunakan pengendali IMC di matlab simulink [2][3]. Sutikno dkk juga mensimulasikan nonkonvensional kolom/rectifier dengan menggunakan pengendali MPC [4][5]. Model proses yang diambil dari aspen plus dilinierisa si sehingga model proses belum mewakili proses yang sebenarnya. Suatu sistem dikatakan nonlinier jika prinsip superposisi tidak berlaku. Jadi, untuk sistem nonlinier respons terhadap dua input tidak dapat dihitung dengan memperlakukan satu input pada satu waktu. Kebanyakan kasus hubungan yang sebenarnya tidak cukup linier namun banyak hubungan fisik sering diwakili oleh persamaan linier. Bahkan apabila diteliti lebih jauh tentang sistem fisik mengungkapkan bahwa istilah sistem linier benar-benar linier hanya terbatas pada rentang operasi tertentu. Dalam prakteknya, banyak sistem yang melibatkan hubungan nonlinier antar variabel [6]. Penggunaan transfer fungsi sebagai model dari sebuah proses yang akan dikendalikan merupakan sebuah teknik linierisasi. Namun pada kenyataannya, sebagian besar proses kimia di industri termasuk proses yang bersifat nonlinier. Penggunaan teknik linierisasi akan mengakibatkan ketidakcocokan antara proses yang sebenarnya dengan model. Apabila ketidakcocokan meningkat, maka tingkat penurunan kinerja pengendali juga meningkat. Pada penelitian sebelumnya, peneliti menggunakan transfer fungsi sebagai model proses yang akan dikendalikan [7][8][9][10]. Teknik linierisasi bekerja dengan baik untuk proses yang hanya menunjukkan perilaku dinamis nonlinier menengah [11]. Proses yang sangat nonlinier memerlukan model yang sesuai yang mewakili proses. Penelitian ini bertujuan mengintegrasikan antara Aspen Plus Dynamics dan Matlab Simulink sebagai upaya untuk menghilangkan teknik linierisasi. Dengan demikian proses yang bersifat nonlinier dapat dikendalikan secara maksimal. Proses integrasi aspen plus dynamics dan matlab simulink mampu secara bersama – sama dijalankan dalam satu waktu. Artinya proses yang dibangun di aspen plus dynamics secara real time dapat dikendalikan menggunakan matlab simulink. Hal ini dapat menguji kinerja pengendali pada model proses dinamis secara penuh, rigorous, dan nonlinier. Tanpa adanya antarmuka, desain pengendali hanya dapat diuji menggunakan model dinamis linier dalam matlab yang menyebabkan adanya ketidakpastian tentang bagaimana pengendali dapat bekerja pada proses nonlinier yang sebenarnya. Studi kasus yang dipilih pada penelitian ini adalah proses distilasi pada pemisahan propana dan isobutana [12]. METODE PENELITIAN Metode penelitian terdiri dari beberapa tahapan yaitu simulasi steady-state dan dynamics proses distilasi propana-isobutana menggunakan software Journal of Chemical Process Engineering e-ISSN Number 2655 2967 115 aspen plus[13], kemudian integrasi aspen plus dynamics dengan matlab simulink. Selanjutnya pemasangan controller dan analisa hasil simulasi. Simulasi Steady-State Simulasi steady-state pada kolom distilasi propanaisobutana dijalankan menggunakan software Aspen Plus. Tahap pertama yang dilakukan adalah input komponen yang terdiri dari propana dan isobutana. Kemudian memilih property termodinamika yaitu Chao-Seader. Hal ini karena hampir semua sistem hidrokarbon dapat tertangani dengan baik oleh ChaoSeader [14]. Selanjutnya memasukkan kondisi operasi pada kolom distilasi yang meliputi laju alir masuk sebesar 1 kmol/detik, tekanan 20 atm, temperatur 322 K, komposisi stream masuk 40%mol propana dan 60%mol isobutana. Selanjutnya, dilakukan sizing alat sebagai syarat masuk ke mode dynamics.