Laporan Tugas Khusus [PDF]

Citation preview

LAPORAN TUGAS KHUSUS PT. PERTAMINA (PERSERO) RU VI BALONGAN PERIODE 1 JUNI 2016 – 30 JUNI 2016



MENGHITUNG EFISIENSI FURNACE 11-F-101 PADA CRUDE



DISTILLATION UNIT (CDU)



DISUSUN OLEH : Risky Andi



(13521119)



Aking Abdul Fattah



(13521026)



JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA YOGYAKARTA 2016 i



KATA PENGANTAR



Assalamu’alaikum Wr. Wb Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala puji dan rahmatNya, sehingga penulis dapat melaksanakan kerja praktek di PT PERTAMINA (Persero) RU VI Balongan dan dapat menyusun laporan kerja praktek yang berlangsung selama satu bulan, terhitung mulai dari tanggal 1 juni – 30 juni 2016. Laporan Kerja Praktek ini disusun berdasarkan orientasi-orientasi di berbagai unit khususnya CDU dengan ditunjang oleh data-data dari literatur dan petunjuk serta penjelasan dari operator dan pembimbing. Kerja Praktek ini merupakan salah satu syarat yang wajib ditempuh untuk menyelesaikan program Strata-1 di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta. Penulis laporan kerja praktek ini dapat diselesaikan tidak lepas dari dukungan, bimbingan dan bantuan dari banyak pihak yang sangat berarti bagi penulis. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Allas SWT karena atas segala kehendak-Nya penulis diberi kesabaran dan kemampuan untuk dapat menyelesaikan laporan kerja praktek ini. 2. Ibu Fatimah Aradani selaku Senior Officer BP Refinery VI Balongan 3. Bapak Ris Agus Broto S ,selaku Energy Cont & Loss section Head Revinery VI Balongan. 4. Bapak achmad suhairi selaku pembimbing Kerja Praktek lapangan di PT. PERTAMINA (Persero) RU VI Balongan atas penjelasan, bimbingan, bantuan dan kesabarannya dalam pelaksanaan Kerja Praktek dan dalam penyusunan laporan. 5. Pak Yanto yang telah memudahkan dalam proses administrasi sebagai peserta Praktek Kerja Lapangan serta memberikan referensi mengenai penulisan Laporan Kerja Praktek. 6. Bapak Faisal R.M. Ir. Drs. M.T., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Islam Indonesia. ii



7. Bapak Faisal R.M. Ir. Drs. M.T., Ph.D selaku Dosen Pembimbing Kerja Praktek yang telah memberikan bimbingan, doa dan dukunganya. 8. Orang tua dan keluarga penulis atas kasih sayang, perhatian, doa dan dukungan moril maupun material yang telah diberikan sejauh ini. 9. Serta semua pihak lainya yang tidak bisa dituliskan penulis satu per satu yang telah membantu selama pelaksanaan Praktek Kerja Lapangan PT. PERTAMINA (Persero) RU VI Balongan.



Penulis menyadari bahwa laporan ini masih terdapat banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan penulis demi kemajuan di masa depan. Akhir kata, penyusun berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak khususnya mahasiswa Teknik Kimia.



Wassalamu’alaikum Wr. Wb



. Balongan, 21 juni 2016



Penulis



iii



DAFTAR ISI



KATA PENGANTAR .........................................................................................................ii DAFTAR ISI ....................................................................................................................... iv DAFTAR TABEL............................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR .........................................................................................................vii BAB I PENDAHULUAN .................................................................................................... 1 1.1



Latar Belakang Masalah ......................................................................................... 1



1.2



Perumusan Masalah ................................................................................................ 2



1.3



Tujuan Tugas Khusus ............................................................................................. 2



1.4



Manfaat ................................................................................................................... 2



1.5



Ruang Lingkup........................................................................................................ 2



BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................................... 3 2.1



Dasar Teori.............................................................................................................. 3



1.2



Klasifikasi Furnace ................................................................................................. 5



2.3



Prinsip Kerja Furnace ........................................................................................... 13



2.4



Komponen pada Furnace ...................................................................................... 14



2.5



Efisiensi Furnace ................................................................................................... 17



BAB III METODOLOGI ................................................................................................. 19 3.1 Pengumpulan Data ................................................................................................ 19 3.1.1 Pengumpulan Data Primer ............................................................................. 19 3.2



Pengolahan Data ................................................................................................... 19



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN........................................................................... 27 4.1



Hasil perhitungan .................................................................................................. 27



4.2



Pembahasan........................................................................................................... 27 iv



BAB V PENUTUP ............................................................................................................. 30 V.1



Kesimpulan ........................................................................................................... 30



V.2



Saran ..................................................................................................................... 30



DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................ 31



v



DAFTAR TABEL Tabel 3. 1 Combution work sheet 11-F-101 ....................................................................... 21 Tabel 3. 2 Data yang diketahui............................................................................................ 23 Tabel 3. 3 Stack Loss Work Sheet 11-F-101 ...................................................................... 25



vi



DAFTAR GAMBAR



Gambar 2. 1 Gambar furnace tipe box .................................................................................. 7 Gambar 2. 2 Gambar furnace tipe silindris ........................................................................... 9 Gambar 2. 3 Gambar furnace tipe cabin ............................................................................. 11



vii



BAB I PENDAHULUAN 1.1



Latar Belakang Masalah Banyak industri kimia yang membutuhkan kondisi operasi pada temperatur



tinggi, salah satunya pada pengolahan minyak bumi diperlukan peralatan untuk memanaskan minyak mentah (crude oil) sebelum memasuki kolom fraksinasi. Salah satunya adalah CDU (Crude Distillation Unit ) ini merupakan salah satu bagian dari Unit DTU, dan fungsi alat ini untuk memisahkan crude berdasarkan trayek didih dengan kapasitas 125.000 BPSD atau (745 m3/jam). Unit ini merupakan proses untuk merubah sulfur organik, O2 dan N2 yang terdapat dalam fraksi hidrokarbon. Pada unit ini membutuhkan pemanasan yang di gunakan untuk menjadi sumber pemanas yang di gunakaan pada kolom distilasi ataupun untuk meningkatkan suhu. Untuk pemanasan temeperatur cukup tinggi di gunakan furnace dimana sumber panas berasal dari bahan bakar berupa fuel gas maupun fuel oil.Proses perpindahan panas pada furnace terjadi antara fluida yang d panasi dengan panas yang di hasilkan dari pembakaran bahan bakar.Furnace atau fired heater (pemanas berapi) adalah alat yang berfungsi untuk memindahkan kalor yang di hasilkan dari proses pembakaran (di langsungkan dalam suatu ruangan) pada fluida yang mengalir d dalam tube atau buluh. Dilihat dari prinsip kerjanya, maka alat ini dapat di golongkan pada golongan alat penukar panas (heat transfer equipment). Panas hasil pembakaran berpindah pada fluida di dalam tube secara konveksi maupun radiasi. Proses pembakaran yang terjadi merupakan reaksi antara oksigendengan bahan bakar di sertai timbulnya panas. Untuk memastikan terjadinya pembakaran,unsur yang di butuhkan anatra lain bahan bakar, api dan udara yang di ambil dariudara bebas.



1



Furnace yang di gunakan pada unit ini ada 1 yaitu furnace berkode 11F101 digunakan untuk memanaskan aliran sebelum masuk main fractionator C101. 1.2



Perumusan Masalah Dalam penyelesaian tugas khusu ini , penulis membatasi perumusan



masalah pada perhitungan efisiensi furnace 11-F-101 di unit Crude distillation unit (CDU). 1.3



Tujuan Tugas Khusus Adaupun beberapa tujuan dari tugas khusus ini yakni mengetahui kinerja



furnace (11-F101) pada Crude distillation unit (CDU) di PERTAMINA RU VI Balongan dengan cara menghitung efisiensi furnace aktual. 1.4



Manfaat Manfaat dari tugas khusus perhitungan efisiensi furnace 11-F101 yaitu



unutk mengetahui kinerja furnace di Unit 11 dan sebagai pembelajaran mahasiswa kerja praktek real ,dalam menyelesaikan masalah dilapangan dan di jadikan pertimbangan dalam mengoprasikan dan atau menjaga pengoprasian furnace secara efisien. 1.5



Ruang Lingkup Ruang lingkup tugas khusus ini adalah furnace dengan kode 11-F101 pada



CDU di PERTAMINA RU VI Balongan.



2



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1



Dasar Teori Pada pengolahan minyak bumi (crude oil) suatu alat yang berfungsi untuk



memanaskan minyak mentah dalam unit pengolahan migas. Seperti yang telah kita ketahui sebelumnya, proses dasar pengolahan minyak mentah dilakukan dengan memisahkan fraksi-fraksinya menggunakan panas yang tinggi. Karena prosesnya pemisahannya menggunakan panas, maka tentunya terdapat alat yang digunakan untuk memanaskan minyak mentah tersebut, alat yang digunakan disebut dengan furnace atau heater. Furnace adalah alat yang digunakan yang digunakan untuk menaikkan temperatur fluida dengan menggunakan panas dari hasil pembakaran dari bahan bakar. Bahan bakar yang digunakan ialah bahan bakar cair dan bahan bakar gas yang menyala di dalam burner. Proses pemanasan dilakukan dengan mengalirkan fluida kedalam tube yang tersusun sedemikian rupa di dalam furnace, perpindahan panas terjadi dengan tiga cara yaitu konveksi, konduksi dan radiasi. Furnace terdiri dari struktur bangunan yang berdinding plat baja yang di bagian dalamnya di lapisi oleh material tahan api. Panas yang di gunakan dalam furnace berasal dari panas pembakaran secara langsung dan juga radiasi-radiasi panas yang di pantulkan kembali ke tube-tube yang ada di dalam furnace, sehingga akan mengurangi kehilangan panas. Furnace di desain untuk dapat menggunakan fuel oil atau fuel gas maupun off gas . Furnace umumnya terdiri dari dua bagian utama (section) yaitu bagian yang menerima panas dengan cara konveksi yang di sebut convection section dan bagian yang menerima panas langsung dengan cara radiasi yang di sebut Radiation section atau sering juga di sebut Combustion Chamber. Fluida yang akan di panaskan terlebih dahulu masuk melalui Convection section dengan 3



tujuan untuk mendapatkan panas secara bertahap agar terhindar dari proses thermally shock, kemudian masuk ke dalam Radiation section hingga mencapai temperature yang diinginkan. Agar dapat memberikan panas sebanyak-banyaknya kepada fluida yang mengalir dalam tube, maka perlu diusahakan agar pembakaran yang terjadi bisa berlangsung sempurna dan mereduksi atau menekan panas yang hilang melalui stack dan dinding furnace seminimal mungkin. Kunci drai operasi furnace yang efisiean terletak pada pembakaran bahan bakar yang sempurna dengan udara berlebih yang seminim mungkin. Suatu furnace dapat berfungsi dengan baik apabila : 1. Reaksi pembakaran sempurna 2. Pemanasan dalam periode waktu yang lama 3. Panas hasil pembakaran di dalam furnace merata 4. Tidak terdapat scale pada permukaan tube 5. Kebocoran atau kehilangan panas minimal Secara umum furnace digunakan untuk memanaskan fluida proses dengan tujuan sebagai berikut : 1. Menaikkan temperature minyak sampai temperature tertentu, selanjutnya dipisahkan di dalam distillation coloumn atau fractionator coloumn. Sebagai contoh adalah furnace yang ada di unit CDU Kilang RU-VI Balongan. 2. Menaikkan temperature minyak hingga mencapai temperature tertentu untuk mencapai thermal reaction. Sebagai contoh furnace yang ada di unit CDU Kilang RU-VI Balongan. 3. Menaikkan temperatur minyak sampai temperatur tertentu yang diperlukan untuk catalytic reaction . Sebagai contoh furnace yang ada di Unit Platforming PLBB kilang RU-VI Balongan.



4



4. Furnace sebagi dapur reaksi, dimana di dalam tube-tube di aliri fluida dari atas menuju keluaran kebawah yang di panaskan pada temperature reaksi yang diinginkan untuk mengurangi beban main Fractionator C-101 RU-VI Balongan. 5. Furnace sebagai pemanas minyak yang di jadikan media pembawa kalor (Hot Oil), di mana fluida pembawa panas di panaskan di dalam furnace, kemudian di alirkan melalui pipa dan dipakai sebagai media pemanas. 1.2



Klasifikasi Furnace a. Berdasarkan Kontruksi dan Susunan Tube Oil Di dalam kilang pengolahan minyak bumi terdapat berbagai tipe furnace yang digunakan dan dapat di klasifikasikan baik menurut bentuk kontruksinya maupun susunan tube di dalam furnace serta fungsinya. Adapun faktor utama yang sangat berpengaruh dalam menentukan ukuran dan bentuk furnace adalah kapasitas pembakaran (firing rate). Terdapat berbagai tipe furnace yang di gunakan dalam industri minyak bumi berdasarkan bentuk konstruksi dan susunan tube oil sebagai berikut . 1. Furnace Tipe Box Furnace tipe box mempunyai bagian radia (radiant section) bagian konveksi (convection section) yang di pisahkan oleh dinding batu tahap api yang di sebut brigde wall. Di mana burner di pasang pada ujung furnace dan api diarahkan tegak lurus dengan pipa pembuluh (tube coil) ataupun dinding samping furnace. Aplikasi furnace tipe box :



  



Digunakan pada  instalasi-instalasi lama dan juga di pakai pada instalasi baru Beban kalor berkisar  antara 15-20 MMKcal/jam bahkan bisa lebih, tergantung kebutuhan. 5



 



Di pakai untuk proses dengan kapasitas besar. Umumnya menggunakan bahan bakar fuel oil dan gas



Keuntungan menggunakan furnace tipe box adalah :



 



  







Dapat di kembangkan sehingga bersel tiga atau empat Distribusi panas (fluks kalor) merata di sekeliling pipa











Ekonomis untuk digunakan pada beban kalor di atas 20 MMKcal/jam







Kerugian menggunakan furnace tipe box adalah:



    



   



Apabila salah satu aliran fluida dihentikan, maka selurh operasi furnace harus  dihentikan juga, hal ini dilakukan untuk mencegah pecahnya pipa. Tidak dapat digunakan untuk  memanaskan fluida pada suhu relative tinggi dan aliran fluida singkat. Harga relative mahal tersusun mendatar Membuthhkan area relative lebih luas











Pemeliharaan lebih sulit karena tube tersusun mendatar







6



Gambar 2. 1 Gambar furnace tipe box



7



2. Furnace Tipe Silindris Tegak (Vertical cylindrical) Furnace tipe silindris tegak mempunyai bentuk kontruksi silindris dengan bentuk lantai (alas) bulat, tube coil dipasang vertikal. Burner di pasang pada lantai sehingga arah pancaran apinya vertikal, sedangkan dapur tipe ini dirancang tanpa ruang konveksi (convection section). Bagian bawah (bottom) di buat jarak kurang lebih 7ft dari dasar lantai atau di sesuakian untuk memberikan keleluasaan bagi operator pada saat pengoperasian furnace. Aplikasi furnace tipe slinder tegak :



 



Dipergunakan untuk pemanasan fluida yang mempunyai perbedaan suhu antara  sisi masuk (inlet) dan sisi keluar (outlet) tidak terlalu besar (90C) Beban kalor antara 2,5 s/dn20 MMKcal/jam







Keuntungan menggunakan furnace silinder tegak adalah :







 



 



Konstruksi sederhana sehingga harga relative lebih murah Area yang digunakan lebih kecil







Luas permukaan pipa tersusun lebih besar sehingga effisiensi thermalnya lebih tinggi Ekonomis untuk beban pemanasan antara 15-20 MMKcal/jam



Kerugian menggunakan furnace silinder :



 



  







Kapasitas feed relatif kecil











 Plot area minimaldan perlu pengoprasian lebih hati-hati Pada kasus dimana kapasitas furnace kecil, kurang effisien.







8



Gambar 2. 2 Gambar furnace tipe silindris



3. Furnace Tipe Cabin Furnace tipe cabin mempunyai bagian radiasi (radiant section) pada section pada sisi-sisi samping dan sisi kerucut furnace, sedangkan bagian konveksi (convection section) ada dibagian atas furnace, pipa konveksi pada baris pertama dan kedua disebut shield section (pelindung). Burner dipasang pada lantai furnace dan menghadap ke atas, sehingga arah pancaran api 9



maupun flue gas tegak lurus dengan susunan pipa, namun burner dapat juga dipasang horizontal. Keuntungan menggunakan furnace tipe cabin :



 



 



Bentuk kontruksi kompak dan mempunyai effisiensi thermal tinggi. Beban panas antara 5-75MMKcal/jam.











Pada furnace tipe cabin multicel, memungkinkan pengendalian operasi trpisah (fleksibel).



10



Gambar 2. 3 Gambar furnace tipe cabin



11



B. Berdasarkan Pasokan Udara Pembakaran (Draft) Klasifikasi furnace dapat dibagi menurut cara pemasokan udara dan pembuangan gas hasil pembakaran (flue gas), sebagai berikut : 1. Furnace Dengan Draft Alami (Natural Draft) Perbedaan tekanan inlet dan outlet air register yang disebabkan oleh perbedaan berat antar bagian flue gas yang panas di dalam stack dan udara di luar stack. Natural draft ini akan menghisap udara pembakaran masuk ke ruang dan membawa gas hasil pembakaran keluar. Kebocoran pada stack akan mengurangi draft tersebut. Natural draft biasanya di pakai pada furnace yang mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:



  



  



Mempunyai resisntance yang kecil terhadap aliran flue gas. Tanpa air preheater.











Mempunyai stack yang cukup tinggi.







a. Furnace Dengan Draft Induksi (Induction Draft) Gas hasil pembakaran keluar melalui stack dengan tarikan blower. Tarikan blower ini menyebabkan tekanan di dalam dapur lebih rendah dari tekanan atmosfer sehingga udara luar masuk ke dalam dapur. b. Furnace Dengan Draft Paksa Tekana inlet pada suplai udara melalui air register diperbesar dengan bantuan blower sehingga draft menjadi lebih besar. Forced draft biasanya di pakai untuk furnace yang mempunyai ciri-ciri sebagai berikut : -



Resistance nya kecil terhadap aliran flue gas



-



Mempunyai stack rendah



12



c. Furnace Dengan Draft Berimbang (Balance Draft System) Merupakan kombinasi dari forced draft dan induce draft. Balance draft ini memperbesar tekanan dengan air register dan mengurangi tekanan outlet. Penambahan dan pengurangan tekanan tersebut masing-masing dilakukan dengan bantuan sebuah blower. Balance draft ini di pakai heater yang mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:



2.3



-



Resistance terhadap aliran flue gas besar



-



Memakai air preheater



-



Mempunyai stack yang rendah



Prinsip Kerja Furnace Pada dasarnya proses perpindahan panas yang terjadi lebih banyak



menggunakan panas radiasi menuju feed yang mengalir di dalam tube dan perpindahan panas secara konveksi . Ruang utama yang terbuka didalam heater adalah radiant fire box (ruang bakar), dimana di adalam ruangan ini terjadi pembakaran fuel. Bahan bakar cair atau gas atau kombinasi anatara keduanya di masukkan ke dalam furnace setelah di campur dengan udara pembakaran di dalam burner kemudian dinyalakan. Feed yang dipanaskan dialirkan melalui bagaian dalam tube yang tersusun pada bentangan horizontal atau vertikal di sepanjang lantai, di dinding samping, atau di atas dari ruang pembakaran, tergantung pada kofigurasi perencanaan letak yang memungkinkan perencanaan secara langsung panas radiasi dan nyala api pembakaran serta pemantulan kembali panas dari permukaan dinding ke permukaan tube. Fluida yang di panaskan umumnya dialirkan terlebih dahulu melalui seksi konveksi yang terletak di ruang bakar dan cerobong, agar dapat memanfaatkan panas yang terdapat di dalam gas hasil pembakaran selanjutnya melalui pipa cross over, fluida dialirkan ke dalam radiant fire box.



13



Berdasarkan ukuran, kapasitas dan temperature yang di perlukan terdapat berbagai variasi desain furnace dan jenis material kontruksi yang digunakan. Namun pada dasarnya, furnace dioperasikan berdasarkan prinsip-prinsip yang sama. Besarnya beban panas yang harus diberikan oleh furnace kepada fluida yang dipanaskan tergantung pada jumlah umpan dan perbedaan suhu inlet dan outlet umpan yang ingin dicapai. Semakin besar perbedaan suhu dan semakin banyak jumlah umpan,maka beban furnace akan semakin tinggi. Pengoperasian Furnace Pengoperasian furnace salah satunya adalah pengaturan udara excess. Alat di gunakan untuk mengetahui O2 excess adalah Oxygen Analyzer yang terpasang pada furnace. Oxygen Analyzer dapat mengetahui kandungan O2 di flue gas dan dijadikan sebagai parameter udara excess pada proses pembakaran.



2.4



Komponen pada Furnace Furnace terdiri dari beberapa komponen utama dan accesoris yang meliputi : 1. Burner Burner adalah peralatan untuk memasukkan bahan bakar (fuel) dan udara pembakaran (air combustion) ke dalam ruang pembakaran dengan kecepatan (velocity), pengadukan (turbulance) serta pengaturan ratio bahan bakar/udara yang sesuai untuk menjaga stabilitas pembakaran. 2. Dinding Dapur Pada umumnya dinding dapur terdiri dari beberapa lapisan tergantung keperluannya. Lapisan sebelah luar, berupa dinding baja yang berfungsi sebagai penahan struktur dapur. Lapisan sebelah dalam, terdiri dari satu atau dua lapisan. Lapisan yang langsung terkena api adalah fire 14



brick atau batu tahan api, sedangkan lapisan yang tidak langsung terkena api di pasang insulation brick atau batu insolasi untuk menahaan adanya kehilangan panas melalui dinding tersebut. Lapisan sebelah dalam dapur modern, umumnya terdiri dari satu lapis yang berfungsi sekaligus sebagai fire brick dan insulation brick. 3. Pipa-pipa Pembuluh (Tube Coil) Coil merupakan bagian terpenting dari furnace. Tube-tube tersebut terpasang secara pararel(pass) di convection maupun di radiation section. Fluida yang dipanaskan dialirkan di dalam tube-tube di mana mula-mula masuk di convection section, kemudian ke radiarion section dengan tujuan agar di peroleh proses perpindahan panas secara bertahap. 4. Combustion Air Preheater (APH) Peralatan ini berfungsi untuk memanfaatkan sisa panas dari flue gas setelah melewati pipa-pipa di dalam convection section, kemudian di manfaatkan untuk memanasi udara pembakaran yang akan masuk ke masing-maasing burner dan selanjutnya ke ruang pembakaran. Dengan demikian panas yang seharusnya dibuang lewat stack atau cerobong dapur dapat dipindahkan ke udara pembakar sehingga efisiensi dapur menjadi lebih baik. 5. Soot Blower Hasil pembakaran di flue gas akan menempel pada dinding luar tube di daerah convection section, sehingga proses perpindahan panas daerah tersebut akan terganggu dan menyebabkan penurunan efisiensi. Untuk membersihkan pengotor tersebeut digunakan soot blower, yaitu peralatan yang digunakan untuk membersihkan endapan kotoran di daerah konveksi agar tidak menghalangi transfer panas. Alat ini dilengkapi 15



dengan nozzle untuk spary dari steam/air yang ditembakkan ke pipa konveksi. 6. Cerobong (Stack) Stack adalah cerobong vertical yang berfungsi untuk melepas gas hasil pembakaran (flue gas) ke udara. 7. Stack Damper stack damper adalah plat logam untuk mengatur tekanan di excess udara. 8. Lubang Pengintip (Peep Hole) Merupakan lubang kecil yang terbuat dari kaca untuk mengamati keaadan di dalam ruang pembakaran seperti nyala api, warna api dan batu tahan api. 9. Batu Tahan Api (Refractory) Refractory di pasang pada bagian dalam dinding furnace dan bolier. Fungsi dari alat aini adalah untuk menahan panas agar tidak keluar dari furnace sehingga heat loss dapat diminimaze, selain itu juga berfungsi sebagai pelindung material penahan bagaian luar (plat logam dinding furnace atau boiler). 10. Kelengkapan Furnace a. Platform adalah tempat laluan operator sekeliling dapur dalam pemeriksaan kondisi dapur. b. Acces door (man way), berukuran cukup besar, digunakan pada saat pemeriksaan atau perbaikan dapur. c. Exploition door, di pada bagian atas radiant section sebagai pengaman terhadap kemungkinan ekses tekanan di dalam ruang pembakaran. 16



d. Wind box, terpasang pada dudukan burner assay, selain untuk mengatur udara pembakaran, juga untuk mengurangi kebisingan operasi furnace. e. Snuffing steam conection, terpasang pada daerah convection dan radiant, untuk injeksi steam guna mengatur gas liar pada start up maupun shut down.



2.5



Efisiensi Furnace Parameter yang di jadikan patokan dalam kinerja suatu furnace adalah



thermal eficiency nya. Thermal efisensi merupakan suatu gambaran pemanfaatan panas yang di hasilkan dari pembakaran bahan bakar (fuel) untuk memanaskan fluida proses. Berikut ini merupakan faktor-faktor yang dapat mempengaruhi efisensi furnace. 1. Udara Excess Untuk mencegah terjadinya pmbakaran yang tidak sempurna dalam proses pembakaran pada furnace, diinjeksikan udara berlebih dari kebutuhan udara teoritis. Udara excessyang rendah akan mengakibatkan pembakaran yang tidak sempurna (menghasilkan CO) sehingga menurunkan efisiensi. Namun excess udara yang berlebihan juga tidak efisien karena akan menghasilkan volume flue gas yang besar, serta pembakaran akan diserap untuk menaikkan temperatue udara. 2. Panas hilang Panas yang hilang akan menyebabkan nilai efisiensi turun. Berikut ini merupakan hal-hal yang dapat menyebabkan panas yang hilang: -



Panas hilang melalui casing furnace.



-



Pembakaran tidak sempurna dari fuel gas yang mengakibatkan komponen yang tidak terbakar atau terbakar tidak sempurna terbawa flue gas. 17



-



Temperature flue gas yang tinggi sehingga menyebabkan panas yang terbuang melalui flue gas.



3. Peralatan furnace Efisiensi pada furnace juga dipengaruhi oleh pengoperasian alat-alat bantu pada furnace. Selain ketiga faktor diatas, performa furnace juga dipengaruhi oleh kondisi operasional di lapangan. Beberapa permasalahan yang sering timbul dalam opersional di lapangan anatar lain: -



Burner mati



-



Gas buang (flue gas) berasap



-



Temperature stack tinggi



-



Nyala api flash back (membalik)



-



Nyala api pendek



-



Panas tidak tercapai



-



Suhu permukaan tube naik



-



Nyala api miring



-



Nyala api bergelombang



-



Lidah api menyentuh tube Beberapa permasalahan di atas dapat di ketahui secara visual maupun



dengan alat ukur (indicator) yang tersedia dan harus selalu di lakukan pengecekan dan memperhatikan kondisi operasional di lapangan sehingga apabila ditemukan adanya ketidaksesuaian akan cepat diketahui dan segera di tangani.[5]



18



BAB III METODOLOGI



3.1



Pengumpulan Data Langkah awal dalam mencapai tujuan perhitungan efisiensi furnace 11-F-



101 di Unit CDU pada RU-VI Balongan adalah pengumpulan data primer maupun sekunder. 3.1.1. Pengumpulan Data Primer Pengumpulan data primer digunakan untuk dijadikan bahan perhitungan efisiensi furnace (11-F-101). Data diperoleh dari data aktual pada bulan Juni. 3.1.2 Pengumpulan Data Sekunder Pengumpulan data sekunder diperoleh dari data sheet furnace 11-F-101 pada Pertamina RU VI Balongan, literatur API 560 serta analisa laboratorium untuk komposisi fuel gas di unit CDU.



3.2



Pengolahan Data Data-data primer dan sekunder yang telah dikumpulkan, diolah datanya



untuk mengetahui performance furnace dari nilai efisiensinya. Nilai efisiensi dapat dilihat secara teoritis maupun secara aktual. Nilai efisiensi design diolah dengan menggunakan metode “API Standart 560” dimana kalor yang dihasilkan dilihat dari heating value fuel gas maupun oil berdasarkan komposisi fuel gas pada data sheet dari perusahaan, sedangkan untuk aktual data diperoleh dari lapangan. Efisiensi Nilai efisiensi diolah datanya dengan langkah-langkah sebagai berikut:



19



a. Menghitung total weight, heating value, air required, CO2 formed, H2O formed dan N2 formed Perhitungannya dapat dilakukan pada tabel 3.1 dengan rumusan dibawah ini: Massa total



= berat molekul x fraksi volume



Heating value = NHV x total weight Air required = air required per pound fuel x massa total CO2 formed



= CO2 formed per pound fuel x massa total



H2O formed



= H2O formed per pound fuel x massa total



N2 formed



= N2 formed per pound fuel x massa total



20



Tabel 3. 1 Combution work sheet 11-F-101 % NO



Komposisi



Vol [1]



1



Hydrogen



2



N2



3



BM [2]



Mass Total



Heating



NHV



(lb)



Value (btu)



(Btu/lb)



[3]=[1X2]



[4]=[3X5]



[5]



31.84



2.02



0.14



7317.84



51600



2.26



28



0.14



CH4



40.24



16



1.42



30522.84



21500



4



CO



0.26



28



0.02



69.75



4345



5



CO2



1.03



44



0.10



6



Ethane



5.45



30.1



0.36



7386.31



20420



7



Ethylene



0.87



28.1



0.05



1093.75



20290



8



Propane



3.22



44.1



0.31



6240.37



19930



9



Propylene



9.81



42.1



0.91



17931.04



19690



10



i-butane



1.66



56.1



0.21



4039.09



19670



11



n-butane



1.68



58.1



0.22



3935.83



18287



12



1+I butene



0.64



56.1



0.08



1594.05



20135



13



trans-2-C4H8



0.33



56.1



0.04



793.16



19430



14



cis-2-butene



0.21



56.1



0.03



505.51



19460



15



i-pentane



0.2



72.1



0.03



619.42



19481



16



n-pentane



0.11



72.1



0.02



341.01



19500



17



Hexane



0.19



86.2



0.04



700.24



19390



18



H2S



0



34.1



0.00



0.00



6550



100 809.42



4.11



83090.21



319678



Total Total/lb of fuel



LHV= 20224.76



21



Air Required



Co2 formed



H20 Formed



lbmol/lbfuel lbmol lbmol/lbfuel lbmol [6]



[3X6]



[7]



[3X7]



N2 foormed



lbmol/lbfuel lbmol lbmol/lbfuel lbmol [8]



[3X8]



[9]



[3X9



34.29



4.86



0



0.00



8.94



1.27



26.36



3.74



0



0.00



0



0.00



0



0.00



1



0.14



17.24



24.48



2.74



3.89



2.25



3.19



13.25



18.81



0



0.00



1.57



0.03



0



0.00



1.9



0.03



2.47



0.25



1



0.10



0



0.00



0



0.00



16.09



5.82



2.93



1.06



1.8



0.65



12.37



4.47



14.79



0.80



3.14



0.17



1.28



0.07



11.36



0.61



15.68



4.91



2.99



0.94



1.63



0.51



12.05



3.77



14.79



13.47



3.14



2.86



1.28



1.17



11.36



10.35



6.36



1.31



1.25



0.26



0.64



0.13



4.89



1.00



9.1



1.96



1.78



0.38



0.91



0.20



6.99



1.50



8.09



0.64



1.72



0.14



0.7



0.06



6.21



0.49



4.3



0.18



0.86



0.04



0.35



0.01



3.1



0.13



2.67



0.07



0.57



0.01



0.23



0.01



2.05



0.05



7.74



0.25



1.54



0.05



0.76



0.02



5.95



0.19



7.59



0.13



1.51



0.03



0.74



0.01



5.83



0.10



15.24



0.55



3.06



0.11



1.46



0.05



11.71



0.42



6.08



0.00



1.88



0.00



0.53



0.00



4.68



0.00



182.52



59.66



31.68 10.052



23.5



7.35



141.06



45.82



14.52



2.45



1.79



11.15



22



=



Tabel 3. 2 Data yang diketahui Relatif Humadity



=



75



Pvapor



=



0.07 Psi



%O2



=



4.83



Cp Udara



=



0.24 Btu/lb air



T ambient



=



360 F



T datum



=



60 F



Cp Fuel Gas



=



T Fuel



=



111.88 F



T flue Gas



=



469.436 F



1gr



=



0.002205 lb



0.525 BTU/lbs fuel



A. Menghitung koreksi excess air dan relative humidity Moisture in air = Pvapor x Relatif Humadity x BM H2O



14.696



100



BM Air



Pvapor (psia) pada temperature ambient =



14,6960,07 10075 28,8518



= 0,0022 pounds of moisture per pound of air Pound of wet per pound of fuel required 1−



=1−0,002214,52



= 14,5540 Pound of moisture per pound fuel = Pound of wet air per pound of fuel required – air required = 14,5540 – 14,52 = 0,0324 23



Pound of H2O per pound of fuel = H2O formed + pound of moisture per pound fuel = 1,79 + 0,0324 = 1,8217



Pound excess air per pound of fuel (28.85 (% 2))(



2 + 2 + 2 ) = 28 44 18



2 20.95−% 2((1.6028 )+1)



(28,85 4,83) (11,15+2,45+1,79)



=



28



44



18)



(20,95−4,83) ((1,6028 1,821717,524)+1)



= 5,0896 Persen excess air



= 100% 100%



= 14,525,089



= 35,0845 %



Total pound of H2O per pound of fuel (corrected for excess air) =[



]+ 100



2



=



per pound of fuel



[35,0845100 0,0324] + 1,8217



= 1,8331 b. Menghitung Heat Loss Heat Loss Stack (Qs) Heat loss pada stack bisa dihitung dengan bantuan tabel 3.2



24



Tabel 3. 3 Stack Loss Work Sheet 11-F-101 Pounds of Component NO Componen



Formed per Pound of



Enthalpy



Head Content



Fuel Carbon 1 Dioxide



2.45



95



232.4294732



2 Water Vapor



1.83



190



348.2891125



11.15



100



1115.244071



5.089601395



95



483.5121325



20.52



480.00



2179.47



3 Nitrogen 4 Air Total



Keterangan : Nilai enthalpy didapatkan dengan bantuan grafik yang berada pada lampiran. Qs = Heat Loss Radiasi (Qr) Qr = 0,02 x Heating value Qr = 0,02 x 83090,2108 = 1661,804217



c. Menghitung koreksi panas sensible udara Ha = Cp udara x (Tambient– Tdatum) x (Pound of air per Pound of fuel) Pound of air per punund of fuel = Pound of wet air + Pound of excess air Ha = 0,24 x (360-60) x (14,5540+5,089) = 1414,3422



d. Menghitung koreksi panas sensible fuel Hf = Cp fuel x (Tfuel – Tdatum) Hf = 0,525 x (111.88-60) = 27,2 25



e. Menghitung efisiensi ℎ 100 ℎ ℎ − ℎ 100 ℎ + + + )−( + ) 100 (



Efficiency =



Efficiency = η=



(



LHV = ℎ



+ + )



ℎ



LHV = 1,3934,108383090,2108



= 20224,7643 [1] η=



(20224,7643+1414,3422+27,2)−(1661,864217+2179,47)x100 (20224,7643+1414,3422+27,2)



η = 82,2708 %



Dari hasil perhitungan pada furnace 11-F-101 di Crude Distillation Unit diperoleh efisiensi sebesar 82,2708 % sedangkan pada desain efisiensinya sebesar(88,50 %).



26



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1



Hasil perhitungan Dari hasil perhitungan pada furnace 11-F-101 di unit Crude Distillation



Unit diperoleh hasil efisiensi sebagai berikut: Efficiency = ℎ η=



(



− ℎ 100% ℎ + + )−( + ) 100 ( + + )



η = (20224,7643+1414,3422+27,2)−(1661,864217+2179,47) x100% (20224,7643+1414,3422+27,2)



η = 82,2708 %



Dari hasil perhitungan pada furnace 11-F-101



di unit Naptha



Hydrotreating Unit diperoleh efisiensi sebesar82,2708 % sedangkan pada desain efisiensinya sebesar (88,50 %). 4.2



Pembahasan Furnace 11-F-101 merupakan furnace yang berada pada unit CDU, yang



berfungsi untuk memberikan panas pada fluida yang mengalir didalam pipa - pipa furnace sehingga mencapai temperatur yang diinginkan. Fluida yang dipanaskan adalah crude yang berasal dari keluaran desalter .Pemanasan ini bertujuan untuk penyesuaian temperature pada main fractionator untuk proses pemisahan berdasarkan trayek didih crude oil. Efisiensi panas pada suatu sistem furnace dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara energi yang berguna terhadap energi yang masuk. Ada dua metode yang dapat digunakan untuk menghitung efisiensi panas di furnace. Namun dalam perhitungan ini, kami menggunakan metode pertama yaitu metode panas yang hilang (heat loss) dengan dasar menggunakan ‘’API 560’’ sebagai acuan. 27



Efisien Desain dan Efisiensi Aktual Dari data aktual efisiensi desain pada furnace 11-F-101 adalah 88,50 % sedangkan efisiensi aktual pada furnace 11-F-101 adalah 82,2708%. Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa efisiensi furnace aktual berada dibawah efisiensi desain, hal ini di perkirakan : -



adanya jelaga pada dinding tube furnace bagian luar , terutama pada are convection section sehingga panas yang dihasilkan oleh fuel gas tidak bisa diserap secara sempurna oleh crude oil yang mengalir dalam tube. Jelaga terbentuk karena adanya senyawa logam teroksidasi yang menempel pada permukaan pipa. Hal ini mengakibatkan panas yang hilang juga semakin besar. Semakin besar panas yang hilang maka efisensi semakin kecil.



-



Adanya terbentuknya cook pada insert sehingga mengurangi heat transfer.



-



Pembakaran tidak efisien karena kemungkinan burner kotor.



Persen Penyimpangan Efisiensi Aktual Terhadap Efisiensi Design Dari data yang diperoleh terlihat bahwa terjadi penyimpangan efisiensi aktual terhadap efisiensi design.. Secara umum kondisi dari furnace 11-F-101 masih baik, sehingga tidak perlu dilakukan cleaning. Hanya saja untuk menjaga efisiensi agar tetap tinggi perlu adanya perawatan seperti menghilangkan jelaga yang menempel di permukaan pipa pemanas di ruang konveksi. Kehilangan Panas dalam Furnace Kehilangan panas pada Furnace disebabkan karena tidak seluruh panas yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar diserap oleh fluida dalam tube. Selain itu , panas pada Furnace juga hilang lewat dinding Furnace dan cerobong asap.



28



Panas yang Hilang Lewat Dinding Kontruksi Furnace dibuat sedemikian rupa sehingga mampu menahan panas yang ada. Namun demikian masih ada juga panas yang hilang lewat dinding Furnace, hal ini dipengaruhi oleh: a. Suhu keliling Furnace dan kecepatan angin pada permukaan terbuka. b. Daya jantar panas dari batu tahan api atau dinding yang digunakan. Panas yang Hilang Lewat Stack Panas yang hilang lewat stack



disebabkan oleh pengguanaan udara



pembakaran terlalu banyak (excess air)



29



BAB V PENUTUP V.1



Kesimpulan Perhitungsn efisiensi furnace 11-F-101 di unit



CDU dilakukan



menggunakan metode ÄPI 560 dengan hasil sebagai berikut: 1. Bahwa nilai efisiensi aktual furnace 11-F-101 pada tanggal 13 Juni 2016 adalah sebesar 82,2708%. 2. Kinerja furnace 11-F-101 di unit CDU mendekati desain (88,50 %) 3. Untuk meningkatkan efisiensi sesuai dengan desain dilakukan upaya – upaya pada kesempatan stop unit : -



Cleaning insert tube .dengan metode Steam Air Decooking (SAD) atau intelligent piging



V.2



-



Cleaning convection section



-



Cleaning Air Pre Heater (APH)



-



Cleaning Burner



Saran Agar efisiensi furnace 11-F-101 di unit CDU sesuai dengan design maka



sebaiknya perlu dilakukan tindakan-tindakan secara ketat sebagai berikut: 1. Mengatur nyala api 2. Menjaga O2 excess sesuai dengan operating windows / desaign.



30



DAFTAR PUSTAKA [1] API Standart 560, 1995, “Fired Heaters for General Refinery Services” , AmericanPetroleum Institute, Washington DC. [2] http://www.academia.edu/10109818/DIKTAT_FURNACE [3] Kern, D.Q., 1965,’’Process Heat Transfer’’,International Edition , Mc. Graw Hill Book Company, Singapore [4] Perry’s Chemical Engineers Handbook. Robert H. Perry and Don W. Green. 7th Edition [5] Aulia A, D.H., 2012,’’Laporan Kerja Praktek PT. PERTAMINA (Periode 130 September 2012) Jurusan Teknik Kimia Industri STMI Kementrian Perindustrian’’, Jakarta. [6] Azrul Syamsu,’’Laporan Kerja Praktek PT.PERTAMINA (periode 1-30 juni 2014) jurusan Teknik Kimia AKADEMI MIGAS BALONGAN”Indramayu. [7] PERTAMINA , Modul combustion (boiler dan furnace ) ,2008,Balongan. [8] Anwar, Aan Sholehan dkk.2009.Laporan Kerja Praktek di PT.PERTAMINA (persero) Unit Pengolahan VI Balongan .semarang: Universitas Dipenogoro.



31