![Laporan Tugas Khusus Kerja Praktek PT PUPUK KALIMANTAN TIMUR [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/laporan-tugas-khusus-kerja-praktek-pt-pupuk-kalimantan-timur.jpg)
13 0 1 MB
LAPORAN KERJA PRAKTEK DEPARTEMEN OPERASI PABRIK-3 PT. PUPUK KALIMANTAN TIMUR (Periode 19 April – 19 Juni 2018)
Uji Peforma Unit Desalinasi Pabrik 3
Disusun Oleh : Panji Satrio Utomo
15 644 020
JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA 2018
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
LEMBAR PENGESAHAN Laporan ini telah diperiksa dan disetujui sebagai Laporan Kerja Praktek (KP) di Departemen Operasi Pabrik 3 PT. PUPUK KALIMANTAN TIMUR BONTANG
Pada Bontang,
2018
Mengetahui Pembimbing Unit Utilitas Pabrik 3
Harto Pratomo NPK. 8302101
Mengesahkan,
Manager Operasi Pabrik 3
Manager Diklat & MP
Budi Setiawan, S.T
Tathit Surya Arjanggi, S.Kom
NPK. 0403581
NPK. 0503589
i
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING
UJI PERFORMA UNIT DESALINASI PABRIK 3
NAMA
: PANJI SATRIO UTOMO
NIM
: 15644020
JURUSAN
: TEKNIK KIMIA
PROGRAM STUDI
: TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI
JENJANG STUDI
: S-1 TERAPAN Laporan Magang Industri ini telah disahkan Pada Tanggal , ……..……….. 2018
Menyetujui:
Ketua Program Studi
Pembimbing,
S-1 Terapan Teknologi Kimia Industri,
Irmawati Syahrir, S.T., M.T
Marinda Rahim, S.T.,M.T
NIP. 19690326 200003 2 001
NIP. 19721128200312 2 001
Ketua Jurusan Teknik Kimia,
Dedy Irawan, S.T.,M.T NIP. 19750208 200212 1 001
ii
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
KATA PENGANTAR Segala Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat-Nya sehingga laporan Praktek Kerja Lapangan (PKL) di PT. Pupuk Kalimantan Timur dapat diselesaikan dengan baik. Praktek Kerja Lapangan merupakan syarat wajib pada program studi S1-Terapan Teknologi Kimia Industri dan juga bertujuan agar dapat mengaplikasikan teori-teori yang telah diperoleh selama kuliah. Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada PT. Pupuk Kalimantan Timur, yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk melaksanakan kerja praktek selama dua bulan sejak 19 April 2018-19 Juni 2018. Secara Khusus penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1.
Tuhan Yang Maha Esa.
2.
Kedua orang tua yang telah memberikan do’a serta dukungannya.
3.
Ketua Jurusan Teknik Kimia, Bapak Dedy Irawan, ST,. MT.
4.
Ibu Marinda Rahim, ST.,MT selaku dosen pembimbing kerja praktek.
5.
Bapak Tathit Surya Arjanggi selaku Manager Diklat dan Manajemen Pengetahuan.
6.
Bapak Budi Setiawan, Selaku Manager Operasi Pabrik-3.
7.
Bapak Harto Pratomo, Selaku Kepala Bagian Utility Pabrik-3 sekaligus pembimbing lapangan.
8.
Bapak Hari Susianto, Selaku Kepala Bagian Ammonia Pabrik-3, dan Bapak Suparno, Selaku Wakil Kepala Bagian Pabrik-3.
9.
Bapak Sidiq Purnomo, Selaku Kepala Bagian Urea Pabrik-3, dan Bapak Saeful Rizal, Selaku Wakil Kepala Bagian Urea Pabrik-3.
10. Bapak-bapak Supervisor dan operator Utility, Ammonia dan Urea di Pabrik-3. 11. Bapak Mas’ud, Bapak Arya, Bapak Jhonatan dan Staf Diklat & MP selaku penyelenggara KP. 12. Dan semua pihak yang membantu terselesaikannya laporan ini. Penyusun menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan. Akhir kata, semoga laporan ini dapat memberi manfaat. Bontang, Juni 2018
Penyusun iii
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................................. i KATA PENGANTAR .................................................................................................... iii DAFTAR ISI ................................................................................................................... iv BAB 1 PENDAHULUAN ............................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang......................................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ................................................................................................... 1 1.3 Tujuan ...................................................................................................................... 2 1.4 Ruang Lingkup ........................................................................................................ 2 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Desalinasi ................................................................................................................ 3 2.2 Uraian Proses ........................................................................................................... 4 2.3 Kandungan Air Laut ................................................................................................ 6 2.4 Faktor-Faktor Penyebab Turunnya Kinerja Desalinasi ........................................... 7 BAB 3 PELAKSAAN TUGAS KHUSUS 3.1 Langkah-Langkah Pelaksanaan ............................................................................... 9 3.2 Metode Pengambilan Data ...................................................................................... 9 3.3 Rumus Perhitungan ............................................................................................... 10 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Data dan Hasil Perhitungan ................................................................................... 14 4.2 Pembahasan ........................................................................................................... 17 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ............................................................................................................ 22 5.2 Saran ...................................................................................................................... 22 DAFTAR PUSTAKA
iv
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang PT. Pupuk Kalimantan Timur berlokasi di Bontang Kalimantan Timur yang berada di pesisir pantai dan jauh dari sungai besar (sungai Mahakam yang letaknya sekitar 120 km dari kota Bontang). Berdasarkan alasan tersebut, maka PT. Pupuk Kaltim menggunakan unit desalinasi sebagai unit pengolahan air dalam rangka penyediaan air untuk kebutuhan pabrik. Proses desalinasi merupakan proses pengolahan air laut menjadi air tawar. Proses desalinasi dapat dilakukan dengan beberapa metode, yakni: destilasi, ion exchange, pemisahan dengan membran, freezing dan pemanfaatan energi solar. Metode yang digunakan oleh PT.Pupuk Kaltim, khususnya di departemen operasi Kaltim-3 adalah metode destilasi dengan menggunakan Multi Stage Flash Evaporator. Prinsip yang digunakan pada metode ini adalah penguapan air pada tekanan dibawah tekanan uap jenuhnya atau disebut sebagai Flash Evaporation. Uap air kemudian dikondensasikan dan terbentuk menjadi air tawar yang kemudian dialirkan ke Raw Condensate Tank untuk diolah menjadi air demineralisasi. Performa unit desalinasi perlu dievaluasi dengan cara memperhitungkan harga GOR (rasio antara jumlah destilat dengan steam yang digunakan), harga yield (rasio antara distilat dengan sea water inlet), koefisien transfer panas pada brine heater dan unit flash evaporator. Dari hasil perhitungan tersebut kemudian dibandingkan dengan nilai desain untuk mengetahui performa unit desalinasi. 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah dari tugas khusus ini adalah: 1. Bagaimana perbandingan nilai GOR (Gain Output Ratio) antara desain dan data aktual pada tanggal 7 Mei 2018 – 16 Mei 2018. 2. Bagaimana perbandingan nilai yield antara desain dan data aktual pada 1
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
tanggal 7 Mei 2018 – 16 Mei 2018. 3. Bagaimana perbandingan nilai koefisien transfer panas pada Brine Heater dan Evaporator antara desain dan data aktual pada tanggal 7 Mei 2018 – 16 Mei 2018. 4. Bagaimana perbandingan nilai GOR (Gain Output Ratio) antara desain dan data aktual pada tanggal 7 Mei 2018 – 16 Mei 2018. 5. Bagaimana performa unit Desalinasi pada tanggal 7 Mei 2018 – 16 Mei 2018. 1.3 Tujuan Tujuan dari tugas khusus ini adalah untuk mengetahui performa unit desalinasi pada tanggal 7 Mei 2018 – 16 Mei 2018 ditinjau dari nilai GOR( Gain Output Ratio), yield dan koefisien transfer panas pada Brine Heater dan Multi Stage Flash Evaporator. 1.4 Ruang Lingkup Tugas Khusus ini dibatasi pada analisa kerja unit desalinasi pabrik 3 pada operasi yang berlangsung pada 7 Mei 2018 – 16 Mei 2018 dengan metode sampling acak. Analisa performa meliputi perhitungan GOR, yield dan koefisien transfer panas di Brine Heater dan Multi Stage Flash Evaporator.
2
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Desalinasi Proses desalinasi adalah proses pengubahan air laut menjadi air tawar. Desalinasi dapat dilakukan melalui beberapa metode yakni destilasi, ion exchange, pemisahan dengan membran, freezing dan pemanfaatan energi solar. Metode yang digunakan oleh PT. Pupuk Kaltim adalah metode destilasi. Metode destilasi yang umum digunakan pada operasi skala besar adalah flash evaporation dan tube evaporation. Hal utama yang harus diperhatikan dalam proses destilasi air laut ini adalah tidak ikut menguapnya zat-zat terlarut non volatil yang memiliki kandungan cukup besar di dalam air laut. Hal ini perlu diperhatikan untuk mencegah terjadinya pergerakan di dalam unit flash evaporator dan sea water heater. Pada metode flash evaporator, air laut dipompakan melewati heat exchanger kemudian memasuki flash chamber yang merupakan tempat terjadinya penurunan tekanan menjadi tekanan vakum. Akibat penurunan tekanan tersebut maka terjadilah flash evaporation, uap yang terbentuk kemudian memasuki demister untuk mencegah ikut sertanya mineral-mineral bersama uap air. Uap air yang telah melewati demister kemudian dikondensasikan pada kondensor yang menggunakan pendingin berupa air laut. Pada destilasi dengan menggunakan horizontal evaporator tube, air laut dipompakan menuju tube-tube pada bagian teratas dari evaporator, dimana air laut akan digunakan sebagai pendingin uap yang terbentuk pada flash chamber. Selanjutnya air laut masuk kedalam flash chamber stage pertama pada bagian bawah dari evaporator yang sebelumnya dipanaskan di sea water heater. Sisa air laut yang tidak teruapkan pada stage pertama akan diuapkan pada stage kedua dengan kondisi yang lebih vakum dari stage pertama. Proses tersebut terus berulang hingga stage terakhir.
3
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
Gambar 2.1 Blok Diagram Sistem Unit Desalinasi 2.2 Uraian Proses Proses desalinasi terjadi di Multi Stage Flash Evaporator (14-S-001 A/B) menggunakan tekanan vakum yang memiliki 20 buah stage. Stage satu memiliki tekanan sistem tertinggi, stage dua lebih rendah dan berkurang terus hingga stage terahir (stage 20). Alat ini dilengkapi dengan ejektor untuk mempertahankan keadaan vakum yang digerakkan dengan steam MP (40 kg/cm2 G). Destilat hasil ejector kemudian didinginkan menggunakan kondenser kemudian dimasukkan kembali ke stage 20. Di stage 20 air laut sebagai fresh feed masuk melalui booster pump (14P001 A/B) lalu mengalir masuk tube ke stage selanjutnya, disetiap stage, air laut menyerap panas dari uap yang terbentuk dalam flash chamber. Air laut keluar dari tube pada stage satu, kemudian dipanaskan di brine heater (14-E001) hingga mencapai temperatur sekitar 102oC dengan menggunakan pemanas steam LP (3 kg/cm2 G). Air laut selanjutnya dialirkan kembali ke flash evaporator pada bagian flash chamber stage satu. Tekanan flash chamber dibuat vakum dan dipertahankan lebih rendah dari tekanan uap jenuh air laut pada temperatur
4
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
didihnya. Air laut akan menguap lagi pada stage-stage berikutnya sampai stage 20 dengan tekanan dan temperatur lebih rendah. Uap yang terbentuk disetiap stage didinginkan oleh air laut yang melewati tube condenser dan mengembun menjadi air desalinasi. Konduktifitas air dijaga supaya tidak lebih dari 20 µs/cm, sedangkan sisa air laut keluar dari stage 20 dipompa oleh blowdown pump (14-P-003 A/B) dan dibuang ke outfall. Air tawar yang dihasilkan (destilat) harus memenuhi kualitas yang telah dipersyaratkan. Air destilat selanjutnya akan digunakan sebagai bahan baku untuk proses berikutnya, diantaranya sebagai bahan pembuat steam. Maka garam atau mineral yang nantinya akan membentuk endapan (scale) diperalatan proses harus dibatasi keberadaannya. Parameter untuk mengetahui total mineral atau padatan yang terlarut dalam air laut diantaranya adalah konduktivitas. Konduktivitas air semakin rendah berarti total padatan yang terlarut dalam air juga sedikit. Dalam proses desalinasi diharapkan konduktivitas destilat sekecil mungkin. Selain itu, air laut bisa menimbulkan endapan atau kerak (scale) pada peralatan. Flash Evaporator dan Brine Heater merupakan alat penukar panas yang dilewati air laut. Agar pertukaran panas tidak terganggu dan berjalan dengan baik, maka scale harus dicegah. Untuk mencegah terjadinya scale dalam tube heat transfer dan foam atau buih di flash chamber, maka diinjeksikan bellgard EVN (2.64 g/m3) sebagai anti scale dan bellite M-8 (0.08 g/m3) sebagai anti foam ke dalam air laut sebelum masuk evaporator. Peralatan utama yang ada pada unit desalinasi sebagai berikut: a) Flash Evaporator Adalah ruang atau tempat terjadinya penguapan air laut dan terkondensasi menjadi air tawar. Ruang ini terdiri dari berbagai tingkatan tekanan.
b) Brine Heater Adalah alat penukar panas berupa “Shell and Tube” tempat untuk memanaskan air laut dimana sebagai pemanas digunakan uap air. 5
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
c) Sistem Vakum Proses desalinasi menggunakan tekanan vakum atau dibawah 1 atmosfer. Untuk membuat sistem vakum tersebut digunakan alat: 1) Steam Jet Ejector Adalah alat yang digunakan untuk mengambil udara dan gas – gas yang ada di flash evaporator, sehingga flash evaporator menjadi vakum. Media yang digunakan sebagai penarik adalah steam. 2) Ejector Condenser Adalah alat penukar panas untuk mengkondensasikan steam, udara, dan gas – gas yang dapat diambil oleh steam jet ejector. Kualitas destilat yang dihasilkan mempunyai spesifikasi: 1.
pH : 6.5-7.5
2.
Conduktivity : 20 µs/cm
3.
Ammonia (normal/max) : 3/15 ppm
4.
Cloride : 2.25 ppm
5.
Total Fe : 0.05 ppm
6.
Total Cu : 0.03 ppm
7.
SiO2 : 0.02 ppm
8.
Sodium : 1.2 ppm
9.
Potasium : 0.05 ppmMg : 0.15 ppm
10. Bicarbonat : 0.06 ppm 11. Sulphate : 0.4 ppm
12. TDS : 5 ppm 2.3 Kandungan Air Laut Komponen utama dari air laut adalah hidrogen dan oksigen yang membentuk molekul H2O yang bersifat polar dan merupakan pelarut yang baik. Karena sifat air sebagai pelarut yang baik tersebut, maka air laut banyak mengandung material yang sebagian besar berupa ion-ion. Kandungan air laut pada keadaan normal dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
6
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
Tabel 2.1 Data Zat-Zat yang Terkandung di dalam Air Laut pada Kondisi Normal
Kandungan Zat
Jumlah (ppm)
HCO3
142,5
TDS
35174
Mg2+
1297
Na+
10768
Cl-
19360
SO42-
2702
Penambahan zat terlarut ke dalam cairan murni membentuk suatu larutan akan menyebabkan terjadinya peningkatan titik didih cairan, penurunan tekanan uap serta penurunan temperatur pembekuan yang disebut sebagai sifat koligatif larutan. Fenomena ini hanya bergantung pada konsentrasi zat terlarut yang ditambahkan kedalam cairan dan tidak bergantung pada jenis zat terlarut tersebut. Cairan akan mendidih pada saat tekanan uapnya sama dengan tekanan sistem. Pada larutan, tekanan uapnya mengalami penurunan dibandingkan dengan tekanan uap pelarutnya sehingga larutan akan mencapai tekanan uap yang sama dengan tekanan sistem pada temperatur yang lebih tinggi. Dengan demikian, temperatur pendidihan larutan akan lebih tinggi dibandingkan dengan cairan murni. 2.4 Faktor Penyebab Turunnya Kinerja Desalinasi Faktor yang menyebabkan turunnya kinerja Desalinasi adalah faktor kondisi umur operasi dari alat yang memungkinkan adanya scale di dinding tube brine heater dan evaporator yang menyebabkan koefisien perpindahan panas aktual jauh lebih kecil dari data desain. Kerak yang terjadi di tube akan sangat mengganggu operasi kinerja Desalinasi. Kerak yang terjadi pada proses dapat dibedakan menjadi dua tipe, yaitu alkaline scale dan non – alkaline scale, adapun mekanisme terbentuknya adalah sebagai berikut: 1. Alkaline scale Kalsium karbonat CaCO3 dan Magnesium hidroksida Mg(OH)2 disebut alkaline scale. Ion bikarbonat didalam seawater akan bereaksi 7
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
membentuk scale. Ion bikarbonat terpecah kemudian dipanaskan didalam proses desalinasi dan terjadi reaksi kimia seperti ditunjukkan berikut ini: 2HCO3- → CO2 + H2O + CO32Terbentuknya ion karbonat akan bereaksi lagi menjadi: Ca2+ + CO3- → CaCO3 atau H2O + CO32- → CO2 + 2OHReaksi karbonat dengan air mengakibatkan kenaikan pH seawater dan mempercepat terjadinya Magnesium hidroksida Mg(OH)2. Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2 2. Non – alkaline scale Kalsium sulfat CaSO4 adalah sebuah non – alkaline scale, hal ini dapat terjadi didalam proses desalinasi. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: Ca + SO4 → CaSO4 Bila terjadi kerak yang menempel, maka perpindahan panas antara dua media akan terganggu sehingga konsumsi pemanas akan menjadi lebih besar. Agar pertukaran panas tidak terganggu dan berjalan baik, maka scale harus dicegah. Pencegahan dapat dilakukan dengan cara: a) Injeksi bahan kimia anti scale Dalam pengoperasiannya ke dalam air umpan diinjeksikan bahan kimia anti scale dengan dosis tertentu. Bahan kimia ini berfungsi untuk mencegah terjadinya scale yang bisa menempel dipermukaan dinding tube, desainnya menggunakan Belgard. b) Acid Cleaning Kotoran yang keras dilakukan pembersihan dengan mensirkulasikan larutan acid. Larutan asam yang digunakan biasanya sulfamic acid 5% yang dialirkan ke tube – tube evaporator dan brine heater.
8
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
BAB III PELAKSANAAN TUGAS KHUSUS 3.1 Langkah - Langkah Pelaksanaan 1) Pengumpulan data desain dan data aktual yang dibutuhkan untuk menyelesaikan persoalan, meliputi data laju alir umpan, umpan steam, keluaran air destilat, keluaran air kondensat, dan temperatur. Data tersebut diperoleh dari log sheet online. 2) Kunjungan langsung ke lapangan untuk melihat peralatan secara lebih jelas dan lebih memahami proses yang terjadi di dalam unit desalinasi serta melakukan
diskusi
dengan
operator,
assistant
superintendent
dan
superintendent. 3) Pencarian literature yang berkaitan dengan alat dan proses desalinasi. 4) Melakukan perhitungan yang meliputi: rasio kinerja unit Desalinasi (GOR), yield, koefisien transfer panas overall di brine heater, dan koefisien transfer panas overall di evaporator dengan menggunakan rumus pada buku Petunjuk Operasi Unit Desalinasi serta perbandingannya dengan desain. 5) Memberikan analisa hasil perhitungan yang diperoleh. 6) Menyimpulkan hasil analisa dan memberikan saran.
3.2 Metode Pengambilan Data Dalam penyusunan tugas ini, data yang digunakan meliputi data primer dan data sekunder. 1) Data Primer Merupakan data yang diperoleh dari pengamatan dan pengukuran besaran operasi alat yang bersangkutan secara langsung di lapangan. Pengambilan data dilakukan pada tanggal 7 Mei 2018 – 15 Mei 2018 di log sheet online pabrik 3. 2) Data Sekunder Merupakan data-data yang diperoleh dari studi literatur, meliputi : a) Temperatur, laju alir sea water, laju alir destilat, dan laju alir kondensat desain. b) Data sifat kandungan air laut. 9
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
c) Data densitas air dan enthalpy steam.
3.1 Rumus Perhitungan Evaluasi performasi Unit Desalinasi di Unit Utilitas Kaltim 3 dilakukan dengan perhitungan GOR (Gained Output Ratio), yield, koefisien perpindahan panas pada Evaporator (UE), dan koefisien perpindahan panas pada Brine Heater (UB). Adapun rumus-rumus perhitungannya adalah sebagai berikut: 1) GOR (Gained Output Ratio) √ √
E
: Rasio performa unit desalinasi keseluruhan (GOR)
Wp : Laju alir destilat (m3/h) Wc : Laju alir kondensat keluaran brine heater (m3/h) (kg/m3)
ρp
: Massa jenis destilat pada T destilat keluaran
ρc
: Massa jenis kondensat pada T kondensat keluar brine heater (kg/m3)
2) Yield
yield : Rasio antara air laut masukan dengan destilat Wp
: Laju alir destilat (m3/h)
Wf
: Laju alir umpan (m3/h)
10
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
3) Heat Transfer Rate dan Overall Heat Transfer Coeffecient A. Pada Brine Heater a) Heat Transfer Rate (∆HB) √ ∆HB
: Heat Transfer Rate (kcal/h)
Wc
: Laju alir kondensat keluaran brine heater (m3/h)
ρc
: Massa jenis kondensat pada T kondensat keluaran brine heater (kg/m3)
Hs
: Enthalpi steam sebelum melewati desuperheater (kcal/kg)
Hc
: Enthalpi kondensat yang keluar dari brine heater (kcal/kg)
b) Logarithm Mean Temperature Difference
LMTD : Beda temperatur logaritmik (oC) Ts
: Temperatur saturated steam masukan sea water heater
Tmax : Temperatur sea water keluar sea water heater (oC) Tin
: Temperatur sea water masuk sea water heater (oC)
c) Overall Heat Transfer Coeffecient
UB
: Overall heat tansfer coefficient di brine heater (kcal/m2hoC)
∆HB
: Heat transfer rate (kcal/h)
AB
: Heat transfer area pada sea water heater (m2) 11
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
LMTD: Beda temperatur logaritmik (oC) B. Pada Multi Stage Flash Evaporator a) Average Heat Transfer Rate per Stage (∆HE)
∆HE
: Heat Transfer rata-rata per stage (kcal/h)
Wf
: laju alir sea water masukan MSFE (m3/h)
Tin
: Temperatur sea water masukan brine heater (kg/m3)
Tf
: Temperatur sea water masukan (kg/m3)
Cpm
: Kapasitas kalor sea water pada temperatur (TIN+TF)/2 (kcal/kg oC)
b) Logarithm Mean Temperature Difference
∆T1
= TMAX - TIN
∆T2
= TD-TF
LMTD : Beda temperatur logaritmik (oC) TF
: Temperatur sea water masukan kondenser MSFE (kg/m3)
TIN
: Temperatur sea water masuk brine heater (oC)
TMAX
: Temperatur sea water keluaran brine heater (oC)
TD
: Temperatur distilat (oC)
c) Mean Overall Heat Transfer Coeffecient
UE
: Mean overall heat tansfer coeffecient di MSFE (kcal/m2hoC) 12
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
∆HE
: Heat transfer rata-rata per stage (kcal/h)
AE
: Heat transfer area per stage (m2)
LMTD : Beda temperatur logaritmik (oC)
13
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1
Data dan Hasil Perhitungan
Tabel 4.1 Data dan Hasil Perhitungan Desain No
Parameter
Nilai
1
Laju alir umpan
690
(m3/h)
2
Laju alir destilat
82
(m3/h)
3
Laju alir kondensat keluaran brine heater
18
(m3/h)
4
Temperatur sea water masukan
31,5
(oC)
5
Temperatur sea water masuk brine heater
102,7
(oC)
6
Temperatur sea water keluar brine heater
112
(oC)
7
Temperatur saturated steam masukan brine heater
120
(oC)
8
Temperatur kondensat keluaran brine heater
120
(oC)
9
Temperatur destilat
43
(oC)
10
Temperatur steam supply
180
(oC)
11
Densitas destilat
991,036
(kg/m3)
12
Densitas kondensat
943
(kg/m3)
13
Specific heat
0,9359
(kcal/kgoC)
14
Enthalpi steam sebelum melewati desuperheater
683,779
(kcal/kg)
15
Enthalpi kondensat yang keluar dari brin heater
120,416
(kcal/kg)
16
Heat transfer di heater
9300959
(kcal/h)
17
Heat transfer di evaporator
2397053
(kcal/h)
18
Koefisien perpindahan panas di heater
3124,549
(kcal/m2hoC)
19
Koefisien perpindahan panas di evaporator
4674,244
(kcal/m2hoC)
20
Yield
11,884
21
GOR
4,747
14
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
Tabel 4.2 Data Aktual Unit Desalinasi A NO
Tanggal
Wf
Wp
Tf
Tp
Tc
Tin
Tmax
Tss
(m3/h)
(m3/h)
(oC)
(oC)
(oC)
(oC)
(oC)
(oC)
1
7 Mei 2018
550
32
31
40
103
89
102
160
2
8 Mei 2018
550
30
30
40
104
89
102
160
3
9 Mei 2018
560
32
30
40
104
89
102
160
4
10 Mei 2018
540
30
30
40
104
89
102
160
5
11 Mei 2018
550
30
29
40
104
90
103
160
6
12 Mei 2018
540
30
30
40
103
90
102
160
7
13 Mei 2018
550
30
31
41
104
90
102
160
8
14 Mei 2018
540
30
30
40
103
89
102
160
9
15 Mei 2018
550
30
31
40
103
89
102
160
10
16 Mei 2018
550
32
31
40
103
89
102
160
Tabel 4.3 Data Aktual Unit Desalinasi B NO
Tanggal
Wf
Wp
3
3
(m /h)
(m /h)
Tf
Tp
Tc
o
o
o
( C)
( C)
Tin
Tmax
o
( C)
o
( C)
Tss (oC)
( C)
1
7 Mei 2018
510
52
31
41
112
93
102
180
2
8 Mei 2018
520
50
31
41
112
93
102
180
3
9 Mei 2018
510
53
30
40
112
93
102
180
4
10 Mei 2018
520
54
30
41
113
93
102
180
5
11 Mei 2018
520
54
30
40
113
93
102
180
6
12 Mei 2018
520
53
31
41
112
93
102
180
7
13 Mei 2018
510
54
31
42
112
93
102
180
8
14 Mei 2018
520
55
30
41
113
93
102
180
9
15 Mei 2018
520
55
31
42
113
93
102
180
10
16 Mei 2018
520
55
31
41
113
92
102
180
15
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Data Aktual Unit Desalinasi A NO
Tanggal
ρp
Ρc 3
(kg/m )
3
(kg/m )
Hs
Hc
Cpm
(kcal/kg)
(kcal/kg)
(kcal/kg o
GOR
Yield
C)
1
7 Mei 2018
992,215
956,214
497,619
103,212
0,9529
3,155
5,818
2
8 Mei 2018
992,215
955,497
497,619
104,220
0,9528
3,107
5,454
3
9 Mei 2018
992,215
955,497
497,619
104,220
0,9528
3,157
5,714
4
10 Mei 2018
992,215
955,497
497,619
104,220
0,9528
2,959
5,556
5
11 Mei 2018
992,215
955,497
497,619
104,220
0,9528
2,959
5,454
6
12 Mei 2018
992,215
956,214
497,619
103,212
0,9529
3,106
5,556
7
13 Mei 2018
991,830
955,497
497,619
104,220
0,9530
2,959
5,454
8
14 Mei 2018
992,215
956,214
497,619
103,212
0,9528
3,106
5,556
9
15 Mei 2018
992,215
956,214
497,619
103,212
0,9529
3,106
5,454
10
16 Mei 2018
992,215
956,214
497,619
103,212
0,9529
3,155
5,818
Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Data Aktual Unit Desalinasi A NO
Tanggal
𝜟HB (kcal/h)
LMTDB o
𝜟HE
UB 2 o
( C)
(kcal/m h C)
(kcal/h)
LMTDE o
UE (kcal/m2hoC)
( C)
1
7 Mei 2018
3965708
7,766
2067,425
1554833
10,483
1837,870
2
8 Mei 2018
3765800
8,985
1696,919
1581474
10,455
1874,278
3
9 Mei 2018
3954090
7,766
2061,368
1610228
10,455
1908,356
4
10 Mei 2018
3954090
8,984
1781,765
1552720
10,455
1840,201
5
11 Mei 2018
3954090
7,766
2061,368
1635083
10,400
1948,091
6
12 Mei 2018
3776865
7,456
2050,82
1579203
9,420
2077,254
7
13 Mei 2018
3954090
7,456
2147,052
1581806
9,448
2074,545
8
14 Mei 2018
3776865
8,984
1701,905
1552720
10,455
1840,201
9
15 Mei 2018
3776865
7,765
1968,976
1554833
10,483
1837,870
10
16 Mei 2018
3965708
7,765
2067,425
1554833
10,483
1837,870
16
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
Tabel 4.6 Hasil Perhitngan Data Aktual Unit Desalinasi B NO
Tanggal
ρp
ρc
Hs
Hc
Cpm
(kg/m3)
(kg/m3)
(kcal/kg)
(kcal/kg)
(kcal/kg o
GOR
Yield
C)
1
7 Mei 2018
991,830
949,761
663,779
112,306
0,9532
4,321
10,196
2
8 Mei 2018
991,830
949,761
663,779
112,306
0,9532
4,222
9,615
3
9 Mei 2018
992,215
949,761
663,779
112,306
0,9531
4,235
10,392
4
10 Mei 2018
991,830
949,044
663,779
113,319
0,9531
4,316
10,384
5
11 Mei 2018
992,215
949,044
663,779
113,319
0,9531
4,317
10,384
6
12 Mei 2018
991,830
949,761
663,779
112,306
0,9532
4,404
10,192
7
13 Mei 2018
991,436
949,761
663,779
112,306
0,9532
4,314
10,588
8
14 Mei 2018
991,830
949,044
663,779
113,319
0,9531
4,396
10,576
9
15 Mei 2018
991,436
949,044
663,779
113,319
0,9532
4,395
10,576
10
16 Mei 2018
991,830
949,044
663,779
113,319
0,9531
4,572
10,576
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Data Aktual Unit Desalinasi B NO
Tanggal
𝜟HB (kcal/h)
LMTDB o
𝜟HE
UB 2 o
( C)
(kcal/m h C)
(kcal/h)
LMTDE o
( C)
UE (kcal/m2hoC)
1
7 Mei 2018
6578861
16,082
1656,156
1541670
6,323868
3020,892
2
8 Mei 2018
6473600
16,082
1629,657
1571899
6,323868
3080,125
3
9 Mei 2018
6842016
16,082
1722,402
1566372
6,294174
3083,774
4
10 Mei 2018
6826869
16,082
1718,589
1597085
6,294174
3144,24
5
11 Mei 2018
6826869
16,082
1718,589
1597085
6,294174
3144,24
6
12 Mei 2018
6578861
16,082
1656,156
1571899
6,323868
3080,125
7
13 Mei 2018
6842016
16,082
1722,402
1541670
6,323868
3020,892
8
14 Mei 2018
6826869
17,107
1615,641
1597085
6,294174
3144,24
9
15 Mei 2018
6826869
17,107
1615,641
1571899
6,323868
3080,125
10
16 Mei 2018
6564298
14,426
1842,115
1546384
7,370116
2599,976
4.2 Pembahasan Tugas khusus ini bertujuan untuk menguji performa unit Desalinasi di pabrik 3. Unit Desalinasi Pabrik 3 terdiri dari 2 unit yaitu Unit Desalinasi A dan Unit Desalinasi B. Dalam menguji performa Unit desalinasi Pabrik 3 digunakan beberapa parameter yang terdapat pada buku Petunjuk Operasi Desalinasi Pabrik 3 yaitu yield, GOR(Gained Output Ratio), koefisien transfer panas di Brine 17
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
Heater dan Multi Stage Flash Evaporator. Data yang digunakan dalam perhitungan tugas khusus ini adalah data pada tanggal 7 Mei 2018- 16 Mei 2018. Sebagai pembanding digunakan data desain yang diperoleh dari buku Petunjuk Operasi Desalinasi Pabrik 3. Yield adalah perbandingan antara destilat yang terbentuk dengan umpan air laut yang dimasukkan. Harga yield menunjukan kinerja dari unit desalinasi. Semakin besar yield maka kinerja unit desalinasi semakin baik. Nilai yield aktual dan desain dapat dilihat pada gambar 4.1. Desalinasi A Desalinasi B Desain
14
Yield (%)
12 10 8 6 4 2 0
16/05/18
14/05/18
12/05/18
10/05/18
08/05/18
06/05/18
Tanggal
Gambar 4.1. Grafik Perbandingan Nilai Yield Aktual dan Nilai Yield Desain Dari hasil perhitungan didapat nilai yield desain sebesar 11,884. Dari gambar 4.1 terlihat bahwa nilai yield unit desalinasi A dan B dibawah yield desain yaitu untuk desalinasi A rata-rata yield dari tanggal 7 Mei 2018-16 Mei 2018 sebesar 5,584 dan untuk desalinasi B rata-rata yield dari tanggal 7 Mei 2018-16 Mei 2018 sebesar 10,348. GOR (Gain Output Ratio) merupakan rasio antara destilat yang dihasilkan dengan jumlah steam yang digunakan untuk memanaskan sea water. Nilai GOR aktual dan desain dapat dilihat pada gambar 4.2.
18
GOR
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
Desalinasi A Desalinasi B Desain
16/05/2018
14/05/2018
12/05/2018
10/05/2018
08/05/2018
06/05/2018
Tanggal
Gambar 4.2. Grafik Perbandingan Nilai GOR Aktual dan Nilai GOR Desain Dari hasil perhitungan didapat nilai GOR desain sebesar 4,747. Dari gambar 4.2 terlihat bahwa nilai GOR unit desalinasi A dan B dibawah GOR desain yaitu untuk desalinasi A rata-rata GOR dari tanggal 7 Mei 2018-16 Mei 2018 sebesar 3,077 dan untuk desalinasi B rata-rata GOR dari tanggal 7 Mei 2018-16 Mei 2018 sebesar 4,349. Parameter selanjutnya yang digunakan dalam uji performa unit desalinasi adalah koefisien perpindahan panas di brine heater dan multi stage flash evaporator. Koefisien perpindahan panas didapat dengan membagi laju transfer perpindahan panas dengan LMTD dan luas transfer panas. Nilai koefisien
UB
perpindahan panas brine heater aktual dan desain dapat dilihat digambar 4.3. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Desalinasi A Desalinasi B Desain 16/05/2018
14/05/2018
12/05/2018
10/05/2018
08/05/2018
06/05/2018
Tanggal
Gambar 4.3. Grafik Perbandingan Nilai Koefisien Perpindahan Panas Aktual dan Nilai Desain di Brine Heater. 19
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
Dari hasil perhitungan didapat nilai koefisien perpindahan panas di brine heater desain sebesar 3124,549. Dari gambar 4.3 terlihat bahwa nilai koefisien perpindahan panas di brine heater unit desalinasi A dan B dibawah koefisien perpindahan panas di brine heater desain yaitu untuk desalinasi A rata-rata koefisien perpindahan panas di brine heater dari tanggal 7 Mei 2018-16 Mei 2018 sebesar 1960,502. dan untuk desalinasi B rata-rata koefisien perpindahan panas di brine heater dari tanggal 7 Mei 2018-16 Mei 2018 sebesar 1689,735. Nilai koefisien perpindahan panas aktual dan desain di multi stage flash
UE
evaporator dapat dilihat digambar 4.4. 5000,000 4500,000 4000,000 3500,000 3000,000 2500,000 2000,000 1500,000 1000,000 500,000 0,000
Desalinasi A Desalinasi B Desain 16/05/2018
14/05/2018
12/05/2018
10/05/2018
08/05/2018
06/05/2018
Tanggal
Gambar 4.4. Grafik Perbandingan Nilai Koefisien Perpindahan Panas Aktual dan Nilai Desain di Multi Stage Flash Evaporator. Dari hasil perhitungan didapat nilai koefisien perpindahan panas di multi stage flash evaporator desain sebesar 4674,244. Dari gambar 4.4 terlihat bahwa nilai koefisien perpindahan panas di multi stage flash evaporator unit desalinasi A dan B dibawah koefisien perpindahan panas di multi stage flash evaporator desain yaitu untuk desalinasi A rata-rata koefisien perpindahan panas di multi stage flash evaporator dari tanggal 7 Mei 2018-16 Mei 2018 sebesar 1907,654 dan untuk desalinasi B rata-rata koefisien perpindahan panas di multi stage flash evaporator dari tanggal 7 Mei 2018-16 Mei 2018 sebesar 3039,863.
20
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
Dari 3 parameter diatas terlihat bahwa nilai semua parameter aktual dibawah desain hal ini dapat disebabkan oleh adanya kerak yang menyebabkan penyumbatan pada tube-tube didalam evaporator maupun di brine heater. Sehingga laju alir laut yang digunakan untuk mengkondensasikan uap ai laut hasil dari brine heater berkurang dan menyebabkan laju transfer panas menurun. Jenis utama kerak yang terbentuk adalah kalsium karbonat (CaCO3), Magnesium Hidroksida (Mg(OH)2) atau Magnesium Karbonat (MgCO3) dan Kalsium Sulfat (CaSO4). Kerak CaCO3 dan MgCO3 sebagai hasil dekomposisi panas dari ion bikarbonat. Sedangkan kerak CaSO4 sebagai hasil reaksi ion kalsium dan ion sulfat yang ada didalam air laut. Kerak akan mengurangi keefektifan produksi dan konsumsi panas.
21
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Dari hasil perhitungan pada unit desalinasi pabrik 3 pada tanggal 7 Mei 2018-16 Mei 2018 dapat disimpulkan bahwa: 1) Data desain yield adalah 11,884 % sedangkan rata rata data aktualnya untuk desalinasi A dan desalinasi B sebesar 5,584 % dan 10,348 %. 2) Data desain GOR adalah 4,744 sedangkan rata rata data aktualnya untuk desalinasi A dan desalinasi B sebesar 3,077 dan 4,350. 3) Koefisien perpindahan panas di brine heater adalah 3124,549 (kcal/m2hoC) sedangkan rata rata data aktualnya untuk desalinasi A dan desalinasi B sebesar 1960,502 (kcal/m2hoC) dan 1689,735 (kcal/m2hoC). 4) Koefisien perpindahan panas di multi stage flash evaporator adalah 4674,244 (kcal/m2hoC) sedangkan rata rata data aktualnya untuk desalinasi A dan desalinasi B sebesar 1907,654 (kcal/m2hoC) dan 3039,863 (kcal/m2hoC). 5) Penurunan performa unit desalinasi dipabrik 3 disebabkan karena adanya kerak pada tube-tube di brine heater dan multi stage flash evaporator sehingga transfer panas berkurang.
5.2 Saran 1) Dilakukan mechanical cleaning pada brine heater dan multi stage flash evaporator
22
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
Daftar Pustaka Diassaputri, Annisa.,(2016), “Analisa Performance Desalination MSFE-OT Pabrik 1A”, PT Pupuk Kalimantan Timur, Bontang. Geankoplis, Christie J.,(1993),”Transport Processes and Unit Operations”,3rd Ed, Prentice-Hall, Inc, New Jersey Perry, R.H. and Green, D.W., (1984), “Perry’s Chemical Engineer’s Handbook”, 7th Ed, McGraw Hill Book Company, Singapore Sari, I.R.,(2017),”Evaluasi Performa Unit Desalinasi Urea Pabrik 1A”, PT Pupuk Kalimantan Timur, Bontang. Seleng,Hernytha dan Joni Hermanto.,(2016),”Analisa Performa Unit Desalinasi Urea 1A Setelah Maintenance pada Tanggal 19-28 April 2017”, PT Pupuk Kalimantan Timur, Bontang. Tasrif, A dkk.,(1988),”Petunjuk Operasi Unit Desalinasi”, PT Pupuk Kalimantan Timur, Bontang.
23
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
LAMPIRAN
24
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
Perhitungan Berikut ini merupakan contoh perhitungan data desain : 1. Perhitungan yield
Dimana, Yield
: Rasio antara air laut masukan dengan destilat
Wp
: Laju alir destilat (m3/h)
Wf
: Laju alir umpan (m3/h)
2. Perhitungan GOR (Gain Output Ratio) √ √ √ √
Dimana, E
: Rasio performa unit desalinasi keseluruhan (GOR)
Wp : Laju alir distilat (m3/h) Wc : Laju alir kondensat keluaran brine heater (m3/h) (kg/m3)
ρp
: Massa jenis destilat pada T destilat keluaran
ρc
: Massa jenis kondensat pada T kondensat keluar brine heater (kg/m3)
3. Perhitungan Overall Heat Transfer Coefficient a) Brine Heater 25
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
1) Heat Transfer Rate (𝜟HB) √ √
Dimana, ∆HB
: Heat Transfer Rate (kcal/h)
Wc
: Laju alir kondensat keluaran brine heater (m3/h)
ρc
: Massa jenis kondensat pada T kondensat keluaran brine heater (kg/m3)
Hs
: Enthalpi steam sebelum melewati desuperheater (kcal/kg)
Hc
: Enthalpi kondensat yang keluar dari brine heater (kcal/kg)
2) Logarithm Mean Temperature Difference
(oC)
Dimana, LMTD : Beda temperatur logaritmik (oC) Ts
: Temperatur saturated steam masukan sea water heater
Tmax : Temperatur sea water keluar sea water heater (oC) Tin
: Temperatur sea water masuk sea water heater (oC)
3) Overall Heat Transfer Coefficient
26
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
Dimana, UB
: Overall heat tansfer coefficient di brine heater (kcal/m2hoC)
∆HB
: Heat transfer rate (kcal/h)
AB
: Heat transfer area pada sea water heater (m2)
LMTD: Beda temperatur logaritmik (oC)
b) Multi Stage Flash Evaporator 1) Heat Transfer Rate per stage (𝜟HE)
Dimana, ∆HE
: Heat Transfer rata-rata per stage (kcal/h)
Wf
: laju alir sea water masukan MSFE (m3/h)
Tin
: Temperatur sea water masukan brine heater (kg/m3)
Tf
: Temperatur sea water masukan (kg/m3)
Cpm
: Kapasitas kalor sea water pada temperatur (TIN+TF)/2 (kcal/kg oC)
2) Logarithm Mean Temperature Difference
27
Laporan Khusus Kerja Praktek PT. Pupuk Kalimantan Timur
Dimana,
∆T1
= TMAX - TIN
∆T2
= TD-TF
LMTD : Beda temperatur logaritmik (oC) TF
: Temperatur sea water masukan kondenser MSFE (kg/m3)
TIN
: Temperatur sea water masuk brine heater (oC)
TMAX
: Temperatur sea water keluaran brine heater (oC)
TD
: Temperatur destilat (oC)
3) Mean Overall Heat Transfer Coefficient
kcal/m2hoC Dimana, UE
: Mean overall heat tansfer coeffecient di MSFE (kcal/m2hoC)
∆HE
: Heat transfer rata-rata per stage (kcal/h)
AE
: Heat transfer area per stage (m2)
LMTD : Beda temperatur logaritmik (oC)
28
