Tugas Khusus Evaluasi 220HE06 [PDF]

Citation preview

HALAMAN PENGESAHAN



LAPORAN KERJA PRAKTIK EVALUASI PERFORMA PADA 1st DAO Evaporator (220-E-106) UNIT PDU LUBE OIL COMPLEX III



PT PERTAMINA (Persero) RU IV CILACAP Periode Mei – Juni 2018 Disusun Oleh: Vika Rahmalia



121130341



Indra Berliana



121140087



Telah disahkan dan disetujui pada 3 Juli 2018



Mengetahui,



Lead of Process Engineering



Hermawan Yudhistiro Nopek. 746571



Pembimbing Lapangan



Karina Dwi Haryani Nopek. 752536



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



KATA PENGANTAR



Puji syukur kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Kerja Praktik (KP) dan penyusunan laporan Kerja Praktik di PT. Pertamina (Persero) RU IV Cilacap dengan judul Evaluasi Performa dan Konfigurasi Pengendalian Proses pada 1st DAO Evaporator (220-E-106) Lube Oil Complex III sesuai dengan waktu yang diharapkan. Laporan disusun untuk memenuhi persyaratan mata kuliah Kerja Praktik di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Industri, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta. Kerja praktik dilaksanakan pada periode Mei – Juni 2018 di bagian Process Engineering (PE) PT. Pertamina (Persero) RU IV Cilacap. Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Allah SWT atas kesempatan dan kemudahan yang telah diberikan. 2. Keluarga



dan



teman-teman



yang



telah



memberikan



doa



dan



dukungannya. 3. Bapak Dr. Eng. Yulius Deddy Hermawan, S.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta sekaligus dosen pembimbing kerja praktik. 4. Bapak Hermawan Yudhistiro selaku Lead of Process Engineering (PE). 5. Mba Karina Dwi Haryani selaku pembimbing lapangan kerja praktik. 6. Seluruh staf PE PT Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap. 7. Semua pihak yang telah membantu selama pelaksanaan kerja praktik. Penyusun menyadari keterbatasan dan kemampuan dalam penyusunan laporan ini, besar harapan penulis akan saran dan kritikan yang sifatnya membangun. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.



Cilacap,



Juli 2018



Penyusun



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



i



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



INTISARI Propan Deasphalting Unit III (PDU III) merupakan salah satu unit yang terdapat dalam Lube Oil Complex III (LOC III) yang berfungsi untuk memisahkan oil dari asphalt yang terdapat dalam short residue. Pada Bulan Desember 2017 hingga Bulan Februari 2018 menunjukkan bahwa persen opening valve semakin besar pada inlet tube side 1st DAO Evaporator (220-E106) yang membawa steam namun justru terjadi penurunan temperature outlet. Hal ini tidak sesuai dengan teori yang seharusnya ketika persen opening valve semakin besar maka suhu yang ditransfer oleh steam juga semakin besar. Pada Bulan Desember 2017, dengan persen opening valve inlet steam 42.03 % dapat memanaskan DAO Mix dengan ΔT 23.88 oC namun pada Bulan Mei 2018, dengan persen opening valve inlet steam 46.05% hanya dapat memanaskan DAO Mix dengan ΔT 18.49 oC. Perubahan ΔT ini sangat dipengaruhi oleh temperatur inlet dan outlet DAO Mix. Perubahan ini menyebabkan kinerja 1st DAO Evaporator (220-E-106) menjadi tidak optimal. Performa 1st DAO Evaporator (220-E-106) berada dibawah toleransi performa heat exchanger normal operasi berdasar pada hasil evaluasi paramater utama seperti Heat Duty pada shell side sebesar 6.027.085,6 kcal/hr (Januari 2018), 6.168.042,3 kcal/hr (Februari 2018), 6.210.326,5 kcal/hr (Maret 2018) yang mengalami penurunan jika dibandingkan dengan kondisi desain sebesar 7.200.000 kcal/hr. Heat Duty pada tube side sebesar 7.150.632,9 kcal/hr (Januari 2018), 7.150.632,9 kcal/hr (Februari 2018), 7.150.632,9 kcal/hr (Maret 2018) yang mengalami penurunan jika dibandingkan dengan kondisi desain sebesar 7.200.000 kcal/hr. Dirty factor (Rd) pada shell side sebesar 0,0024 hr.m2 0C/kcal (Januari 2018 ), 0,0022 hr.m2 0C/kcal (Februari 2018), 0,0022 hr.m2 0C/kcal (Maret 2018 ) vs kondisi desain sebesar 0,00034 hr.m2 0C/kcal. Dirty factor (Rd) pada tube side sebesar 0,0007 hr.m2 0C/kcal (Januari 2018 ), 0,0007 hr.m2 0C/kcal (Februari 2018), 0,0007 hr.m2 0C/kcal (Maret 2018 ) vs kondisi desain sebesar 0,0001 hr.m2 0C/kcal. Dan ΔP shell side 0,45 kg/cm2 (Januari 2018), 0,31 kg/cm2 (Februari 2018), 0,24 kg/cm2 (Maret 2018) vs kondisi desain sebesar 0.22 kg/cm2 . Kemudian ΔP tube side 0,07 kg/cm2 (Januari 2018), 0,07 kg/cm2 (Februari 2018), 0,07 kg/cm2 (Maret 2018) vs kondisi desain sebesar 0.15 kg/cm2 Berdasarkan hasil perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa kinerja 1st DAO Evaporator (220-E-106) sudah mengalami penurunan performa yang ditunjukkan dari hasil parameter evealuasi kondisi aktual yang berada di bawah range kondisi desain. Hal ini dikarenakan faktor-faktor yang sudah dibahas dalam pembahasan parameter –parameter diatas. Untuk itu perlu adanya tinjauan lebih lanjut untuk mengoptimalkan kinerja 1st DAO Evaporator (220 E–106), salah satunya dengan tinjauan pemanas LP Steam dan dapat dilakukan cleaning berkala pada kesempatan pit stop agar performa pertukaran panas tetap terjaga pada kisaran kondisi desain.



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



ii



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



DAFTAR ISI KATA PENGANTAR.............................................................................................. i INTISARI ................................................................................................................. ii DAFTAR ISI ............................................................................................................ iii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... iv DAFTAR TABEL .................................................................................................... v BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................................................. 1 1.2 Ruang Lingkup ............................................................................................. 2 1.3 Maksud dan Tujuan ...................................................................................... 2 1.4 Metode Pendekatan ...................................................................................... 3 BAB II UNIT PRODUKSI 2.1 Deskripsi Proses ........................................................................................... 4 2.2 Teori Dasar Perpindahan Panas.................................................................... 6 2.3 Heat Exchanger (220-E-106) ....................................................................... 9 2.4 Pertimbangan Pemilihan Fluida dalam Heat Exchanger Shell and Tube .... 13 2.5 Fouling pada Heat Exchanger...................................................................... 14 2.6 Pembersihan Heat Exchanger ...................................................................... 15 2.7 Analisa Performa Heat Exchanger ............................................................... 17 2.8 Evaporator .................................................................................................... 18 BAB III METODOLOGI 3.1 Pengumpulan Data ....................................................................................... 22 3.2 Pengolahan Data ........................................................................................... 23 3.3 Perhitungan................................................................................................... 24 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisa kinerja 1st DAO Evaporator (220-E-106) ...................................... 31 BAB V Penutup 5.1 Kesimpulan................................................................................................... 41 5.2 Saran ............................................................................................................. 43 DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 44 LAMPIRAN Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



iii



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



DAFTAR GAMBAR



Gambar 1. Struktur Heat Exchanger ................................................................. 10 Gambar 2. Profil Temperatur Aliran Counter-Current ..................................... 12 Gambar 3. Profil Temperatur Aliran Co-Current .............................................. 12 Gambar 4. Aliran Cross Flow dan Kenaikan Temperatur ................................. 13 Gambar 5. Arus Fluida pada Heat Exchanger (220-E-106) .............................. 24 Gambar 6. Diagram proses sederhana propan recovery system pada fraksi DAO di Propan Deasphalting Unit III (PDU III) ....................................... 32



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



iv



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



DAFTAR TABEL



Tabel 3.1 Spesifikasi data desain 1st DAO Evaporator (220-E–106) ................ 22 Tabel 3.2 Data Aktual 1st DAO Evaporator (220-E-106) Unit PDU III ........... 23 Tabel 4.1 Trending kapasitas PDU III Bulan Desember 2017-Mei 2018 .......... 33 Tabel 4.2 Trending data flowrate inlet, outlet propan dan DAO Mix ............... 34 Tabel 4.3 Data aktual 1st DAO Evaporator (220 E – 106) .................................. 35 Tabel 4.4 Perbandingan kondisi desain dari specification sheet vs kalkulasi desain dengan excel ............................................................................ 37 Tabel 4.5 Perbandingan flow dan heat duty desain vs aktual pada 1st DAO Evaporator (220-E–106) ................................................................... 38 Tabel 4.6 Perbandingan nilai Rd kondisi desain vs aktual 1st DAO Evaporator (220-E-106)......................................................................................... 38 Tabel 4.7Perbandingan ΔP kondisi desain vs aktual untuk T inlet shell 65 oC pada 1st DAO Evaporator (220-E-106) ............................................... 39 Tabel 4.8 Perbandingan Hasil Perhitungan 1st DAO Evaporator 220-E-106 Kondisi Desain dan Aktual ................................................................. 40



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



v



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



BAB I PENDAHULUAN



1.1 Latar Belakang Propan Deasphalting Unit III (PDU III) merupakan salah satu unit yang terdapat dalam Lube Oil Complex III (LOC III) yang berfungsi untuk memisahkan oil dari asphalt yang terdapat dalam short residue. Metode yang sering digunakan untuk memisahkan oil dengan asphalt adalah dengan proses distilasi, namun karena keterbatasan proses tidak dapat diaplikasikan pada fraksi minyak yang lebih berat dan tidak dapat diuapkan/didistilasi pada vakum distilasi tanpa terjadi cracking. Untuk mengatasi keterbatasan itu maka proses pemisahan menggunakan proses ekstraksi yaitu propan deasphalting. Proses utama pada unit Propan Deasphalting ini dapat terbagi menjadi tiga proses secara garis besar yaitu seksi ekstraksi, seksi solvent recovery, dan sirkulasi propan. Pada seksi solvent recovery, fase DAO yang mengandung 90 %-wt propan meninggalkan top ekstraktor dan masuk ke propan evaporator. Disini propan dipisahkan dengan proses flashing dalam dua tahap pada temperatur yang berbeda. Pada tahap pertama digunakan LP steam sebagai medium pemanas dan hot oil pada tahap kedua. Pada kondisi desain, proses solvent recovery pada DAO system ini menggunakan tiga unit exchanger yang beroperasi secara seri yaitu RDC Overhead Exchangers (220-E-105), 1st DAO Evaporator (220-E-106), dan 2nd DAO Evaporator (220-E-107). DAO yang terpisah di evaporator masih mengandung sedikit propan dan dialirkan ke atmospherik Stripping Column Deasphalted Oil Stripper (220-C-102) di mana propan yang tertinggal diuapkan dengan stripping steam dan DAO yang telah terbebas dari propan dikirim ke storage tank. Setelah melakukan pengumpulan data aktual kondisi heat exchanger di PDU III dan MDU III, ada beberapa heat exchanger yang mengalami penurunan performa diantaranya adalah 1st DAO Evaporator (220-E-106) pada PDU III dan Warm Wash Solvent (240-E-128) pada MDU III. Untuk detail hasil data aktual Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



1



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



tercantum di lampiran. Sehingga, dari hasil data aktual tersebut dipilihlah 1st DAO Evaporator (220-E-106) untuk dievaluasi. Kondisi aktual saat ini, 1st DAO Evaporator (220-E-106) mengalami penurunan performa pertukaran panas yang terindikasi dari penurunan temperatur outlet DAO Mix dibandingkan dengan kondisi desain. Pada Bulan Desember 2017 hingga Bulan Februari 2018 menunjukkan bahwa persen opening valve semakin besar pada inlet tube side 1st DAO Evaporator (220-E-106) yang membawa steam namun justru terjadi penurunan temperature outlet pada shell side. Hal ini tidak sesuai dengan teori yang seharusnya ketika persen opening valve semakin besar maka suhu yang ditransfer oleh steam juga semakin besar. Ini menandakan bahwa adanya penurunan performa pertukaran panas yang perlu di evaluasi lebih lanjut. Didukung pula oleh data pada Bulan Maret-Mei 2018 dimana ada ketidakstabilan pada temperature outlet diberbagai persen opening valve. 1.2 Ruang Lingkup Pada laporan kerja praktik ini ruang lingkup pembahasan adalah evaluasi sistem pertukaran panas 1st DAO Evaporator (220-E-106) dengan indikasi adanya penurunan performa pertukaran panas yang mengakibatkan temperatur outlet shell side tidak sesuai dengan kondisi desain. Evaluasi dilakukan dengan perbandingan basis data kondisi operasi desain dan kondisi data actual saat ini (Desember 2017Mei 2018). Hasil perhitungan kondisi aktual vs kondisi desain dengan fokus parameter analisis sebagai berikut: 1. U (overall heat transfer coefficient) 2. Rd (fouling resistance) 3. Pressure Drop 4. Velocity 5. Heat Duty 1.3 Maksud dan Tujuan Penyusunan Laporan Kerja Praktik ini ditujukan sebgai salah satu syarat kelulusan pada program Kerja Praktik PT Pertamina (Persero) periode Mei-Juni 2018. Tujuan lainnya dari penyusunan Laporan Kerja Praktik ini adalah: Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



2



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



1. Menerapkan ilmu yang telah didapat di bangku iniversitas untuk kondisi operasi pabrik dan menghadapi kendala aktual khususnya di Unit PDU III. 2. Melakukan evaluasi sistem pertukaran panas 1st DAO Evaporator (220-E106) aktual yang dibandingkan dengan kondisi desain sesuai parameter yang telah ditentukan 1.4 Metode Pendekatan Metode pendekatan yang dapat dilakukan pada penyusunan laporan ini adalah: 1. Mengkaji seluruh heat exchanger yang terdapat pada Unit PDU III dan MDU III dengan melakukan tracking data dari tag number yang diketahui dari P&ID setiap unit. Tracking data ini dilakukan dengan bantuan Distributed Control System (DCS) untuk mendapatkan data-data berupa temperature inlet atau outlet serta persen opening valve. 2. Membuat ringkasan atas heat exchanger yang telah dikaji (terlampir). 3. Menentukan salah satu heat exchanger yang perlu dianalisa. 4. Mengetahui performa dari 1st DAO Evaporator (220-E-106) pada unit PDU III berdasarkan parameter coefficient heat transfer, dirt factor, pressure drop, velocity dan heat duty.



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



3



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



BAB II TINJAUAN PUSTAKA



2.1 Deskripsi Proses Pada propan deasphalting proses, short residu dikontakkan dengan cairan propan pada kondisi temperatur dan tekanan tertentu. Dengan mengkontakkan cairan propan dengan short residu pada temperatur esktraksi antara 38 oC s/d 70 o



C akan terbentuk dua fase liquid yaitu fase liquid yang kaya propan dan



mengandung extracted oil (DAO) dan fase liquid asphalt yang mengandung sedikit propan dan oil. Dalam prosesnya, PDU III terbagi ke dalam tiga seksi sebagai berikut : 



Seksi Ekstraksi 1. Feed Pre Cooler (220-E-103) Alat ini berfungsi untuk mendinginkan feed short residu yang telah dicampur dengan sedikit propan (predillution propan) sampai temperature ekstraksi dan masuk melalui top ekstraktor (RDC). Propan predilution diperlukan karena short residu mempunyai viskositas sangat tinggi pada temperatur rendah pada seksi ini sehingga penambahan propan juga dapat meningkatkan transfer panas (viskositas campuran menurun). Selain itu alat ini berfungsi untuk mendinginkan cairan propan untuk diumpankan ke bottom ekstraktor. 2. Deasphalting Rotating Disc Contactor (220-C-101) Alat ini berfungsi sebagai ekstraksi. Propan masuk melalui bottom RDC mengalir ke atas sedangkan short residue yang masuk dari top ektraktor mengalir ke bawah kemudian bertemu dan membentuk fase dispersi. Propan yang mengalir ke atas akan mengkstrak fraksi oil (DAO), sedangkan material asphalt yang tidak terlarut bersama sama dengan fraksi minyak berat akan mengalir ke bagian bottom ekstraktor



dan keluar



sebagai bottom produk/ propan asphalt. Ekstraksi dilaksanakan pada tekanan 31.5 kg/cm2 G dan temperatur 70 oC pada top ekstraktor (RDC) dan temperatur 38 oC pada bottom RDC. Untuk memperoleh temperatur Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



4



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



tinggi pada top RDC steam coil dipasang diatas inlet feed. 



Seksi DAO dan Solvent Recovery 1. 1st DAO Evaporator (220-E-106) Alat ini berfungsi memisahkan propan dari fase DAO Mix yang masih mengandung 90%-wt propan yang berasal dari top ekstraktor. Propan dipisahkan dengan proses flashing dua tahap pada temperatur yang berbeda. Pada tahap pertama digunakan LP steam sebagai médium pemanas, dan harus dapat menguapkan 95% propan di aliran DAO Mix. 2. 2nd DAO Evaporator (220-E-107) Pada alat ini dilakukan pemisahan propan tahap kedua, untuk menguapkan sisa propan dari 1st DAO Evaporator dengan temperatur yang lebih tinggi. Medium pemanas yang digunakan adalah hot oil.. 3. DAO Stripper 6 Valve Trays (220-C-102) DAO yang terpisah dari 2nd DAO evaporator masih mengandung sedikit propan, sehingga pada alat ini propan yang tertinggal diuapkan menggunakan stripping steam. DAO yang telah terbebas dari propan dikirim ke storage tank. 4. RDC Overhead Exchanger (220-E-105 A/B/C) Pada alat perpindahan panas ini, memanfaatkan DAO bebas propan sebelum dikirim ke storage tank untuk memanaskan aliran DAO Mix dari top ekstraktor yang akan masuk ke 1st DAO Evaporator. 5. Asphalt Heater (220-E-109 A/B) Memanaskan campuran propan dan asphalt yang mengandung 23%-wt propan dengan hot oil hingga mencapai kondisi operasi yang sesuai dengan Asphalt Flash Tower. 6. Asphalt Flash Tower (220-C-103) Pada alat ini propan dipisahkan dengan double effect evaporation yaitu proses flashing pada tekanan tinggi. 7. Asphalt Stripper 6 Shower Deck Trays (220-C-104) Sisa-sisa propan diambil ( ± 1%wt ) diambil dengan stripping steam



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



5



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



pada atmosferic (tekanan rendah) stripping column. Asphalt yang telah terbebas dari propan dipompakan ke fuel blending atau bitumen blending yang sebelumnya untuk konservasi energi digunakan untuk menghasilkan LP steam. 



Seksi Sirkulasi Propan 1. Propan Condenser (220-E-112 A/B) Propan yang telah dipisahkan (flash-off) dari evaporator dan high pressure



flash



column



dikondensasikan



menggunakan



Propan



Condenser. 2. Propan Accumulator (220-V-103) Tempat penyimpanan propan hasil recovery dari alat-alat sebelumnya. 3. Stripper Overhead Condenser (220-E-111) Mengkondensasikan propan/steam overhead yang berasal dari kedua stripping column, kemudian dikumpulkan di overhead KO vessel dan secara kontinyu dikirim ke sewer. 4. Compressor Suction K.O Drum (220-V-101) Tempat



penyimpanan



propan/steam



overhead



yang



telah



dikondensasikan. 5. Propan Compressor (220-K-101) Reciprocating compressor ini digunakan untuk menekan uap propan yang bebas dari air/oil dikembalikan ke high pressure system bergabung dengan aliran uap propan dari high pressure flash column dan evaporator dimana akan terjadi kondensasi dan dikumpulkan di propan akumulator. 6. Propan Cooler (220-E-102 A/B) Untuk mendinginkan propan yang berasal dari propan akumulator yang akan disirkulasikan ke bottom RDC dan feed predilution menggunakan pompa sirkulasi propan. 2.2 Teori Dasar Perpindahan Panas Heat transfer atau perpindahan panas merupakan salah satu fenomena yang paling sering terjadi dalam industri proses kimia. Keekonomian operasi kilang Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



6



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



seringkali ditentukan oleh efektivitas penggunaan dan pemanfaatan panas pada sistem. Heat exchanger merupakan peralatan yang berfungsi untuk memfasilitasi perpindahan panas pada suatu proses baik untuk pendinginan (cooling dan condensation) maupun pemanasan (heating dan evaporating). (Sinnott, 2005) Pada heat exchanger, mekanisme perpindahan panas dapat berlangsung dengan 2 cara, yaitu konduksi dan konveksi. A. Perpindahan Panas secara Konduksi Perpindahan panas secara konduksi merupakan perpindahan panas antara molekul-molekul yang saling berdekatan antar yang satu dengan yang lainnya dan tidak diikuti oleh perpindahan molekul-molekul tersebut secara fisik. Suatu material bahan yang mempunyai gradient, maka kalor akan mengalir tanpa disertai oleh suatu gerakan zat. Aliran kalor seperti ini disebut konduksi atau hantaran. Konduksi thermal pada logam - logam padat terjadi akibat gerakan elektron yang terikat dan konduksi thermal mempunyai hubungan dengan konduktivitas listrik. Pemanasan pada logam berarti pengaktifan gerakan molekul, sedangkan pendinginan berarti pengurangan gerakan molekul. (McCabe, 1993). Molekul-molekul benda yang panas bergetar lebih cepat dibandingkan molekul-molekul benda yang berada dalam keadaan dingin. Getarangetaran yang cepat ini, tenaganya dilimpahkan kepada molekul



di



sekelilingnya sehingga menyebabkan getaran yang lebih cepat maka akan memberikan panas. Contoh perpindahan kalor secara konduksi antara lain: perpindahan kalor pada logam ketel pemasak air atau batang logam pada dinding tungku. Laju perpindahan kalor secara konduksi sebanding dengan gradien suhu dan dengan konstanta kesetimbangan (konduksi) maka menjadi persamaan Fourier



(McCabe, 1993)



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



7



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



dengan:



q



= laju perpindahan panas = gradient suhu ke arah perpindahan panas



k



= konduktivitas termal



A = luas permukaan bidang datar Tanda



minus



(-)



digunakan



untuk



memenuhi



hukum



kedua



Termodinamika yaitu “Kalor mengalir ke tempat yang lebih rendah dalam skala temperatur“ (Holman, 1986). B. Perpindahan Panas secara Konveksi Arus fluida yang melintas pada suatu permukaan, maka akan ikut terbawa sejumlah enthalpi. Aliran enthalpi ini disebut aliran konveksi kalor atau konveksi. Perpindahan panas secara konveksi merupakan perpindahan panas dari suatu zat ke zat yang lain disertai dengan gerakan partikel atau zat tersebut secara fisik. Konveksi merupakan suatu fenomena makroskopik dan hanya berlangsung bila ada gaya yang bekerja pada partikel atau ada arus fluida yang dapat membuat gerakan melawan gaya gesek. (McCabe, 1993). Contoh sederhana pepindahan panas secara konveksi adalah aliran air yang dipanaskan dalam belanga. Kalor yang dipindahkan secara konveksi dinyatakan dengan persamaan Newton tentang pendinginan (Holman, 1986).



dengan: q



= kalor yang dipindahkan



Ta



= suhu pada fluida



Tb



= suhu pada dinding



h



= koefisien perpindahan kalor secara konveksi



A



= luas permukaan bidang datar



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



8



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Tanda



minus



(-)



digunakan



untuk



memenuhi



hukum



kedua



termodinamika, sedangkan panas yang dipindahkan selalu mempunyai tanda positif (+). Pada industri perminyakan, heat exchanger merupakan salah satu peralatan yang sangat penting. Pemanfaatan dan pengoperasian heat exchanger secara optimum akan meningkatkan efisiensi energi pada suatu unit proses yang pada akhirnya berpengaruh terhadap operating cost unit proses maupun kilang tersebut. Selain itu, operasi heat exchanger juga ditujukan untuk pertimbangan aspek keselamatan dan keamanan lingkungan. 2.3 Heat Exchanger 220-E-106 Heat Exchanger merupakan salah satu alat penukar panas (heat exchanger). Tugas 1st DAO Evaporator (220-E-106) adalah memanaskan Fase DAO yang mengandung 90 %-wt propan yang merupakan hasil top ekstraktor RDC. Disini propan dipisahkan dengan proses flashing dalam dua tahap pada temperatur yang berbeda.



Pada tahap pertama di 1st DAO Evaporator digunakan LP steam



sebagai mendium pemanas dan hot oil pada tahap kedua di 2nd DAO Evaporator. Shell and tube heat exchanger merupakan heat exchanger tubular yang terdiri atas dua bagian besar yaitu cangkang (shell) dan buluh (tube). Heat exchanger jenis ini terdiri atas beberapa pipa yang terdapat di dalam sebuah cangkang silinder. Perpindahan kalor terjadi antara dua fluida, dimana fluida pertama mengalir diluar tube sedangkan fluida kedua mengalir di dalam tube. Fluida ini dapat berfase satu atau dua dan dapat mengalir secara paralel atau berlawanan arah (counter current). Heat exchanger tipe shell and tube menjadi satu tipe yang paling sering ditemui di industri perminyakan. Heat exchanger ini diklasifikasikan dan dikonstruksi berdasarkan standar yang ada, antara lain: 1. TEMA (Tubular Exchanger Manufacturers Association) 2. DIN (Deutsches Institut für Normung) 3. ASME (American Society of Mechanical Engineers). Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



9



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Berikut bagian – bagian yang terapat pada heat exchanger tersebut.



Gambar 1. Struktur Heat Exchanger A. Tube Tube dalam heat exchanger tidak berdiri sendiri. Tube dalam heat exchanger jumlahnya tertentu membentuk tube bundle seperti gambar di atas. Banyaknya tube pada heat exchanger sesuai degan standar yang ada. Tube juga mempunyai ketebalan tertentu yang sudah diatur dengan standar Birminghamm Wire Gage (BWG). Diameter tube juga sudah dalam ukuran standar yang dinyatakan dalam Nominal Pipie Size (NPS). Susunan tube pada tube bundle disusun sedemikian rupa sehingga luas transfer panas menjadi baik. sususnan tube pada tube bundle ini disebut tube pitch. Jenis – jenis tube pitch sebagai berikut. 1.



Square pitch



2.



Triangular pitch



3.



Square pitch rotated



B. Tubesheets Fungsi tubesheet ini adalah sebagai tempat terpasangnya pipa. Susunan pipa yang terpasang bisa berbentuk triangular, rotated triangular, square, maupun rotated square.



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



10



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



C. Shell Shell merupakan bagian yang berada diluar tube bundle. Shell berbentuk selongsong yang juga berfungsi unutk mengalirkan salah satu fluida untuk dikenani proses pemanasan atau pendinginan. D. Baffle Baffle merupakan bagian yang penting dalam heat exchanger. Kondisi aliran dan kecepatan fluida yang berada dalam shell diatur oleh baffle. Tujuan utama adanya baffle untuk membuat aliran fluida dalam shellmenjadi turbulen sehingga heat transfer antar fluidamenjadi lebih baik. Luas baffle ± 75% penampang shell. Spasi antar baffle tidak lebih dekat dari 1/5 diameter shell. Spasi baffle yang terlalu dekat menyebabkan pressure drop yang besar. E. Nozzles Pada titik masuk fluida ke dalam heat exchanger, baik pada sisi shell ataupun sisi tube, dibutuhkan sebuah nozzle agar fluida kerja dapat didistribusikan merata di semua titik. Nozzle pada inlet heat exchanger ini akan membuat aliran fluida yang masuk menjadi lebih merata, sehingga didapatkan efisiensi perpindahan panas yang tinggi. Tipe Aliran dalam Heat Exchanger Terdapat 3 tipe aliran dalam heat exchanger, yaitu : 1. Counter current flow (berlawanan arah) Pada penukar panas jenis ini, kedua fluida temperatur lebih tinggi maupun temperatur



lebih



dingin



masuk



dan



keluar



pada



sisi



yang



berlawanan.Temperatur fluida dingin yang keluar dari penukar panas (heat exchanger) lebih tinggi dibandingkan temperatur fluida panas yang keluar dari penukar kalor sehingga dianggap lebih baik dari aliran searah. Adapun profil temperatur aliran counter-current adalah gambar dibawah ini (Syaichurrozia, dkk. 2014).



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



11



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Gambar 2. Profil Temperatur Aliran Counter-Current 2. Paralel flow co-current (searah) Kedua fluida bertemperatur lebih tinggi dan lebih rendah masuk pada sisi yang sama, lalu mengalir pada arah yang sama pula. Adapun karakter dari penukar panas jenis ini, temperatur fluida dingin yang kelua dari alat penukar panas tidak dapat melebihi temperatur fluida panas yang keluar dari



alat



penukar



panas



sehingga



tentunya



diperlukan



media



pendingin/pemanas yang banyak. Adapun profil temperatur aliran cocurrent ditunjukkan oleh gambar di bawah ini (Syaichurrozia, dkk. 2014).



Gambar 3. Profil Temperatur Aliran Co-Current



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



12



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



3. Cross flow (silang) Arah aliran kedua fluida saling bersilangan. Apabila ditinjau dari efektivitas perpindahan panasnya, jenis aliran pada penukar kalor ini berada diantara co-current dan counter-current. Contohnya dalam kasus radiator mobil, udara melewati radiator dengan temperatur rata-rata yang hampir sama dengan temperatur udara lingkungan, lalu memperoleh panas dengan laju berbeda di setiap posisi yang berbeda. Lalu, udara kemudian bercampur lagi dengan udara luar setelah meninggalkan radiator. Adapun kenaikan temperatur udara hampir seragam pada tiap posisinya (Syaichurrozia, dkk. 2014).



Gambar 4. Aliran Cross Flow dan Kenaikan Temperatur Aliran counter current flow memberikan heat transfer yang lebih besar dibandingkan paralel flow cocurrent, hal ini disebabkan pada aliran counter current perbedaan suhu yang menjadi driving force terjadinya perpindahan panas akan semakin besar. 2.4 Pertimbangan Pemilihan Fluida dalam Heat Exchanger Shell and Tube Dalam penentuan fluida di dalam shell atau tube diperlukan beberapa pertimbangan yang khusus. Untuk itu diperlukan evaluasi berbagai faktor antara lain: 1. Cleanability (kemudahan untuk dibersihkan) Dalam hal kemudahan pembersihan, lebih mudah untuk membersihkan tube dibandingkan dengan shell, oleh karena itu fluida yang bersih biasanya dialirkan melalui shell dan fluida yang kotor melalui tube Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



13



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



2. Korosi Fluida yang bersifat korosif ditempatkan pada tube karena lebih mudah dan lebih murah untuk mengganti tube yang rusak akibat korosi dibandingkan dengan shell. Dibutuhkan material yang lebih banyak dalam mengganti shell. 3. Tekanan Fluida yang bertekanan tinggi sebaiknya dialirkan pada tube. Kondisi tekanan tinggi memerlukan penambahan tebal dinding, sehingga apabila dialirkan pada shell akan memerlukan biaya yang lebih banyak. 4. Temperatur Fluida yang bersuhu tinggi lebih baik dialirkan pada tube, karena suhu tinggi akan menurunkan tegangan yang diijinkan (allowable stress) pada material peralatan, seperti halnya tekanan tinggi yang memerlukan dinding yang tebal. Diperlukan pula penambahan isolasi yang tebal pada peralatan untuk keamanan bagi pekerja apabila fluida bersuhu tinggi dialirkan di shell. 5. Jumlah aliran fluida Aliran fluida yang kecil jumlahnya ditempatkan pada sisi shell. Hal ini akan mempengaruhi jumlah pass aliran, tetapi konsekuensinya yaitu kerugian dan penurunan tekanan. (http://pelatihanguru.net) 6. Viskositas Fluida yang kental dilewatkan pada bagian shell. Hal ini untuk memperbesar area perpindahan panas dengan melalui baffle. 2.5 Fouling pada Heat Exchanger Heat exchanger yang telah digunakan dalam jangka waktu yang lama umumnya akan membentuk fouling atau endapan pada dinding shell dan tube. Jika endapan ini dibiarkan terlalu lama maka akan mengganggu kinerja dari heat exchanger. Penyebab utama terjadinya fouling pada pengolahan hidrokarbon adalah adanya fraksi hidrokarbon yang mengkerak dan dipengaruhi oleh hal-hal berikut: Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



14



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



1. Temperatur operasi yang tinggi. 2. Waktu tinggal lama, terutama pada daerah yang temperaturnya tinggi. Berdasarkan penyebab terjadinya, fouling dapat dibagi menjadi beberapa jenis: 1. Precipitation Fouling Precipitation fouling terjadi akibat pengendapan padatan terlarut pada permukaan alat penukar panas dari aliran proses karena meningkatnya suhu, misalnya pengendapan senyawa kalsium sulfat atau karbonat pada aliran proses. Kondisi ini juga dikenal dengan scaling. 2. Particulate Fouling Particulate fouling terjadi akibat akumulasi suspended solid yang halus pada permukaan alat penukar panas. Solid yang dimaksud adalah sisa karat, pasir, debu, dan lain-lain. Fouling ini terjadi biasanya karena gravitasi akibat aliran yang laminar. 3. CheMixal Reaction Fouling CheMixal reaction fouling terjadi akibat deposit yang terbentuk pada permukaan alat penukar panas karena adanya reaksi kimia. Contohnya adalah polimerisasi, cracking, dan coking. 4. Biological Fouling Biological fouling adalah fouling yang terjadi karena senyawa organic biologi seperti lumut (Müller-Steinhagen, 2000). 2.6 Pembersihan Heat Exchanger Ada 3 tipe permbersihan (cleaning) yang dapat dilakukan pada heat exchanger yaitu: 1. CheMixal Cleaning CheMixal Cleaning adalah suatu metode dimana pembersihan dilakukan dengan mensirkulasikan agent melalui peralatan. Kelebihan dari cara ini antara lain:



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



15



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



1) Tidak perlu membongkar alat sehingga menghemat waktu dan buruh. 2) Tidak ada kerusakan mekanik pada tube. Sedangkan kekurangannya adalah: 1) Pembersihan beberapa tipe deposit, seperti coke sulit untuk dilakukan. 2) Tube yang tersumbat penuh disarankan untuk menggunakan cara mechanical cleaning terlebih dahulu, karena sirkulasi dari cleaning agent tidak mungkin dilakukan. 3) Deposit kemungkinan dapat terakumulasi di tempat dimana aliran relatif lambat. 2. Mechanical Cleaning Terdapat 3 cara mechanical cleaning yaitu: 1) Drilling atau Turbining Pembersihan ini dilakukan dengan mendrill deposit yang menempel pada dinding tube. Pembersihan ini paling dianjurkan untuk tube yang tertutup total. Drilling paling baik dilakukan secara bertahap dengan kenaikan mata bor. namun metoda ini hanya dapat dilakukan untuk ukuran tube minimal diameter 15 inci. 2) Hydrojetting Pembersihan ini dilakukan dengan cara menyemprotkan air ke dalam tube pada tekanan tinggi. Pembersihan dengan cara ini digunakan untuk jenis deposit yang lunak. 3) Sandblasting Pembersihan ini dilakukan dengan cara menyemprotkan campuran air dengan pasir ke dalam tube pada tekanan tinggi. 3. Gabungan dari keduanya Cara yang paling umum untuk metode ini adalah cheMixal cleaning diikuti dengan mechanical cleaning. (Müller-Steinhagen, 2000).



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



16



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



2.7 Analisa Performa Heat Exchanger Untuk menganalisa performa Heat Exchanger, parameter-parameter yang digunakan, diantaranya adalah sebagai berikut : 1. Uc Adalah koefisien perpindahan panas menyeluruh pada awal Heat Exchanger yang dipakai masih besih, biasanya ditentukan oleh besarnya tahanan konveksi ho dan hio, sedangkan tahanan konduksi diabaikan karena sangat kecil dibandingkan dengan tahanan konveksi.



2. Ud (Design / Dirty Overall coefficient) Adalah koefisien perpindahan panas menyeluruh setelah terjadi pengotoran pada Heat Exchanger, nilai Ud lebih besar dari pada nilai Uc.



3. Heat Balance Bila panas yang diterima fluida dingin lebih kecil dari pada panas yang dilepas fluida panas dan ini mengurangi performance suatu Heat Exchanger. 4. Fouling Factor (Rd) Rd atau fouling factor merupakan resistance dari Heat Exchanger yang dimaksudkan untuk mereduksi antara fluida dengan pipa Heat Exchanger, tetapi setelah digunakan beberapa lama Rd akan mengalami akumulasi, hal ini tidak baik untuk Heat Exchanger karena Rd yang besar akan menghambat laju perpindahan panas antara hot dan cold fluid.



Bila Rd (aktual) > Rd (design) maka Heat Exchanger perlu dibersihkan. 5. Pressure Drop (∆P) Penurunan tekanan baik dalam shell maupun dalam tube tidak boleh melebihi batas pressure drop



yang diijinkan. Tekanan dalam Heat



Exchanger merupakan driving force bagi aliran fluida di shell maupun Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



17



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



tube jika pressure drop lebuh besar dari yang diijinkan maka flowrate inlet pada shell maupun tube akan berbeda dari flowrate outletnya. Hal ini akan menurunkan performa dari Heat Exchanger tersebut. Dalam menganalisa performa Heat Exchanger diasumsikan : •



Tedapat heating surface yang sama disetiap pass.



•



Overall Coefficient Heat Exchanger adalah konstan.



•



Flowrate massa pada shell maupun tube konstan.



•



Spesific heat dari masing-masing fluida adalah konstan.



•



Heat loss diabaikan.



2.8 Evaporator 2.8.1 Pengertian Evaporasi dan Evaporator Evaporasi merupakan suatu proses penguapan atau proses perubahan fase liquid menjadi fase gas secara spontan. Proses evaporasi dapat dilihat dari penguapan volume cairan dan penambahan volume gas dari suatu zat. Faktorfaktor yang mempengaruhi kecepatan evaporasi antara lain sebagai berikut : •



Konsentrasi zat yang akan diuapkan di udara



•



Konsentrasi zat lain di udara



•



Konsentrasi zat lain di cairan (impuritas)



•



Tekanan



•



Luas permukaan



•



Suhu



Tujuan dari evaporasi adalah memekatkan larutan yang mengandung zat sulit menguap (non-volatile solute) dan pelarut yang mudah menguap (volatile solvent) dengan cara menguapkan sebagian pelarutnya. Evaporasi berbeda dengan distilasi, dalam hal uap yang dihasilkan biasannya merupakan komponen tunggal, bahkan jika uapnya multikomponen, tidak ada usaha untuk memurnikan uapnya menjadi fraksi-fraksi komponen penyusunnya. Evaporator merupakan alat pemekat suatu cairan. Prinsip kerja pemekatan larutan dengan evaporasi didasarkan pada perbedaan titik didih yang sangat besar antara zat-zat yang terlarut dengan pelarutnya. Dalam evaporator terjadi tiga proses penting yang berlangsung simultan yaitu: Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



18



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



1. Transfer panas 2. Penguapan (transfer massa) 3. Pemisahan uap dan cairan Dalam proses penguapan, adanya panas memegang peranan penting. Untuk meningkatkan efektifitas penggunaan panas dikenal adanya Multi effect Evaporator. Multi effect Evaporator didefinisikan s ebagai beberapa evaporator yang disusun sedemikian rupa sehingga uap dari satu evaporator menjadi pemanas bagi evaporator yang lain. Bila dalam evaporasi menggunakan: a. Dua evaporator dinamakan double effect b. Tiga evaporator dinamakan triple effect c. Empat evaporator dinamakan quadruple effect Dalam pemakaian Multi effect tersebut bisa dihemat pemakaian steam pada suatu operasi. Dalam evaporator arah dari feed ada 4 keadaan yakni: a. Forward Feeding Yaitu pemasukan feed searah dengan pemasukan steam pada triple effect b. Backward Feeding Yaitu pemasukan feed berlawanan arah dengan pemasukan steam misalnya steam dari muka, feed dari belakang c. Parallel Feeding Yaitu feed dimasukan pada tiap-tiap evaporator d. Mixed Feeding Yaitu gabungan antara forwardfeeding dengan parallel feeding Evaporator pada umumnya diklasifikasikan menjadi 3 macam : a. Dipanaskan dengan sumber panas (sinar matahari, api, dll). b. Dipanaskan memakai jacket, coil, double wall, flat plate, dll. c. Dipanaskan memakai steam sebagai pemanas dengan media pemanas bentuk tube (tubular heating surface). •



Dengan pipa-pipa horizontal (horizontal tubes evaporator) Bentuk-bentuk standar antara lain : 1. Horizontal Tube Evaporator Evaporator bentuk ini dipakai untuk larutan dengan viskositas



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



19



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



rendah dan tidak terjadi scale foaming dan tidak berbuih 2. Yaryan Evaporator Untuk



larutan



berbuih



digunakan



evaporator



jenis



ini.



Evaporator ini memiliki pemanas tipe Heat Exchanger 1-3. 3. Forced Circulation Evaporator tipe forced circulation dengan pemanas terpisah dari mist evaporator (pemisah cairan dengan uap). •



Dengan pipa-pipa vertical (vertical tubes evaporator) 1. Calandria Type Evaporator digunakan untuk larutan yang mengendapkan zat padat. Dengan pemakaian



evaporator tipe



ini, zat padat yang mengendap mudah dibersihkan. 2. Basket Type Evaporator bentuk ini hampir sama dengan Calandria Type Evaporator. Dipakai untuk larutan yang mengendapkan zat padat. 3. Long Tube Vertical Evaporator alat ini tidak baik untuk larutan yang menimbulkan scaling atau salting, tetapi tidak cocok sekali untuk larutan yang membentuk buih atau busa. Tube yang dipakai biasanya mempunyai diameter luar 2 inch, panjang 12-13 inch. 4. Long Tube Recirculation Evaporator merupakan evaporator yang pemisahannya dengan upaya terjadi diluar body evaporator-nya. 5. Evaporator with External Heater (Thermosipon). 6. Falling Film Evaporator merupakan evaporator yang cocok untuk



cairan



yang membuih, konstruksi evaporator-nya



sederhana, sehingga harga konstruksinya rendah. 2.8.2. Pemilihan Evaporator Faktor-faktor yang berpengaruh pada penentuan pemilihan evaporator : 1. Sifat umum, misalnya komposisi dan kandungan zat-zat terlarut termasuk senyawa non radioaktif, viskositas larutan, koefisien transfer panas, korositas, serta sifat foaming. 2. Jumlah cairan yang diolah setiap jam, fluktuasi aliran umpan dihubungkan jam kerja perhari yang tersedia. Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



20



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



3. Reduksi volume dan harga factor dekontaminasi yang diinginkan 4. Cara perawatan dan perbaikan 5. Adanya batasan ruangan dan bentuk geometris alat 6. Adanya pembatasan nilai-nilai ekonomis Faktor-faktor di atas yang paling menentukan harga koefisien transfer panas untuk pemilihan evaporator adalah sifat-sifat salting, scaling, fouling dan korositas. Salting adalah timbulnya garam pada body dan dinding permukaan panas, yang akan bertambah dengan temperature. Untuk mengurangi salting bisa dilakukan dengan memperbesar luas permukaan untuk pengkristalan garamgaram. Scaling adalah terjadinya deposit / endapan pada dinding dan pada permukaan panas, endapan tersebut adalah suatu senyawa yang tidak larut oleh bahan-bahan kimia dalam evaporator. Scaling bisa dikurangi dengan cara yang sama dengan salting. Fouling adalah endapan / deposit dari senyawa-senyawa yang berasal dari feed masuk atau karena uap uang terkondensasi. Adanya salting, scaling dan fouling menyebabkan penebalan pada dinding transfer panas, sehingga tahanan transfer naik, maka harga koefisien transfer panas turun. Korosi lebih banyak terjadi dalam evaporator dari peralatan lain dalam kinerjanya. Dalam pengoperasian evaporator sering terjadi pembentukan buih (foaming). Buih / busa terjadi apabila cairan mengandung koloid, sabun, detergen dan zat padat halus sebagai suspense. •



Senyawa organic yang mempunyai gugus hydrophilic seperti : OH-, -CO, COOH, COO-



•



Senyawa organic yang mempunyai gugus hydrophobic seperti : -C6H6



Timbulnya buih dapat menyebabkan : •



Penurunan dekontaminasi faktor



•



Meninggikan entrainment hal ini bisa menyebabkan terikutnya cairan dalam jumlah yang banyak dalam destilat



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



21



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



BAB III METODOLOGI 3.1 Pengumpulan Data 3.1.1 Pengumpulan Data Primer Data primer merupakan data desain yang terdapat pada Specification Sheet Propan Deasphalting Unit LOC III 1st DAO Evaporator (220-E-106) untuk mendukung perhitungan performa evaporator. Berikut disajikan spesifikasi data desain 1st DAO Evaporator (220-E-106). Tabel 3.1 Spesifikasi data desain 1st DAO Evaporator (220-E-106)



Performance of unit Total Mass Flow (Kg/hr) Liquid Mass Flow (Kg/hr) Vapor Mass Flow (Kg/hr) Steam Mass Flow (Kg/hr) Water Mass Flow (Kg/hr) Temperature (°C) 3



Density (Kg/m ) Thermal Conductivity (Kcal/hr/m2 /°C) Specific Heat (Kcal/Kg/°C) Viscosity (cP)



Shell



Tube



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



Cold Fluid (DAO Mix) Outlet Inlet Liquid Vapor 146620 146620 146620 22873 123747



Hot Fluid (LP Steam) Inlet



Outlet 13212



13212



13212 13212 Daftar-Daftar Sifat Fisis 72 84 433.7 619.6 0.125



210



143.6



63.6



0.108



0.0215



0.847 0.376 0.06 0.118 ID (in) Baffle Space (in) Passes C (in)



0.6699 0.0099



0.029



32.93 9.212 1 0.25



Number of tubes Lenght (mm) OD (mm) Pass BWG Pitch (mm)



340 6096 25.4 2 12 31.75



22



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



3.1.2 Pengumpulan Data Sekunder Data sekunder merupakan data aktual yang diambil dari Lube Oil Complex III. Pengumpulan data sekunder dilakukan dengan cara pengumpulan data aktual yang meliputi : Tabel 3.2 Data Aktual 1st DAO Evaporator (220-E-106) Unit PDU LOC III No



Parameter operasi



Metode



1



Flowrate inlet Steam



Spec Sheet



2



Flowrate inlet DAO Mix



Perhitungan panas penguapan propan



3



Temperatur inlet Steam



Spec Sheet



4



Temperatur outlet Steam



Spec Sheet



5



Temperatur inlet DAO Mix



Pengecekan temperatur di lapangan menggunakan temperatur gun



6



Temperatur outlet DAO Mix



Tracking Data di DCS, 220TI_011.pv



3.2 Pengolahan Data Parameter-parameter yang digunakan dalam prosedur perhitungan untuk menganalisa performa 1st DAO Evapodrator 220-E-106 diantaranya adalah : 1. U (overall heat transfer coefficient) Perhitungan nilai overall heat transfer coefficient didapat berdasarkan perhitungan. 2. Rd (fouling resistance) Perhitungan nilai fouling resistance didapat berdasarkan perhitungan evaporator menggunakan literatur “Process Heat Transfer”, D. Q. Kern. 3. Pressure drop Perhitungan nilai Pressure drop didapat berdasarkan perhitungan evaporator menggunakan literatur “Process Heat Transfer”, D. Q. Kern.



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



23



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



4. Velocity Perhitungan nilai Velocity didapat berdasarkan perhitungan evaporator menggunakan literatur “Process Heat Transfer”, D. Q. Kern. 5. Heat Duty Perhitungan nilai heat duty didapat berdasarkan perhitungan evaporator menggunakan literatur “Process Heat Transfer”, D. Q. Kern. 3.3 Perhitungan Dalam mengevaluasi kinerja suatu heat exchanger, dilakukan langkah-langkah perhitungan sebagai berikut: A. Menghitung Neraca Panas Neraca panas suatu heat exchanger dapat dituliskan dengan persamaan:



𝑄 = 𝑚 × 𝐶𝑝 × ∆𝑇 dengan: Q = jumlah panas yang dipindahkan, Btu/jam M = flowrate, lb/jam Cp = specific heat fluida, Btu/(lb°F) ∆t = perbedaan suhu fluida yang masuk dan keluar, °F B. Menghitung Log Mean Temperature Differential (LMTD)



Gambar 5. Arus Fluida pada Heat Exchanger 220-E-106



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



24



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



( T1 − t 2 ) − ( T2 − t1 ) ∆𝑇𝐿𝑀𝑇𝐷 =



( T1 − t 2 ) ln



( T2 − t1 )



dengan : T1 =



suhu inlet fluida panas, °F



T2 =



suhu outlet fluida panas, °F



t1



=



suhu inlet fluida dingin, °F



t2



=



suhu outlet fluida dingin, °F



C. Koreksi Log Mean Temperature Differential (LMTD) ∆𝑻𝑳𝑴𝑻𝑫 = 𝑭 × ∆𝑻𝑳𝑴𝑻𝑫 dengan: F



= Faktor koreksi ∆TLMTD



D. Menghitung Flow Area Shell Side dan Tube Side Flowarea di shellside dihitung dengan persamaan:



𝐼𝐷 × 𝑐 ′ × 𝐵 𝑎𝑠 = 144 × 𝑃𝑇 dengan: as



=



flow area shell, ft2



ID



=



diameter dalam, in



c’



=



tube clearance, in



B



=



baffle spacing, in



PT



=



tube pitch, in



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



25



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Flowarea di shellside dihitung dengan persamaan: 𝑁𝑡 × 𝑎′ 𝑡 𝑎𝑡 = 144 × 𝑛 dengan: at



=



flow area tube side, ft2



Nt =



jumlah tube



a’t =



luas flow area per tube, in2



N



jumlah pass



=



E. Flowrate Massa Fluida pada Shell dan Tube Untuk shell: 𝐺𝑠 =



𝑊𝑠 𝑎𝑠



dengan: Gs



= mass velocity per cross section pada shell, lb/(jam ft2)



Ws



= flowrate massa fluida di shell, lb/jam



as



= flow area shell side, ft2



Untuk tube: 𝐺𝑡 =



𝑊𝑡 𝑎𝑡



dengan: Gt



= mass velocity per cross section pada tube, lb/(jam ft2)



Wt



= flowrate massa fluida di tube,lb/jam



at



= flow area shell tube, ft2



F. Menghitung Bilangan Reynold pada Shell Side dan Tube Untuk shell:



𝑅𝑒𝑠 =



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



𝐷𝑒𝑠 × 𝐺𝑠 𝜇



26



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



dengan: Res



= bilangan Reynold fluida di shell



Des



= diameter ekuivalen di shell, ft



Gs



= mass velocity per cross section pada shell, lb/(jam ft2)



µ



= viskositas fluida pada suhu Tc, lb/(jam ft)



Untuk tube: 𝑅𝑒𝑡 =



𝐷𝑒𝑡 × 𝐺𝑡 𝜇



dengan: Ret



= bilangan Reynold fluida di tube



Det



= diameter ekuivalen di tube, ft



Gt



= mass velocity per cross section pada tube, lb/(jam ft2)



µ



= viskositas fluida pada suhu Tc, lb/(jam ft)



G. Menghitung Suhu Dinding Tube Suhu dinding tube dihitung dengan persamaan:



𝑡𝑤 = 𝑡𝑐



ℎ𝑜 (𝑇 − 𝑡𝑐 ) ℎ𝑖𝑜 + ℎ𝑜 𝑐



dengan: tw



=



suhu pada dinding tube, °F



Tc =



suhu rata-rata pada shell, °F



tc



suhu rata-rata pada tube, °F



=



H. Menghitung Koefisiem Perpindahan Panas Konveksi Outside Nilai koefisien perpindahan panas konveksi outside dihitung dengan persamaan: ℎ𝑜 = 𝑗𝐻



𝑘 𝑐 × 𝜇 1 ( )3 ∅𝑠 𝑑𝑒 𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙 𝑘



dengan: jH



=



faktor perpindahan panas



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



27



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



de,shell =



diameter ekuivalen shell, ft



K



=



thermal conductivity fluida, Btu/(jam ft °F)



C



=



specific heat fluida pada suhu Tc. Btu/(lb °F)



Øs



=



Perbandingan antara viskositas fluida yang mengalir di shell dengan viskositas air



I. Menghitung Koefisien Perpindahan Panas Konveksi Inside Nilai koefisien perpindahan panas konveksi inside dihitung dengan persamaan: ℎ𝑖 = 𝑗𝐻



𝑘 𝑐 × 𝜇 1 ( ) 3 ∅𝑡 𝑑𝑒 𝑡𝑢𝑏𝑒 𝑘



dengan: jH



= faktor perpindahan panas



detube



= diameter ekuivalen pada bagian tube, ft



K



= thermal conductivity fluida, Btu/(jam ft °F)



C



= specific heat fluida pada suhu Tc.Btu/(lb °F)



Øt



= Perbandingan antara viskositas fluida yang mengalir di tube dengan viskositas air



J. Menghitung Clean Overalll Heat Transfer Coefficient (Uc) Clean Overalll Heat Transfer Coefficient dapat dihitung dengan persamaan: 𝑈𝑐 =



ℎ𝑖𝑜 × ℎ𝑜 ℎ𝑖𝑜 + ℎ𝑜



K. Menghitung Design/Dirty Overalll Heat Transfer Coefficient (UD) Design/Dirty Overalll Heat Transfer Coefficient dapat dihitung dengan persamaan: 𝑈𝐷 =



𝑄 ∆ T 𝐴 × 𝐿𝑀𝑇𝐷 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑡𝑒𝑑



𝐴 = 𝑎′′ × 𝐿 × 𝑁𝑡 Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



28



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



dengan: ∆TLMTDcorrected = LMTD terkoreksi, °F A



= luas permukaan, ft2



a’’



= luas penampang luar tube, ft



L Nt



= panjang tube, ft = jumlah tube



L. Menghitung Dirt Factor (Rd) Dirt factor dapat dihitung dengan persamaan: 𝑅𝐷 =



𝑈𝐶 − 𝑈𝐷 𝑈𝐶 × 𝑈𝐷



dengan: = Dirt factor, jam ft2 °F/Btu



Rd



M. Menghitung Pressure Drop Pressure drop di shell dapat dihitung dengan persamaan:



∆𝑃𝑠 =



𝑓 × 𝐺 × 𝐼𝐷𝑠 × (𝑁 + 1) 5.22 × 1010 × 𝐷𝑒 × 𝑆𝑠 × ∅𝑠



dengan: ∆Ps =



pressure drop pada shell, psi



F



=



friction factor, ft2/in2



ss



=



specific gravity fluida di shell



N



=



jumlah cross



IDs =



diamater dalam bagian shell, ft



De



diameter ekivalen, ft



=



Pressure drop di tube dapat dihitung dengan persamaan: 𝑓 × 𝐺𝑡 2 × 𝐿 × 𝑛 ∆𝑃𝑡 = 5.22 × 1010 × 𝐼𝐷𝑠 × 𝑆𝑡 × ∅𝑠



∆𝑃𝑟 = Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



4 × 𝑛 𝑉 2 62.5 𝑠 2 × 𝑔′ 144



29



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



∆𝑃𝑇 = ∆𝑃𝑡 + ∆𝑃𝑟 dengan: ∆PT



= pressure drop total pada tube, psi



∆Pt



= pressure drop karena panjang pipa pada tube, psi



∆Pr



=



pressure drop karena passes pada tube, psi



F



=



friction factor, ft2/in2



st



=



specific gravity fluida di tube



N



=



jumlah tube pada passes



V



=



kecepatan alir linear fluida pada tube, ft/s



g’



=



Konstanta gravitasi, ft2



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



30



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Evaluasi yang dilakukan terhadap 1st DAO Evaporator (220-E-106) ini bertujuan untuk mengetahui performa dari evaporator pada unit PDU III serta mengkaji keefektifan penggunaan LP Steam sebagai pemanas dengan menggunakan data aktual berupa temperatur dan flowrate pada bulan Januari, Februari, Maret 2018, kemudian membandingkan hasil perhitungan dengan kondisi desain sesuai specification sheet. Evaluasi yang dilakukan berdasarkan parameter Dirty Overall Heat Transfer Coefficient (Ud), Heat Duty (Q), Dirty Factor (Rd), Velocity dan Pressure Drop (ΔP). Periode evaluasi diambil pada Januari – Maret 2018 karena pada periode tersebut kapasitas PDU III berada pada kapasitas maksimum (100% desain).



4.1 Analisa kinerja 1st DAO Evaporator (220-E-106) Aliran DAO yang keluar dari RDC mengandung 90 % berat propan. Setelah melalui pemanas RDC Overhead Exchanger (220-E–105), guna memanfaatkan panas dari hasil DAO produk yang bebas propan, DAO Mix dimasukkan ke dalam 1st DAO Evaporator (220-E-106) untuk dinaikkan temperaturnya sekaligus diuapkan propannya. Sebesar 95 % propan diuapkan pada 1st DAO Evaporator (220-E-106). Kemudian DAO yang telah dihilangkan sebagian propan-nya masuk ke 2nd DAO Evaporator (22-E-107) untuk dinaikan temperaturnya lagi guna memaksimalkan penguapan propan yang masih tertinggal pada DAO mix. Berikut disajikan konfigurasi sederhana propan recovery system pada fraksi DAO di Propan Deasphalting Unit III (PDU II).



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



31



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Gambar 6. Diagram proses sederhana propan recovery system pada fraksi DAO di Propan Deasphalting Unit III (PDU III) Proses pengambilan data aktual di lapangan meliputi parameter temperatur inlet shell side (DAO Mix), dengan metode pengambilan data menggunakan termocouple calibrator. Hasil pengambilan data sebesar 65 oC. Kemudian parameter lain berupa temperatur outlet shell side (DAO Mix), flowrate inlet shell side (DAO Mix), flowrate outlet shell side (DAO Mix), flowrate inlet tube side (steam), flowrate outlet tube side (DAO Mix), dan persen opening valve inlet tube side (steam) yang didapat dari Distributed Control System (DCS). Pengambilan data di kilang LOC III berlangsung pada hari Jum’at, 08 Juni 2018 dan Selasa, 26 Juni 2018. Untuk data yang didapat dari Distributed Control System (DCS) di tracking pada hari Rabu, 30 Mei 2018. Berikut dibawah ini adalah hasil pengumpulan data aktual 1st DAO Evaporator (220-E-106) :



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



32



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Tabel 4.1 Trending kapasitas PDU III Bulan Desember 2017-Mei 2018



Bulan



Kapasitas PDU III (ton per day)



Kondisi Desain



Yield DAO Mix



Flow DAO Mix (ton per day)



784,00



36,99%



290,00



Desember 2017



759,23



29,94%



227,31



Januari 2018



778,44



32,58%



253,63



Februari 2018



782,07



32,88%



257,17



Maret 2018



737,01



32,65%



240,66



April 2018



643,36



31,03%



199,61



Mei 2018



590,48



29,48%



174,07



Average per bulan



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



33



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Tabel 4.2 Trending data flowrate inlet, outlet propan dan DAO Mix Feed PDU III (Short Residue)



Solvent Ratio Desain



Solvent Ratio Actual



Propan to RDC (220C-101)



Propan Inlet (220E-106)



Desember 2017



759,23



3,7



3



2277,69



Januari



778,43



3,7



3



Februari 2018



782,07



3,7



Maret



737,01



643,35



Bulan



(220-E-106)



DAO Mix (DAO+Propan) Inlet



DAO Mix (DAO+Propan) Outlet



2277,69



113,88



2505,00



341,19



2335,31



2335,31



116,76



2588,95



370,40



3



2346,22



2346,22



117,31



2603,39



374,49



3,7



3



2211,03



2211,03



110,55



2451,69



351,21



3,7



3



1930,07



1930,07



96,50



2129,68



296,12



Propan Outlet



Average per bulan



2018



2018 April 2018



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



34



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Mei



590,48



3,7



3



1771,44



1771,44



88,57



1945,50



262,64



2018 Tabel 4.3 Data aktual 1st DAO Evaporator (220 E – 106)



DAO Mix Flowrate



Kondisi Desain



Steam



Flowrate



Flowrate



Inlet



Outlet



Ti OC



To oC



(ton per



(ton per



220TW072



220TI_011.pv



day)



day)



3199,00



437,00



72



84



12



-



2505,00



341,19



65



83,88



18,88



42,03



T



FIC Inlet (%)



Inlet



220FIC_400.op



(ton per



Ti OC



To oC T



day)



317,08



210



143,6



66,4



Average per bulan Desember 2017



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



35



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Januari 2018 Februari 2018 Maret 2018 April 2018 Mei



2588,95



370,40



65



78,06



13,06



51,69



2603,40



374,49



65



76,33



11,33



56,75



2451,69



351,21



65



78,96



13,96



54,18



2129,68



296,12



65



81,30



16,30



53,73



1945,51



262,64



65



78,49



13,49



46,05



2018



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



36



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Tabel 4.4 Perbandingan kondisi desain dari specification sheet vs kalkulasi desain dengan excel Kondisi Desain



Heat Duty (kcal/hr) Fouling Resistance (Rd) ( ( hr m2 oC/kcal)



Kalkulasi Desain



Shell Side



Tube Side



Shell Side



Tube Side



7.200.000



7.200.000



7.194.348,6



7.150.632,9



0,00034



0,0001



0,00024



0,00007



0,2200



0,1500



0,2201



0,0700



Pressure Drop (kg/cm2)



Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa Heat Duty hasil kalkulasi desain untuk shell side sebesar 7.194.348,6 (kcal/hr) dan 7.150.632,9 (kcal/hr) untuk tube side. Hasil tersebut hanya selisih sedikit dengan kondisi desain yang tercantum pada specification sheet, yaitu 7.200.000 (kcal/hr). Pada Fouling Resistance (Rd) untuk shell side antara hasil kondisi desain vs kalkulasi desain didapat 0.22 ( hr m2 o



C/kcal) vs 0.2201 ( hr m2 oC/kcal). Sedangkan Rd untuk tube side antara hasil



kondisi desain vs kalkulasi desain didapat 0.15 ( hr m2 oC/kcal) vs 0.07 ( hr m2 o



C/kcal). Selain itu, pada parameter Pressure Drop untuk shell side antara hasil



kondisi desain vs kalkulasi desain didapat 0.00034 (kg/cm2) vs 0.0024 (kg/cm2) dan untuk tube side antara kondisi desain vs kalkulasi desain didapat 0.0001 (kg/cm2) vs 0.00007 (kg/cm2). Dengan begitu dapat disimpulkan bahwa kalkulasi desain dapat dijadikan acuan untuk mengolah data aktual.



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



37



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



4.1.1 Heat Duty (Q) Tabel 4.5 Perbandingan flow dan heat duty desain vs aktual pada 1st DAO Evaporator (220-E–106) Parameter



Kondisi Desain



Januari



Februari



Maret



Heat Duty DAO Mix



kcal/hr



7.200.000



6.027.086,6



6.168.042,3



6.210.326,5



Heat Duty Steam



kcal/hr



7.200.000



7.150.632,9



7.150.632,9



7.150.632,9



84



75,02



76,27



78,55



143,6



143,6



143,6



143,6



Temperatur outlet Shell



o



Temperatur outlet Tube



o



C C



Heat Duty dapat didefinisikan sebagai panas yang dibutuhkan untuk mentransfer panas dari hot fluid ke cold fluid. Dari tabel 4.5 didapatkan nilai Heat Duty aktual yang masih dibawah nilai Heat Duty kondisi desain. Hal ini dikarenakan flow pada hot fluid dan perbedaan temperatur inlet dan outlet pada data aktual jumlahnya dibawah kondisi desain serta flow DAO Mix yang besar. 4.1.2 Fouling Resistance (Rd) Tabel 4.6 Perbandingan nilai Rd kondisi desain vs aktual 1st DAO Evaporator (220-E-106) Parameter



Kondisi Desain



Januari



Februari



Maret



Fouling Resistance (Rd) shell ( hr m2 oC/kcal)



0,00034



0,0024



0,0022



0,0022



Fouling Resistance (Rd) tube ( hr m2 oC/kcal)



0,0001



0,00068



0,00072



0,00076



Fouling Resistance adalah kemampuan perpindahan panas karena adanya endapan–endapan di dalam evaporator. Besarnya nilai dari fouling resistance (Rd) bisa dijadikan suatu parameter untuk menunjukkan besarnya faktor pengotor pada evaporator yang diakibatkan karena terbentuknya lapisan yang memberikan tahanan tambahan terhadap aliran panas, hal ini dapat menyebabkan menurunnya kemampuan kerja pada alat. Lapisan ini dapat terjadi karena banyak hal seperti adanya korosi pada bahan konstruksi evaporator atau endapan yang terdapat Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



38



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



dalam fluida setelah dipakai dalam waktu yang lama. Dari tabel 4 . 6 didapatkan nilai Rd aktual yang lebih besar jika dibandingkan dengan Rd desain. Hal ini menyatakan bahwa 1st DAO Evaporator (220 E – 106) sudah mulai kotor. Kenaikan nilai Rd disebabkan akumulasi endapan atau korosi yang selalu bertambah setiap harinya. Semakin besar nilai Rd maka laju perpindahan panas antara hot fluid dan cold fluid akan terhambat. 4.13 Pressure Drop (ΔP) dan Velocity Fluida Tabel 4.7 Perbandingan ΔP kondisi desain vs aktual pada 1st DAO Evaporator (220-E-106) Parameter



Kondisi Desain



Januari



Februari



Pressure Drop Shell, kg/cm2



0,22



0,45



0,31



Maret 0,24



Pressure Drop Tube, kg/cm2



0,0700



0,0700



0,0700



0,0700



Velocity Shell,



ft/s



6,8855



10,3220



8,7549



7,6691



Velocity tube,



ft/s



1,9451



1,9451



1,9451



1,9451



Tekanan dalam heat exchanger merupakan driving force bagi aliran fluida di shell maupun tube, dengan adanya driving force ini maka hot fluid dan cold fluid dapat melakukan kontak. Secara teori, semakin lama kontak antara hot fluid dan cold fluid maka perpindahan panas yang terjadi akan semakin besar, tetapi dengan semakin lamanya kontak antara hot fluid dan cold fluid akan menyebabkan tahanan pada shell maupun tube semakin meningkat. Tahanan yang terbentuk pada tube bisa jadi disebabkan karena adanya penurunan flowrate LP Steam yang tergambarkan melalui data velocity aliran fluida di tube. Namun karena dilapangan tidak mendapat data temperatur outlet steam, maka dalam perhitungan menggunakan temperatur outlet desain. Sehingga tidak dapat melakukan analisis



kondisi



tube dilapangan. Sebagai



gantinya,



untuk



menggambarkan kondisi tube dilapangan menggunakan FIC Inlet steam, yang dapat dilihat pada tabel 4.3 dimana persen opening valve Bulan Januari ke Februari mengalami peningkatan namun justru temperatur outlet shell mengalami penurunan. Kemudian pada Bulan Februari ke Maret persen opening valve mengalami penurunan namun justru temperatur outlet mengalami peningkatan. Hal ini mengindikasikan bahwa kualitas steam yang digunakan menurun. Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



39



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Kemudian pada shell side, velocity aliran fluida mengalami kenaikan dari kondisi desain. Hal ini disebabkan adanya kenaikan jumlah flowrate DAO Mix yang masuk kedalam 1st DAO Evaporator (220-E-106). Meningkatnya flowrate yang ditandai dari kenaikan velocity shell juga diperngaruhi oleh meningkatnya Pressure drop shell aktual 1st DAO Evaporator (220-E-106) terhadap desain. Dari hasil pembahasan diatas dapat dilihat bahwa performa 1st DAO Evaporator (220-E-106) masih layak beroperasi namun tidak dapat beroperasi secara optimum karena perpindahan panas di dalam evaporator sudah tidak efektif. Berikut adalah hasil perhitungan yang didapatkan dari pembahasan parameter-parameter diatas : Tabel 4.8 Perbandingan Hasil Perhitungan 1st DAO Evaporator 220-E-106 Kondisi Desain dan Aktual



Berdasarkan hasil perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa kinerja 1st DAO Evaporator (220-E-106) sudah mengalami penurunan performa yang ditunjukkan dari hasil parameter evealuasi kondisi aktual yang berada di bawah range kondisi desain. Hal ini dikarenakan faktor-faktor yang sudah dibahas dalam pembahasan parameter –parameter diatas. Untuk itu perlu adanya tinjauan lebih lanjut untuk mengoptimalkan kinerja 1st DAO Evaporator (220 E–106), salah satunya dengan tinjauan pemanas LP Steam dan dapat dilakukan cleaning berkala pada kesempatan pit stop agar performa pertukaran panas tetap terjaga pada kisaran kondisi desain



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



40



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



BAB V PENUTUP



5.1 Kesimpulan Dari hasil perhitungan dapat disimpulkan bahwa : 1. Heat duty aktual pada shell side 1st DAO Evaporator (220-E-106) adalah sebagai berikut: Januari 2018 : 6.027.085,6 kcal/hr Februari 2018 : 6.168.042,3 kcal/hr Maret 2018 : 6.210.326,5 kcal/hr Kondisi Heat Duty aktual jauh dibawah Heat Duty kondisi desain yaitu sebesar 7.200.000 kcal/hr. Ini disebabkan karena flow hot fluid pada data aktual jumlahnya dibawah flow pada data desain, selain itu nilai Rd aktual juga sudah melebihi yang diperbolehkan, maka perpindahan panas semakin berkurang. 2. Heat duty aktual pada tube side 1st DAO Evaporator (220-E-106) adalah sebagai berikut: Januari 2018 : 7.150.632,9 kcal/hr Februari 2018 : 7.150.632,9 kcal/hr Maret 2018 : 7.150.632,9 kcal/hr Kondisi Heat Duty aktual jauh dibawah Heat Duty kondisi desain yaitu sebesar 7.200.000 kcal/hr. Ini disebabkan karena flow hot fluid pada data aktual jumlahnya dibawah flow pada data desain, selain itu nilai Rd aktual juga sudah melebihi yang diperbolehkan, maka perpindahan panas semakin berkurang. 3. Nilai dirt factor (Rd) aktual pada shell side 1st DAO Evaporator (220-E106) adalah sebagai berikut : Januari 2018 : 0,0024 hr.m2 0C/kcal Februari 2018 : 0,0022 hr.m2 0C/kcal Maret 2018 : 0,0022 hr.m2 0C/kcal Kondisi Dirt Factor (Rd) aktual lebih besar daripada nilai dirt factor (Rd) kondisi desain sebesar 0,00034 hr.m2 0C/kcal, hal ini disebabkan karena Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



41



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



adanya fouling pada permukaan dinding shell bagian dalam dan luar. Nilai penyimpangan Rd aktual dibandingkan Rd desain cukup besar. Maka pada unit 1st DAO Evaporator (220 E-106) perlu dilakukan pembersihan agar perpindahan panasnya maksimal. 4. Nilai dirt factor (Rd) aktual pada tube side 1st DAO Evaporator (220-E106) adalah sebagai berikut : Januari 2018 : 0,0007 hr.m2 0C/kcal Februari 2018 : 0,0007 hr.m2 0C/kcal Maret 2018 : 0,0007 hr.m2 0C/kcal Kondisi Dirt Factor (Rd) aktual lebih besar daripada nilai dirt factor (Rd) kondisi desain sebesar 0,0001 hr.m2 0C/kcal, hal ini disebabkan karena adanya fouling pada permukaan dinding tube bagian dalam dan luar. Nilai penyimpangan Rd aktual dibandingkan Rd desain cukup besar. Maka pada unit 1st DAO Evaporator (220 E-106) perlu dilakukan pembersihan agar perpindahan panasnya maksimal. 5. Nilai Pressure drop (ΔP) aktual untuk shell side 1st DAO Evaporator (220E-106) adalah sebagai berikut : Januari 2018 : 0,45 kg/cm2 Februari 2018 : 0,31 kg/cm2 Maret 2018 : 0,24 kg/cm2 Velocity fluida aktual pada shell side adalah sebagai berikut : Januari 2018 : 10,32 ft/s Februari 2018 : 8,75 ft/s Maret 2018 : 7,67 ft/s Pada kondisi desain nilai Pressure drop (ΔP) sebesar 0.22 kg/cm2. Maka 1st DAO Evaporator (220-E-106) masih layak beroperasi namun tidak dapat beroperasi secara optimum karena perpindahan panas di dalam evaporator sudah tidak efektif dan harus dibersihkan. 6. Nilai Pressure drop (ΔP) aktual untuk tube side 1st DAO Evaporator (220E-106) adalah sebagai berikut : Januari 2018 : 0,07 kg/cm2 Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



42



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Februari 2018 : 0,07 kg/cm2 Maret 2018 : 0,07 kg/cm2 Dalam perhitungan aktual untuk tube side menggunkan temperatur inlet dan outlet steam yang sama dengan desain. Sedangkan Velocity fluida aktual pada tube side adalah sebagai berikut : Januari 2018 : 1,95 ft/s Februari 2018 : 1,95 ft/s Maret 2018 : 1,95 ft/s Pada kondisi desain nilai Pressure drop (ΔP) sebesar 0.15 kg/cm2. Maka 1st DAO Evaporator (220-E-106) masih layak beroperasi namun tidak dapat beroperasi secara optimum karena perpindahan panas di dalam evaporator sudah tidak efektif dan harus dibersihkan. 5.2 Saran 1. Untuk mempertahankan kapasitas pengolahan yang tinggi pada unit PDU III disarankan agar menjaga kinerja evaporator supaya tetap dapat beroperasi secara optimum. 2. Untuk



memperoleh



mempertahankan



hasil



kinerja



pengukuran evaporator



yang



lebih



disarankan



akurat



agar



guna



dilengkapi



instrumentasi pendukung seperti PI, TI dan FI baik pada inlet maupun outlet guna menunjang ketelitian selama pengamatan berlangsung. 3. Agar dapat dilakukan cleaning berkala pada 1st DAO Evaporator (220-E106) saat pit stop PDU III untuk menjaga performa pertukaran panas tetap optimal.



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



43



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



DAFTAR PUSTAKA



Holman, J.P. 1986, Heat Transfer, 8th Edition, New York: McGraw-Hill Book Company, Inc. Kern, D.Q., 1950, Process Heat Transfer, International Student Edition, Japan: McGraw-Hill Book Company, Inc. McCabe, W., Smith, J.C., and Harriot, P., 1993, “Unit Operation of CheMixal Engineering”, New York: McGraw-Hill Book Company, Inc. PERTAMINA, 1997, Operating Manual Crude Distillation Unit I Unit 11, Cilacap Refinery Expansion Project, Java, Indonesia. PERTAMINA, 1997, Operating Manunal for Fuel Oil Complex I, Cilacap Refinery Expansion Project, Java, Indonesia. PERTAMINA, BPST. 2008. Diktat Kilang LOC PT. Pertamina RU IV Cilacap. Cilacap Samudera Ilmu Institut, “Latar Belakang Pemilihan Fluida pada Shell dan Tube Heat Exchanger”, 5 April 2012. (http://pelatihanguru.net/latarbelakang-pemilihan-



fluida-pada-shell-and-tube-heat-exchanger)



diakses pada tanggal 19 Oktober 2016 Sinnott, R.K, 2005, Coulson & Richardson’s CheMixal Engineering, Volume 6, CheMixalEngineering Design, Fourth Edition, Oxford: Butterwoth-Heinemann Steinhagen, H.M., 2000, “Heat Exchanger Fouling: Mitigation and Cleaning Techniques”, Publico Publication, Julienstr. Syaichurrozia, I., Karinaa A.M., Imanuddin A. 2014. Study of Plate and Frame Heat Exchanger Performance : The Effects of Mass Flow Rate, Inlet Temperature and Type of Flow Againts The Overall Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



44



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Heat Transfer Coefficient. Banten : Universitas Sultan Ageng Tritayasa Wigraha, N.A. 2015. Variasi Kemiringan Sudut Turbulator Terhadap Laju Perpindahan Panas Pada Alat Penukar Kalor Aliran Berlawanan



(Counter



Flow



Heat



Exchanger).



Universitas



Pendidikan Ganesha Singaraja Indonesia



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



45



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



LAMPIRAN A PROCESS FLOW DIAGRAM



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



46



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Lampiran A.1 Process Flow Diagram PDU III



Lampiran A.2 Material and Heat Balance of PDU III



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



47



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Lampiran A.2 Process Flow Diagram PDU III Material and Heat Balance of Propane Deasphalting Unit III



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



48



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



LAMPIRAN B SPECIFICATION DATA SHEET



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



49



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Lampiran B1. Specification Data Sheet



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



50



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



LAMPIRAN C DATA OPERASI



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



51



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Lampiran C1. Heat Exchanger Data



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



52



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Lampiran C2. LMTD Correction Factors



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



53



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Lampiran C3. Shell Side Heat-Transfer Curve for Bundles with 25% Cut Segmental Baffles



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



54



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Lampiran C4. Tube Side Friction Factor



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



55



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Lampiran C5. Velocity Head



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



56



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Lampiran D Hasil Analisa dan Perhitungan



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



57



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Lampiran D1. Hasil Kajian Heat Exchanger di MDU III



Design



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



Outlet



Keterangan



33.3



Controller



Inlet



Controller



Outlet



Tube



21.9



Controller



Inlet 2.3



Controller



Outlet



Shell



33.76449793



Controller



Inlet



Controller



Outlet



Controller



Tube



25.1707864



240E101A (Scraped Surface Double Pipe HE)



Inlet



Jenis Heat Exchanger



4.56122074



R-010



No



Controller



Shell



50



Aktual



Proses pendinginan berjalan dengan baik karena penyerapan panas aktual oleh DO masih lebih besar daripada design



58



-29



16.1



-5.7



-29



-5.7



-16.3



16.1



-29 -29



33.3



-3.78034401 -10.6340047



2.3



72.91305932



240E102B (Scraped Surface Double Pipe Chiller)



72.75151548



-18



12.32730369



12.3309669



33.514114



240E102A (Scraped Surface Double Pipe Chiller)



-3.5313766



240E101B (Scraped Surface Double Pipe HE)



4.56122074



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



proses chilling kurang maksimal karena suhu wax oil outlet masih lebih besar dari desgingnya, karena penyerapan panas oleh DO masih rendah Proses Chilling berjalan dengan baik, karena suhu outlet waxy lebih rendah dari designnya. Proses Chilling berjalan dengan baik, karena suhu outlet waxy lebih rendah dari designnya.



59



-21



-16.3



-29



-29



-16.2951677



75 50



50



70.92965981



Proses Chilling berjalan dengan baik, karena suhu outlet waxy lebih rendah dari designnya.



-17.5478432



75



72.0106189



62.1101509



-10.505938



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



58.2414568



240E104(Charge Mix Cooler)



72.0106189



240E103 (Charge Mix Cooler)



79.9849215



240E102D(Scraped Surface Double Pipe Chiller)



42.9142073



240E102C (Scraped Surface Double Pipe Chiller)



-16.299216



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



pada E103 proses perpindahan panas berjalan dengan baik proses pendinginan charge oil menurun, dapat jadi karena umpan cold water yang kurang atau hal lainnya



60



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



30 145



30



2 210



2



15 75



15



55 55



53.248811



35.1077666



240E128(Warm Wash Solvent Heater)



9.69443929



R-011



240E106B(Solvent/ DO Mix Exchanger)



34.91320297



240E106A(Solvent/ DO Mix Exchanger)



55



27.8341863



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



proses perpindahan panas berjalan kurang baik karena suhu DO mix masih melebihi design, dapat terjadi karena umpan dy solvent atau hal lainnya yang perlu di analisa suhu dry solvent lebih rendah dari output HE pada design, menunjukan penurunan performa HE dan perlu dianalisa penyebabnya.



61



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



204 103



145



104 105



210



210 117



50



310 144



32 202.5893074 92.75580467



92.84646632



92.4860916



56.766579 142.659943



R-012



240E127(Dewaxed Oil H.P. Flash Heater)



240E111A(Dewaxe d Oil Mix/H.P. Solvent Exchanger)



66.0201727



54.0631457



240E105(Slack Wax Mix Heater)



53.7147846



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



inlet HE melebihi designnya, sehingga kemungkinan HE akan memperoleh beban besar dan mengurangi performanya HE bekerja dengan baik karena oulet tube masih didalam designnya HE kurang bekerja dengan baik karena outlet tube masih diluar designnya, mengindikasika n performa HE yang menurun



62



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



103 89 55



89



105 30 30



117 91 91



92.75580467



144 104



117



240E112(Dewaxed Oil -H.P. Solvent Cooler)



104



92.6872117



240E115B(Dewaxe d Oil Mix/L.P. Solvent Exchanger)



48.03920196



240E115A(Dewaxe d Oil Mix/L.P. Solvent Exchanger)



92.6872117



240E111B(Dewaxe d Oil Mix/H.P. Solvent Exchanger)



142.659943



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



HE kurang bekerja dengan baik karena outlet tube masih diluar designnya, mengindikasika n performa HE yang menurun HE bekerja dengan baik karena inlet shell masih didalam designnya HE bekerja dengan baik karena inlet shell masih didalam designnya Outlet tube masih diluar designnya, mengindikasika n penurunan performa HE



63



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



70



32



42



103



89



106



55



103 180



181.554639



240E114(Dewaxed Oil Cooler)



91



58.41754004 59.34308129



240E116(Dewaxed Oil -L.P. Solvent Cooler)



240E113A(Dewaxe d Oil Mix/Dewaxed Oil Exchanger)



HE bekerja dengan baik



HE kurang bekerja dengan baik karena outlet tube masih diluar designnya, mengindikasika n performa HE yang menurun Performa HE mungkin akan berkurang karena suhu inlet HE lebih besar dari suhu inlet design



64



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



207.5419874



310



210



103



204



89.30720338



144



119



105



103 55



119 103



50



36.98110948



91.7793822 64.2573823



240E122(Slack Wax Mix /LP Solvent Exchanger)



89.7456247



240E119(Slack Wax HP Solvent Exchanger)



HE mengalami penurunan performa ditujukan dengan suhu outlet yang melebihi suhu outlet design HE bekerja dengan baik meskipun outlet kurang dari suhu designnya



HE bekerja dengan baik meskipun outlet kurang dari suhu designnya



32.7178247



240E118(Slack Wax Mix HP Solvent Exchanger)



142.9



R-013



240E117(Slack Wax Mix HP Flash Heater)



21.1334953



36.9811095



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



HE bekerja dengan baik karena suhu aktual masih di dalam suhu design



65



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



55 44 44



32 32



50 50



82 82



43.8368779 43.8368779



240E129B(Wet Solvent Condenser)



72.7661561



R-014



240E129A(Propane Condenser)



72.7661561



240E123(Slack Wax Mix /LP Solvent Exchanger)



88



36.38356335



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



HE bekerja dengan baik meskipun outlet kurang dari suhu designnya HE bekerja dengan baik meskipun outlet kurang dari suhu designnya HE bekerja dengan baik meskipun outlet kurang dari suhu designnya



66



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Lampiran D2. Hasil Kajian Heat Exchanger di PDU III



Design



220-E-103 (FEED PRE COOLER)



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



To



Ti



To



Shell Control inlet



Ti



To



70.08



1



98.00



Ti



Tube



74.61



Shell



Jenis Heat Exchanger



65.00



No



Aktual Ti



Tube Control To outlet



Keterangan Pada HE 03 cooling water tidak difungsikan karena belum dibutuhkan, short residue hanya dilewatkan saja. Sehingga tidak ada proses pendinginan yang maksimal. Maka dari itu delta T pada aktual tidak sebesar delta T pada design.



67



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



57.53



94.77 78.50



195.89



220-E-106 (1ST D.A.O EVAPORATOR)



70.00



3



80.00



220-E-105 A-C (R.D.C OVERHEAD EXCHANGER)



84



2



260.00



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Pada HE 05 terjadi penurunan, ditunjukkan oleh temperatur akhir yang keluar tidak sesuai lagi dengan temperatur yang diinginkan pada kondisi design Pada HE 06 terjadi penurunan performa perpindahan panas. Indikasi penurunan performa perpindahan panas tersebut dapat disebabkan oleh banyak faktor, maka dari itu perlu dilakukan analisis.



68



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



203.54



78.50



220-E-107 (2ND D.A.O EVAPORATOR)



260.00



4



84.00



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Pada HE 07 menggunakan Hot oil sebagai media pemanas untuk menguapkan DAO mix. Temperatur akhir tidak sama dengan kondisi design dikarenakan pengaturan bukaan valve hot oil memang di setting tidak maksimal.



69



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



241.50



36.03



244.34



220-E-109 A/B (ASPHALT HEATER)



260.00



5



38.00



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Pada HE 09 menggunakan Hot oil sebagai media pemanas campuran propane asphalt yang dilewatkan. Temperatur akhir yang keluar hanya selisih sedikit dengan kondisi design. Sehingga dinilai tidak terlalu berpengaruh terhadap proses.



70



7



220-E-111 (STRIPPER OVERHEAD CONDENSER)



8



220-E-110 (PROPANE COMPRESSOR INTERSTAGE COOLER)



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



174.56



220-E-108 A-C (PROPANE ASPHALT COOLER)



30.5869775



6



190.00



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Pada HE 08 asphalt didinginkan dengan air yang merupakan keluaran steam drum dari BFW. Temperatur aktual lebih kecil dari kondisi design, yang menunjukkan bahwa kerja medium pendingin masih bagus. Pada HE 11, control opening valve masih kecil, sehingga masih bisa dimaksimalkan sesuai kebutuhan.



71



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



104.99



220-E-102- A/B (PROPANE COOLER)



64.15



10



99.71



220-E-112 A/B (PROPANE CONDENSER)



70



9



98



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Pada HE 12, temperaturdi shell hanya selisih sedikit dengan kondisi design. Sehingga tidak terlalu berpengaruh negatif pada proses. Pada HE 02, opening valve sudah diatur besar agar fmemenuhi spesifikasi produk yang diinginkan. Dan sudah rutin dilakukan cleaning.



72



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Lampiran D2. Hasil Kajian Heat Exchanger PDU III Design



220-E-103 (FEED PRE COOLER)



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



To



Ti



To



Shell Control inlet



Ti



To



70.08



1



98.00



Ti



Tube



74.61



Shell



Jenis Heat Exchanger



65.00



No



Aktual Ti



Tube Control To outlet



Keterangan Pada HE 03 cooling water tidak difungsikan karena belum dibutuhkan, short residue hanya dilewatkan saja. Sehingga tidak ada proses pendinginan yang maksimal. Maka dari itu delta T pada aktual tidak sebesar delta T pada design.



73



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



57.53



94.77 78.50



195.89



220-E-106 (1ST D.A.O EVAPORATOR)



70.00



3



80.00



220-E-105 A-C (R.D.C OVERHEAD EXCHANGER)



84



2



260.00



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Pada HE 05 terjadi penurunan, ditunjukkan oleh temperatur akhir yang keluar tidak sesuai lagi dengan temperatur yang diinginkan pada kondisi design Pada HE 06 terjadi penurunan performa perpindahan panas. Indikasi penurunan performa perpindahan panas tersebut dapat disebabkan oleh banyak faktor, maka dari itu perlu dilakukan analisis.



74



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



203.54



78.50



220-E-107 (2ND D.A.O EVAPORATOR)



260.00



4



84.00



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Pada HE 07 menggunakan Hot oil sebagai media pemanas untuk menguapkan DAO mix. Temperatur akhir tidak sama dengan kondisi design dikarenakan pengaturan bukaan valve hot oil memang di setting tidak maksimal.



75



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



241.50



36.03



244.34



220-E-109 A/B (ASPHALT HEATER)



260.00



5



38.00



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Pada HE 09 menggunakan Hot oil sebagai media pemanas campuran propane asphalt yang dilewatkan. Temperatur akhir yang keluar hanya selisih sedikit dengan kondisi design. Sehingga dinilai tidak terlalu berpengaruh terhadap proses.



76



7



220-E-111 (STRIPPER OVERHEAD CONDENSER)



8



220-E-110 (PROPANE COMPRESSOR INTERSTAGE COOLER)



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



174.56



220-E-108 A-C (PROPANE ASPHALT COOLER)



30.5869775



6



190.00



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Pada HE 08 asphalt didinginkan dengan air yang merupakan keluaran steam drum dari BFW. Temperatur aktual lebih kecil dari kondisi design, yang menunjukkan bahwa kerja medium pendingin masih bagus. Pada HE 11, control opening valve masih kecil, sehingga masih bisa dimaksimalkan sesuai kebutuhan.



77



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



104.99



220-E-102- A/B (PROPANE COOLER)



64.15



10



99.71



220-E-112 A/B (PROPANE CONDENSER)



70



9



98



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Pada HE 12, temperaturdi shell hanya selisih sedikit dengan kondisi design. Sehingga tidak terlalu berpengaruh negatif pada proses. Pada HE 02, opening valve sudah diatur besar agar fmemenuhi spesifikasi produk yang diinginkan. Dan sudah rutin dilakukan cleaning.



78



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Lampiran D3. Hasil Perhitungan



Shell



No



Bulan



1 2 3 4



Design Januari Februari Maret



Ti



To



Flowrate



°F 161,60 149,00 149,00 149,00



°F 183,20 167,03 169,29 173,40



Lb/hr 323241,75 1112069,08 966008,89 882467,86



H Liq in 911,83 916,18 916,18 916,18



H liq out Btu/lb 870,37 897,75 898,90 899,95



H vap out 925,83 900,00 904,04 906,79



Tube



No



Bulan



1 2 3 4



Design Januari Februari Maret



T masuk °F 410 410 410 410



T keluar °F 290,48 290,48 290,48 290,48



Flowrate



Hvap in



Latent



Lb/hr 29127,47 29127,47 29127,47 29127,47



1382,15 1382,15 1382,15 1382,15



Btu/lb 408,6 408,6 408,6 408,6



Hliq out 278,15 278,15 278,15 278,15



Menghitung Heat Duty Shell Qv



= m (H vapor – H liquid) = 323241,747 Lb/hr (925,83 - 870,371) Btu/lb = 15130070,24 Btu/hr



Qs



= m (H liquid out – H liquid in) = 323241,747 Lb/hr (870,371- 911,8271) Btu/lb = 13400342,21 Btu/hr



Q DAO mix



= 28530412,447 Btu/hr = 7194348,61 kcal / h



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



79



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



T masuk



T keluar



Flowrate



°F



°F



Lb/hr



161,60



183,20



323241,75



15130070,24



13400342,21



28530412,45



Januari



149,00



167,04



1112069,08



3414228,714



20487203,76



23901432,47



3



Februari



149,00



169,29



966008,89



7764019,37



16696400,99



24460420,36



4



Maret



149,00



173,40



882467,86



10311123,32



14316982,11



24628105,42



No



Bulan



1



Design



2



Qv



Qs



Qtotal



Btu/hr



Tube = (F – L). (H – h) – F.(hf – h)



Q



= (29127,4722 – 0). (408,6 - 278,155) - 29127,4722 (1382,15 278,155) = 28357050,51 Btu/h = 7150632,936 kcal / h



Menghitung ∆T LMTD ∆T LMTD =



No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



∆T LMTD



∆𝑡1 − ∆𝑡2 ∆𝑡1 ln ∆𝑡2



Th in 0F 410 410 410 410



=



Th o 0F 290,48 290,48 290,48 290,48



Tc in 0F 161,60 149,00 149,00 149,00



Tco 0F 183,20 167,03 169,29 173,40



Thi-Tco 0F 226,80 242,97 240,71 236,60



Tho-Tci 0F 128,88 141,48 141,48 141,48



226,8 − 128,88 226,8 ln 128,88



= 173,2524



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



80



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Menghitung ∆T LMTD correction No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar 𝑹= 𝑺=



Th in 0F 410 410 410 410 ∆𝑻 ∆𝒕



=



21,6 248,4



21,6 119,52



Th o 0F 290,48 290,48 290,48 290,48



Tc in 0F 161,60 149,00 149,00 149,00



Tco 0F 183,20 167,02 169,29 173,39



Thi-Tco 0F 226,80 242,97 240,70 236,60



Tho-Tci 0F 128,88 141,48 141,48 141,48



∆TLMTD 173,25 187,67 186,72 184,98



Thi-Tho 0F 119,52 119,52 119,52 119,52



Tco-Tci 0F 21,60 18,02 20,29 24,39



Thi-Tci 0F 248,40 261,00 261,00 261,00



= 5,53



=0,0870



𝑭 = 𝟎, 𝟗𝟗 (Dari figure 28 Kern) ∆𝑇𝐿𝑀𝑇𝐷 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 = ∆𝑇 𝐿𝑀𝑇𝐷 . 𝐹 = 173,2524 . 0,99 = 171,51 No



Periods



∆TLMTD



R



S



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



173,25 187,60 186,72 184,98



5,53 6,63 5,89 4,89



0,08 0,06 0,07 0,09



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



F correction fac 0,99 0,9 0,99 0,99



∆TLMTD correction 171,51 184,85 184,85 184,05



81



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Menghitung Flow Area Shell ID in 31 31 31 31



𝑨𝒔 =



No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



𝑰𝑫 . 𝐜 ′ .𝑩 𝟏𝟒𝟒 .𝑷𝒕



OD in 0,99 0,99 0,99 0,99



=



31 .0,2500 .9,212 144 .1,250000675



ID in 31 31 31 31



c' in 0,25 0,25 0,25 0,25



B in 9,21 9,21 9,21 9,21



PT in 1,25 1,25 1,25 1,25



= 0,3966 ft2



c' in 0,25 0,25 0,25 0,25



OD in 0,99 0,99 0,99 0,99



Shell B in 9,21 9,21 9,21 9,21



PT in 1,25 1,25 1,25 1,25



as ft2 0,39 0,39 0,39 0,39



Tube Nt jumlah tube 340 340 340 340



𝐀𝐭 =



𝐍𝐭 .𝐚′𝐭 𝟏𝟒𝟒 .𝐧



=



OD



BWG



in 1,00 1,00 1,00 1,00 340 .0,479



𝟏𝟒𝟒 .𝟏



a't tabel



12 12 12 12



0,47 0,47 0,47 0,47



n jumlah pass 1 1 1 1



= 0,28274 ft2



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



82



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Tube No 1 2 3 4



Nt



Periods Design Jan Feb Mar



jumlah tube 340 340 340 340



OD in



BWG



1,00 1,00 1,00 1,00



12 12 12 12



a't tabel



n



at ft2



jumlah pass 1 1 1 1



0,47 0,47 0,47 0,47



0,28 0,28 0,28 0,28



Menghitung Laju Alir Fluida Shell ws



as



ρ in



ρ out



ρ avg



lb/h



ft2



lb/ft3



lb/ft3



lb/ft3



323241,74 1112069,07 966008,88 882467,86



0,39 0,39 0,39 0,39



27,07 20,31 20,31 20,31



38,68 29,99 31,20 33,41



32,87 25,15 25,75 26,86



𝐺𝑠 =



𝑤𝑠 323241,7474 = = 814973,2974 𝑙𝑏/(𝑓𝑡2 𝑗𝑎𝑚) 𝑎𝑠 0,3966



𝑉𝑠 =



𝐺𝑠 814973,2974 = = 6,885566 𝜌𝑎𝑣𝑔 . 3600 32,8777.3600 No



Periods



Shell (DAO mix) Gs vs 2 lb/(ft jam) ft/s



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



814973,29 934601,43 811850,00 741640,73



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



6,88 10,32 8,75 7,66



83



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Tube wt



at



ρ avg



lb/h



ft2



lb/ft3



29127,47 29127,47 29127,472 29127,47



0,28 0,28 0,28 0,28



14,71 14,71 14,71 14,7



𝐺𝑡 =



𝑤𝑡 29127,47215 = = 103017,4626 𝑙𝑏/(𝑓𝑡2 𝑗𝑎𝑚) 𝑎𝑡 0,28274



𝑉𝑠 =



𝐺𝑡 103017,4626 = = 1,94518516 𝜌𝑎𝑣𝑔 . 3600 14,71118



Tube, LP Steam Gt Vt



No Periods 1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



lb/(ft2 jam)



ft/s



103017,46 103017,46 103017,46 103017,46



1,94 1,94 1,94 1,945



Menghitung Bilangan Reynold Shell No 1 2 3 4



Periods Design Jan Feb Mar



Re shell =



OD in 1,00 1,00 1,00 1,00



PT



μ in



μ out



2



cp 0,06 0,02 0,02 0,02



cp 0,11 0,07 0,07 0,08



in 1,25 1,25 1,25 1,25



Shell μ avg cp 0,08 0,05 0,05 0,05



lb/ft.h 0,20 0,12 0,13 0,14



Gs lb/(ft2 jam) 814973,29 934601,43 811850,01 741640,73



De shell in 0,99 0,99 0,99 0,99



De shell. Gshell 0,08250.814973,297 = = 321313,9095 μavg 0,20925



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



84



ft 0,08 0,08 0,08 0,08



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Shell No



Periods



Gs lb/(ft2 jam)



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



814973,29 934601,43 811850,01 741640,73



Re Shell 321313,90 623136,31 513199,95 429054,06



Tube OD in 1,00 1,00 1,00 1,00



Re tube =



BWG



μ in



μ out



12 12 12 12



cp 0,18 0,18 0,18 0,18



cp 1,00 1,00 1,00 1,00



Tube μ avg cp 0,59 0,59 0,59 0,59



lb/ft.h 1,42 1,42 1,42 1,42



Gt lb/(ft2 jam) 103017,46 103017,46 103017,46 103017,46



De tube in 0,78 0,78 0,78 0,78



ft 0,06 0,06 0,06 0,06



De tube. Gtube 0,0652 . 103017,4626 = = 4703,6246 μavg 1,42726



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



85



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Tube No



Periods



Gt lb/(ft2 jam)



Re tube



1 2 3



Design Jan Feb



103017,46 103017,46 103017,46



4703,62 4703,62 4703,62



Menghitung Koefisien Perpindahan Panas Konveksi Outside Shell No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



k in



k out kcal/(hr0C) 0,12 0,12 0,12 0,12



0,11 0,11 0,11 0,11



k avg 0,12 0,12 0,12 0,12



Btu / (hr ft F) 0,08 0,08 0,08 0,08



μ avg shell lb/ft.h 0,21 0,12 0,13 0,14



Cp avg Btu/(lb F) 0,71 0,71 0,71 0,71



μw lb/ft.h 0,51 0,30 0,32 0,35



86



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Re shell



Ø𝑠 =



= 321313,9095 ; dari figur 28 diperoleh jH = 440



𝜇 𝑎𝑣𝑔 𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙 0,20925 = = 0,88367 𝜇𝑤 0,50620 1⁄ 3



𝑘 𝐶𝑝 𝜇 ℎ𝑜 = 𝑗𝐻 [ ] ( ) 𝐷 𝑘



1⁄ 3



0,07823 0,71150 . 0,20925 = 440 [ ) ]( 0,08250 0,07823 = 456,90407 𝐵𝑡𝑢/(ℎ𝑟 𝑓𝑡2 𝐹)



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



Øs 0,88 0,88 0,88 0,88



ho Btu/(hr ft2 F) 456,90 522,95 576,69 731,05



87



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Menghitung Koefisien Perpindahan Panas Konveksi Inside Tube



Re tube



Ø𝑡 =



No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



k in



k out kcal/(hr0C) 0,032 0,032 0,032 0,032



0,03 0,03 0,03 0,03



k avg 0,03 0,03 0,03 0,03



μ avg tube



Btu / (hr ft F) 0,012 0,012 0,012 0,012



lb/ft.h 1,43 1,43 1,43 1,43



Cp avg Btu/(lb F) 1,10 1,10 1,10 1,10



μw lb/ft.h 3,45 3,45 3,45 3,45



= 4703,62457; dari figur 28 diperoleh jH = 34



𝜇 𝑎𝑣𝑔 𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙 1,42726 = = 0,88367 𝜇𝑤 3,45267 1⁄ 3



𝑘 𝐶𝑝 𝜇 ℎ𝑜 = 𝑗𝐻 [ ] ( ) 𝐷 𝑘



1⁄ 3



0,01981 1,10135 . 1,42726 = 34 [ ) ]( 0,06517 0,01981



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



= 39,24695 𝐵𝑡𝑢/(ℎ𝑟 𝑓𝑡2 𝐹)



88



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Øt No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



0,88 0,88 0,88 0,88



hi Btu/(hr ft2 F) 39,24 39,24 39,24 39,24



Menghitung Koef. Perpan Konveksi in Tube mengacu pd Permukaan luar tube



hio =



No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



39,2469 . 0,782 1,0000



hi Btu/(hr ft2 F) 39,25 39,25 39,25 39,25



ID, de tube in 0,782 0,782 0,782 0,782



OD in 1,00 1,00 1,00 1,00



= 30,6911 Btu/(hr ft2 F)



No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



hio Btu/(hr ft2 F) 30,69 30,69 30,69 30,69



Menghitung Clean Overall Heat Transfer Coefficient 𝑈𝑐 =



(30,6911 . 456,904) = 28,7593 𝐵𝑡𝑢/(ℎ𝑟 𝑓𝑡2 𝐹) (456,904 + 30,6911)



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



89



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



hio No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



Btu/(hr ft2 F) 30,69 30,69 30,69 30,69



ho Btu/(hr ft2 F) 456,90 522,96 576,69 731,06



Uc Btu/(hr ft2 F) 28,76 28,98 29,14 29,45



Kcal/ hr.m2.OC 140,51 141,63 142,37 143,91



Menghitung Design/Dirty Overalll Heat Transfer Coefficient (UD) Di bagian Shell No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



OD



BWG



a''



L



Nt



A



12 12 12 12



ft2/ft 0,26 0,26 0,26 0,26



ft 20 20 20 20



buah 340 340 340 340



ft2 1778,48 1778,48 1778,48 1778,48



in 1,00 1,00 1,00 1,00



a" = 0,2618 (Table 10) A = a" . L . Nt = 0,2618 . 20 . 340 = 1778,4878 ft2 𝑄𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙



𝑈𝐷𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙 = ∆𝑇𝐿𝑀𝑇𝐷 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 . =



28530412,447 171,51992 . 1778,4878



No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



= 27,8249 𝐵𝑡𝑢/(ℎ𝑟 𝑓𝑡2𝑂𝐹)



UD shell Btu/(hr Kcal/ ft2OF) hr.m2.OC 27,82 135,94 21,62 105,66 22,13 108,14 22,38 109,35



90



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Menghitung Design/Dirty Overalll Heat Transfer Coefficient (UD) Di bagian Tube No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



OD



BWG



a''



L



Nt



A



12 12 12 12



ft2/ft 0,26 0,26 0,26 0,26



ft 20 20 20 20



buah 340 340 340 340



ft2 1778,48 1778,48 1778,48 1778,48



in 1,00 1,00 1,00 1,00



a" = 0,2618 (Table 10) A = a" . L . Nt = 0,2618 . 20 . 340 = 1778,4878 ft2 𝑄𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙



𝑈𝐷𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙 = ∆𝑇𝐿𝑀𝑇𝐷 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 . =



28357050,51 171,51992 . 1778,4878



No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



= 28,4962402 𝐵𝑡𝑢/(ℎ𝑟 𝑓𝑡2𝑂𝐹)



UD tube Btu/(hr Kcal/ ft2OF) hr.m2.OC 28,49 139,22 26,43 129,17 26,44 129,18 26,55 129,73



Menghitung Dirt Factor (Rd) pada shell



𝑅𝑑 =



𝑈𝑐−𝑈𝑑 𝑈𝑐.𝑈𝑑



No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



Uc



Ud



Btu/hr.ft2F 28,75 28,98 29,14 29,45



Btu/hr.ft2F 27,82 21,62 22,13 22,38



28,7593−27,8249



= (27,8249.28,7593)=856,45255Btu/hr.ft2F



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



91



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



Rd hr.ft2.F/Btu 0,0012 0,0117 0,0109 0,0107



Btu/hr.ft2F 856,45 85,17 92,07 93,22



Kcal/ hr.m2.OC 4184,36 416,13 449,84 455,48



hr.m2.OC/kcal 0,00024 0,00240 0,00222 0,00220



Menghitung Dirt Factor (Rd) pada Tube



𝑅𝑑 =



𝑈𝑐−𝑈𝑑 𝑈𝑐.𝑈𝑑



No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



Uc



Ud



Btu/hr.ft2F 28,75 28,98 29,14 29,45



Btu/hr.ft2F 28,49 26,43 26,44 26,55



28,7593−28,4962



= (28,7593.28,4962)= 3115,419



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



92



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



Rd hr.ft2.F/Btu 0,000321 0,003300 0,003500 0,003707



Btu/hr.ft2F 3115,41 300,60 285,42 269,75



Kcal/ hr.m2.OC 15220,97 1468,64 1394,48 1317,94



hr.m2.OC/kcal 0,00007 0,00068 0,00072 0,00076



Menghitung Pressure Drop Shell No



Periods 1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



Re shell 321313,91 623136,31 513199,95 429054,06



f friksi



Gs lb/(ft2 jam)



B In



L ft



0,00039 0,00047 0,00043 0,00041



814973,29 934601,43 811850,01 741640,73



9,21 9,21 9,21 9,21



19,98 19,98 19,98 19,98



in



ρ avg shell lb/ft3



ρ air kg/m3



lb/ft3



239,76 239,76 239,76 239,76



32,87 25,15 25,75 26,86



1000 1000 1000 1000



62,42 62,42 62,42 62,42



Pada Re Shell = 321313,9095 ; diperoleh friksi = 0,00039 𝐿



𝑁+1=𝐵 =



239,7638 9,2120



=26,0273



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



93



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



𝑆𝑠 =



𝜌 𝑎𝑣𝑔 𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙 32,8777 = = 0,5267 𝜌 𝑎𝑖𝑟 62,4280 𝑓 .𝐺𝑠 .𝐼𝐷 .𝑁+1



∆𝑃𝑠 = 5,22 .1010 .𝐷𝑒 𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙 .𝑆𝑠 .∅𝑠 =



0,00039 .814973,297 .2,5833 .26,0273 5,22 .1010 .0,08250 .0,5267 .0,8837



= 3,1310529psi



No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



∆ Ps psi



kg/cm2



3,13 6,42 4,38 3,36



0,22 0,45 0,31 0,24



Tube No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



𝑆𝑡 =



14,7112 62,4280



Re tube



f friksi



Gt lb/(ft2 jam)



L ft



ID tube ft



ρ avg tube lb/ft3



ρ air lb/ft3



n passes



v2/(2xg')



4703,62 4703,62 4703,62 4703,62



0,0008 0,0008 0,0008 0,0008



103017,46 103017,46 103017,46 103017,46



19,98 19,98 19,98 19,98



0,06 0,06 0,06 0,06



14,71 14,71 14,71 14,71



62,43 62,43 62,43 62,43



1 1 1 1



0,0013 0,0013 0,0013 0,0013



= 0,235650454



𝑓 . 𝐺𝑡 2 . 𝐿 . 𝑛 0,0008. 103017,46262 . 19,9803.1 ∆𝑃𝑡 = = = 0,95790𝑝𝑠𝑖 = 0,06735 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 5,22. 1010 . 𝐼𝐷. 𝑆𝑡. ∅𝑡 5,22. 1010 . 0,06517.0,2356.0,88367 Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



94



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap 𝑣2 2𝑥𝑔′



= 0,0013(Dari Fig 5)



∆𝑃𝑟 =



4. 𝑛 𝑣 2 62,5 . . = 0,038310038𝑝𝑠𝑖 = 0,002693464 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝑆𝑡 2𝑥𝑔′ 144



∆𝑃𝑇 = ∆𝑃𝑡 + ∆𝑃𝑟 = 0,06735 + 0,002693 = 0,07004 No



Periods



1 2 3 4



Design Jan Feb Mar



St 0,23 0,23 0,23 0,23



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



Øt 0,88 0,88 0,88 0,88



∆ Pt



v2/(2xg')



psi



kg/cm2



0,95 0,95 0,95 0,95



0,06 0,06 0,06 0,06



0,0013 0,0013 0,0013 0,0013



∆ Pr



∆PT



Psi



kg/cm2



psi



kg/cm2



0,038 0,038 0,038 0,038



0,0026 0,0026 0,0026 0,0026



0,99 0,99 0,96 0,99



0,07 0,07 0,07 0,07



95



Laporan Kerja Praktik Periode Mei – Juni 2018 PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap



Vika Rahmalia-121130341 Indra Berliana-121140087 UPN “Veteran” Yogyakarta



96