Laporan Khusus 31E102 PDF

Preview

Summary

Laporan Kerja Praktek LAPORAN TUGAS KHUSUS PT. PERTAMINA (PERSERO) RU VI BALONGAN EVALUASI KINERJA HEAT EXCHANGER 31 E-102 A/B PADA NAPHTA HYDROTREATING PROCESS UNIT Periode : 24 Januari – 25 Februari 2017 Disusun Oleh : Yoga Satria Winasis 1431010030 JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS...

Description

Laporan Kerja Praktek LAPORAN TUGAS KHUSUS PT. PERTAMINA (PERSERO) RU VI BALONGAN EVALUASI KINERJA HEAT EXCHANGER 31 E-102 A/B PADA NAPHTA HYDROTREATING PROCESS UNIT Periode : 24 Januari – 25 Februari 2017

Disusun Oleh : Yoga Satria Winasis

1431010030

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR SURABAYA 2017

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur

Laporan Kerja Praktek

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL DAFTAR ISI ............................................................................................................................. i DAFTAR TABEL .................................................................................................................. iii DAFTAR GAMBAR .............................................................................................................. iv DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................................v BAB I PENDAHULUAN .........................................................................................................1 I.1

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

I.2

Rumusan masalah ........................................................................................................3

I.3

Tujuan ..........................................................................................................................3

I.4

Manfaat ........................................................................................................................3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA..............................................................................................5 II.1

Perpindahan Panas .......................................................................................................5

II.1.1

Konduksi (conduction) .........................................................................................5

II.1.2

Konveksi (convection) .........................................................................................6

II.1.3

Radiasi (radiation) ................................................................................................6

II.2

Alat Penukar Panas ......................................................................................................6

II.3

Kegunaan Alat Penukar Panas.....................................................................................7

II.4

Arah Aliran Fluida pada Alat Penukar Panas ..............................................................8

II.5

Tipe Heat Exchanger .................................................................................................10

II.5.1

Double Pipe Heat Exchanger .............................................................................10

II.5.2

Shell and Tube Heat Exchanger .........................................................................11

II.5.3

Plate and Frame Heat Exchanger .......................................................................16

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur i

Laporan Kerja Praktek

II.5.4

Air Cooled Heat Exchanger ...............................................................................17

II.5.5

Coil Heat Exchanger ..........................................................................................18

II.6 Combined Feed Exchanger 14-E-101 ............................................................................19 II.7

Permasalahan pada Heat Exchanger ..........................................................................20

II.8

Fouling Factor (Rd) ...................................................................................................21

II.8.1

Mekanisme Pembentukan Fouling .....................................................................22

II.8.2

Penyebab dan Akibat Terjadinya Fouling ..........................................................23

II.8.3

Pencegahan dan Cara Mengatasi Fouling ..........................................................24

BAB III METODOLOGI ......................................................................................................26 III.1 Pengumpulan Data .......................................................................................................26 III.1.1

Pengumpulan Data Primer .................................................................................26

III.1.2

Pengumpulan Data Sekunder .............................................................................26

III.2

Pengolahan Data ........................................................................................................30

BAB IV PEMBAHASAN.......................................................................................................41 IV.1 Hasil Perhitungan……………………………………………………………………41 IV.2 Pembahasan………………………………………………………………………….42 IV.2.1 Evaluasi nilai Q Desain dan Q Aktual ......................................................................43 IV.2.2 Evaluasi Kinerja Heat Exchanger .............................................................................45 BAB V PENUTUP ..................................................................................................................43 V.1 Simpulan ........................................................................................................................49 V.2 Saran ..............................................................................................................................49 DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................45

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur ii

Laporan Kerja Praktek

DAFTAR TABEL Tabel III.1.2 Data Aktual Heat Exchanger 01 Januari-31Januari 2017 ................27 Tabel IV.1.1 Hasil Perhitungan Fouling Factor Desain…………………….........41 Tabel IV.1.2 Hasil Perhitungan Fuling Factor Aktual……………………………41

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur iii

Laporan Kerja Praktek

DAFTAR GAMBAR Gambar 1 Arah Aliran Co-Current atau Paralel Flow ...............................................................8 Gambar 2 Arah Aliran Counter Current Flow ...........................................................................9 Gambar 3 Arah Aliran Cross Flow ............................................................................................9 Gambar 4 Profil Suhu Arah Aliran ..........................................................................................10 Gambar 5 Double-Pipe Heat Exchanger ..................................................................................11 Gambar 6 Shell and Tube Heat Exchanger ..............................................................................12 Gambar 7 Susunan tube pada shell and tube heat exchanger...................................................13 Gambar 8 Tubes Layout pada shell and tube heat exchanger ..................................................14 Gambar 9 Penempatan baffle ...................................................................................................15 Gambar 10 Plate and Frame Heat Exchanger ..........................................................................17 Gambar 11 Air Cooled Heat Exchanger ..................................................................................18 Gambar 12 Coil Heat Exchanger .............................................................................................19 Gambar 13 Grafik Perbandingan Q shell desain dengan Q shell aktual ..................................44 Gambar 14 Grafik Perbandingan Q tube desain dengan Q tube aktual ...................................44 Gambar 15 Grafik Ud...............................................................................................................46 Gambar 16 Grafik Rd ...............................................................................................................47

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur iv

Laporan Kerja Praktek

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1 PERHITUNGAN DATA DESAIN .................................................................52 LAMPIRAN 2 DATA SHEET HEAT EXCHANGER 31-E-102 A/B……………...............57 LAMPIRAN 3 TABEL 10 HEAT EXCHANGER AND CONDENSER TUBE DATA.......................................................................................................................................62 LAMPIRAN 4 FIGURE 24 TUBE-SIDE HEAT-TRANSFER CURVE ................................63 LAMPIRAN 5 FIGURE 28 SHELL-SIDE HEAT TRANSFER CURVE FOR BUNDLE WITH 25 % CUT SEGMENTAL BUFFLES ........................................................64 LAMPIRAN 6 FIGURE 4 SPECIFIC HEAT OF HYDROCARBON LIQUID……………..65 LAMPIRAN 7 FIGURE 14 VISCOSITIES OF LIQUID……………………………………66 LAMPIRAN 8 FIGURE 18 LMTD CORRECTION FACTOR (FT)………………………..68 DAFTAR HADIR MAHASISWA

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur v

Laporan Kerja Praktek

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Pertamina RU VI Balongan adalah salah satu kilang milik PT PERTAMINA (Persero) yang dirancang untuk mengolah 60% crude oil dari Duri dan 40% crude oil dari Minas dengan kapasitas 125 MBSD. Pertamina Balongan memiliki Kilang Langit Biru Balongan (KLBB) atau Naphtha Processing Unit (NPU) yang dibangun pada tahun 2005 dengan tujuan untuk menghilangkan penambahan timbal pada minyak sebagai cara untuk menaikkan angka oktan. Unit ini dioperasikan untuk mengolah nafta dengan angka oktan rendah/ Low Octane Motor Gasoline Component (LOMC) menjadi nafta dengan angka oktan tinggi/ High Octane Motor Gasoline Component (HOMC) tanpa timbal. NPU disusun oleh tiga unit proses dengan kapasitas pengolahan 52.000 BPSD (345 m³/jam). Salah satu unitnya adalah unit 31 Naphtha Hydrotreating Unit (NHT). Unit 31 dirancang untuk mengolah nafta dengan kapasitas 52.000 BPSD atau 345 m3/jam dari straight run naphtha. Pengolahannya berupa proses pemurnian secara katalitik. Proses ini menggunakan katalis dan aliran gas H2 murni untuk mengubah senyawa belerang, O2 dan N2 yang terdapat dalam fraksi hidrokarbon serta dapat menghilangkan campuran logam organik dan olefin jenuh. Oleh karena itu, fungsi utama dari NHT adalah sebagai operasi treating. Unit ini sangat penting untuk operasi selanjutnya (downstream) yaitu PLTCCR dan Penex. Unit PLT-CCR menghasilkan nafta dengan bilangan oktan 98 sedangkan unit Penex menghasilkan nafta dengan bilangan oktan 82. Unit NHT terdiri dari empat seksi yaitu Oxygen Stripper, Reactor Section, Naphtha Stripper dan Naphtha Splitter. Salah satu unit yang akan dibahas dalam rancangan tugas khusus adalah seksi oxygen stripper. Bagian ini dibuat untuk menghilangkan kandungan O2 yang terlarut dalam nafta. Umpan yang berupa nafta dari tangki intermediet (42-T-107 A/B/C) Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur 1

Laporan Kerja Praktek

dan nafta yang berasal dari unit CDU dialirkan kedalam oxygen stripper. Umpan yang berasal dari tangki harus ditambahkan dengan blanketing gas untuk mencegah O2 yang terlarut dalam nafta karena dapat menyebabkan fouling berlebih pada peralatan. O2 yang masuk ke dalam kolom oxygen stripper dihilangkan dengan panas yang berasal dari steam. Pemanasan yang berasal dari steam tersebut akan menyebabkan fraksi ringan dan O2 menguap, kemudian keluar dari pada kolom bagian atas dan mengalami pengembunan dengan adanya finfan (31-E-103) lalu masuk ke dalam vessel (31-V-101). Pada vessel ini gas yang mengandung O2 dan hidrokarbon ringan dikeluarkan melalui relief header sedangkan fraksi air akan masuk ke unit SWS dan fraksi minyak akan dikembalikan ke kolom sebagai refluks. Refluks ini berfungsi untuk menjaga suhu dari kolom bagian atas dan meminimalkan nafta yang ikut terbawa fraksi ringan ke kolom bagian atas. Nafta yang sudah tidak mengandung oksigen akan keluar sebagai produk bawah kolom dan terlebih dahulu ke Heat Exchanger (31- E-102 A/B), kemudian nafta tersebut dipompa

dengan charge pump (31-P-101 A/B)

menuju HE (31-E-104) dan furnace (31-F-101) sebelum memasuki reaktor (31-R101). Setelah beberapa lama digunakan, heat exchanger akan terbentuk fouling dan apabila dibiarkan terlalu lama dapat mengakibatkan tersumbatnya pipa pada HE. Fouling rate pada heat exchanger perlu dihitung untuk mengetahui kapan saatnya heat exchanger harus dibersihkan, karena jika tidak dilakukan pembersihan secara berkala akan menurunkan efesiensi dari heat exchanger karena tingginya loss heat pada operasi. Heat exchanger yang akan dihitung efisiensinya adalah heat exchanger pada unit Naphta Hydrotreating Unit, 31-E-102 yang merupakan penukar panas pada bottom kolom oksigen stripper. Heat Exchanger ini berkaitan dengan perpindahan panas yang terkait dengan efisiensi pemanas. Heat Exchanger merupakan suatu alat yang menghasilkan perpindahan panas dari suatu fluida, baik yang digunakan dalam proses pemanasan maupun proses pendinginan. Kondisi operasi yang tepat dapat menghasilkan produk yang Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur 2

Laporan Kerja Praktek

sesuai dengan apa yang diinginkan pada suatu proses. Kondisi operasi yang diperhatikan antara lain temperatur dan tekanan proses. Namun alat ini memiliki jangka waktu tertentu untuk berjalan dan berfungsi dengan baik sesuai dengan desain awal. Waktu tersebut merupakan variabel, tergantung dari fluida yang masuk ke Heat Exchanger dan komposisi fluida tersebut. Apabila fluida banyak kotoran (partikel padat atau komponen pengotor), maka semakin cepat alat tersebut kotor. Maka dari itu perlu dilakukan pembersihan agar alat dapat berjalan dengan baik. Jika tidak dilakukan pembersihan pada alat, kotoran dari fluida yang terbentuk akan menyebabkan terjadinya penuruan efisiensi dan performa dari Heat Exchanger tersebut karena tidak meratanya transfer panas. Jika Heat Exchanger memiliki efisiensi yang tinggi, maka kehilangan panas dapat ditekan sekecil mungkin yang pada akhirnya akan mengurangi biaya untuk penyediaan energi suatu pabrik. Oleh karena itu dilakukan evaluasi kinerja Oxygen Stripper Feed-Bottom Exchanger (31-E-102) pada unit Naphtha Hydrotreating Unit / NHT (Unit 31) ini untuk mengetahui alat ini sudah bekerja dengan baik atau belum, apabila belum maka harus dilakukan pembersihan. Apabila pembersihan pada Heat Exchanger dilakukan secara berkala, kinerja, performa, dan efisiensi dari Heat Exchanger akan terjaga sehingga menjadikan alat tersebut beroperasi dengan baik. I.2 Rumusan masalah Rumusan masalah dari tugas khusus kerja praktek ini yaitu : 1. Bagaimana evaluasi kinerja Heat Exchangger 31-E-102 pada tanggal 1 Januari 2017 sampai 31 Januari 2017 dibandingkan dengan desain? I.3 Tujuan Tujuan dari dari Tugas Khusus Kerja Praktek ini antara lain : 1.

Evaluasi kinerja pada Oxygen Stripper Feed-Bottom Exchanger (31E-102) pada unit Naphtha Hydrotreating Unit (Unit 31).

2.

Mengetahui perbandingan hasil evaluasi performa Oxygen Stripper

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur 3

Laporan Kerja Praktek

Feed-Bottom Exchanger (31-E-102) pada unit Naphtha Hydrotreating Unit / NHT (Unit 31) antara kondisi aktual pada tanggal 1 Januari 2017 sampai 31 Januari 2017 dengan kondisi desain. I.4 Manfaat Manfaat dari Tugas Khusus Kerja Praktek ini antara lain : 1.

Mengetahui pengaruh fouling factor (Rd) terhadap kinerja Oxygen Stripper Feed-Bottom Exchanger (31-E-102) pada unit Naphtha Hydrotreating Unit / NHT (Unit 31).

2.

Mengevaluasi kinerja Oxygen Stripper Feed-Bottom Exchanger (31E-102) pada unit Naphtha Hydrotreating Unit / NHT (Unit 31) agar dapat segera dilakukan tindakan jika performanya sudah menurun.

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur 4

Laporan Kerja Praktek

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II.1

Perpindahan Panas Perpindahan panas adalah suatu ilmu pengetahuan yang berurusan dengan

laju pertukaran panas antara badan panas dan badan dingin yang disebut dengan source dan receiver. Pada umumnya perpindahan panas dapat berlangsung melalui 3 cara yaitu secara konduksi, konveksi dan radiasi. Hukum

Pertama

Termodinamika

atau

Hukum

Kekelaan

Energi

menyatakan bahwa : “Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan hanya bisa diubah bentuknya saja.” Dalam suatu proses perpindahan panas dapat mengakibatkan adanya perubahan-perubahan yang terjadi seperti, perubahan temperatur, tekanan, reaksi kimia, dan lain-lain. Perpindahan panas adalah ilmu yang mempelajari secara rinci mekanisme perpindahan energi terutama yang berupa panas karena perbedaan suhu (driving force ΔT). Arah perpindahan panas adalah dari medium dengan temperatur yang lebih tinggi menuju ke medium dengan temperatur yang lebih rendah. Proses terjadinya perpindahan panas dapat terjadi secara langsung maupun tidak langsung. Proses perpindahan panas secara langsung yaitu perpindahan panas ketika fluida yang panas akan bercampur secara langsung dengan fluida dingin tanpa adanya pemisah. Sedangkan proses perpindahan secara tidak langsung yaitu perpindahan panas ketika antara fluida panas dan fluida dingin tidak berkontak secara langsung melainkan adanya pemisah berupa sekat-sekat pemisah. Panas dapat berpindah melalui tiga mekanisme yang berbeda diantaranya : II.1.1 Konduksi (conduction) Konduksi atau hantaran merupakan transfer energi dari partikel dengan energi yang lebih tinggi menuju ke partikel di sekitarnya yang memiliki Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur 5

Laporan Kerja Praktek

kandungan energi yang lebih rendah sebagai akibat dari interaksi antar partikel. Konduksi dapat terjadi pada padatan, gas dan cairan. Pada gas dan cairan, konduksi disebabkan oleh tumbukan dan difusi molekul, sedangkan konduksi pada padatan disebabkan oleh kombinasi antara vibrasi molekul dan perpindahan energi karena elektron bebas. II.1.2 Konveksi (convection) Konveksi atau aliran merupakan transfer energi antara suatu permukaan padatan dengan fluida (gas atau cairan) yang bergerak dan melibatkan efek konduksi sekaligus pergerakan fluida. Semakin cepat pergerakan fluida, semakin besar laju perpindahan panas konveksi. II.1.3 Radiasi (radiation) Radiasi atau pancaran merupakan perpindahan panas yang terjadi karena pancaran gelombang elektromagnetik (atau foton) dengan panjang gelombang tertentu. Tidak seperti konduksi dan konveksi, mekanisme perpindahan panas radiasi tidak memerlukan medium dan dapat terjadi pada ruang hampa. II.2

Alat Penukar Panas Pada sebagian besar industri kimia, proses produksi dijalankan pada

temperatur tertentu sehingga melibatkan proses pemanasan atau pendinginan, adapula proses yang diserta dengan perubahan fasa seperti pengembunan dan penguapan. Untuk mencapai kondisi operasi tersebut suatu industri memerlukan suatu alat penukar panas atau yang bia...