93
BAB IIITUGAS KHUSUS(Ini mse gbgan smo bab3 yg HE) 3.1
JudulMenghitung kinerja alat Reboiler Debutanizer FLRS-E-107 pada
Unit RFCC (Riser Fluidized Catalityc Crangking) di PT. Pertamina
(Persero) RU III Plaju-Sei. Gerong3.2 Latar BelakangRiser Fluidized
Catalytic Cracking Unit ( RFCCU) di Refinery UnitIII Sungai Gerong
merupakan salah satu Secondary Processing Unituntukmengolah
komponen crude menjadi produk-produk turunannya yang mempunyai
nilai ekonomis tinggi. Fungsi RFCCU adalah merengkah fraksiberat
yaitu gasoil dan long residu menjadi minyak fraksi ringan
denganbantuan panas dan katalis, katalis yang digunakan adalah
Silika Alumina (Al2O3-SiO2). Pada bagian RFCCU terdapat kolom FLRS
T-102 yangberfungsi sebagai tempat pemisahan butane dengan fraksi
propane nya denganmemanfaat kan proses destilasi panas. Panas pada
kolom FLRS T-102 didapatdari reboiler FLRS E-107 yang memanfaatkan
panas dari top produk tower FCT-1 berupa MPA panas. Bahan yang
didih kan oleh Reboiler berupa napthahasil dari bottom produk kolom
FLRS T-403.Reboiler merupakan peralatan perpindahan panas yang
berfungsimendidihkan kembali (reboil) serta menguapkan sebagian
cairan yang diproses. Reboiler FLRS E-107 merupakan reboiler
berbentuk heat exchangeryang berupa shell and tube dan jika dilihat
dari posisi nya, E-107 bertipehorizontal thermoshyphonePemakaian
alat perpindahan panas secara terus menerus dapat mengakibatkan
penurunan kemampuan kerja alat yang diakibatkan timbulnya kerak
atau kotoran yang ditimbulkan oleh media yang digunakan.
Untukmengetahui kelayakan suatu alat perpindahan panas, maka
diperlukanpenghitungan effisiensi actual serta fouling factor pada
alat perpindahan panas tersebut. Perhitungan ini memerlukan
data-data yang diambil baik secara langsung atau pun didapat dari
alat ukur yang sudah terpasang di alatperpidahan panas tersebut.
Untuk melihat kelayakan alat tersebut, hasilperhitungan actual
dapat di bandingkan dengan desain alatnya.3.3 TujuanAdapun tujuan
dari pembuatan laporan ini adalah :Untuk mengetahui proses
perpindahanpanas yang terjadi dan Menghitung efisiensi kinerja
Reboiler Debutanizer FLRS-E-107 pada Unit RFCC PT. PERTAMINA RU III
dengan melihat nilai Fouling Factor (Rd) dan Pressure Drop pada
Tube side.
3.4 ManfaatAdapun manfaat dari pembuatan laporan ini adalah:1.
Memberikan informasi serta masukan kepada Industri mengenai kondisi
kinerja alat Reboiler Debutanizer FLRS-E-107 pada Unit RFCCU di PT.
Pertamina (Persero) RU III Plaju-Sei. Gerong yang dilakukan dengan
perhitungan manual berdasarkan data kondisi design dan aktual
dengan menggunakan metode Kern sekarang ini.2. Mengaplikasikan ilmu
yang didapat selama proses pembelajaran di bangku kuliah dalam
skala Industri, khusunya di PT. PERTAMINA RU III Plaju-Sei.
Gerong.3.5 Rumusan Masalah (PILIH SALAH SATU GAA) Bagaimana cara
menghitung pressure drop dan efisiensi kinerja alat pada peralatan
Reboiler Debutanizer FLRS-E-107 pada Unit RFCC (Riser Fluidized
Catalityc Crangking) di PT. Pertamina (Persero) RU III Plaju-Sei.
Gerong Dalam penyusunan laporan kerja praktek ini, penyusun
membatasipokok permasalahan mengenai evaluasi kinerja
ReboilerFLRS-E-107 pada unit RFCC (Riser Fluidized Catalytic
Cracking) ditinjau dari nilai fouling factor yang terhitung di unit
PT Pertamina RU III Plaju-Sungai Gerong.
3.6Tinjauan Pustaka (CEE EDIT LAGI ) 3.6.1 Pengertian Heat
ExchangerReboiler merupakan peralatan perpindahan panas yang
berfungsi untuk mendidihkan kembali (reboil) atau menguapkan
sebagian produk bottom dari kolom distalasi sehingga fraksi-fraksi
ringan yang terikut bottom produk dapat diuapkan kembali. .
3.6.2Komponen-komponen Utama Shell and Tube Heat Exchanger1. Shell
Komponen alat yang merupakan cangkang atau pembungkus berkas
pembuluh, dimana salah satu fluida mengalir masuk dan keluar.2.
TubeKomponen alat yang dialiri fluida lainnya, yang dindingnya
merupakan lintas pertukaran panas. Berkas tube, dirangkum oleh tube
sheet, dan tersusun dalam pola segitiga (triangular), pola bunjur
sungkar (square) atau pola diagonal (diagonal square).3.
BaffleKomponen ini merupakan lempengan logam yang dipasang tegak
lurus poros shell dan berfungsi mengatur pola aliran fluida dalam
shell, dengan tujuan untuk memperbaiki kontak antara fluida dalam
shell dengan tube nya, sehingga pertukaran panas dapat berlangsung
lebih sempurna.4. Channel Komponen alat ini berfungsi untuk
membalikan arah aliran fluida dalam tube pada jenis fixed tube
exchanger. Pada konstruksi lain disebut juga channel cover, shell
cover dan head cover.
5. NozzleKomponen alat ini merupakan saluran masuk dan keluar
fluida kedalam shell dan kedalam tube.
3.6.3Pengertian Perpindahan Panas Proses perpindahan panas yang
terjadi pada suatu fluida proses merupakan bagian terpenting dalam
proses industri kimia. Mekanisme perpindahan panas ini disebabkan
beda temperature antara fluida yang satu dengan fluida yang lain,
baik perpindahannya secara konduksi, konveksi maupun radiasi. Sifat
perpindahan panas adalah bila dua buah benda mempunyai suhu yang
berbeda mengalami kontak baik secara langsung maupun tidak
langsung, maka panas akan mengalir dari benda yang suhunya lebih
tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah. Heat Exchanger (HE)Di
industri-industri kimia banyak memanfaatkan heat exchanger utk
pertukaran panas, dan yg sering digunakan adalah 2 tipe dibawah ini
: 1.STHE (Shell and Tube Heat Exchanger)Adalah penukar panas yang
terdiri dari bagian luar (shell) dan bagian dalam (tube)
Karakteristik :a. Luas perpindahan panas > 120 ft2b. Utk
kapasitas aliran besarc. Perawatan mudahd. Efisien tempate.
Digunakan untuk range suhu yg besar (-100 C sd 600 C)f. Digunakan
untuk tekanan besar, (shell 300 bar dan tube 1400 bar)
Gambar 3.1 Shell and Tube Heat Exchanger
2.DPHE (Double Pipe Heat Exchanger) Adalah alat penukar panas
yang terdiri dari 2 pipa (annulus = luar dan inner pipe = dalam)
Karakteristik :a. Digunakan untuk kapasitas aliran kecilb. Luas
perpindahan panas < 120 ft2c. Boros tempatd. Sulit
pembersihan
Gambar 3.2 Double Pipe Heat Exchanger
Istilah-istilah yg sering muncul pada perancangan heat exchanger
(HE) :a. Fouling factor (Rd), tingkat kekotoran dari HE, digunakan
untuk menghitung efisiensi alat dari tahun ke tahun dan pada STHE
untuk pembersihan tube per satu-satu sehingga alat tetap bisa
bekerja.Rd > Rd ketetapan maka over desain danRd < Rd
ketetapan maka under desainb. Baffle, penghalang aliran pada DPHE
sehingga aliran dari pipa luar lebih lama kontak dengan aliran
bagian dalamc. Uc, tahanan panas dalam keadaan bersihd. Ud, tahanan
panas dalam keadaan kotore. Pressure Drop (P), penurunan tekanan
karena aliran fluida. Untuk liquid max 10 psi dan gas 2 psif.
Co-Current, aliran antar fluida searahg. Counter-Current, aliran
antar fluida berlawanan arah
Gambar 3.3 aliran fluida
Alasan fluida ditempatkan pada pipa bagiandalamadalaha. Fluida
yang mudah menguap dan mahal harganyab. Fluida panas, karena kalau
diletakkan di bagian dalam lebih rendah heat loss-nyac. Fluida
dengan laju alir yang besar, karena kalau didalam alat tidak
goyangd. Pada STHE, fluida mudah mengendap, jadi kalau diletakkan
di tube akan mudah pembersihannya
3.6.4 Macam macam proses perpindahan panasProses perpindahan
panas yang terjadi di dalam proses-proses kimia dapat berlangsung
dengan tiga cara yaitu : 1. Perpindahan Panas Secara
KonduksiPerpindahan panas secara konduksi adalah perpindahan panas
antara molekul-molekul yang saling berdekatan antara satu sama lain
dan tidak diikuti oleh perpindahan molekul-molekul secara fisis.
Perpindahan secara konduksi ini dapat berlangsung pada benda padat.
Contoh perpindahan panas secara konduksi adalah perpindahan panas
dalam zat padat yang tidak tembus cahaya, seperti dinding bata pada
tungku atau dinding logam pada tabung.
2. Perpindahan Panas secara KonveksiPerpindahan panas secara
konveksi adalah perpindahan panas yang terjadi dari suatu tempat ke
tempat lain dengan gerakan partikel secara fisis.
Perpindahan panas secara konveksi menurut terjadinya ada dua
macam, yaitu:a. Konveksi bebas natural convectionAdalah proses
perpindahan panas yang berlangsung secara alamiah, dimana
perpindahan panas molekul-molekul dalam zat yang dipanaskan terjadi
dengan sendirinya tanpa adanya tenaga dari luar.b. Konveksi paksa
forced convectionAdalah proses perpindahan panas yang terjadi
karena adanya tenaga dari luar, misalnya pengadukan. Jika dalam
suatu alat dikehendaki pertukaran panas, maka perpindahan panas
terjadi secara konveksi paksa karena laju panas yang dipindahkan
naik dengan adanya aliran atau pengadukan.c. Perpindahan Panas
secara RadiasiRadiasi adalah istilah yang digunakan untuk
perpindahan energi panas melalui ruang oleh gelombang
elektromagnetik. Perambatan gelombang elektromagnetik dapat
berlangsung baik dalam suatu medium maupun dalam ruang hampa
(vacuum).Jika radiasi berlangsung melalui ruang hampa, maka
partikel partikel tidak ditransformasikan menjadi kalor atau bentuk
lain dari energi, dan tidak pula terbelok dari lintasannya. Tetapi
sebaliknya, apabila terdapat zat pada lintasannya, maka radiasi
akan terjadi transmisi, refleksi, dan absorpsi.
A. Jenis jenis heat exchanger berdasarkan bentuknyaHeat
Exchanger dapat dikelompokkan menjadi beberapa macam berdasarkan
bentuknya, yaitu :
Gambar 3.4 Straight-Tube Heat Exchanger Heat ExchangerHeat
Exchangerjenis ini adalah alat yang digunakan untuk menukarkan
panas daritemperaturtinggi ketemperaturrendah melalui perantara
(konduksi) media perantaranya meggunakan tubing. Fluida Yang akan
dipanaskan atau didinginkan merupakan fluida yang sama. Contoh
fluidanya adalah "minyak dengan minyak".
Gambar 3.5 Cooler
CoolerAdalahHeat Exchangeryang berfungsi untuk mendinginkan
fluida. Fluida utama adalah fluida yang didinginkan. Fluida
pendinginnya biasanya mengunakan air(water). Cooler ini penukaran
panas melalui perantara (konduksi) media perantaranya adalah
cubing.
Gambar 3.6 Chiller ChilerChiler adalah alat penukar panas yang
fungsinya hampir sama dengan cooler yaitu mendinginkan fluida
utama. hanyasajafluidanya pendinginnya menggunakan refigeran,
vreon.
Gambar 3.7 Reboiler
ReboilerAlat penukar panas yang digunakan untuk memanaskan dan
menguapkan sebagian dari fluida utama. fluida utama akan menjadi
dua fasa (cair dan gas). Fluida yang bbiasa untuk memanaskannya
menggunakan steam.
Gambar 3.8 Condenser CondenserAdalah alat yang digunakan untuk
merubah fasa fluida dari gas menjadi cair.Prosesini disebut
denganproseskondensasi. Hasil dari condensasi ini dinamakan
kondensat. Condensor ini untuk posisi pada umumnya adalah vertikal.
Fluida untuk pendinginannya menggunakan air bertekanan rendah dan
mempunyai flow yang rendah.
3.6.5 Kategori penukar panas berdasarkan penggunaannya
Berdasarkan jenis penggunaannya alat penukar panas dapat
dikategorikan sebagai berikut :1. PreheaterAlat ini digunakan untuk
mentransfer panas dari fluida yang masih bersuhu tinggi ke fluida
yang bersuhu rendah yang bertujuan untuk dimanfaatkan oleh fluida
yangbersuhu rendah sebelum masuk ke furnace, yang mnan bertujuan
agar kerja furnace lebih ringan.
2. Condensor Alat ini digunakan untuk menurunkan suhu dari uap
atau vapour sampai mencapai titk pengembunan atau kondensasi ke
suhu cair, dengan mentransfer panasnya ke fluida lain, biasanya
air, dapat air tawar ataupun air laut.
3. Reboiler Alat ini digunakan untuk memproduksi uap dari
liquid, dimana liquid tersebut dipanaskan dengan melewatkan uap air
yang ada pada tube bundle.yang mana media pemanas biasa digunakan
adalah steam. Perpidahan panas yang terjadi juga disertai perubahan
fase, tetapi dari bentuk liquid menjadi vapour dengan sumber panas
dari fluida proses maupun sistem.
4. CoolerAlat ini digunakan untuk mendinginkan liquid yang panas
sampai mencapai suhu tertentu yang dikehendaki. Peristiwa
perpindahan panas yang terjadi tanpa perubahan fasa.
5. Chiller Alat ini digunakan untuk mendinginkan fluida pada
suhu yang lebih rendah. Dimana media pendingin biasanya dapat
digunakan berupa air, propane, freon, ataupun ammonia.
6. EvaporatorAlat ini digunakan untuk menguapkan fluida cair
dengan menggunakan suatu media pemanas (steam) atau media pemanas
lainnya.
7. Cooling towerAlat ini digunakan untuk mendinginkan fluida
dengan menggunakan hembusan udara.
8. FurnaceAlat ini digunakan bertujuan untuk menaikan suhu feed
sampai temperatur tertentu sebelum diproses dikolom CDU, HVU, dan
RFFU.
3.6.6 Tipe Penukar Panas1. DirectPada peralatan tipe direct,
kedua fluida yang akan dipertukarkan panasnya bercampur menjadi
satu.
2. IndirectPada peralatan tipe indirect, kedua fluida yang akan
dipertukarkan panasnya tidak bersentuhan langsung sehingga
perpindahan panasnya terjadi melalui dinding pemisah.
3.6.7 Klasifikasi Heat Exchanger Berdasarkan Bentuk
1. Pipe ExchangerHeat Exchanger ini adalah jenis yang paling
sederhana yang hanya terdiri atas pipa besar dan kecil yang disusun
secara konsentris. Jenis ini biasanya digunakan untuk mendinginkan
atau memanaskan fluida proses.
2. Shell and Tube ExchangerMerupakan Heat Exchanger yang terdiri
dari suatu pipa besar yang berisi sejumlah tube yang lebih kecil.
Jenis ini dapat dugunakan untuk mendinginkan atau memanaskan fluida
proses.
3. Flate and Fram ExchangerMerupakan Heat Exchanger yang terdiri
atas plate-plate yang dipasang sebagai penyekat antara fluida
dingin dan fluida panas.
4. Air Cooled ExchangerAlat ini digunakan untuk mendinginkan
suatu cairan dengan udara sebagai fluida pendinginnya. Cairan
disalurkan kedalam pipa dan udara dialirkan kebagian luar pipa
tersebut.
5. Box CoolerMerupakan alat pendingin yang terdiri dari suatu
coil pipa yang direndam dalam sebuah tangki terbuka ( segi empat
).
3.6.8Jenis-jenis AliranBerdasarkan konfigurasi arah aliran, maka
alat penukar panas dapat dikategorikan pada tiga jenis konfigurasi
aliran yaitu :
1. Aliran Sejajar (Co current flow)Kedua jenis fluida masuk dari
satu sisi secara bersamaan, mengalir pada arah yang sama dan keluar
dari sisi lainnya yang sama.
Gambar 3.9 Aliran Sejajar (Co Current flow)
Keterangan :To = Fluida panas yang keluar (0C)Ti = Fluida panas
yang masuk (0C)t o = Fluida dingin yang keluar (0C)t i = Fluida
dingin yang masuk (0C)
2. Aliran berlawanan arah (Counter current flow)Dua jenis fluida
masuk dari arah yang berlawanan dan keluar dari sisi yang
berlawanan pula.
Gambar 3.10 Aliran berlawanan arah (Counter- current
flow)Keterangan :To = Fluida panas yang keluar (0C)Ti = Fluida
panas yang masuk (0C)t o = Fluida dingin yang keluar (0C)t i =
Fluida dingin yang masuk (0C)
3. Aliran kombinasi (gabungan)Satu fluida masuk dari satu sisi
kemudian berbagi arah ke arah sisi masuk, sedangkan fluida lainnya
masuk dan keluar dari sisi yang berlainan.
Gambar 3.11 Aliran kombinasi (gabungan)Keterangan :T1 = Fluida
panas yang masuk (0C)T2= Fluida panas yang keluar (0C)t 1 = Fluida
dingin yang masuk (0C)t 2 = Fluida dingin yang keluar (0C)
Shell dan Tube Exchanger sejauh ini paling umum digunakan untuk
proses perpindahan panas di industri kimia. Keuntungan yang
diperoleh dari heat exchanger jenis ini adalah :a. Konfigurasinya
memberikan luas permukaan yang besar dengan volume yang kecilb.
Secara mekanis, bentuknya cocok untuk proses bertekananc. Teknik
pembuatannya lebih mudahd. Lebih mudah dibersihkane. Prosedur
perancangannya mudahf. Dapat digunakan untuk berbagai jenis bahan
prosesg. Dapat dibuat dari berbagai jenis bahan
3.6.9 Susunan TubeKomponen untuk melepas atau menerima panas
suatu alat penukar panas dipengaruhi oleh besarnya luas permukaan
(heating surface) dimana besarnya luas permukaan tergantung dari
panjang, ukuran dan jumlah tube. Susunan tube mempengaruhi besarnya
penurunan tekanan aliran fluida dalam shell.1. Tube dengan susunan
bujur sangkar (square pitch)
Gambar 3.12 Tube dengan susunan bujur sangkar (square pitch)2.
Tube dengan susunan segitiga (trianguler pitch)
Gambar 3.13 Tube dengan susunan segitiga (trianguler pitch)
3. Tube dengan susunan belah ketupat atau bentuk bujur sangkar
yang diputar 450 (square pitch rotate)
Gambar 3.14 Tube dengan susunan belah ketupat diputar 45o
(square pitch rotated)4. Tube susunan segitiga dengan garis
pembersih (triangular pitch with cleaning liners)
Gambar 3.15 Tube susunan dengan garis pembersih (trianguler
pitch with cleaning lines)
Macam macam pengaturan tube di dalam shella. Inline Square Pitch
Baik untuk kondisi perbedaan tekanan yang rendah Koefisien
perpindahan panas lebih rendah daripada triangular pitchb. Diamond
Square Pitch Digunakan untuk perbedaan tekanan rendah, tetapi tidak
serendah inline Square pitch Mempunyai koefisien perpindahan panas
yang lebih sebanding inline square pitchc. Inline Triangular Pitch
Tidak banyak digunakan seperti triangular pitch Koefisien
perpindahan panasnya lebih baik dibanding square pitch Perbedaan
tekanan medium cukup tinggi Baik untuk fluida yang mudah foulingd.
Triangular Pitch Sangat umum digunakan, baik untuk iron fouling
ataupun fouling service Perbedaan tekanan medium tinggi Mempunyai
koefisien perpindahan panas yang paling baik Pengaturan tube dan
shell yang paling baik
Dasar pertimbangan fluida yang mengalir di bagian shell dan
tube1. Fluida yang kotor selalu melalui bagian yang mudah
dibersihkan, yaitu melalui tube, terutama jika tube bundle bisa
diambil. Tapi dapat melalui shell, bila kotorannya mengandung
banyak coke, maka harus melalui shell karena lebih mudah
dibersihkan.2. Fluida yang cepat memberikan kotoran, tekanan
tinggi, korosif dan air selalu melalui tube tahan terhadap tekanan
tinggi dan biaya pemeliharaan tube lebih mudah dibersihkan.3.
fluida dalam bentuk campuran non condensable gas melalui tube agar
non condensable gas tidak terjebak.Dari beberapa spesifikasi heat
exchanger yang telah dijelaskan di atas maka kita dapat mengetahui
jenis heat exchanger yang dipakai sesuai dengan jenis fluida yang
masuk.Fouling factor (Rd)Fouling factor adalah suatu angka yang
menunjukkan hambatan akibat adanya kotoran yang terbawa oleh fluida
yang mengalir dalam heat exchanger, yang melapisi bagian dalam dan
luar tube. Fouling factor sangat berpengaruh terhadap proses
perpindahan panas, karena pergerakannya terhambat oleh deposit.
Fouling factor ditentukan berdasarkan harga koefisien perpindahan
panas menyeluruh untuk kondisi bersih maupun kotor pada alat
penukar panas yang digunakan.Nilai fouling factor didapat dari
perhitungan dan desain yang dapat dilihat dari Tabel 12 Kern.
Apabila nilai fouling factor hasil perhitungan lebih besar dari
nilai fouling factor desain maka perpindahan panas yang terjadi di
dalam alat tidak memenuhi kebutuhan prosesnya adan harus segera
dibersihkan. Nilai fouling factor dijaga agar tidak melebihi nilai
fouling factor desainnya agar alat heat exchanger dapat mentransfer
panas lebih besar untuk keperluan prosesnya. Perhitungan fouling
factor berguna dalam mengetahui apakah terdapat kotoran di dalam
alat dan kapan harus dilakukan pencucian. Fouling dapat terjadi
dikarenakan adanya :1. Pengotor berat Hard Deposit, yaitu kerak
keras yang berasal dari hasil korosi atau coke keras.2. Pengotor
berpori Porous Deposit, yaitu kerak lunak yang berasal dari
dekomposisi kerak.
Beberapa faktor yang menyebabkan terjadinya fouling pada alat
heat exchanger adalah :a. Kecepatan aliran fluidab. Temperatur
fluidac. Temperatur permukaan dinding tubed. Fluida yang mengalir
di dalam dinding tube
Pencegahan fouling dapat dilakukan dengan tindakan tindakan
sebagai berikut :a. Menggunakan bahan konstruksi yang tahan
terhadap korosi.b. Menekan potensi fouling, misalnya dengan
melakukan penyaringan.
3.6.10 Metode Perhitungan dan PembahasanReboiler FLRS-E-107 di
RFCC unit merupakan suatu alat penukar panas yang digunakan untuk
memanaskan fluida. Fluida yang dipanaskan berupa Naptha dengan
media pemanas MPA (Middle Pump Around).Untuk menghitung nilai
fouling factor, pressure drop dan effisiensi Reboiler Debutanizer
FLRS-E-107 dilakukan dengan beberapa tahap penyelesaian. Adapun
tahap-tahap yang harus dilakukan adalah sebagai berikut :1.
Perhitungan Neraca Panas (Heat Ballance)(sumber : D.Q. Kern)Panas
yang diberikan oleh MPA (Middle Pump Arround) :Q= m . Cp . t(D.Q.
Kern)..................... (1)Panas yang diterima oleh Naptha:Q= m
. h........................................... (2)2. Perhitungan
Log Mean Temperature Different, LMTD (sumber : D.Q. Kern)Untuk alat
penukar panas aliran counterflow, beda temperatur rata-rata
dihitung dengan beda temperatur rata-rata logaritmik
LMTD = ........................................... (3)Setelah
didapat harga LMTD, menghitung Faktor koreksi dengan menghitung R
dan S. Suatu koreksi LMTD dinyatakan dengan faktor Koreksi (FT),
oleh sebab itu untuk tujuan tersebut dibutuhkan besaran R dan S.S
menyatakan efisiensi temperatur dan R merupakan pembanding daya
tampung kalor fluida dingin dan fluida panas,
R = ........................................... (4)
S = ........................................... (5) Dengan
besaran R dan S tersebut didapat FT menggunakan kurva pada Fig.18
Kern sehingga didapat :t = FT x
LMTD........................................... (6)3. Perhitungan
Temperatur Kalorik (Tc dan tc)(sumber : D.Q. Kern)Temperatur
caloric ditafsirkan sebagai temperatur rata-rata fluida yang
terlibat dalam pertukaran panas.Tc = T2 + Fc (T1 T2)
........................................... (7)tc = T1 + Fc (t2 t1)
........................................... (8)
Dari Fig.17 Kern, 1965 didapat harga Kc dan Fc dengan
perbandingan ......................................... (9)4.
Perhitungan Flow Area(sumber : D.Q. Kern)Flow area merupakan luas
penampang yang tegak lurus arah aliran Tube sideat= NT x at / (144
x n) ....................................... (10)5. Perhitungan
Mass Velocity(sumber : D.Q. Kern)Kecepatan massa merupakan
perbandingan laju alir dengan flow area Tube sideGt= wt / at
...................................... (11)6. Perhitungan Reynold
Number(sumber : D.Q. Kern) Reynold number menunjukkan tipe aliran
fluida di dalam pipa Tube sideRet= D x Gt /
.................................... (12)
7. Perhitungan Heat Transfer Factor (JH)(sumber : D.Q. Kern)
Tube sideNilai JH untuk sisi tube dapat diketahui dari Fig.24
Kern8. Menentukan Outside film Coefficient (ho) dan Inside Film
Coefficient (hi)(sumber : D.Q. Kern)Untuk harga hi :
hi= jH t................................ (13)
................................ (14)Dan untuk harga ho
dilakukan dengan menggunakan trial dan error dengan rumus:tw =
(Tc-tc) ................................ (15)ho =
................................ (16) Memasukkan harga ho sembarang
ke persamaan (15) Didapat harga tw kemudian mencari harga hv dan hs
dengan grafik hubungan tw dengan h, maka akan didapat harga hv dan
hs Memasukkan harga hv dan hs ke dalam persamaan (2)Dimana :ho=
Outside film coefficient (Btu/hr.ft 0F)hi= Inside film coefficient
(Btu/hr.ft 0F)
9. Menentukan Tube wall Temperature,tw(sumber : D.Q.
Kern)Temperatur dinding rata-rata tube dapat dihitung dengan
temperature kalorik, jika diketahui nilai koefisien perpindahan
panas fluida shell dan tube pada kondisi operasi sedang
berlangsung. Tw= tc + (Tc-tc)................................
(17)10. Perhitungan Clean Overall Coefficient, Uc(sumber : D.Q.
Kern)Uc merupakan overall heat transfer coefficient jika tidak
terjadi fouling/kerak.
UC= ................................ (18)11. Perhitungan Dirty
Overall Coefficient, UD(sumber : D.Q. Kern) UD merupakan overall
heat transfer coefficient jika terjadi fouling/kerak. A= NT x a x
L................................ (19)Maka :
UD= ................................ (20)Dimana : UD = Overall
heat transfer coefficient (Btu/hr.ft2 oF) 12. Perhitungan Dirt
Factor, Rd(sumber : D.Q. Kern)
Rd= ................................ (21)
13. Perhitungan Pressure Drop(sumber : D.Q. Kern)
Pt= ................................ (22) = ( x
)................................ (23)Maka :PT= Pt +
Pr................................ (24)
3.8Hasil dan Pembahasan (Belom aku edit ga bingung)1. Data Hasil
Perhitungan HE FC-E-2A/DTabel 3.1 Data Perbandingan Nilai Aktual
dan Nilai Design pada alat HE FC-E-2A/D di unit RFCC (Riser
Fluidized Catalityc Crangking)PerhitunganNilai AktualNilai
Design
Shell Side (Fresh Feed)Tube Side (Slurry)Shell Side (Fresh
Feed)Tube Side (Slurry)
Flow Rate (lb/hr)2323451,875554098,125265873282343
Temp. Inlet (F)474,8503,6404,6698
Temp. Outlet (F)606,2404,6575,6521,6
API27,192855,925,8
Total Duty (Btu/hr)21677035,8311456530,931309523
LMTD85,331151,88
Caloric Temperature (oF)543,128489,2609,8
Overall Clean Coefficient (Btu/hr.ft2.oF)85,73381Min 31,1
Overall Coefficient (Btuhr.ft2.oF)21,92Min 21,36
Fouling Factor (hr.ft2.oF/Btu)0,03390,0106
Pressure Drop (Psi)0,89331,54Max 7,254Max 8,39
Effisiensi (%)69,234639 %65 75 %
Data tanggal 22 juli 2013Sumber : Data Sheet JGC Corporation
2. PembahasanBerdasarkan hasil perhitungan HE FC-E-2A-D dengan
menggunakan metode Kern, maka diperoleh beberapa nilai yang
berkaitan dengan kinerja Heat Exchanger FC-E-2A-D seperti Overal
Heat Coeficint (UD), Fouling Factor (RD), Pressure Drop serta
Efisiensi yang kemudian akan dibahas pada bab ini. Heat Exchanger
FC-E-2A-D ini digunakan untuk memanaskan fluida berupa Total Fresh
Feed dari D6 dengan memanfaatkan media panas berupa slurry yang
diperoleh dari bottom T1. Untuk hal ini flow Total Fresh Feed inlet
HE FC-E-2A-D di jaga sebesar 2550 T/D hingga maksimal 2670 T/D
sedangkan flow slurry inlet HE FC-E-2A-D dijaga sebesar 6000 T/D.
Dari hasil perhitungan dapat terlihat bahwa nilai Fouling Factor
pada HE FC-E-2A-D yaitu sebesar 0,03575 Btu/hr.ft2.F, sedangkan
pada design 0,0106 Btu/hr Ft2.F besarnya nilai Fouling Factor ini
menunjukkan adanya kotoran yang terakumulasi didalam Heat
Exchanger. Kotoran ini berasal dari fluida yang mengalir didalam
Heat Exchanger. Fouling Factor ini mempengaruhi efisiensi kinerja
Heat Exchanger khususnya pada HE FC-E-2A-D karena proses pertukaran
panas yang terjadi akan mengalami gangguan. Kotoran yang terbawa
dari fluida tersebut akan menumpuk dan melapisi dinding dalam dan
luar tube, sehingga panas yang terserap akan terhalang oleh adanya
kotoran yang menempel.Pada nilai Overal Heat Coefficient (UD) yang
didapat dari perhitung ini sebesar 21,92196642 BTU/ hr.ft2 0F nilai
ini juga dipengaruhi oleh adanya Fouling Factor karena semakin
banyak kotoran yang menempel pada tube maka nilai Overal Heat
Coefficint ini akan mengalami penurunan.Harga Pressure Drop yang
diperoeh baik di shell maupun di tube hasil perhitungan jauh berada
di bawah desain, hal ini menunjukkan bahwa hilang tekan pada saat
proses berlangsung tidak begitu besar sehingga heat exchanger
tersebut dinyatakan masih layak dioperasikan. Effisiensi kerja alat
Heat Exchanger FC-E-2A-D didapat sebesar 69,234639 % dan alat ini
masih layak untuk digunakan karena rentang effisiensi yang dapat
dikatakan layak yaitu sekitar 65%-75%.
3.9 Kesimpulan dan Saran1. KesimpulanBerdasarkan analisa dan
perhitungan terhadapan kinerja dari Heat Exchanger FC-E-2A-D di
unit RFCC, dapat diperoleh beberapa kesimpulan berupa :a. Fouling
Factor sangat berpengaruh terhadap proses perpindahan panas dan
sangat mempengaruhi kinerja Heat Exchanger, karena pergerakkannya
terhambat oleh deposit. Dari hasil perhitungan terlihat bahwa
besarnya nilai Fouling Factor yang didapat ialah sebesar 0,03376
Btu/hr ft2 0F sedangkan dari design sebesar 0,0106 Btu/hr ft2 0F
hal ini dikarenakan adanya pengotoran yang terbawah oleh fluida
yang mengalir dalam Heat Exchanger. Kotoran tersebut akan menempel
didinding dalam dan luar tube.
b. Pada perhitungan Efisiensi kinerja Heat Exchanger yang
didapat yaitu sebesar 69%. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi
penurunan efisiensi kinerja Heat Exchanger antara lain seperti
Overal Heat Coefficient (UD), Fouling Factor (RD), serta Pressure
Drop.
c. Adapun kinerja Heat Exchanger FC-E-2A-D di unit RFCC tersebut
berada di antara 65 % hingga 75 % dan dinyatakan masih layak untuk
dioperasikan.2. Saran Setelah dianalisis dari hasil perhitungan dan
permasalahan yang terjadi pada Heat Exchanger FC-E-2A-D, penulis
dapat memberikan saran sebagai berikut : a. Apabila Nilai fouling
factor hasil perhitungan lebih besar dari nilai fouling factor pada
design maka perpindahan panas yang terjadi didalam alat tidak
memenuhi kebutuhan prosesnya dan harus segera dibersihkan agar
tidak menghambat jalannya suatu proses produksi. b. Kondisi Heat
Exchanger FC-E-2A-D perlu dijaga serta dirawat dari kebocoran pada
pipa saluran fluida yang akan masuk atau keluar HE. Sebab jika
terjadi tetesan minyak panas keluar HE kemudian kontak dengan udara
panas melalui kebocoran saluran tersebut maka akan terjadi flash
dan bisa mengakibatkan kebakaran.
c. Sistem isolasi yang ada pada Heat Exchanger FC-E-2A-D masih
kurang baik, karena masih adanya permukaan shell yang belum
terisolasi secara sempurna. Hal ini dapat mengakibatkan cukup
banyak heat loss yang terjadi pada bagian shell. Untuk itu
disarankan membuat sistem isolasi yang baik Heat Exchanger
FC-E-2A-D,sehingga dapat mengurangi Heat Loss yang ada
58
58
67
