78
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Dalam hal konversi energi pada dewasa ini, penggunaan energi sangat diperhitungkan karena pemakaiannya sangat erat dengan biaya operasi. Pada dasarnya semakin banyak energi yang terpakai berarti semakin tinggi biaya operasi. Peralatan perpindahan panas adalah jenis peralatan yang banyak digunakan dalam suatu industri, baik digunakan dalam proses untuk pemanasan maupun proses pendinginan suatu zat. Kondisi operasi yang tepat dapat menghasilkan produk yang sesuai dengan yang didinginkan dari suatu proses atau kondisi operasi untuk di simpan di storage tank. Kondisi operasi antara lain berkaitan dengan temperatur dan tekanan proses. Kondisi operasi yang sering menjadi perhatian adalah masalah temperatur. Untuk memperoleh temperatur yang diinginkan dari suatu proses, maka bahan zat yang akan direaksikan, dipisahkan, atau dalam proses penyimpanan harus dipanaskan atau diinginkan terlebih dahulu. Untuk itu diperlukan suatu alat penukar panas yang biasa dipakai dalam industri yaitu Heat Exchanger. High Vacuum Unit II merupakan salah satu unit pengolahan minyak bumi yang ada pada kilang CD&L PT. 1

Tugas Khusus KP Fix Rev

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Tugas Khusus KP Fix Rev

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dalam hal konversi energi pada dewasa ini, penggunaan energi sangat

diperhitungkan karena pemakaiannya sangat erat dengan biaya operasi. Pada

dasarnya semakin banyak energi yang terpakai berarti semakin tinggi biaya

operasi.

Peralatan perpindahan panas adalah jenis peralatan yang banyak

digunakan dalam suatu industri, baik digunakan dalam proses untuk pemanasan

maupun proses pendinginan suatu zat. Kondisi operasi yang tepat dapat

menghasilkan produk yang sesuai dengan yang didinginkan dari suatu proses atau

kondisi operasi untuk di simpan di storage tank. Kondisi operasi antara lain

berkaitan dengan temperatur dan tekanan proses. Kondisi operasi yang sering

menjadi perhatian adalah masalah temperatur. Untuk memperoleh temperatur

yang diinginkan dari suatu proses, maka bahan zat yang akan direaksikan,

dipisahkan, atau dalam proses penyimpanan harus dipanaskan atau diinginkan

terlebih dahulu. Untuk itu diperlukan suatu alat penukar panas yang biasa dipakai

dalam industri yaitu Heat Exchanger.

High Vacuum Unit II merupakan salah satu unit pengolahan minyak bumi

yang ada pada kilang CD&L PT. PERTAMINA RU III Plaju – Sungai Gerong

yang mengolah minyak mentah long residue menjadi produk – produk, seperti: off

gas, vacuum gas oil (LVGO, MVGO dan HVGO) dan vacuum residue.

Pada High Vacuum Unit II, long residue sebelum dipanaskan pada furnace

dipanaskan terlebih dahulu di Feed Preheater Train. Feed Preheater Train terdiri

dari empat buah HE jenis Sheel and Tube, yaitu E-14-006 A/B (HVGO

exchanger), E-14-003 A/B/C (MVGO exchanger), E-14-010 ABC (vacuum

residue exchanger) dan E-14-009 A/B/C/D (vacuum residue exchanger).

Heat exchanger (HE) ini tentunya ada jangka waktu tertentu, kapan HE

tersebut masih dikatakan berfungsi dengan baik sesuai dengan desain awalnya.

Jika suatu fluida banyak mengandung impurities, akan semakin cepat terjadi

1

Page 2: Tugas Khusus KP Fix Rev

pengendapan di alat HE tersebut yang mengakibatkan terjadi penurunan efisiensi

dan kinerjanya.

Pada saat ini penggunaan HE dapat membantu menaikkan temperatur long

residue. Namun, penggunaan HE saja belum dapat mencapai temperatur long

residue yang diinginkan untuk masuk ke kolom distilasi sehingga digunakan juga

furnace untuk mencapai suhu tersebut. Jika HE mempunyai efisiensi tinggi maka

kehilangan panas dapat ditekan sekecil mungkin yang pada akhirnya akan

mengurangi biaya untuk penyediaan energi suatu pabrik. Evaluasi kinerja HE

dilakukan untuk menentukan kapan saatnya HE harus dibersihkan karena jika

dilakukan pembersihan secara berkala akan menambah performa dan efisiensi dari

HE tersebut.

1.2. Rumusan Masalah

Umumnya HE didesain untuk mendapatkan perpindahan panas yang

diinginkan. HE E-14-006 A/B, E-14-003 A/B/C, E-14-010 A/B/C dan E-14-009

A/B/C/D di High Vacuum Unit II mempunyai tugas sebagai pemanas long residue

dengan media pemanas berupa sebagai berikut:

1. Pada HE E-14-003 ABC dengan fluida panas MVGO (Medium Vacuum Gas

Oil)

2. Pada HE E-14-006 AB dengan fluida panas HVGO (High Vacuum Gas Oil).

3. Pada HE E-14-009 ABCD dengan fluida panas vacuum residue.

4. Pada HE E-14-010 ABC dengan fluida panas vacuum residue.

Pemanasan tersebut bertujuan untuk meringankan beban dari furnace

untuk memanaskan crude sebelum masuk kolom fraksionasi. Dengan

berkurangnya beban dari furnace, maka kebutuhan fuel oil yang digunakan untuk

pembakaran di furnace juga akan semakin berkurang.

Kinerja pre-heater sangat mempengaruhi temperatur long residue agar

sesuai dengan kondisi di kolom distilasi vakum. Oleh sebab itu evaluasi kinerja

dan efisiensi dari pre-heater di HVU II perlu dimonitor dan dievaluasi secara rutin

agar kondisi temperatur dapat dijaga sesuai dengan kondisi yang telah ditetapkan.

2

Page 3: Tugas Khusus KP Fix Rev

1.3. Ruang Lingkup dan Batasan Masalah

Ruang lingkup dan batasan masalah tugas khusus pada laporan kerja pratik

ini adalah mengevaluasi performance feed preheater pada unit HVU II mencakup

duty, nilai U factor, fouling factor dan pressure drop menggunakan data desain

dan data Plant Test 2010.

1.4. Metode Pengambilan data

Metode yang digunakan dalam pengumpulan data yang diperlukan dalam

penyusunan laporan kerja praktek ini adalah:

1. Study literature

Metode ini dilakukan dengan cara membaca buku-buku pegangan yang ada,

seperti buku laporan kerja praktek sebelumnya.

2. Metode interview

Metode ini dilakukan dengan cara bertanya langsung dengan karyawan yang

berpengalaman di bidangnya yang dibahas dalam laporan kerja praktek ini.

3. Metode referensi

Metode ini dilakukan dengan cara mencari bahan-bahan ke perpustakaan atau

buku-buku yang diperlukan dalam penyelesaian masalah dalam laporan kerja

praktek ini.

4. Metode observasi

Metode pengambilan data dilakukan dengan cara turun langsung ke lapangan,

meihat langsung alat yang dibahas. Data diambil dari ruangan control room di

kilang CD&L.

3

Page 4: Tugas Khusus KP Fix Rev

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan tetapi hanya dapat

dirubah bentuknya dari satu bentuk ke bentuk lain atau dapat dipindahkan dari

satu tempat ke tempat lain, dan salah salah satu bentuk energi itu adalah panas.

Dalam suatu proses panas dapat mengakibatkan terjadinya kenaikan suhu suatu

zat atau perubahan tekanan, reaksi kimia, dan kelistrikan.Perpindahan panas akan

terjadi apabila ada perbedaan temperatur antara dua bagian benda. Panas akan

berpindah dari temperatur tinggi ke temperatur yang lebih rendah.

Dalam industri Kilang Minyak Bumi maupun industri yang lain , proses

pertukaran panas penting dalam rangka konservasi energi, keperluan proses,

persyaratan keamanan, dan lindungan lingkungan.Panas dapat berpindah dengan

tiga cara, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.

2.1. Perpindahan Panas Secara Konduksi

Merupakan perpindahan panas antara molekul-molekul yang saling

berdekatan antara yang satu dengan yang lainnya dan tidak diikuti oleh

perpindahan molekul-molekul tersebut secara fisik.Molekul-molekul benda yang

panas bergetar lebih cepat dibandingkan molekul-molekul benda yang berada

dalam keadaan dingin. Getaran-getaran yang cepat ini, tenaganya dilimpahkan

kepada molekul di sekelilingnya sehingga menyebabkan getaran yang lebih cepat

maka akan memberikan panas.

2.2. Perpindahan Panas Secara Konveksi

Perpindahan panas dari suatu zat ke zat yang lain disertai dengan gerakan

partikel atau zat tersebut secara fisik.Pergerakan ini terjadi antara fluida atau di

dalam fluida itu sendiri, dan tidak dapat terjadi pada solid. Pada solid, molekul

tetap pada posisinya, pergerakan secara bulk atau adanya aliran tidak

memungkinkan, sehingga konveksi tidak akan terjadi pada solid.

4

Page 5: Tugas Khusus KP Fix Rev

2.3. Perpindahan Panas Secara Radiasi

Perpindahan panas tanpa melalui media (tanpa melalui molekul). Suatu

energi dapat dihantarkan dari suatu tempat ke tempat lainnya (dari benda panas ke

benda yang dingin) dengan pancaran gelombang elektromagnetik dimana tenaga

elektromagnetik ini akan berubah menjadi panas jika terserap oleh benda yang

lain.

2.4. Heat Exchanger

Heat Exchanger adalah alat penukar panas yang digunakan untuk

mempertukarkan panas secara kontinue dari suatu medium ke medium lainnya

dengan membawa energi panas. Secara umum ada 2 tipe penukar panas, yaitu:

1. Direct Heat exchanger, dimana kedua medium penukar panas saling kontak

satu sama lain. Yang tergolong Direct Heat exchanger adalah Cooling Tower

dimana operasi perpindahan panasnya terjadi akibat adanya pengontakan

langsung antara air dan udara.

2. Indirect Heat exchanger, dimana kedua media penukar panas dipisahkan oleh

sekat/dinding dan panas yang berpindah juga melewatinya. Yang tergolong

Indirect Heat exchanger antara lain penukar panas jenis shell and tube, double

pipe heat exchanger, dan plate heat exchanger.

Gambar 2.1. Shell and tube heat exchanger

5

Page 6: Tugas Khusus KP Fix Rev

Gambar 2.2. Double pipe heat exchanger

Klasifikasi heat exchanger berdasarkan fungsinya, yaitu:

1. Heat Exchanger

Alat penukar panas ini memanfaatkan panas suatu aliran fluida untuk

pamanasan aliran fluida yang lainnya, sehingga terjadi perpindahan panas

karena beda suhu kedua aliran fluida tersebut.

2. Cooler

Alat ini berfungsi untuk mendinginkan fluida cair dan gas dengan

menggunakan media pendingin air atau udara.

Tipe-tipe cooler, antara lain:

a. Tipe pipe coil

1). Spiral COIL

2). PIPE COIL

3). Box cooler (lebih baik/bagus yang tube-3 dan shell)

b. Tipe air cooler

Media pendingin yang digunakan adalah udara

3. Condenser

Alat ini berfungsi untuk mengembunkan uap atau campuran uap. Sebagai

media pendingin biasanya digunakan air. Umumnya condenser memiliki tipe

shell and tube dan dapat mempunyai dua tipe yaitu tipe vertical dan tibe

horizontal yang masing-masing mempunyai keuntungan sendiri-sendiri.

Tipe-tipe condenser berdasarkan fungsi:

a. Partial condenser

Alat ini memiliki fungsi hanya mengembunkan sebagian dari total uap yang

dihasilkan (kondensat) yang dipakai sebagai reflux, biasanya dipasang dekat

puncak dalam fraksinasi.

6

Page 7: Tugas Khusus KP Fix Rev

b. Overhead condenser

Alat ini memerankan 3 hal pada saat bersamaan yakni mendinginkan uap,

mengembunkan uap menjadi cairan, kemudian mendinginkan menjadi

cairan tersebut.

c. Surface condenser

Alat ini berfungsi untuk mengkondensasikan steam, yang mana kondensasi

ini dijalankan dengan tekanan vakum dari 1 sampai 1,5 inHg absolute.

Untuk membuat tekanan vakum digunakan ejector.

4. Heater

Alat ini berfungsi untuk memanaskan fluida cair atau uap dengan

menggunakan steam atau air panas yang mana dengan memberikan sensible

heat.

5. Evaporator

Alat ini berfungsi untuk mendinginkan atau menguapkan fluida cair

dengan menggunakan steam atau media panas lainnya.

6. Chiller

Alat ini berfungsi untuk mendinginkan fluida pada temperature rendah.

Sebagai media pendinginnya dapat digunakan air, propane, Freon, ataupun

amoniak.

7. Reboiler

Biasanya dihubungkan dengan dasar kolom fraksionasi atau stripper untuk

melengkapi panas pendidihan yang diperlukan untuk destilasi. Sebagai media

pemanas dapat berupa steam atau fluida panas (misalnya residu). Tipe dari alat

ini adalah tipe ketel dengan tipe shell and tube, dimana shell membesar untuk

memindahkan penguapan. Selain itu dapat digunakan furnace.

Macam-macam reboiler :

a. Natural Circulation / thermosiphon reboiler yang mendidih diperoleh

dengan mempertahankan head yang cukup dari liquid untuk melengkapi

sirkulasi.

7

Page 8: Tugas Khusus KP Fix Rev

b. Forced circulation reboiler dengan menggunakan pompa untuk mendorong

liquid masuk reboiler.

8. Air cooled exchanger (air cooler)

Air cooler exchanger digunakan untuk mendinginkan fluida pada suhu

ambient dengan udara. Diklasifikasikan sebagai berikut :

a. Forced draft

Bila letak tube pada daerah discharge dan fan.

b. Induced draft

Bila letak tube pada daerah suction dan fan.

Klasifikasi Heat Exchanger berdasarkan kontruksinya antara lain :

1. Fixed tube sheet

Kedua tube sheet tepat pada shell. Kelemahan dari tipe ini adalah jika

perbedaan suhu telalu besar maka tube akan bengkok

2. Floating Heat/tube sheet (removeable and non removeable bundles)

Satu tube sheet ‘loates’ dalam shell, yang lain tepat pada shell. Tipe ini dapat

digunakan pada suhu tinggi (>200oF), dapat dioperasikan pada fluida yang

kotor

3. U-tube, U-bundle

Hanya pada satu tube sheet dioperasikan pada tube bentuk U. dapat digunakan

pada suhu yang tinggi.

4. Kettle

Tube bundle removable sebagai tipe U dan floating head. Shell membesar

untuk memudahkan pendidihan dan penguapan.

5. Double pipe

Masing-masing tube mempunyai shell sendiri-sendiri untuk membentuk ruang

annulus. Biasa digunakan finned tube.

6. Pipe coil

Tipe pipe coil yaitu:

a. Spiral coil

8

Page 9: Tugas Khusus KP Fix Rev

Coil yang direndam dalam box coil yang berisi air, digunakan untuk

pemanasan dan pendinginan. Coil berbentuk spiral.

b. Pipe coil

Biasa dipasang pada dasar suatu tankiuntuk memanaskan isi tanki dengan

aliran steam dalam pipa. Dapat berbentuk hair pain, spiral, tipe ring.

c. Box coil

Pendinginan dilakukan dengan jalan mengalirkan fluida panas dalam suatu

coil yang tercelup dalam media pendingin air.

Klasifikasi Heat exchanger berdasarkan Standar TEMA.

TEMA (Tubular Exchanger Manufacturing Assosiation),

mengklasifikasikan HE berdasarkan perencanaan dan pembuatannya menjadi tiga

kelas yaitu:

1. Heat exchanger kelas ‘R’ umumnya digunakan untuk industri minyak dan

peralatan untuk proses tersebut

2. Heat exchanger kelas ‘C’ umumnya digunakan untuk keperluan komersil

3. Heat exchanger kelas ‘B’ umumnya digunakan untuk proses kimia.

Gambar 2.3. Klasifikasi heat exchanger berdasarkan TEMA

9

Page 10: Tugas Khusus KP Fix Rev

Klasifikasi heat exchanger berdasarkan jenis alirannya:

1. Heat exchanger counter current (aliraran berlawanan arah)

Jika aliran kedua fluida yang mengalir dalam HE berlawanan arahnya

2. Heat exchanger co-current (aliran searah)

Jika aliran fluida yang didinginkan dengan media pendinginnya searah.

3. Hear exchanger cross current (aliran silang)

Jika aliran fluida yangmengalir dalam HE saling memotong arah

2.5. Alat Penukar Panas Dilihat dari Arah Aliran dan Tube Layout

Apabila ditinjau aliran fluida alat penukar panas ini dibagi dalam tiga

macam aliran, yaitu:

1. Aliran sejajar

2. Aliran berlawanan arah atau counter flow

3. aliran kombinasi

Susunan tube (tube layout) akan mempengaruhi baik buruknya

perpindahan panas. Disamping itu, pemilihan harus mempertimbangkan sistem

pemeliharaan yang akan dilakukan. Pembersihan tube secara mekanika atau

secara kimiawi akan mempengaruhi pemilihan dari tube. Selain susunannya yang

terjadi, aliran laminar atau turbulen, bersih atau kotor fluida yang mengalir.

Susunan tube terdiri dari:

1. Tube dengan susunan bujur sangkar (In-line square pitch)

2. Tube dengan susunan segitiga samam sisi (Triangular pitch)

3. Tube dengan susunan berbentuk belah ketupat (Diamond square pitch)

4. Tube dengan susunan segitiga diputar 60oC (Rotated triangular pitch)

Gambar 2.4. Susunan tube

10

Page 11: Tugas Khusus KP Fix Rev

Susunan tube segitiga lebih banyak digunakan dan menghasilkan panas

yang baik persatuan penurunan tekanan. Disamping itu, letak tubenya lebih

kompak dan koefisien perpindahan panasnya lebih baik.

2.6. Shell and Tube Heat exchanger

Secara keseluruhan komponen utama penyusun shell and tube heat

exchanger adalah:

1. Shell

Biasanya berbentuk silinder yang berisi tube bundle sekaligus sebagai wadah

mengalirnya zat

2. Head stationer

Head stationer merupakan salah satu bagian ujung dari penukar panas. Pada

bagian ini terdapat saluran masuk fluida yang mengalir kedalam .

3. Head bagian belakang

Head bagian belakang ini terletak diujung lain dari alat penukar panas

4. Sekat (baffle)

Sekat digunakan untuk membelokkan atau membagi aliran dari fluida dalam

alat penukar panas. Untuk menentukan sekat diperlukan pertimbangan teknis

dan operasional.

Macam-macam baffle, yaitu:

a. Horisontal cut baffle

1) Baik untuk semua fase gas atau fase liquid dalam shell

2) Baik ada dissolves gas dalam liquid yang dapat dilepaskan dalam heat

exchanger maka perlu diberi ‘notches’ dalam baffle

b. Vertical cut baffle

Baik untuk liquid yang membawa suspended matter atau yang heavy

fouling fluida

c. Disc and doughtnut baffle

1) Fluida harus bersih, bila tidak akan terbentuk sediment dibelokkan

doughtnut

11

Page 12: Tugas Khusus KP Fix Rev

2) Kurang baik, sebab bila ada dissolved gas yang terlepas, bias

dilepaskan melalui top dari doughtnut, bila ada kondensat liquid tidak

dapat didrain tanpa large ports pada doughtnut.

d. Baffle dengan annular orifice

Baffel ini jarang digunakan kerena terdiri dari full circular plate dengan

lubang-lubang untuk semua tube.

e. Longitudinal baffle

Digunakan pada shell side untuk membagi aliran shell side menjadi dua

atau beberapa bagian untuk memberikan kecepatan yang lebih tinggi untuk

perpindahan panas yang lebih baik.

5. Tube

Tube merupakan pemisah dan sebagai pengantar panas yang berbeda suhunya

diantara dua zat yang berada di dalam suatu alat. Pemilihan tube ini harus

sesuai dengan suhu, tekanan, dan sifat korosi fluida yang mengalir.

Tube ada dua macam, yaitu:

a. Tube polos (bare tube)

b. Tube bersirip (finned tube)

6. Tube sheet

Berfungsi sebagai tempat duduk tube bundle pada shell

7. Channel and pass partition

Channel merupakan tempat keluar masuknya fluida pada tube, sedangkan pass

partition merupakan pembatas antara fluida yang masuk dan keluar tube.

8. Shell cover and channel cover

Shell cover and channel cover adalah tutup yang dapat dibuka pada saat

pembersihan.

b.7. Fouling factor (Rd)

Dalam heat exchanger, fouling adalah peristiwa terakumulasinya padatan

yang tidak dikehendaki dipermukaan penukar panas yang terkontak dengan fluida

kerja, termasuk permukaan perpindahan panas. Peristiwa tersebut adalah

pengedapan, pengerakan, korosi, polimerisasi dan proses-proses biologi.

12

Page 13: Tugas Khusus KP Fix Rev

Fouling mengakibatkan kenaikan tahanan perpindahan panas, sehingga

meningkatkan biaya, baik investasi maupun perawatan. Akibat terjadinya fouling,

maka ukuran penukar panas menjadi lebih besar, kehilangan energi meningkat,

waktu shut down dapat lebih panjang dan biaya perawatan meningkat. Antisipasi

terhadap terjadinya fouling dalam perancangan dapat dilakukan dengan

menggunakan variable operasi dan konfigurasi yang tepat.

Pencegahan fouling dapat dilakukan dengan tindakan :

1. Menekan potensi fouling, misalnya dengan penyaringan

2. Menggunakan bahan konstruksi yang tahan terhadap korosi

3. Menepatkan nozzle (tube side dan shell side) di permukaan tertinggi atau

terendah pada heat exchanger, untuk menghindari terjadinya kantung-

kantung gas ataupun kantung volume fluida diam. Interface gas cair

merupakan lokasi terjadinya korosi, dan kantung udara diam

memungkinkan terjadinya pengendapan.

Fouling factor adalah suatu angka yang menunjukan hambatan akibat

adanya kotoran yang terbawa oleh fluida yang mengalir dalam heat exchanger.

Kotoran ini berupa lumpur, polimer, dan deposit lain yang terbentuk di bagian

dalam maupun bagian luar dinding tube exchanger. Nilai ini digunakan untuk

mendesain agar mengetahui hambatan yang masih diperbolehkan selama operasi

normal sebelum pembersihan.

Fouling factor tergantung pada nilai koefisien perpindahan panas ke

seluruh permukaan bersih (Uc) dan nilai koefisien perpindahan panas keseluruhan

untuk permukaan kotor (Ud). Jika fouling factor makin besar efisiensi

perpindahan panas semakin menurun dan akibatnya pressure drop makin besar.

Secara umum yang dapat menyebabkan terjadinya fouling pada alat

operasi adalah :

1. Hard Deposit, yaitu kerak yang berasal dari hasil korosi maupun cooking

2. Porous Deposit, yaitu kerak yang berasal dari dekomposisi dari kerak

keras

3. Loss Deposit, yaitu kerak yang berasal dari deposit seperti lumpur dan

material lunak yang lain.

13

Page 14: Tugas Khusus KP Fix Rev

BAB III

METODOLOGI

3.1 Pengumpulan Data

Langkah awal dalam mencapai tujuan evaluasi Heat Exchange radalah

pengumpulan data primer dan data sekunder.

3.1.1. Pengumpulan Data Primer

Pengumpulan data primer dilakukan untuk dijadikan dasar analisa

“Evaluasi Performance Heat Exchanger (feed preheater) High Vacuum Unit II”

diperoleh dari Heat Exchanger Data Sheet High Vacuum Unit, PERTAMINA

RU-III Plaju dari JGC Corporation.

3.1.2. Pengumpulan Data Sekunder

Pengumpulan data sekunder untuk digunakan bahan perhitungan pada

Heat exchanger diperoleh dari data-data dan grafik literatur serta Laporan Plant

Test 2010 berupa data-data temperatur masuk dan keluar, data-data laju alir

masing-masing fliuda yang mengalir, baik di shell maupun di tube serta sifat-sifat

feed maupun produk.

3.2 Pengolahan Data

Dari data yang diperoleh baik primer maupun sekunder dilakukan

pengolahan data melalui perhitungan dengan cara Kern, sebagai berikut :

Langkah-langkah perhitungan :

1. Menghitung LMTD

LMTD=Δt1−Δt 2

lnΔt1

Δt2 (Kern, pers. 5.14)

Dimana : t1 : T inlet fluida panas – T outlet fluida dingin

t2 : T outlet fluida panas – T inlet fluida dingin

2. Koreksi LMTD (Coulson, vol.6 hal. 655 dan Kern, hal. 94)

14

Page 15: Tugas Khusus KP Fix Rev

R=T 1−T 2

t2−t1

S=t2− t1

T 1−T 2

Dari Fig. 18 Kern, diperoleh harga FT maka

LMTD corr. = LMTD * FT (Kern, pers. 7.42)

Dimana : R dan S : Temperature efficiency

T1, T2 : Temperatur inlet dan outlet fluida panas, ºC

t1, t2 : Temperatur inlet dan outlet fluida dingin, ºC

FT : Faktor perbedaan temperatur

3. Neraca Panas

Untuk perhitungan performance alat penukar panas, pada dasarnya

menggunakan persamaan :

Q = m * Cp* t

Dimana : Q : jumlah panas yang dipindahkan, kcal/jam

m : laju alir massa, kg/jam

Cp : spesifik heat, kcal/kg.ºC

t : perbedaan temperatur yang masuk dan keluar, ºC

4. Overall Heat Transfer Coefficient (Ud)

Ud= QA∗Δt

(Kern, pers. 5.3)

Dimana : t : LMTD corr.

A : Luas permukaan perpindahan panas, m2

A dapat diketahui melalui data design

5. Menghitung temperatur kalorik

Tc, tc :

Tc = T2 + Fc *( T2-T1) (Kern, 5.28)

tc = t1 + Fc * (t1-t2) (Kern, 5.28)

6. Menghitung koefisien transfer film hi dan hio dengan langkah-langkah sbb:

a. Menghitung Flow area, a

15

Page 16: Tugas Khusus KP Fix Rev

as=ID∗C '* B144∗PT (Kern, pers. 7.1)

Dimana : ID : inside diameter shell, ft

C' : clearance, inchi

B : baffle space, inchi

PT : pitch, inc

as : flow area shell, ft2

a t=N t∗at '

144∗n (Kern, pers. 7.48)

Dimana : at : flow area tube, ft2

Nt : jumlah tube

at’ : flow area per tube, ft2

n : jumlah pass

b. Menghitung mass velocity, G (Kern, hal. 138)

Gs = W/ as danGt = w / at (Kern, pers. 7.2)

Dimana : Gs : mass velocityshell, kg/jam.ft2

Gt : mass velocitytube, kg/jam.ft2

W : flow rate fluida di shell, kg/jam

W : flow rate fluida di tube, kg/jam

c. Menghitung Reynold number, Re

Res = De.Gs / μ, Ret = D.Gt / μ (Kern, pers. 7.3)

Dimana : Res : Reynold number di shell

Ret : Reynold number di tube

De : diameter ekivalen shell, ft

D : diameter ekivalen tube, ft

μ : viskositas pada tempertur kalorik, ºF

d. Menghitung koefisien transfer, h (Kern, pers. 6.15a dan 6.15b)

ho= jH∗( kDe )∗( c .μ

k )1

3∗φs ,

hi= jH∗( kD )∗( c . μ

k )1

3∗φt

16

Page 17: Tugas Khusus KP Fix Rev

207oC236 oC

180oC

Dimana ho : koefisien transfer di shell, Btu/jam.ft2.0F

hi : koefisien transfer di tube, Btu/jam.ft2.0F

k : konduktivitas pada temperature kalorik, Btu/jam.ft.0F

c : specific Heat pada temperature kalorik, Btu/lb.oF

e. Menghitung tube wall temperature, tw

tw=t c+ho /φs

ho /φs+hio /φ t

(Tc−tc )

(Kern, pers. 5.31)

Dimana, tw :tube wall temperature, ºF

f. Menghitung corrected koefisien, h

ho=( ho

φs)∗φs

danhio=( hio

φt)∗φ t

(Kern, pers. 6.36 & 6.37)

7. Clean Overall Heat TransferCoefficient, Uc

UC=hio .ho

hio+ho

(Kern, pers. 6.38)

Dimana UC : clean overall coefficient

8. Dirt Factor, Rd

Rd=Uc−UdUc .Ud

(Kern, pers. 6.13)

3.3. Perhitungan

A. Perhitungan Desain Heat Exchanger E-14-003 ABC

Profil Suhu HE E-14-003

17

262 oC

Page 18: Tugas Khusus KP Fix Rev

1) Neraca Panas

Long Residue :

Qcold = m×Cp×(Tcout−Tcin )

= 359.143,6 lb/jam¿ 0.638 btu/lb.ºF ¿ (456,8 – 356)ºF

= 23.096.669,93 Btu/jam

MVGO :

Qhot = M×Cp×(Thin−Thout )

= 343.325,5 lb/jam¿ 0.693 btu/lb.ºF ¿ (503,6 – 404,6)ºF

= 23.554.530,70 Btu/jam

2) Log Mean Temperature Differensial

hot fluid (ºF) cold fluid (ºF) Difference (ºF)

503,6 Higher Temperature 456,8 46,8

404,6 Lower Temperature 356 48,6

99 Difference 100,8 -1,8

LMTD=Δt1−Δt 2

lnΔt1

Δt2 = 47,7 ºF

R=T 1−T 2

t2−t1 = 0,982

S=t2−t1

T 1−T 2 = 0,683

Dari harga R dan S diperoleh Ft = 0,92 (Fig.20, Kern)

LMTD terkoreksi (dt) = LMTD ¿ Ft

= 47,7 ºF ¿ 0,92

= 43,9 ºF

3. Caloric Temperature

18

Page 19: Tugas Khusus KP Fix Rev

tc/th = 1,038

Kc = 0,15 (Crude oil controlling) (Fig.17, Kern)

Fc = 0,45

Tc=T2+Fc×(T1−T 2) tc=t1+Fc×( t2−t1 )

= 449,2 ºF = 401,4 ºF

SHELL TUBE

Long Residue , Cold Fluid MV GO, Hot Fluid

Flow Area

4’)as= ID . c ' .B

144 . Pt

at= Nt .at '144 . n

= 0,6438 ft2

at= Nt . at '144 . n

= 0,3326 ft2

Mass Velocity

5’) w = 359.143,6 lb/jam

Gs= was

= 557.833,7 lb/jam.ft2

W = 343.325,5 lb/jam

Gt=Wat

= 1.032.126,7 lb/jam.ft2

Reynold Number

6’) pada tc = 401,4 ºF

=0,16cp = 0,3872lb/ft.jam (Fig.14)

De=0,99 in=0,0825 ft (Fig.28)

Re s= De .Gs

μ = 118.856,6

pada Tc = 449,2 ºF

=0,09 cp =0,2178 lb/ft.hr (Fig. 14)

D = 0,782in = 0, 0651 ft (Tab.10)

Re t= D .Gtμ = 308.816,6

7’) jH = 205 (Fig. 28) jH = 600 (Fig. 24)

8’) pada tc = 401,4 ºF

c= 0,66 Btu/lb.ºF (Fig. 4)

k = 0,0745 Btu/jam.ft.ºF (Fig. 1)

(c./k)1/3 = 1,508

pada Tc = 449,2 ºF

c = 0,71 Btu/lb.ºF (Fig. 4)

k = 0.079 Btu/jam.ft.ºF (Fig. 1)

(c./k)1/3 = 1,25

9’)ho= jH .

kDe ( c . μ

k )1/3

.φs hi= jH .kD ( c . μ

k )1/3

. φt

19

Page 20: Tugas Khusus KP Fix Rev

ho/s = 279,188 hi/t = 909,876

10’) Tube-Wall Temperature

tw=t c+

ho /φs

ho /φs+hio /φ t = 414,827 ºF

hio

φs

=hi

φs

× IDOD

hio/t = 711,523

11’) pada tw = 414,827 ºF

w=0,15 cp =0,363 lb/ft.jam (Fig.14)

φs=( μ

μw )0 ,14

= 1,009

pada tw = 414,827 ºF

w=0,1 cp =0,242 lb/ft.jam (Fig.14)

φ t=( μμw )

0 ,14

= 0,985

Corrected coefficient

12’) ho=

ho

φs

φs

ho = 281,722 Btu/jam.ft2.ºF

hio=hio

φt

φ t

hio = 701,105 Btu/jam.ft2.ºF

Shell in Series = 3

13) Clean Overall Coefficient UC :

UC=hio .ho

hio+ho

UC = 66,989 Btu/jam.ft2.ºF

UC = 326,908 kcal/jam.m2.ºC

14) Desain Overall Coefficient UD :

a” = 0,2618 ft2/lin ft (Tab. 10)

Total Surface, A = 3143,6615 ft2

U D= Q

A . dt

UD = 56,91 Btu/jam.ft2.ºF

UD = 277,769 kcal/jam.m2.ºC

15) Dirt Factor Rd :

Rd=

U C−U D

UC .U D

20

Page 21: Tugas Khusus KP Fix Rev

Rd = 0,0026 jam.ft2.ºF/Btu

= 0,00054 hr.m2.ºC/kcal

16) Effisiensi

η=Q cold

Qhot

×100 %

17) Friction Factor

a. Tube

Ret = 308.816,6

f = 0,00011 sq ft/sq in (Fig.26)

b. Shell

Res = 118.856,6

f = 0,0013 sq ft/sq in (Fig.29)

18) Specific Gravity (s)

a. Tube

Tc = 449,2 °F

s = 0,665 (Fig.6)

b. Shell

tc = 401,4 °F

s = 0,605 (Fig.6)

19) Banyak lintasan yang melintang (Number of Croses)

N + 1 = 12 x L / B = 21,0344

Ds = IDs = 3,281 ft

20) Pressure Drop (ΔP)

a. Tube

ΔPt = f x¿2 x L x n

5,22 x 1010 x D x s x ϕt = 6,3126 psi (Fig.26)

∆Pr (Pressure Drop Return)

21

η=23 .096 .669,93 23 .554 .530,70

×100 %¿ 98 %

Page 22: Tugas Khusus KP Fix Rev

199oC

180 oC

182oC

ΔPr = 4 ns

v2

2 g' (625144

) = 5,233 psi (Fig.27)

ΔPT = ΔPt + ΔPr = 11,545 psi

b. Shell

ΔPs = f xG2 x Ds(N+1)

5,22 x 1010 x De x s x ϕs = 10,618 psi (Fig.29)

B. Perhitungan Plant Test 2010 Heat Exchanger E-14-003 ABC

Profil Suhu HE E-14-003

1. Neraca Panas

Long Residue :

Qcold = m×Cp×(Tcout−Tcin )

= 321.966,4 lb/jam¿ 0.62 btu/lb.ºF ¿ (390,2 – 356)ºF

= 6.826.975,26 Btu/jamMVGO :

Qhot = m×Cp×(Thin−Thout )

= 216.328,3 lb/jam ¿ 0,65 btu/lb.ºF ¿ (473 – 359,6)ºF

= 15.945.561,76 Btu/jam

2. Log Mean Temperature Differensial

hot fluid (ºF) cold fluid (ºF) Difference (ºF)

473 Higher Temperature 390,2 82,8

359,6 Lower Temperature 356 3,6

113,4 Difference 34,2 79,2

22

245oC

Page 23: Tugas Khusus KP Fix Rev

LMTD=Δt1−Δt 2

lnΔt1

Δt2 = 25,3 ºF

R=T 1−T 2

t2−t1 = 3,316

S=t2−t1

T 1−T 2 = 0,292

Dari harga R dan S diperoleh Ft = 0,866 (Fig.20, Kern)

LMTD terkoreksi (dt) = LMTD ¿ Ft

= 21,9 ºF

3. Caloric Temperature

tc/th = 0,043

Kc = 0,29 (Crude oil controlling) (Fig.17, Kern)

Fc = 0,18

Tc=T2+Fc×(T1−T 2) tc=t1+Fc×( t2−t1 )

= 380,0 ºF = 362,2 ºF

SHELL TUBE

Long Residue , Cold Fluid MV GO, Hot Fluid

Flow Area

4’)as= ID . c ' .B

144 . Pt

at= Nt .at '144 . n

= 0,6438 ft2

at= Nt . at '144 . n

= 0,3326 ft2

Mass Velocity

5’) w = 321.966,4 lb/jam

Gs= was

= 500.088,8 lb/jam.ft2

W = 216.328,3 lb/jam

Gt=Wat

= 650.339,9 lb/jam.ft2

23

Page 24: Tugas Khusus KP Fix Rev

Reynold Number

6’) pada tc = 362,2 ºF

=0,8 cp = 1,936 lb/ft.jam (Fig.14)

De= 0,99 in = 0,0825 ft (Fig.28)

Re s= De .Gs

μ = 21.310,6

pada Tc = 380 ºF

=0,35 cp = 0,847 lb/ft.jam (Fig.14)

D = 0,782 in = 0, 0651 ft (Tab.10)

Re t= D . Gtμ = 50.036

7’) jH = 90 (Fig. 28) jH = 150 (Fig. 24)

8’) pada tc = 362,2 ºF

c = 0,605 Btu/lb.ºF (Fig. 4)

k = 0.0698 Btu/jam.ft.ºF (Fig. 1)

(c./k)1/3 = 2,560

pada Tc = 380 ºF

c = 0,625 Btu/lb.ºF (Fig. 4)

k = 0.071 Btu/jam.ft.ºF (Fig. 1)

(c./k)1/3 = 1,953

9’)ho= jH .

kDe ( c . μ

k )1/3

.φs

ho/s = 194,945

hi= jH .kD ( c . μ

k )1/3

. φt

hi/t = 319,270

10’) Tube-Wall Temperature

tw=t c+

ho /φs

ho /φs+hio /φ t = 369,985 ºF

hio

φs

=hi

φs

× IDOD

hio/t = 249,669

11’) pada tw = 369,985 ºF

w=0,75 cp = 1,815 lb/ft.jam (Fig.14)

φs=( μ

μw )0 ,14

= 1,009

pada tw = 369,985 ºF

w=0,35 cp = 0,847 lb/ft.jam (Fig.14)

φ t=( μμw )

0 ,14

= 1

Corrected coefficient

12’) ho=

ho

φs

φs

ho = 196,714 Btu/jam.ft2.ºF

hio=hio

φt

φ t

hio = 249,669 Btu/jam.ft2.ºF

Shell in Series = 3

13) Clean Overall Coefficient UC :

UC=hio .ho

hio+ho

UC = 51,932 Btu/jam.ft2.ºF

UC = 253,429 kcal/jam.m2.ºC

24

Page 25: Tugas Khusus KP Fix Rev

14) Desain Overall Coefficient UD :

a” = 0,2618 ft2/lin ft (Tab. 10)

Total Surface, A = no tube x panjang x a”

= 3143,6615 ft2

U D= Q

A . Δt ( lmtd )

UD = 33,627 Btu/jam.ft2.ºF

UD = 164,173 kcal/jam.m2.ºC

15) Dirt Factor Rd :

Rd=

U C−U D

UC .U D

Rd = 0,0066 jam.ft2.ºF/Btu

= 0,00135 hr.m2.ºC/kcal

16)Effisiensi

η=Q cold

Qhot

×100 %

η= 6 . 826 . 975,26 15. 945 . 561,76

×100 % ¿ 43 %

17) Friction Factor

c. Tube

Ret = 50.036

f = 0,00012 sq ft/sq in (Fig.26)

d. Shell

Res = 21.310,6

f = 0,0012 sq ft/sq in (Fig.29)

18) Specific Gravity (s)

25

Page 26: Tugas Khusus KP Fix Rev

180 oC

85 oC

238 oC

c. Tube

Tc = 380°F

s = 0,74 (Fig.6)

d. Shell

tc = 362,2 °F

s = 0,785 (Fig.6)

19) Banyak lintasan yang melintang (Number of Croses)

N + 1 = 12 x L / B = 21,0344

Ds = IDs = 3,281 ft

20) Pressure Drop (ΔP)

a. Tube

ΔPt = f x¿2 x L x n

5,22 x 1010 x D x s x ϕt = 2,421 psi (Fig.26)

∆Pr (Pressure Drop Return)

ΔPr = 4 ns

v2

2 g' (625144

) = 1,654 psi (Fig.27)

ΔPT = ΔPt + ΔPr = 4,075 psi

b. Shell

ΔPs = f xG2 x Ds(N+1)

5,22 x 1010 x De x s x ϕs = 6,071 psi (Fig.29)

C. Perhitungan Desain Heat Exchanger E-14-006 AB

Profil Suhu HE E-14-006 A/B

1. Neraca Panas

26

324 oC

Page 27: Tugas Khusus KP Fix Rev

Long Residue :

Qcold = m×Cp×(Tcout−Tcin )

= 718.287,2 lb/jam ¿ 0.588 btu/lb.ºF ¿ (356 – 185)ºF

= 72.222.436,63 Btu/jam

HVGO:

Qhot = M×Cp×(Thin−Thout )

= 641.257,8 lb/jam ¿ 0,745 btu/lb.ºF ¿ (615,2 – 460,4)ºF

= 73.953.436,46 Btu/jam

2. Log Mean Temperature Differensial

hot fluid (ºF) cold fluid (ºF) Difference (ºF)

615,2 Higher Temperature 356 259,2

460,4 Lower Temperature 185 275,4

154,8 Difference 171 - 16,2

LMTD=Δt1−Δt 2

lnΔt1

Δt2 = 266,2 ºF

R=T 1−T 2

t2−t1 = 0,905

S=t2−t1

T 1−T 2 = 0,397

Dari harga R dan S diperoleh Ft = 0,98 (Fig.18, Kern)

LMTD terkoreksi (dt) = LMTD ¿Ft

= 261,9 ºF

3. Caloric Temperature

tc/th = 1,0625

Kc = 0,23 (Crude oil controlling) (Fig.17, Kern)

Fc = 0,48

27

Page 28: Tugas Khusus KP Fix Rev

Tc=T2+Fc×(T1−T 2) tc=t1+Fc×( t2−t1 )

= 534,7 ºF = 267,1 ºF

SHELL TUBE

Long Residue, Cold Fluid HVGO, Hot Fluid

Flow Area

4’)as= ID . c ' .B

144 . Pt

at= Nt .at '144 . n

= 0,9768 ft2

at= Nt . at '144 . n

= 1,2507 ft2

Mass Velocity

5’) w = 718.287,2 lb/jam

Gs= was

= 735.327,8 lb/jam.ft2

W = 641,257,8 lb/jam

Gt=Wat

= 512.710,0 lb/jam.ft2

Reynold Number

6’) pada tc = 267,1 ºF

= 1,1 ; cp = 2,662 lb/ft.jam (hal 164

maxwell)

De= 0,99 in = 0,0825 ft (Fig.28)

Re s= De .Gsμ = 22.789,1

pada Tc = 534,7 ºF

= 0,12; cp = 0,2904 lb/ft.jam (hal 164

maxwell)

D = 0,782 in = 0, 06516 ft (Fig.28)

Re t= D .Gtμ = 115.053,7

7’) jH = 85 (Fig. 28) jH = 550 (Fig. 24)

8’) pada tc = 267,1 ºF

c = 0.57 Btu/lb.ºF (Fig. 4)

k = 0.0749 Btu/jam.ft.ºF (Fig. 1)

(c./k)1/3 = 2,726

pada Tc = 534,7 ºF

c = 0.745 Btu/lb.ºF (Fig. 4)

k = 0.035 Btu/jam.ft.ºF (Fig. 1)

(c./k)1/3 = 1,433

9’)ho= jH .

kDe ( c . μ

k )1/3

.φs

ho/s= 210,368

hi= jH .kD ( c . μ

k )1/3

. φt

hi/t= 889,023

28

Page 29: Tugas Khusus KP Fix Rev

10’) Tube-Wall Temperature

tw=t c+ho /φs

ho /φs+hio /φ t = 329,249 ºF

hio

φs

=hi

φs

× IDOD

hio/t= 695,215

11’) pada tw = 329,249 ºF

w=0,7 ; cp = 1,694 lb/ft.jam (hal 164

maxwell)

φs=( μμw )

0 , 14

= 1,065

pada tw = 329,249ºF

w=0,3 ; cp = 0,726 lb/ft.jam (hal 164

maxwell)

φ t=( μμw )

0 , 14

= 0,879

Corrected coefficient

12’) ho=

ho

φs

φs

ho = 224,110 Btu/jam.ft2.ºF

hio=hio

φt

φ t

hio = 611,516 Btu/jam.ft2.ºF

Shell in Series = 2

13) Clean Overall Coefficient UC :

UC=hio .ho

hio+ho

UC = 82,002 Btu/jam.ft2.ºF

UC = 400,172 kcal/jam.m2.ºC

14) Desain Overall Coefficient UD :

a” = 0,2618 ft2/ln ft (Tab. 10)

Total Surface, A = no tube x panjang x a”

= 3940,0557 ft2

U D= QA . Δt ( lmtd)

UD = 35,822 Btu/jam.ft2.ºF

UD = 183,107 kcal/jam.m2.ºC

15) Dirt Factor Rd :

Rd=U C−U D

UC .U D

29

Page 30: Tugas Khusus KP Fix Rev

Rd = 0,0144 jam.ft2.ºF/Btu

= 0,00296 jam.m2.ºC/kcal

16) Effisiensi

η=Q cold

Qhot

×100 %

η=72.222 .436,6373.953 .792,46

×100%¿ 98%

17) Friction Factor

e. Tube

Ret = 115.053,7

f = 0,00022 sq ft/sq in (Fig.26)

f. Shell

Res = 22.789,1

f = 0,0019 sq ft/sq in (Fig.29)

18) Specific Gravity (s)

e. Tube

Tc = 534,7 °F

s = 0,586 (Fig.6)

f. Shell

tc = 267,1 °F

s = 0,774 (Fig.6)

19) Banyak lintasan yang melintang (Number of Croses)

N + 1 = 12 x L / B = 15,2499

Ds = IDs = 3,609 ft

20) Pressure Drop (ΔP)

a. Tube

30

Page 31: Tugas Khusus KP Fix Rev

174 oC

117 oC

181 oC

ΔPt = f x¿2 x L x n

5,22 x 1010 x D x s x ϕt = 2,3201 psi (Fig.26)

∆Pr (Pressure Drop Return)

ΔPr = 4 ns

v2

2 g' (625144

) = 0,791 psi (Fig.27)

ΔPT = ΔPt + ΔPr = 3,111 psi

b. Shell

ΔPs = f xG2 x Ds(N+1)

5,22 x 1010 x De x s x ϕs = 13,952 psi (Fig.29)

D. Perhitungan Plant Test 2010 Heat Exchanger E-14-006 AB

Profil Suhu HE E-14-006 A/B

1. Neraca Panas

Long Residue :

Qcold = m×Cp×(Tcout−Tcin )

= 643.932,0 lb/jam ¿ 0.569 btu/lb.ºF ¿ (345,2 – 242,6)ºF

= 37.592.412,54 Btu/jam

HVGO:

Qhot = M×Cp×(Thin−Thout )

= 505.223,9 lb/jam ¿ 0,673 btu/lb.ºF ¿ (543,2 – 357,8)ºF

= 63.038.993,23 Btu/jam

31

284 oC

Page 32: Tugas Khusus KP Fix Rev

2. Log Mean Temperature Differensial

hot fluid (ºF) cold fluid (ºF) Difference (ºF)

543,2 Higher Temperature 345,2 198

357,8 Lower Temperature 242,6 115,2

185,4 Difference 102,6 82,8

LMTD=Δt1−Δt 2

lnΔt1

Δt2 = 152,9 ºF

R=T 1−T 2

t2−t1 = 1,807

S=t2−t1

T 1−T 2 = 0,341

Dari harga R dan S diperoleh Ft = 0,85 (Fig.18, Kern)

LMTD terkoreksi (dt) = LMTD ¿Ft

= 129,9 ºF

3. Caloric Temperature

tc/th = 0,5818

Kc = 0,47 (Crude oil controlling) (Fig.17, Kern)

Fc = 0,423

Tc=T2+Fc×(T1−T 2) tc=t1+Fc×( t2−t1 )

= 436,3 ºF = 286,0 ºF

SHELL TUBE

Long Residue, Cold Fluid HVGO, Hot Fluid

Flow Area

4’)as= ID . c ' .B

144 . Ptat= Nt . at '

144 . n

= 1,2507 ft2

32

Page 33: Tugas Khusus KP Fix Rev

= 0,9768 ft2

Mass Velocity

5’) w = 643.932,0 lb/jam

Gs= was

= 659.208,6 lb/jam.ft2

W = 505,223,9 lb/jam

Gt=Wat

= 403,945,8 lb/jam.ft2

Reynold Number

6’) pada tc = 286,0 ºF

= 1,37 ; cp = 3,315 lb/ft.jam (hal 164

maxwell)

De= 0,99 in = 0,0825 ft (Fig.28)

Re s= De .Gsμ = 16.403,7

pada Tc = 534,7 ºF

= 0,12; cp = 0,2904 lb/ft.jam (hal 164

maxwell)

D = 0,782 in = 0, 06516 ft (Fig.28)

Re t= D .Gtμ = 27.194,0

7’) jH = 73 (Fig. 28) jH = 92 (Fig. 24)

8’) pada tc = 286,0 ºF

c = 0.565 Btu/lb.ºF (Fig. 4)

k = 0.0715 Btu/jam.ft.ºF (Fig. 1)

(c./k)1/3 = 2,970

pada Tc = 436,2 ºF

c = 0.65 Btu/lb.ºF (Fig. 4)

k = 0.0683 Btu/jam.ft.ºF (Fig. 1)

(c./k)1/3 = 2,096

9’)ho= jH .

kDe ( c . μ

k )1/3

.φs

ho/s= 187,903

hi= jH .kD ( c . μ

k )1/3

. φt

hi/t= 202,134

10’) Tube-Wall Temperature

tw=t c+ho /φs

ho /φs+hio /φ t = 367,589 ºF

hio

φs

=hi

φs

× IDOD

hio/t= 158,068

11’) pada tw = 329,249 ºF

w=0,8 ; cp = 1,936 lb/ft.jam (hal 164

maxwell)

φs=( μμw )

0 ,14

= 1,078

pada tw = 367,589ºF

w=0,65 ; cp = 1,573 lb/ft.jam (hal 164

maxwell)

φ t=( μμw )

0 ,14

= 0,934

Corrected coefficient

12’) ho=

ho

φs

φs hio=hio

φt

φ t

33

Page 34: Tugas Khusus KP Fix Rev

ho = 202,601 Btu /jam.ft2.ºF hio = 147,681 Btu/jam.ft2.ºF

Shell in Series = 2

13) Clean Overall Coefficient UC :

UC=hio .ho

hio+ho

UC = 50,085 Btu/jam.ft2.ºF

UC = 244,417 kcal/jam.m2.ºC

14) Desain Overall Coefficient UD :

a” = 0,2618 ft2/ln ft (Tab. 10)

Total Surface, A = no tube x panjang x a”

= 3940,0557 ft2

U D= QA . Δt ( lmtd )

UD = 25,811 Btu/jam.ft2.ºF

UD = 125,957 kcal/jam.m2.ºC

15) Dirt Factor Rd :

Rd=U C−U D

UC .U D

Rd = 0,0187 jam.ft2.ºF/Btu

= 0,00384 jam.m2.ºC/kcal

16. Effisiensi

η=Q cold

Qhot

×100 %

η=37 .592 .412,5463 .038 .993,23

×100%¿ 60%

17. Friction Factor

g. Tube

34

Page 35: Tugas Khusus KP Fix Rev

Ret = 27.194,0

f = 0,00024 sq ft/sq in (Fig.26)

h. Shell

Res = 16.403,7

f = 0,002 sq ft/sq in (Fig.29)

18. Specific Gravity (s)

g. Tube

Tc = 436,2 °F

s = 0,69 (Fig.6)

h. Shell

tc = 286,0 °F

s = 0,795 (Fig.6)

19. Banyak lintasan yang melintang (Number of Croses)

N + 1 = 12 x L / B = 15,2499

Ds = IDs = 3,609 ft

20. Pressure Drop (ΔP)

a. Tube

ΔPt = f x¿2 x L x n

5,22 x 1010 x D x s x ϕt = 0,714 psi (Fig.26)

∆Pr (Pressure Drop Return)

ΔPr = 4 ns

v2

2 g' (625144

) = 0,301 psi (Fig.27)

ΔPT = ΔPt + ΔPr = 1,0157 psi

b. Shell

ΔPs = f xG2 x Ds(N+1)

5,22 x 1010 x De x s x ϕs = 12,957 psi (Fig.29)

E. Perhitungan Desain Heat Exchanger E-14-009 ABCD

35

Page 36: Tugas Khusus KP Fix Rev

278 oC

236 oC

269 oC

Profil Suhu HE E-14-009 ABCD

1. Neraca Panas

Long Residue :

Qcold = m×Cp×(Tcout−Tcin )

= 718.287,2 lb/jam ¿ 0.69 btu/lb.ºF ¿ (532,4 – 456,8)ºF

= 37.468.782,91 Btu/jam

Vacuum Residue :

Qhot = M×Cp×(Thin−Thout )

= 343.435,7 lb/jam ¿ 0,72 btu/lb.ºF ¿ (669,2 – 516,2)ºF

= 37.832.924,78 Btu/jam

2. Log Mean Temperature Differensial

hot fluid (ºF) cold fluid (ºF) Difference (ºF)

669,2 Higher Temperature 532,4 136,8

516,2 Lower Temperature 456,8 59,4

153 Difference 75,6 77,4

LMTD=Δt1−Δt 2

lnΔt1

Δt2 = 92,8 ºF

R=T 1−T 2

t2−t1 = 2,024

36

354 oC

Page 37: Tugas Khusus KP Fix Rev

S=t2− t1

T 1−T 2 = 0,356

Dari harga R dan S diperoleh Ft = 0,938 (Fig.18, Kern)

LMTD terkoreksi (dt) = LMTD ¿Ft

= 87,0 ºF

3. Caloric Temperature

tc/th = 0,434

Kc = 0,3 (Crude oil controlling) (Fig.17, Kern)

Fc = 0,42

Tc=T2+Fc×(T1−T 2) tc=t1+Fc×( t2−t1 )

= 580,5 ºF = 488,6 ºF

SHELL TUBE

Long Residue, Cold Fluid Vacuum Residue, Hot Fluid

Flow Area

4’)as= ID . c ' .B

144 . Pt

at= Nt . at '144 . n

= 0,9768 ft2

at= Nt . at '144 .n

= 0,3027 ft2

Mass Velocity

5’) w = 718.287,2 lb/jam

Gs= was

= 735.327,8 lb/jam.ft2

W = 343,435,7 lb/jam

Gs=Wat

= 1.134.569,3 lb/jam.ft2

Reynold Number

6’) pada tc = 488,6 ºF

= 0,1 ; cp = 0,242 lb/ft.jam (hal 164

maxwell)

De= 0,99 in = 0,0825 ft (Fig.28)

pada Tc = 580,5 ºF

= 0,15; cp = 0,363 lb/ft.jam (hal 164

maxwell)

D = 0,782 in = 0, 06516 ft (Fig.28)

37

Page 38: Tugas Khusus KP Fix Rev

Re s= De .Gsμ = 250.679,9

Re t= D . Gtμ = 203.680,7

7’) jH = 340 (Fig. 28) jH = 470 (Fig. 24)

8’) pada tc = 488,6 ºF

c = 0.7 Btu/lb.ºF (Fig. 4)

k = 0.0751 Btu/jam.ft.ºF (Fig. 1)

(c./k)1/3 = 1,311

pada Tc = 580,5 ºF

c = 0.74 Btu/lb.ºF (Fig. 4)

k = 0.069 Btu/jam.ft.ºF (Fig. 1)

(c./k)1/3 = 1,573

9’)ho= jH .

kDe ( c . μ

k )1/3

.φs

ho/s= 405,9034

hi= jH .kD ( c .μ

k )1/3

. φt

hi/t= 782,860

10’) Tube-Wall Temperature

tw=t c+ho /φs

ho /φs+hio /φ t = 513,634 ºF

hio

φs

=hi

φs

× IDOD

hio/t= 612,1967

11’) pada tw = 525,194 ºF

w=0,078 ; cp = 0,188 lb/ft.jam (hal 164

maxwell)

φs=( μμw )

0 , 14

= 1,035

pada tw = 525,194ºF

w=0,2 ; cp = 0,484 lb/ft.jam (hal 164

maxwell)

φ t=( μμw )

0 , 14

= 0,9605

Corrected coefficient

12’) ho=

ho

φs

φs

ho = 420,271 Btu/jam.ft2.ºF

hio=hio

φt

φ t

hio = 588,030 Btu/jam.ft2.ºF

Shell in Series = 2

13) Clean Overall Coefficient UC :

UC=hio .ho

hio+ho

UC = 122,548 Btu/jam.ft2.ºF

UC = 598,038 kcal/jam.m2.ºC

14) Desain Overall Coefficient UD :

a” = 0,2618 ft2/ln ft (Tab. 10)

38

Page 39: Tugas Khusus KP Fix Rev

Total Surface, A = no tube x panjang x a”

= 3814,3093 ft2

U D= QA . Δt ( lmtd )

UD = 58,293 Btu/jam.ft2.ºF

UD = 286,424 kcal/jam.m2.ºC

15) Dirt Factor Rd :

Rd=U C−U D

UC .U D

Rd = 0,00204 jam.ft2.ºF/Btu

= 0,0045 jam.m2.ºC/kcal

16) Effisiensi

η=Q cold

Qhot

×100 %

η=37 . 468 .782,9137 .832 .924,78

×100 %¿ 99 %

17) Friction Factor

a. Tube

Ret = 203.680,7

f = 0,0001 sq ft/sq in (Fig.26)

b. Shell

Res = 250.679,9

f = 0,00095 sq ft/sq in (Fig.29)

18) Specific Gravity (s)

a. Tube

Tc = 580,5 °F

s = 0,6385r (Fig.6)

39

Page 40: Tugas Khusus KP Fix Rev

229oC

207oC

217oC

b. Shell

tc = 488,6 °F

s = 0,585 (Fig.6)

19) Banyak lintasan yang melintang (Number of Croses)

N + 1 = 12 x L / B = 15,2499

Ds = IDs = 3,609 ft

20) Pressure Drop (ΔP)

a. Tube

ΔPt = f x¿2 x L x n

5,22 x 1010 x D x s x ϕt = 9,8787 psi (Fig.26)

∆Pr (Pressure Drop Return)

ΔPr = 4 ns

v2

2 g' (625144

) = 1,72 psi (Fig.27)

ΔPT = ΔPt + ΔPr = 11,59 psi

b. Shell

ΔPs = f xG2 x Ds(N+1)

5,22 x 1010 x De x s x ϕs = 9,83 psi (Fig.29)

F. Perhitungan Plant Test 2010 Heat Exchanger E-14-009 ABCD

Profil Suhu HE E-14-009 ABCD

1. Neraca Panas

Long Residue :

Qcold = m×Cp×(Tcout−Tcin )

40

282oC

Page 41: Tugas Khusus KP Fix Rev

= 643.932,0 lb/jam ¿ 0.68 btu/lb.ºF ¿ (444,2 – 404,6)ºF

= 17.339.823,38 Btu/jam

Vacuum Residue :

Qhot = M×Cp×(Thin−Thout )

= 226.899,5 lb/jam ¿ 0,674 btu/lb.ºF ¿ (539,6 – 422,6)ºF

= 17.692.862,56 Btu/jam

2. Log Mean Temperature Differensial

hot fluid (ºF) cold fluid (ºF) Difference (ºF)

539,6 Higher Temperature 444,2 95,4

422,6 Lower Temperature 404,6 18,0

117 Difference 39,6 77,4

LMTD=Δt1−Δt 2

lnΔt1

Δt2 = 45,8 ºF

R=T 1−T 2

t2−t1 = 2,955

S=t2−t1

T 1−T 2 = 0,293

Dari harga R dan S diperoleh Ft = 0,89 (Fig.18, Kern)

LMTD terkoreksi (dt) = LMTD ¿Ft

= 40,8 ºF

3. Caloric Temperature

tc/th = 0,188

Kc = 0,15 (Crude oil controlling) (Fig.17, Kern)

Fc = 0,36

Tc=T2+Fc×(T1−T 2) tc=t1+Fc×( t2−t1 )

= 464,7 ºF = 418,9 ºF

41

Page 42: Tugas Khusus KP Fix Rev

SHELL TUBE

Long Residue, Cold Fluid Vacuum Residue, Hot Fluid

Flow Area

4’)as= ID . c ' .B

144 . Pt

at= Nt . at '144 . n

= 0,9768 ft2

at= Nt . at '144 .n

= 0,3027 ft2

Mass Velocity

5’) w = 718.287,2 lb/jam

Gs= was

= 659.208,6 lb/jam.ft2

W = 343,435,7 lb/jam

Gs=Wat

= 749.581,9 lb/jam.ft2

Reynold Number

6’) pada tc = 418,9 ºF

= 0,5 ; cp = 1,21 lb/ft.jam (hal 164

maxwell)

De= 0,99 in = 0,0825 ft (Fig.28)

Re s= De .Gsμ = 44.946,0

pada Tc = 580,5 ºF

= 0,15; cp = 0,363 lb/ft.jam (hal 164

maxwell)

D = 0,782 in = 0, 06516 ft (Fig.28)

Re t= D . Gtμ = 6.728,3

7’) jH = 150 (Fig. 28) jH = 27 (Fig. 24)

8’) pada tc = 418,9 ºF

c = 0.65 Btu/lb.ºF (Fig. 4)

k = 0.0685 Btu/jam.ft.ºF (Fig. 1)

(c./k)1/3 = 2,256

pada Tc = 464,7 ºF

c = 0.635 Btu/lb.ºF (Fig. 4)

k = 0.063 Btu/jam.ft.ºF (Fig. 1)

(c./k)1/3 = 4,182

9’)ho= jH .

kDe ( c . μ

k )1/3

.φs

ho/s= 280,972

hi= jH .kD ( c .μ

k )1/3

. φt

hi/t= 109,178

10’) Tube-Wall Temperature hio

φs

=hi

φs

× IDOD

42

Page 43: Tugas Khusus KP Fix Rev

tw=t c+ho /φs

ho /φs+hio /φ t = 454,031 ºF

hio/t= 85,377

11’) pada tw = 454,031 ºF

w=0,45 ; cp = 1,089 lb/ft.jam (hal 164

maxwell)

φs=( μμw )

0 , 14

= 1,0148

pada tw = 454,031ºF

w=2,5 ; cp = 6,05 lb/ft.jam (hal 164

maxwell)

φ t=( μμw )

0 , 14

= 1,0258

Corrected coefficient

12’) ho=

ho

φs

φs

ho = 285,1477 Btu/jam.ft2.ºF

hio=hio

φt

φ t

hio = 87,584 Btu/jam.ft2.ºF

Shell in Series = 2

13) Clean Overall Coefficient UC :

UC=hio .ho

hio+ho

UC = 67,0039 Btu/jam.ft2.ºF

UC = 326,979 kcal/jam.m2.ºC

14) Desain Overall Coefficient UD :

a” = 0,2618 ft2/ln ft (Tab. 10)

Total Surface, A = no tube x panjang x a”

= 3814,3093 ft2

U D= QA . Δt ( lmtd)

UD = 57,041 Btu/jam.ft2.ºF

UD = 280,680 kcal/jam.m2.ºC

15) Dirt Factor Rd :

Rd=U C−U D

UC .U D

Rd = 0,00245 jam.ft2.ºF/Btu

43

Page 44: Tugas Khusus KP Fix Rev

= 0,00050 jam.m2.ºC/kcal

16) Effisiensi

η=Q cold

Qhot

×100 %

η=17 .339 .823,3817 .692 .862,56

×100 %¿ 98 %

17) Friction Factor

21) Tube

Ret = 6.728,3

f = 0,00034 sq ft/sq in (Fig.26)

22) Shell

Res = 44.946,0

f = 0,00145 sq ft/sq in (Fig.29)

18) Specific Gravity (s)

a. Tube

Tc = 464,7 °F

s = 0,79 (Fig.6)

b. Shell

tc = 418,9 °F

s = 0,746 (Fig.6)

19) Banyak lintasan yang melintang (Number of Croses)

N + 1 = 12 x L / B = 15,2499

Ds = IDs = 3,609 ft

20) Pressure Drop (ΔP)

1. Tube

ΔPt = f x¿2 x L x n

5,22 x 1010 x D x s x ϕt = 10,11 psi (Fig.26)

∆Pr (Pressure Drop Return)

44

Page 45: Tugas Khusus KP Fix Rev

236oC

180 oC

211oC

ΔPr = 4 ns

v2

2 g' (625144

) = 1,518 psi (Fig.27)

ΔPT = ΔPt + ΔPr = 11,63 psi

2. Shell

ΔPs = f xG2 x Ds(N+1)

5,22 x 1010 x De x s x ϕs = 10,63 psi (Fig.29)

G. Perhitungan Desain Heat Exchanger E-14-010 ABC

Profil Suhu HE E-14-010

1. Neraca Panas

Long Residue :

Qcold = m×Cp×(Tcout−Tcin )

= 359.143,6 lb/jam¿ 0,645 btu/lb.ºF ¿ (456,8 – 366)ºF

= 23.350.111,09 Btu/jamVacuum Residue :

Qhot = m×Cp×(Thin−Thout )

= 343.435,7 lb/jam ¿ 0,658 btu/lb.ºF ¿ (516,2 – 411,8)ºF

= 23.592.414,07 Btu/jam

2. Log Mean Temperature Differensial

hot fluid (ºF) cold fluid (ºF) Difference (ºF)

516,2 Higher Temperature 456,8 59,4

411,8 Lower Temperature 366 55,8

104,4 Difference 100,8 3,6

45

269oC

Page 46: Tugas Khusus KP Fix Rev

LMTD=Δt1−Δt 2

lnΔt1

Δt2 = 57,6 ºF

R=T 1−T 2

t2−t1 = 1,036

S=t2−t1

T 1−T 2 = 0,629

Dari harga R dan S diperoleh Ft = 0,94 (Fig.20, Kern)

LMTD terkoreksi (dt) = LMTD ¿ Ft

= 54,1 ºF

3. Caloric Temperature

tc/th = 0,043

Kc = 0,29 (Crude oil controlling) (Fig.17, Kern)

Fc = 0,39

Tc=T2+Fc×(T1−T 2) tc=t1+Fc×( t2−t1 )

= 452,5 ºF = 395,3 ºF

SHELL TUBE

Vacuum Residue , Hot Fluid Long Residue , Cold Fluid

Flow Area

4’)as= ID . c ' .B

144 . Pt

at= Nt .at '144 . n

= 0,4263 ft2

at= Nt . at '144 . n

= 0,479 ft2

Mass Velocity

5’) w = 343.435,7lb/jam

Gs= was

W = 359.143,6lb/jam

Gt=Wat

46

Page 47: Tugas Khusus KP Fix Rev

= 805.710,1 lb/jam.ft2 = 749.777,9 lb/jam.ft2

Reynold Number

6’) pada Tc = 452,5 ºF

=0,25cp = 0,605 lb/ft.jam (Fig.14)

De= 0,99 in = 0,0825 ft (Fig.28)

Re s= De .Gs

μ = 109.869,6

pada tc = 395,3 ºF

=0,18 cp = 0,4356 lb/ft.jam (Fig.14)

D = 0,782 in = 0, 0651 ft (Tab.10)

Re t= D . Gtμ = 112.168,3

7’) jH = 220 (Fig. 28) jH = 298 (Fig. 24)

8’) pada Tc = 452,5ºF

c = 0,66 Btu/lb.ºF (Fig. 4)

k = 0.069 Btu/jam.ft.ºF (Fig. 1)

(c./k)1/3 = 1,795

pada tc = 395,3 ºF

c = 0,66 Btu/lb.ºF (Fig. 4)

k = 0.0749 Btu/jam.ft.ºF (Fig. 1)

(c./k)1/3 = 1,565

9’)ho= jH .

kDe ( c . μ

k )1/3

.φs

ho/s = 330,345

hi= jH .kD ( c .μ

k )1/3

. φt

hi/t = 536,277

10’) Tube-Wall Temperature

tw=t c+

ho /φs

ho /φs+hio /φ t = 477,721 ºF

hio

φs

=hi

φs

× IDOD

hio/t = 419,368

11’) pada tw = 477,721 ºF

w=0,215 cp = 0,520 lb/ft.jam (Fig.14)

φs=( μ

μw )0 , 14

= 1,0213

pada tw = 477,721 ºF

w=0,12 cp = 0,2904 lb/ft.jam (Fig.14)

φ t=( μμw )

0 , 14

= 1,0584

Corrected coefficient

12’) ho=

ho

φs

φs

ho = 337,394 Btu/jam.ft2.ºF

hio=hio

φt

φ t

hio = 443,862 Btu/jam.ft2.ºF

Shell in Series = 3

13) Clean Overall Coefficient UC :

UC=hio .ho

hio+ho

UC = 63,895 Btu/jam.ft2.ºF

47

Page 48: Tugas Khusus KP Fix Rev

UC = 311,811 kcal/jam.m2.ºC

14) Desain Overall Coefficient UD :

a” = 0,2618 ft2/lin ft (Tab. 10)

Total Surface, A = no tube x panjang x a”

= 4526,872 ft2

U D= Q

A . Δt ( lmtd )

UD = 32,481 Btu/jam.ft2.ºF

UD = 159,482 kcal/jam.m2.ºC

15) Dirt Factor Rd :

Rd=

U C−U D

UC .U D

Rd = 0,0149 jam.ft2.ºF/Btu

= 0,0030 hr.m2.ºC/kcal

16) Effisiensi

η=Q cold

Qhot

×100 %

η=23 .350 . 111,09 23 .592 . 414,07

×100 % ¿ 99 %

17) Friction Factor

a. Tube

Ret = 112.168,3

f = 0,00014 sq ft/sq in (Fig.26)

b. Shell

Res = 109.869,6

f = 0,00122 sq ft/sq in (Fig.29)

48

Page 49: Tugas Khusus KP Fix Rev

18) Specific Gravity (s)

a. Tube

tc = 395,3 ºF

s = 0,675 (Fig.6)

b. Shell

Tc = 452,5 ºF

s = 0,72 (Fig.6)

19) Banyak lintasan yang melintang (Number of Croses)

N + 1 = 12 x L / B = 38,124

Ds = IDs = 3,397 ft

20) Pressure Drop (ΔP)

a. Tube

ΔPt = f x¿2 x L x n

5,22 x 1010 x D x s x ϕt = 3,888 psi (Fig.26)

∆Pr (Pressure Drop Return)

ΔPr = 4 ns

v2

2 g' (625144

) = 2,56 psi (Fig.27)

ΔPT = ΔPt + ΔPr = 6,448 psi

b. Shell

ΔPs = f xG2 x Ds(N+1)

5,22 x 1010 x De x s x ϕs = 7,533 psi (Fig.29)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil

Dari perhitungan Evaluasi Performance Heat Exchanger (Feed Preheater)

High Vacuum Unit II di dapat hasil sebagai berikut :

49

Page 50: Tugas Khusus KP Fix Rev

Tabel 4.1. Performance HE E-14-003 ABC

Parameter Satuan Desain Plant Test 2010

Efisiensi % 98 43

Q Btu/hr 23.554.530,70 6.826.975,26

UD Btu/hr.ft2.oF 56,91 33,627

RD hr.ft2.oF/Btu 0,0026 0.0066

Tabel 4.2. Performance HE E-14-006 AB

Parameter Satuan Desain Plant Test 2010

Efisiensi % 98 60

Q Btu/hr 72.222.436,63 37.592.412,54

UD Btu/hr.ft2.oF 35,822 25,811

RD hr.ft2.oF/Btu 0,0144 0,0187

Tabel 4.3. Performance HE E-14-009 ABCD

Parameter Satuan Desain Plant Test 2010

Efisiensi % 99 99

Q Btu/hr 37.468.782,91 17.489.823,38

UD Btu/hr.ft2.oF 58,293 57,041

RD hr.ft2.oF/Btu 0,00204 0.00245

Tabel 4.4. Performance HE E-14-010 ABC

Parameter Satuan Desain Plant Test 2010

Efisiensi % 99 -

Q Btu/hr 23.350.111,09 -

UD Btu/hr.ft2.oF 32,481 -

RD hr.ft2.oF/Btu 0,0149 -

Tabel 4.5. Kondisi Operasi HE E-14-003 ABC

Kondisi Long Residue MVGO

50

Page 51: Tugas Khusus KP Fix Rev

Desain PT 2010 Desain PT 2010

Flowrate (kg/jam) 162.905 146.042 155.730 98.125

Suhu (oC)

Suhu masuk

Suhu keluar

180

236

180

199

262

207

245

182

T (oC) 56 19 55 63

Tabel 4.6. Kondisi Operasi HE E-14-006 AB

Kondisi Long Residue HVGO

Desain PT 2010 Desain PT 2010

Flowrate (kg/jam) 325.810 292.083 290.870 229.166

Suhu (oC)

Suhu masuk

Suhu keluar

85

180

117

174

324

238

284

181

T (oC) 95 43 86 103

Tabel 4.7. Kondisi Operasi HE E-14-009 ABCD

Kondisi Long Residue Vacuum Residue

Desain PT 2010 Desain PT 2010

Flowrate (kg/jam) 325.810 292.083 155.780 102.920

Suhu (oC)

Suhu masuk

Suhu keluar

236

278

207

229

354

269

282

217

T (oC) 42 22 85 65

Tabel 4.8. Kondisi Operasi HE E-14-010 ABC

Kondisi Long Residue Vacuum Residue

Desain PT 2010 Desain PT 2010

Flowrate (kg/jam) 162.905 146.042 155.780 102.917

51

Page 52: Tugas Khusus KP Fix Rev

Suhu (oC)

Suhu masuk

Suhu keluar

180

236

187

207

269

211

200

176

T (oC) 56 20 58 24

4.2. Pembahasan

Fungsi dari Heat Exchanger E-14-003 ABC, E-14-006 AB, E-14-009

ABCD dan E-14-010 ABC adalah sebagai feed preheater long residue sebelum

masuk kolom distilasi vakum unit HVU II dan juga sebagai pendingin produk dari

kolom distilasi vakum di unit HVU II. Perhitungan performance Heat Exchanger

dilakukan untuk membandingkan harga Overall Heat Transfer Coefficient (Ud)

Plant Test 2010 dengan Ud desain serta untuk mengetahui fouling factor atau

tahanan pengotoran (Rd) sehingga diketahui performance atau kinerja HE,

efisiensi HE dan juga diketahui apakah perlu dilakukan cleaning/pembersihan

akibat nilai Rd yang melebihi nilai Rd yang diizinkan.

Pada E-14-003 ABC dan E-14-006 AB diperoleh nilai efisiensi 43% dan

60%, hal ini disebabkan karena banyaknya energi panas yang hilang dari sistem.

Untuk E-14-010 ABC pada saat Plant Test 2010 tidak dapat dihitung kinerjanya

karena selisih suhu antara fluida panas dan fluida dingin terlalu kecil sehingga

nilai LMTD tidak dapat dihitung. Parameter yang dipakai untuk menganalisa

performance suatu HE di antaranya adalah koefisien perpindahan Panas

(Koefisien Design Overall/Ud), fouling factor atau tahanan kekotoran (Rd) dan

effisiensi HE.

4.2.1. Pengamatan Pada Heat Exchanger (Feed Preheater) Unit HVU II

Koefisien perpindahan panas (Ud)

Koefisien perpindahan panas adalah suatu konstanta yang berfungsi

sebagai parameter yang menunjukkan jumlah panas/kalor yang ditransfer oleh

fluida panas ke fluida dingin per °F per satuan waktu per ft².

52

Page 53: Tugas Khusus KP Fix Rev

Fluida panas yang memanaskan long residue pada masing-masing HE

adalah sebagai berikut:

1. Pada Heat Exchanger E-14-003 ABC fluida dingin long residue mengalir pada

shell dan fluida panas MVGO (Medium Vacuum Gas Oil) mengalir pada tube.

2. Pada Heat Exchanger E-14-006 AB fluida dingin long residue mengalir pada

shell dan fluida panas HVGO (High Vacuum Gas Oil) mengalir pada tube.

3. Pada Heat Exchanger E-14-009 ABCD fluida dingin long residue mengalir

pada shell dan fluida panas vacuum residue mengalir pada tube.

4. Pada Heat Exchanger E-14-010 ABC fluida dingin Long Residue mengalir

pada tube dan fluida panas vacuum residue mengalir pada shell.

Dari Tabel 4.1., 4.2., 4.3., 4.4, terlihat perbedaan harga koefisien

perpindahan panas (Ud) pada PT 2010 dan desain. Perbedaan tersebut disebabkan

besar kecilnya jumlah panas (Q) yang dipindahkan antara kedua fluida pada saat

PT 2010 dengan desain. Pada saat PT 2010, dilakukan dengan mode maximize

LVGO (atau solar), sehingga produksi M/HVGO & vacuum residue berkurang.

Hal ini berdampak pada efisiensi pre-heater, dimana dengan penurunan flow

fluida panas akan menyebabkan penurunan panas kalori yang dapat diserap oleh

fluida dingin.

Sedangkan Q sendiri sangat tergantung dari jumlah flow rate atau (W)

yang dialirkan (besarnya kalor yang ditransfer oleh fluida panas) ke fluida dingin

(long residue). Sehingga jika flow rate/massa yang masuk semakin besar maka

panas yang dibutuhkan semakin besar pula. Panas yang terus menerus untuk

memanaskan feed yang masih banyak mengandung fraksi berat ini juga dapat

mengakibatkan fouling.

Fouling Factor / Tahanan kekotoran (Rd)

Fouling factor merupakan suatu parameter yang menunjukkan besarnya

faktor pengotor dalam alat penukar panas yang diakibatkan terbentuknya lapisan

yang memberikan tahanan tambahan terhadap aliran panas. Lapisan ini

53

Page 54: Tugas Khusus KP Fix Rev

dimungkinkan berasal dari korosi pada bahan konstruksi HE atau endapan yang

terdapat dalam HE setelah HE dipakai untuk beberapa lama.

Berdasarkan Tabel 4.1., 4.2., 4.3., 4.4., harga Rd yang diperoleh pada

setiap HE tampak bahwa harga Rd desain lebih rendah daripada harga Rd

perhitungan PT 2010. Hasil ini menunjukkan bahwa fouling factor masih bisa di

tolerir karena nilai Rd PT 2010 tidak berbeda jauh dibandingkan dengan Rd

desain. Hal ini dikarenakan flow rate fluida panas yang dialirkan terlalu besar dan

adanya kandungan impurities dari dalam fluida tersebut. Dari hasil perhitungan

Rd pada masing-masing HE, dapat dikatakan bahwa kinerja HE pada saat PT

2010 lebih baik daripada desain. Oleh karena itu, HE harus dengan rutin

dibersihkan (routine cleaning) dan dilakukan monitoring pressure drop.

Efisiensi HE

Berdasarkan Tabel 4.1., 4.2., 4.3., 4.4., harga efisiensi yang diperoleh pada

data desain lebih tinggi dibandingkan data PT 2010. Hasil tersebut menunjukkan

bahwa performance HE pada kondisi PT 2010 mengalami penurunan dari kondisi

desain. Penurunan efisiensi ini disebabkan karena kalor (Q) yang hilang pada PT

2010 lebih besar daripada desain. Hal ini disebabkan karena kalor yang dilepaskan

dari fluida panas melebihi data desain, sehingga melebihi kemampuan isolasi HE

untuk mempertahankan panasnya agar tidak hilang ke lingkungan.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

54

Page 55: Tugas Khusus KP Fix Rev

Berdasarkan perbandingan hasil perhitungan secara keseluruhan kinerja

dari HE E-14-003 ABC, E-14-006 AB, E-14-009 ABCD, E-14-010 ABC di unit

HVU-II RU-III Plaju pada saat PT 2010 maka dapat disimpulkan beberapa hal,

antara lain :

a. Nilai koefisien perpindahan panas (Ud) pada PT 2010 lebih kecil rata-rata

24% vs desain

b. Berdasarkan nilai fouling factor (Rd) saat Plant Test 2010, nilai Rd preheater

HVU-II rata-rata meningkat 20% dari desain

c. Efisiensi HE pada PT 2010 yang lebih rendah rata-rata 31% vs desain.

5.2. Saran

Untuk memperlancar proses pengolahan produksi, disarankan agar

dilakukan pembersihan pada masing-masing HE untuk menurunkan nilai fouling

faktor sehingga tidak melebihi data desain (nilai fouling factor yang diizinkan).

Dan perlu dilakukan penggantian atau penambahan isolasi HE agar tidak terlalu

banyak kalor yang dilepaskan ke lingkungan. Efisiensi HE pada saat PT 2010 juga

dapat ditingkatkan dengan mengurangi (mengatur besar) laju alir fluida kerja baik

fluida panas maupun fluida dingin, sehingga menghasilkan perpindahan panas

yang optimal.

Evaluasi HE sebaiknya juga dilakukan secara berkala agar dapat diketahui

bagaimana performance masing-masing HE sehingga dapat diketahui kapan HE

tersebut harus dibersihkan atau diganti. Konfigurasi HE juga harus diperhatikan

agar didapat konfigurasi HE yang tepat untuk menghasilkan perpindahan panas

yang optimal.

DAFTAR PUSTAKA

Arief, Eman Salman. 2001. Heat Exchanger (Bimbingan Sarjana Teknik Pertamina). Cilacap.

55

Page 56: Tugas Khusus KP Fix Rev

Rimukti, Barry dan Riko. 2011. Laporan Kerja Praktek PT PERTAMINA (Persero) RU III Plaju-Sungai Gerong. Institut Teknologi Bandung (ITB)

Coulson, J.M. Richardson, J.F. and Sinnot, R.K. 1983. Chemical Engineering Volume 6 (SI Units). Oxford: Pergamon Press.

Hadiah, Fitri. 2009. Pengantar Perpindahan Panas. Jurusan Teknik Kimia Fak. Teknik Universitas Sriwijaya.

Kern, D.Q, 1965, Process Heat Transfer , International Student Edition. McGraw Hill Book Co : Tokyo.

Masyithah, Zuhrina. 2006. Buku Ajar Perpindahan Panas. Departemen Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara

Perry, R.H. and Green, D. 1997. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 7th Edition. New York: McGraw-Hill Book Company.

Prieve, Dennis C. 2001. Unit Operation of Chemical Engineering.Departement Of Chemical Engineering Carnegie Mellon University.

TEMA. 1978. Standards of Tubular Exchanger Manufactures Association, 6th Edition. New York: Tubular Exchanger Manufactures Association, Inc.

56