bab iv draft revise1
Post on 09-Feb-2018
245 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
1/39
42
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hot Preheat Traindi unit CDU terdiri dari enam buah pemanas yang berfungsi
sebagai pemanas awal untuk menaikan suhu umpan minyak mentah (crude oil)
sebelum masuk ke furnace 11-F-101. Hot Preheat Train di unit CDU termasuk
HE tipe shell and tube dengan jenis aliran counter current (berlawanan arah)
dimana, umpan berupa minyak mentah di lewatkan pada sisi tube dan fluida panas
dilewatkan pada sisi shell. Namun, pada HE-110 & 111 A/B fluida panas
dilewatkan pada sisi tube, sedangkan minyak mentah dilewatkan pada sisi shell
dan tidak sama dengan HE lain pada rangkaian penukar panas tersebut.
Berdasarkan teori, kriteria pemilihan fluida yang dilewatkan pada HE seperti:
tekanan, viskositas, laju alir, faktor korosi yang lebih tinggi harus dilewatkan pada
sisi tube, hal ini dilakukan untuk memperkecil kerusakan pada peralatan sehingga
dapat mempermudah pembersihan dan perawatan peralatan.
Pada penelitian industri ini dilakukan evaluasi terhadap kinerja hot preheat
train 11-E-106 sampai dengan 11-E-110 & 111 A/B.Hot Preheat Train inidirancang untuk menaikan suhu umpan sebesar 280oC (suhu inlet furnace). Jika
suhu target tidak dapat terpenuhi maka beban kerja padafurnaceakan meningkat
dan menyebabkan konsumsi bahan bakar akan meningkat sehingga kinerja dari
hot preheat train di unit CDU harus selalu dijaga dan dimonitor berdasarkan
waktu pengoperasiannya.
4.1 Analisis Awal KinerjaHeat Exchanger
Fluida panas hot preheat trainmerupakan fluida aliran keluaran danpump around
dari kolom fraksionasi (11-C-101). Hal tersebut menyebabkan suhu fluida panas
masuk hot preheat trainbergantung pada suhu aliran dari kolom fraksionasi. Oleh
karena itu, dilakukan analisis awal berdasarkan laju alir, suhu, dan laju panas yang
ditransfer (diterima minyak mentah) pada kondisi aktual dan desain untuk
menentukan penukar panas yang sudah tidak mampu mentransfer panas sesuai
desain dan diprediksi sudah mengalamifouling, sehingga dapat dilakukan evaluasi
berdasarkan, tren Rd, Q, LMTD terkoreksi, dan U, pada penukar panas tersebut.
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
2/39
43Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
Analisis awal juga dilakukan untuk mendapatkan estimasi cepat mengenai kondisi
penukar panas yang membutuhkan evaluasi lebih lanjut. Suhu minyak mentah
keluar penukar panas menjadi fokus utama dalam analisis awal karena diharapkan
penukar panas pada hot preheat train dapat menaikkan suhu minyak mentah
sesuai desain masing-masing penukar panas.
Dari hasil analisis awal terhadap hot preheat train11-E-106 sampai dengan
11-E-110 & 111 A/B pada Crude Distillation Unit(CDU) didapatkan data yang
disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 4.1 sampai dengan Gambar 4.10
berikut.
Gambar 4.1 GrafikFlow Rate11-E-106
Gambar 4.2 Grafik Temperatur 11-E-106
300350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
1 6 11 16 21 26 31
Flow(kg/h)
waktu operasi (hari)
flow tube desain
flow tube aktual
flow shell desain
flow shell aktual
130
150
170
190
210
230
250
1 6 11 16 21 26 31
Temperature
(C)
waktu operasi (hari)
shell in desain
shell in aktual
shell out desain
shell out aktual
tube in desain
tube in aktual
tube out desain
tube out aktual
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
3/39
44Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
Gambar 4.3 GrafikFlow Rate11-E-107 A/B
Gambar 4.4 Grafik Temperatur11-E-107 A/B
Gambar 4.5 GrafikFlow Rate11-E-108
400
450
500
550
600
650
700
750
800
1 6 11 16 21 26 31
Flow(kg/h)
waktu operasi (hari)
flow shell desain
flow shell aktual
flow tube desain
flow tube aktual
155
175
195
215
235
255
275
1 6 11 16 21 26 31
Temperature(C)
waktu operasi (hari)
shell in desain
shell in aktual
shell out desain
shell out aktual
tube in desain
tube in aktual
tube out desain
tube out aktual
20
120
220
320
420
520
620
720
1 6 11 16 21 26 31
Flow(kg/h)
waktu operasi (hari)
flow shell desain
flow shell aktual
flow tube desain
flow tube aktual
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
4/39
45Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
Gambar 4.6 Grafik Temperatur 11-E-108
Gambar 4.7 GrafikFlow Rate11-E-109 A/B
160
180
200
220
240
260
280
300
320
1 6 11 16 21 26 31
Temperature(C)
waktu operasi (hari)
shell in desain
shell in aktual
shell out desain
shell out aktual
tube in desain
tube in aktual
tube out desain
tube out aktual
0.00
100,000.00
200,000.00
300,000.00
400,000.00
500,000.00
600,000.00
700,000.00
800,000.00
MassFlow,
kg/hr
Date, mm/dd/yyyy
Shell (Actual)
Shell (Design)
Tube (Actual)
Tube (Design)
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
5/39
46Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
Gambar 4.8 Grafik Temperatur 11-E-109 A/B
Gambar 4.9 GrafikFlow Rate11-E-110&111 A/B
150.00
170.00
190.00
210.00
230.00
250.00
270.00
290.00
310.00
7/25/2013 8/4/2013 8/14/2013 8/24/2013 9/3/2013
Temp,
C
Date, mm/dd/yyyy
Shell in (Actual)
Shell in (Design)
Shell out (Actual)
Shell out (Design)
Tube in (Actual)
Tube in (Design)
Tube out (Actual)
Tube out (Design)
400,000.00
450,000.00
500,000.00
550,000.00
600,000.00
650,000.00
700,000.00
750,000.00
800,000.00
MassFlow,
kg/hr
Date, mm/dd/yyyy
Shell (Design)
Shell (Actual)
Tube (Actual)
Tube (Design)
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
6/39
47Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
Gambar 4.10 Grafik Temperatur 11-E-110&111 A/B
Dilihat dari tren laju alir dan suhu pada 11-E-106, penukar panas tersebut
dapat menaikkan suhu minyak mentah sesuai desain dengan suhu masuk minyak
mentah sedikit di bawah desain sehingga dapat disimpulkan bahwa penukar panas
11-E-106 tidak mengalami masalah dan tidak membutuhkan evaluasi lebih lanjut.
Suhu minyak mentah mulai tidak dapat mencapai desain setelah melewati 11-E-
107 A/B. Meskipun suhu minyak mentah sudah tidak mencapai desain setelah
melewati 11-E-107, belum dapat diindikasikan bahwa penukar panas 11-E-108
sampai 11-E-110 & 111 juga mengalami masalah dalam perpindahan panas
karena minyak mentah dipanaskan secara serial. Pada saat penukar panas pertama
tidak dapat menaikkan suhu minyak mentah sesuai desain penukar panas tersebut
maka dapat dipastikan penukar panas selanjutnya juga tidak dapat menaikkan
suhu sesuai desain walaupun penukar panas selanjutnya masih dapat
memindahkan panas dengan baik. Hal tersebut disebabkan karena penukar panas
dirancang dengan suhu inlet dan outlet serta laju alir tertentu untuk mentransfer
panas dengan jumlah tertentu.
Pada penukar panas 11-E-107 A/B, suhu fluida panas masuk sedikit melewati
desain tetapi suhu keluar fluida dingin (minyak mentah) dalam 11-E-107 A/B
tidak dapat mencapai desain. Berdasarkan hasil pengukuran laju alir fluida
170.00
190.00
210.00
230.00
250.00
270.00
290.00
310.00
330.00
350.00
370.00
7/25/2013 8/4/2013 8/14/2013 8/24/2013 9/3/2013
Temp,
C
Date, mm/dd/yyyy
Shell in (Actual)
Shell in (Design)
Shell out (Actual)
Shell out (Design)
Tube in (Actual)
Tube in (Design)
Tube out (Actual)
Tube out (Design)
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
7/39
48Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
pemanas dilapangan, juga berada di bawah desain dan pada kondisi ini seharusnya
fluida dingin yang masuk suhunya dapat lebih tinggi. Suhu fluida panas keluar
berada di atas desain yang berarti panas dari fluida panas tidak dapat ditransfer
seluruhnya. Hal tersebut menunjukkan adanya peningkatan resistansi perpindahan
panas. Oleh karena itu, diindikasikan penukar panas 11-E-107 A/B telah
mengalami fouling, sehingga selanjutnya harus dilakukan pemeriksaan terhadap
nilai panas yang ditransfer (Q). Tren heat duty (Q) 11-E-107 A/B dapat dilihat
pada Gambar 4.11 berikut.
Gambar 4.11 Grafik Q Desain vs Q Aktual 11-E-107 A/B
Pada Gambar 4.11 di atas dapat dilihat bahwa jumlah panas yang ditransfer
oleh 11-E-107 berada jauh dibawah desain sehingga perlu dilakukan evaluasi pada
penukar panas tersebut.
Tren suhu dan laju alir untuk 11-E-108 ditunjukkan oleh Gambar 4.5 dan 4.6
Laju alir kedua fluida dan suhu fluida panas masuk 11-E-108 sudah mendekati
desain, tetapi suhu fluida minyak masuk berada di bawah desain akibat suhu
minyak mentah keluar penukar panas sebelumnya yang berada di bawah desain.
Jika dilihat dari tren suhu fluida panas keluar, suhu minyak mentah masuk dan
keluar, penukar panas 11-E-108 tidak diindikasikan mengalami masalah dalam
transfer panas. Kondisi yang sama juga ditemukan pada penukar panas 11-E-109
yang tidak diindikasikan mengalami masalah pada transfer panas.
6000000
7000000
8000000
9000000
10000000
11000000
12000000
13000000
14000000
1 6 11 16 21 26 31
Q(kcal/hr)
waktu operasi (hari)
Q desain
Q aktual
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
8/39
49Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
Pada penukar panas 11-E-110 & 111 A/B, laju alir fluida panas berada
dibawah desain dengan suhu masuk fluida panas yang berada sedikit dibawah
desain. Minyak mentah masuk 11-E-110 & 111 A/B memiliki suhu yang berada
sedikit dibawah desain. Dengan kondisi tersebut, suhu fluida panas keluar 11-E-
110 & 111 A/B masih mencapai desain, dan seharusnya suhu fluida panas keluar
sudah berada dibawah desain. Oleh, karena itu, dilakukan pemeriksaan terhadap
tren Q yang diterima oleh minyak mentah. Tren Q tersebut ditunjukkan oleh
Gambar 4.12 berikut.
Gambar 4.12 Grafik Q Desain vs Q Aktual 11-E-110&111 A/B
Pada Gambar 4.12 dapat dilihat bahwa laju jumlah panas yang diterima
minyak mentah tidak dapat mencapai laju jumlah panas sesuai desain untukmenaikkan suhu minyak mentah sebesar 80 C. Penukar panas 11-E-110 & 111
A/B hanya dapat menaikkan suhu minyak mentah dengan rata-rata sebesar 56.5
C.
Berdasarkan hasil analisis awal maka ditemukan bahwa penukar panas yang
mengalami masalah dalam perpindahan panas yaitu pada 11-E-107 A/B dan 11-E-
110 & 111 A/B. Selanjutnya dilakukan evaluasi pada penukar panas 11-E-107
A/B dan 11-E-110 & 111 A/B.
20,000,00022,000,000
24,000,000
26,000,000
28,000,000
30,000,000
32,000,000
34,000,000
36,000,000
38,000,000
40,000,000
Q,
kcal/hr
Date, mm/dd/yyyy
Q Design
Q Actual
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
9/39
50Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
4.2 Pembahasan
4.2.1 Evaluasi KinerjaHot Preheat Train11-E-107 A/B
Minyak mentah (crude oil) atau disingkat dengan istilah CO, merupakan fluida
dingin yang akan dipanaskan dengan fluida pemanas berupa Atmosferik Residu
(AR). Fluida pemanas ini merupakan produk bawah dari kolom fraksionasi 11-C-
101 yang pertama-tama masuk ke dalam HE 11-E-110&111 A/B. Pada HE 11-E-
110&111 A/B AR dilewatkan di dalam tube sedangkan CO dilewatkan di dalam
shell. AR yang telah keluar dari 11-E-110&111 A/B kemudian dimasukan ke
dalam 11-E-107 A/B. Pada 11-E-107 A/B AR tersebut di tukar alirannya sehinggamengalir pada bagian shell sedangkan CO pada bagian tube. AR dimanfaatkan
panasnya dengan tujuan sebagai salah satu langkah dalam melakukan konservasi
energi karena temperatur pada saat keluar dari kolom fraksionasi sebesar 354C.
Dengan temperatur tersebut, maka potensi untuk terbentuknya fouling seiring
dengan waktu pengoperasian peralatan sangat tinggi. Apabila foulingyang telah
terbentuk dari deposit (pengotor) yang terbawa dalam transportasi fluida tidak
dibersihkan, hal ini dapat menyebabkan terhambatnya proses perpindahan panas
dari AR ke CO sehingga temperatur keluar 11-E-107 A/B tidak dapat mencapai
target (195C).
Berdasarkan teori yang didapatkan atas dasar pertimbangan dalam perawatan
dan ekonomi, bahwa fluida yang seharusnya mengalir atau dilewatkan di dalam
tube maupun shell memiliki persyaratan tertentu. Pada HE-107 A/B fluida
pemanas (AR) dilewatkan di dalam shellkarena kekentalannya lebih tinggi jika
dibandingkan dengan CO. Apabila CO di alirkan di dalam shell maka potensi
untuk terjadinya kerusakan pada peralatan karena fouling dan korosi akan lebih
tinggi. Oleh karena itu, CO lebih dipilih untuk dialirkan di dalam tubepada 11-E-
107 A/B sedangkan Atmosferik Residu (AR) bertindak sebagai fluida panas yang
dialirkan di dalamshell.
Data-data yang didapatkan dalam penelitian diambil selama tiga bulan, yaitu
dari buan Juni 2013 Agsutus 2013. Data lapangan pada 11-E-107 A/B yang
telah diolah kemudian dibandingkan antara kondisi aktual (lapangan) dengan
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
10/39
51Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
desain awal peralatan pada data sheet. Perbandingan ini dimaksudkan agar
performa dari 11-E-107 A/B yang dipakai dapat diketahui berdasarkan parameter:
flow rate(W), heat duty(Q),Log Mean Temperature Difference(LMTD), overall
heat transfer coefficient(U), temperatur (T), danfouling factor(Rd).
Pada proses pengambilan dan pengolahan data yang dilakukan dalam
penelitian, diperoleh temuan data yang abnormal atau data tersebut berbeda pada
kondisi normal operasi yang di tetapkan di lapangan. Kesalahan pengukuran data
aktual terjadi pada hari ke-24, sehingga data tersebut tidak dapat dijadikan sebagai
bahan pertimbangan dalam melakukan evaluasi HE. Data pada hari ke-24
tersebut mengakibatkan nilai pada perhitungan berdasarkan parameter yang telah
disebutkan menjadi tidak tepat. Untuk mengurangi terjadinya kesalahan
pengukuran dan perhitungan data dalam menentukan waktu pembersihan
peralatan, maka dilakukan manipulasi pada data yang error dengan merata-rata
nilai terukur pada hari ke-23 dengan hari ke-25 sehingga nilai normal operasi pada
hari ke-24 dapat diprediksi.
Adapun, dugaan dari kesalah pengukuran pada data hari ke-24 tersebut dapat
terjadi karena adanya: kesalahan intrumen pengukuran di lapangan, kerusakan
pada peralatan pompa yang mengalirkan CO dan AR, peralatan pompa ataupun
HE yang dipakai sedang dalam perbaikan, sehingga kendala teknis seperti
terjadinya kegagalan proses (trip) di lapangan telah menyebabkan penyimpangan
dari kondisi normal operasi.
4.2.1.1Evaluasi Berdasarkan Laju Alir (W)
Untuk dapat melihat pengaruh laju alir masuk dan keluar fluida, baik pada sisi
shell maupun tubedisajikan dalam Gambar 4.13 dan 4.14 berikut.
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
11/39
52Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
Gambar 4.13 Grafik W Desain vs W Aktual Asumsi Trip
Gambar 4.14 Grafik W Desain vs W Aktual Rata-Rata
Dalam grafik tersebut terlihat laju alir pada hari ke-24 mengalami kondisi
yang abnormal sehingga mempengaruhi proses perhitungan yang dilakukan.
Kesalahan pengukuran pada hari ke-24 tersebut menyebabkan kurang akuratnya
nilai: Q, U, T, LMTD, dan Rd sehingga berpengaruh dalam menentukan waktu
pembersihan optimum peralatan 11-E-107 A/B. Data yang tidak valid ini
kemudian di manipulasi dengan merata-rata nilai terukur pada pengukuran di hari
ke-23 dan ke-25, sehingga nilai pada hari ke-24 dapat di prediksi.
250,000.00
350,000.00
450,000.00
550,000.00
650,000.00
750,000.00
850,000.00
0 20 40 60 80 100
W(
kg/hr)
Day
W Design Shell
W Actual Shell
W Design Tube
W Actual Tube
350,000.00
400,000.00
450,000.00
500,000.00
550,000.00
600,000.00
650,000.00
700,000.00
750,000.00
800,000.00
0 20 40 60 80 100
W
(kg/hr)
Day
W Design Shell
W Design Tube
W Actual Shell
W Actual Tube
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
12/39
53Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
Laju alir yang mengalir pada bagian tubedanshellmasing-masing di desain
sebesar 759,220.00 kg/hr (tube) dan 542,640.00 kg/hr (shell). Sedangkan data
pengukuran dilapangan menunjukkan nilai yang berfluktuatif dan rata-rata berada
di bawah desain untuk sisishell. Adapun pada bagian tube,laju alir umpan masuk
relatif mendekati desain meskipun pada beberapa waktu operasi menunjukkan
perubahan sebelum terjadinya trip pada hari ke-24. Nilai yang terukur pada saat
trip masing-masing adalah sebesar 501,053.76 kg/hr dari nilai sebelumnya sebesar
277,642.96 kg/hr pada sisi tube, dan 751,387.30 kg/hr pada sisi shell dari nilai
sebelumnya 622,119.32 kg/hr. Laju alir yang terus berfluktuasi ini dapat
mempengaruhi waktu pembersihan HE berdasarkan parameter yang telah di
tetapkan diatas.
Dalam grafik laju alir diatas, terlihat fluktuasi aliran baik pada sisi bagian
shell maupun tube. Fluktuasi ini dapat terjadi karena aliran di dalam peralatan
tidak stabil akibat dari adanya deposit yang telah mengerak, sehingga
mengakibatkan terhalangnya aliran fluida di dalam HE. Naik dan turunnya laju
alir diperkirakan deposit yang mengalir dan telah menempel pada peralatan
mengalami pengikisan akibat dari pola aliran yang dihasilkan oleh fluida,
sehingga seiring dengan lamanya pengoperasian peralatan laju alirpun terus
mengalami perubahan. Tetapi, penurunan laju alir yang terjadi pada minggu ke
tiga di bulan Agustus 2013 sengaja dilakukan karena pabrik telah mendekati masa
Turn Around (TA) tahunan.
4.2.1.2EvaluasiBerdasarkanTemperatur(T)
Berdasarkan tren terhadap perbedaan temperatur masuk dan keluar pada HE 11-E-107 A/B baik pada shell maupun pada tube menunjukkan nilai yang berbeda
dengan desain awal. Temperatur CO yang akan di panaskan di dalam tube
temperatur keluarannya tidak dapat mencapai target dan terjadi penurunan
sehingga temperatur umpan tidak memenuhi kriteria suhu inlet pada HE
selanjutnya. Hal ini kemungkinan terjadi karena dipengaruhi Rd yang semakin
besar sehingga mempengaruhi proses perpindahan panas yang diterima oleh CO.
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
13/39
54Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
Sedangkan pada temperatur masuk dan keluaran di bagian shellsangat tinggi dan
telah melewati desain awal.
Untuk memperoleh ketelitian data pengukuran suhu masuk dan keluar normal
operasi pada hari ke-24 juga diambil data hasil rata-rata (manipulasi). Adapun,
tren atas terhambatnya suhu yang dipertukarkan pada HE 11-E-107 A/B dapat
dilihat dalam Gambar 4.15 dan 4.16 berikut.
Gambar 4.15 Grafik T Desain vs T Aktual Asumsi Trip
257
221
195
167
150
170
190
210
230
250
270
0 20 40 60 80 100
Temperature(oC)
Day
Thi Actual
Thi Design
Tho Actual
Tho Design
tco Actual
tco Design
tci Actual
tci design
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
14/39
55Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
Gambar 4.16 Grafik T Desain vs T Aktual Rata-Rata
Dari grafik tersebut dapat diketahui sumber penyebab terjadinya
penyimpangan suhu masuk dan keluar pada pada HE 11-E-107 A/B. Fluida panas
(AR) berdasarkan karakteristik fisiknya sangat kental dan mengandung berbagai
macam logam berat seperti vanadium (V), timbal (Pb) dan rantai karbon yang
panjang (C), sehingga pengotor yang terbawa dan mengalir bersama AR telah
menimbulkan foulingpada HE dengan sangat cepat. Kecepatan terjainya fouling
dan kenaikan Rd juga dipengaruhi oleh bentuk aliran yang terjadi pada sisi tube
maupun shell menjadi kecil dan telah menyebabkan Nre menjadi mengecil.
Sedangkan kondisi temperatur di dalam HE yang tetap telah menyebabkan
pembentukanfoulingmenjadi lebih cepat. Jika deposit yang menempel pada HE
tidak dibersihkan, maka akan mengakibatkan performa HE menurun dan tidak
dapat menukar panas dengan baik. Apabila hal ini terus dibiarkan, beban kerja
penukar panas pada HE yang dilewati oleh fluida tidak dapat bekerja dengan
maksimal dan menyebabkan beban kerja pemanasan pada furnace 11-F-101
meningkat.
257
221
167
195
150
170
190
210
230
250
270
290
0 20 40 60 80 100
Temperature(oC)
Day
Th in Design
Th out Design
Tc in Design
Tc out Design
Th in Actual
Th out Actual
Tc out Actual
Tc in Actual
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
15/39
56Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
4.2.1.3EvaluasiBerdasarkanLog Mean Temperature Difference(LMTD)
Hasil evaluasi performa HE berdasarkan LMTD terkoreksi kondisi desain
dibandingkan dengan kondisi aktual ditunjukkan pada Gambar 4.17 dan 4.18
berikut.
Gambar 4.17 Grafik LMTD Desain vs LMTD Aktual Asumsi Trip
Gambar 4.18 Grafik LMTD Desain vs LMTD Aktual Rata-Rata
Hasil tren terhadap perbandingan LMTD desain dan aktual sangat
berfluktuasi. Fluktuasi tersebut terjadi karena nilai LMTD dipengaruhi oleh
temperatur masuk dan keluar fluida di dalam HE 11-E-107 A/B, sehingga
45.0000
50.0000
55.0000
60.0000
65.0000
70.0000
75.0000
80.0000
85.0000
0 20 40 60 80 100
LMTD(oC)
operating condition (day)
LMTD design
LMTD actual
45.0000
50.0000
55.0000
60.0000
65.0000
70.0000
75.0000
80.0000
85.0000
0 20 40 60 80 100
LMTD(oC)
operating condition (day)
LMTD design
LMTD actual
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
16/39
57Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
berpengaruh terhadap perbedaan temperaturnya (T). Sedangkan temperatur
masuk dan keluar HE juga dipengaruhi oleh laju alir umpan yang berpengaruh
terhadap waktu tinggalnya. Dari tren tersebut terlihat nilai LMTD aktual berada
diatas LMTD desain. LMTD digunakan untuk mengetahui heat transfer di dalam
HE 11-E-107 A/B tersebut. Dengan LMTD yang tinggi diharapkan perpindahan
panas di dalam HE dapat berlangsung dengan baik, akan tetapi pada kenyataannya
LMTD yang berada di atas desain telah menyebabkan heat trasfer kurang
maksimal.
Untuk memperoleh data yang tepat, dilakukan langkah trendingpada LMTD
dengan merata-rata nilai aktual yang terukur pada hari ke-24 dan diperoleh hasil
rata-rata dari data tersebut sebesar 75.48338959oC dari nilai sebelumnya, yaitu
sebesar 57.38873311oC. Tren data yang dilakukan tersebut dapat mengindikasikan
telah terjadi penurunan performa pada HE karena nila dari LMTD tersebut berada
di atas desain awal (56.5 oC) dan disain hasil perhitungan terbaru (54.8772 oC),
meskipun pada bulan Agustus nilai yang terukur mulai menunjukkan penurunan.
LMTD yang terukur dapat berpengaruh dalam menentukan nilai Q sehingga
LMTD tersebut harus selalu di periksa. Setelah di lakukan pengecekan pada nilai
Q, panas yang diterima oleh CO tetap kecil dan berada di bawah desain.
Penurunan ini terjadi akibat adanya penurunan laju alir umpan dan dugaan telah
terbentuknya deposit pada permukaan HE oleh fluida yang mengalir di dalamnya.
4.2.1.4EvaluasiBerdasarkanHeat Duty(Q)
Heat duty(Q) merupakan besarnya panas atau energi yang di transfer per waktu.
Nilai Q ditujukan untuk dapat mengetahui besarnya beban yang ditanggungpemanas (AR) terhadap fluida yang akan dipanaskan (CO). Untuk dapat
mengetahui besarnya nilai Q yang terukur berdasarkan hasil perhitungan di
bandingkan dengan Q desain yang disajikan dalam Gambar 4.19 dan 4.20 berikut.
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
17/39
58Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
Gambar 4.19 Grafik Q Desain vs Q Aktual Asumsi Trip
Gambar 4.20 Grafik Q Desain vs Q Aktual Rata-Rata
Berdasarkan data yang ditunjukkan pada grafik tersebut, antara Q desain
(12,854,952.4039 Kkal/jam) dan aktual baik pada asumsi terjadinya tripmaupun
hasil rata-rata menunjukkan nilai yang jauh berbeda. Kesalahan pengukuran yang
terjadi pada hari ke-24 juga mempengaruhi nilai Q normal operasi, sehingga
kesalahan pengukuran dalam mengevaluasi performa dari HE menjadi tinggi.
Salah satu langkah yang di ambil untuk mengurangi kesalahan pengukuran dari
data tersebut yaitu dengan merata-rata nilai pada hari ke-23 dan ke-25 sehingga
diperoleh nilai rata-rata (manipulasi) sebesar 6,717,849.3242 Kkal/jam pada
0.0000
2,000,000.0000
4,000,000.0000
6,000,000.0000
8,000,000.0000
10,000,000.0000
12,000,000.0000
14,000,000.0000
0 20 40 60 80 100
Q(kcal/hr)
operating condition (day)
Q actual
Q Design
0.0000
2,000,000.0000
4,000,000.0000
6,000,000.0000
8,000,000.0000
10,000,000.0000
12,000,000.0000
14,000,000.0000
0 20 40 60 80 100
Q
(kcal/hr)
operating condition (day)
Q design
Q actual
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
18/39
59Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
bagian tube dan 7,422,636.7258 Kkal/jam pada bagian shell. Nilai Q yang telah
terukur tersebut berada di bawah desain awal dan terus berfluktuasi. Hal ini terjadi
karena laju alir di dalam shell pada 11-E-107 A/B lebih kecil dari laju alir yang
seharusnya (desain) selain itu, dugaan terjadinya fouling dan ketidak telitian
pengukuran nilai spesific heat (Cp) minyak mentah antara kondisi aktual dan
desain tidak sama dengan rancangan awal pada 11-E-107 A/B, juga berpengaruh
terhadap nilai Q menjadi kecil.
Dengan melihat tren data tersebut, nilai Q yang terukur antara desain dan
aktual yang berbeda, maka dapat mengindikasikan performa HE mengalami
penurunan karena Q seharusnya (aktual) tidak sama atau mendekati data desain
awal yang telah ditentukan. Sedangkan, nilai Q pada bulan Agustus hari ke-88
kembali mengalami kondisi yang abnormal dengan nilai Q yang dicapai yaitu
sebesar 3,780,154.1790 Kkal/jam dan setelah di rata-rata menjadi 5,125,681.7583
Kkal/jam. Kondisi tersebut diperkirakan terjadi karena nilai Cp menjadi drop
sehingga mempengaruhi harga Q masuk dan keluar HE 11-E-107 A/B.
4.2.1.5Evaluasi Berdasarkan Overall Heat Transfer Coefficient(U)
Adalah koefisien perpindahan panas menyeluruh sebagai gabungan proses
konduksi dan konveksi pada HE. Nilai U menyatakan mudah atau tidaknya panas
yang berpindah dari fluida panas ke fluida dingin. Harga U yang di tetapkan pada
saat melakukan desain peralatan oleh vendor sudah diberikan toleransi jika pada
saat pengoperasian terjadi hal-hal yang tidak di duga, sehingga pada saat
perhitungan dihitung nilai Uclean (Uc) danU dirt (Ud). Uc merupakan nilai U
yang terukur pada peralatan saat masih bersih dan tidak terdapat pengotor didalamnya. Sedangkan Ud merupakan toleransi yang diberikan dan di anggap
peralatan telah mengalami pengotoran atau fouling sehingga nilai Ud dalam
desain merupakan suatu acuan dalam menentukan waktu pembersihan pada HE. U
desain pada HE 11-E-107 A/B yang ditetapkan yaitu sebesar 424.2910
Kkal/hr.m2.oC.
Evaluasi performa dengan melihat harga U desain terhadap U aktual pada 11-
E-107 A/B menunjukkan nilai yang berfluktuatif. Nilai U yang terukur dalam
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
19/39
60Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
perhitungan merupakan nilai Ud. Pengukuran nilai U aktual yang dilakukan pada
hari ke-24 nilainya turun secara drastis dan sangat jauh dari desain. Kondisi
abnormal ini dapat mempengaruhi ketidaktelitian dalam pengukuran sehingga
untuk menebak nilainya dilakukan manipulasi pada data normal operasi dengan
merata-rata nilai aktual yang terukur pada hari ke-23 dan ke-25. Harga U yang
terukur pada hari ke-24 sebesar 89.6549 Kkal/hr.m2.oC dan U setelah di rata-rata
sebesar 179.6194 Kkal/hr.m2.oC.
Pada akhir bulan Agustus (hari ke-88), kembali terjadi penyimpangan nilai U
aktual yang berada di bawah data desain awal. Nilai U yang terukur yaitu sebesar
89.0864 Kkal/hr.m2.oC dan setelah di rata-rata antara hari ke-87 dan ke-89
nilainya menjadi 124.9512 Kkal/hr.m2.oC. Penyimpangan tersebut dapat terjadi
karena dipengaruhi oleh nilai Q yang mengalir di dalam HE berkurang atau kecil.
Selain itu, nilai Q menjadi mengecil diperkirakan karena nilai Cp yang terukur
mengalami dropatau tidak sesuai dengan normal operasi sehingga nilai U yang
terukur juga berada di bawah desain. Secara keseluruhan, nilai U yang
berfluktuasi berada di bawah desain awal peralatan. Adapun, tren untuk
mengetahui nilai U disajikan dalam Gambar 4.21 dan 4.22 berikut.
Gambar 4.21 Grafik U Desain vs U Aktual Asumsi Trip
0.0000
50.0000
100.0000
150.0000
200.0000
250.0000
300.0000
350.0000
400.0000
450.0000
0 20 40 60 80 100
Ud(hr.m2.o
C/kcal)
operating condition (day)
U actual
U design
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
20/39
61Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
Gambar 4.22 Grafik U Desain vs U Aktual Rata-Rata
4.2.1.6 Evaluasi Berdasarkan Fouling Factor (Rd) dan Penentuan Masa
Servis Optimum Penukar Panas 11-E-107 A/B
Fouling merupakan salah satu penyebab terjadinya kerusakan pada HE karena
dapat menghambat proses pertukaran panas yang terjadi di dalamnya. Evaluasi
yang dilakukan dengan melihat parameter fouling factor (Rd) merupakan salah
satu langkah untuk dapat mengetahui waktu pembersihan pada peralatan HE. Di
RU VI Balongan, parameter ini dipakai untuk menjaga agar performa HE tetap
dalam kondisi baik sehingga jadwal pembersihan peralatan yang optimum dapat
ditentukan dengan melihat Rd-nya.
Berdasarkan hasil perhitungan, nilai Rd desain yang ditetapkan lebih kurang
sebesar 0.002636923 hr.m2.oC/Kkal dan Rd aktual yang terukur diambil dari data
normal operasi di lapangan pada 01/06/2013 atau hari pertama, nilai yang terukur
sebesar 0.007067451 hr.m2.oC/Kkal. Dari hasil pengukuran yang dilakukan, nilai
tersebut sudah melewati nilai yang telah di tetapkan, sehingga HE seharusnya
sudah dibersihkan sebelum tanggal 01/06/2013.
Pada proses pengambilan dan pengolahan data yang dilakukan dalam
penelitian diperoleh temuan data yang abnormal atau data tersebut berbeda pada
kondisi normal operasi yang di tetapkan di lapangan. Data tersebut
mengakibatkan nilai pada perhitungan menjadi tidak tepat, sehingga untuk dapat
0.0000
50.0000
100.0000
150.0000
200.0000
250.0000
300.0000
350.0000
400.0000
450.0000
0 20 40 60 80 100
Ud(hr.m2.o
C/kcal)
operational condition (day)
U actual
U design
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
21/39
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
22/39
63Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
Jika penentuan waktu pembersihan peralatan HE mengacu pada Gambar 4.23
maka penentuan waktu pembersihan optimum yang muncul menjadi kurang tepat.
Faktor kesalahan dalam penentuan waktu tersebut lebih tinggi karena nilai linier
yang diperoleh dari persamaan kurang tepat karena terdapat dua data yang kurang
valid yaitu pada hari ke-24 dan ke-88. Untuk dapat menentukan waktu
pembersihan yang optimum maka dilakukan manipulasi terhadap data yang di
anggap salah (tidak valid) karena dugaan adanya trip tersebut. Manipulasi yang
dilakukan yaitu dengan merata-rata nilai diantara dua data sebelum dan sesudah
terjadinya dugaan trip. Dari hasil manipulasi yang telah dilakukan, maka dapat
ditentukan waktu pembersihan optimum pada HE dengan menggunakan
persamaan yang muncul pada hasil regresi linier pada data tren. Adapun
persamaan hasil proyeksi yang digunakan dalam menentukan waktu pembersihan
optimum yaitu persamaan yang muncul pada Gambar 4.24.
Berdasarkan persamaan yang muncul, perkiraan waktu pembersihan optimum
untuk masing-masing kondisi dapat dilihat dalam Tabel 4.1 berikut.
Tabel 4.1 Prediksi Waktu Pembersihan Optimum Peralatan 11-E-107 A/B
Grafik
Waktu
Proyeksi
(Hari)
Prediksi Waktu
Pembersihan
(Hari)
Keterangan Waktu
Pembersihan
Kondisi
Trip
-365
(September
2012)
-128.7
(Januari/24/2013)
Sebelum bulan Juni 2013
(kurang tepat karena terdapat dua
data yang tidak valid)
Kondisi
Rata-rata
-365
(September
2012
-125.4
(Januari/27/2013)
Sebelum bulan Juni 2013
Hasil tren data dari grafik tersebut dapat menjelaskan bahwa performa HE
telah mengalami penurunan karena nilai Rd antara desain dan aktual tidak sama .
Perbedaan nilai Rd berdasarkan kondisi normal operasi menunjukkan jadwal
pembersihan optimum pada HE lebih baik dilakukan setiap 125 hari sekali.
Adapun jadwal pembersihan rutin yang ditetapkan oleh perusahaan, yaitu setiap
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
23/39
64Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
satu tahun sekali semua peralatan proses dan pendukung harus mengalami
perbaikan dan perawatan. Namun, dari hasil evaluasi yang dilakukan jadwal yang
ditetapkan tersebut kurang tepat untuk peralatan penukar panas 11-E-107 A/B.
Jika hal ini terus di biarkan, maka potensi terjadinya kerusakan pada peralatan
akan lebih tinggi dan temperatur umpan masuk yang diharapkan dicapai pada
penukar panas 11-E-108 tidak bisa tercapai dan menjadi drop(turun).
Jika peralatan telah dibersihkan dan pada saat pengoperasian selanjutnya
terjadi kesalahan hasil pengukuran, maka dapat diperkirakan bahwa proses
pembersihan yang telah dilakukan pada peralatan tidak sempurna dan masih
terdapat pengotor seperti deposit yang terbawa dan mengendap dalam peralatan
tetap ada.
4.2.2 Evaluasi Kinerja 11-E-110 & 111 A/B
Penukar panas 11-E-110 dan 11-E-111 merupakan dua penukar panas pada Hot
Preheat Trainyang disusun seri dengan fluida panas mengalir pada sisi tubedan
fluida dingin mengalir pada sisi shell. Fluida panas yang mengalir pada sisi tube
adalah atmospheric residue (AR) yang merupakan aliran produk bawah dari
kolom fraksionasi (11-C-101), sedangkan fluida dingin yang mengalir pada sisi
tube adalah minyak mentah (CO) yang masuk melalui 11-E-110 A/B terlebih
dahulu lalu selanjutnya masuk ke 11-E-111 A/B. AR masuk ke 11-E-111 dan
keluar melalui 11-E-110. Transmiter suhuhanya terpasang pada aliran CO masuk
11-E-110, aliran CO keluar 11-E-111, aliran AR masuk 11-E-111, dan aliran AR
keluar 11-E-110. Hal tersebut membuat kedua penukar panas hanya bisa diamati
sebagai satu penukar panas dengan tipe 2shell passesdan 12 tube passes.
Penempatan fluida panas, AR, pada sisi tubedan fluida dingin, CO, pada sisi
shelldapat berdasarkan pada pertimbangan kemudahan perawatan penukar panas.
AR yang merupakan produk bawah dari kolom fraksionasi mengandung berbagai
macam hidrokarbon berat, metal, karbon, dan zat lain. AR juga memiliki suhu
sangat tinggi yaitu 354 C. Hal tersebut membuat AR sangat berpotensi
menyebabkan fouling. Fouling akibat lapisan deposit lunak pada tube dapat
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
24/39
65Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
diatasi dengan chemical cleaning dengan membuka channel cover tanpa harus
membukashellatau menarik keluar tube bundle.
Hasil pengolahan data untuk penukar panas 11-E-110 & 111 A/B berdasarkan
W, T, Rd, Q, LMTD, dan U disajikan dalam Gambar.4.25 sampai Gambar.4.30
berikut.
Gambar 4.25 Tren Laju Alir (W) 11-E-110 & 111 A/B
Gambar 4.26 Tren Temperatur (T) 11-E-110 & 111 A/B
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
700.00
800.00
0 20 40 60 80 100
W,
ton/h
Day
W Shell (design)
W Shell (actual)
W Tube (design)
W Tube (actual)
170
190
210
230
250
270
290
310
330
350
370
0 20 40 60 80 100
T,
C
Day
T in Shell (Design)
T out Shell (Design)
T in Tube (Design)
T out Tube (Design)
T in Shell (Actual)
T out Shell (Actual)
T in Tube (Actual)
T out Tube (Actual)
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
25/39
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
26/39
67Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
Gambar 4.30 TrenFouling Factor(Rd) 11-E-110 & 111 A/B
Hari ke-1 merupakan tanggal 1 Juni 2013, sedangkan hari ke-92 adalah
tanggal 31 Agustus 2013. Pada hari ke-24, nilai kondisi operasi yaitu, suhu dan
laju alir, mengalami penurunan yang signifikan. Penurunan ini jauh diluar kondisi
operasi normal. Hal tersebut dapat disebabkan oleh adanya gangguan pada pompa
di lapangan pada hari ke-24 yang mengakibatkan penurunan signifikan laju alir
kedua fluida. Pompa 11-P-109 A/B merupakan pompa yang menggerakkan AR,
sedangkan 11-P-102 A/B merupakan pompa yang menggerakkan CO setelah
keluar dari desalter. Penurunan laju alir tersebut menyebabkan laju panas yang
ditransfer menurun sehingga juga mempengaruhi tren suhu.
Penurunan nilai kondisi operasi pada hari ke-24 merupakan fenomena diluar
operasi normal, sehingga tidak dapat dimasukkan dalam pertimbangan evaluasi
kinerja penukar panas yang beroperasi normal. Oleh karena itu, nilai kondisi
operasi, laju alir dan suhu, pada hari ke-24 menggunakan nilai rata-rata antara hari
ke-23 dan ke-25. Hal yang sama juga dilakukan pada laju alir AR hari ke-52 yaitu
tanggal 22 Juli 2013 karena data laju alir AR pada hari tersebut hilang akibat
masalah teknis.
0.00000
0.00100
0.00200
0.00300
0.00400
0.005000.00600
0.00700
0 20 40 60 80 100
Rd,
hr.m2.o
C/kcal
Day
Rd (design)
Rd (actual)
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
27/39
68Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
4.2.2.1EvaluasiBerdasarkanLaju Alir(W)
Tren laju alir setelah rata-rata nilai kondisi operasi hari ke-24 disajikan dalam
Gambar.4.31 berikut.
Gambar 4.31 Tren W Setelah Rata-rata untuk 11-E-110 & 111 A/B
Laju alir pada sisi shell dan tube cukup berfluktuasi. Fluktuasi laju alir AR
pada tube cukup sulit untuk diminimalkan karena aliran AR merupakan aliran
keluar kolom fraksionasi. Fluktuasi ini disebabkan oleh aliran AR yang masuk 11-
E-110 & 111 A/B mengikuti laju aliran AR keluar kolom fraksionasi. Laju aliran
AR keluar (laju produk bawah) kolom fraksionasi ini diatur berdasarkan proses
yang beroperasi di kolom fraksionasi. Fluktuasi laju alir AR ini juga berada cukup
jauh di bawah desain jika dibandingkan dengan laju alir CO aktual terhadap laju
alir CO desain. Selisih rata-rata laju alir AR dengan desain adalah sebesar 72.44
ton/hr. Laju alir CO aktual berfluktuasi sedikit dibawah desain dengan selisih rata-
rata sebesar 21.01 ton/hr.
4.2.2.2EvaluasiBerdasarkanSuhu(T)
Tren suhu setelah rata-rata nilai kondisi operasi hari ke-24 disajikan dalam
Gambar.4.32 berikut.
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
700.00
800.00
0 20 40 60 80 100
W,
ton/h
Day
W Shell (design)
W Shell (actual)
W Tube (design)
W Tube (actual)
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
28/39
69Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
Gambar 4.32 Tren T Setelah Rata-rata untuk 11-E-110 & 111 A/B
Suhu, sama halnya dengan laju alir, perlu dijaga agar tidak menyimpang jauh
dari kondisi desain. Kondisi operasi yang menyimpang jauh lebih rendah dari
kondisi desain menyebabkan target suhu keluar penukar panas menjadi tidak
tercapai. Suhu rata-rata AR masuk sebesar 342.74 C yang berada 11.26 C lebih
rendah dari suhu desain AR masuk, sedangkan suhu rata-rata CO masuk sebesar
201.88 C yang berada 4.12 C lebih rendah dari suhu desain CO masuk.
Pada aliran keluar 11-E-110 & 111 A/B, suhu keluaran rata-rata AR sebesar
260.06 C, sedangkan suhu keluaran rata-rata CO sebesar 255.21 C. Suhu rata-
rata keluaran AR berada 3.06 C di atas desain, sedangkan suhu rata-rata keluaran
CO berada 24.79 C di bawah desain. Kenaikan suhu CO seharusnya sebesar 74
C dan 97 C untuk penurunan suhu AR jika mengacu pada desain. Pada kondisi
aktual, rata-rata kenaikan suhu CO sebesar 53.33 C, sedangkan rata-ratapenurunan suhu AR sebesar 82.68 C.
4.2.2.3EvaluasiBerdasarkanLog Mean Temperature Difference(LMTD)
Suatu fluida dingin yang akan dipanaskan dengan fluida lain (fluida panas)
dengan penukar panas (heat exchanger) membutuhkan laju panas, yang cukup
untuk menaikan suhu fluida dingin ke target suhu yang diinginkan. Berdasarkan
rumus umum laju aliran,
170
190
210
230
250
270
290
310
330
350
370
0 20 40 60 80 100
T,
C
Day
T in Shell (Design)
T out Shell (Design)
T in Tube (Design)
T out Tube (Design)
T in Shell (Actual)
T out Shell (Actual)
T in Tube (Actual)
T out Tube (Actual)
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
29/39
70Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
laju aliran panas, Q, dipengaruhi oleh potensial dan resistansi dalam sistem
transfer panas. Perbedaan suhu antara fluida dingin dan fluida panas merupakan
potensial yang menjadi driving force untuk aliran panas, sedangkan hambatan
konduksi dan konveksi merupakan resistansi yang menghambat laju aliran panas
pada penukar panas. Total resistansi tersebut akan mempengaruhi overall heat
transfer coefficient, U. Setelah penukar panas digunakan dalam periode waktu
tertentu, lapisan yang menyebabkan fouling akan terakumulasi pada permukaan
tube sehingga menambah resistansi konduksi.
Tren LMTD terkoreksi setelah rata-rata nilai kondisi operasi hari ke-24
disajikan dalam Gambar.4.33 berikut.
Gambar 4.33 Tren LMTDcorr.Setelah Rata-rata untuk 11-E-110 & 111 A/B
LMTD terkoreksi berada di atas desain dengan rata-rata LMTD terkoreksi
aktual sebesar 69.02 C, sedangkan LMTD terkoreksi desain sebesar 56.59 C.
Secara umum, pergeseran LMTD penukar panas 11-E-110 & 111 A/B dapat
dilihat pada Gambar 4.34 berikut.
50.00
55.00
60.00
65.00
70.00
75.00
80.00
0 20 40 60 80 100
LMTDcorr.,
C
Day
LMTD (design)
LMTD (actual)
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
30/39
71Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
Gambar 4.34 Perubahan LMTD pada 11-E-110 & 111 A/B
Perubahan suhu masuk dan keluar pada kondisi aktual seperti yang telah
dijelaskan sebelumnya pada evaluasi berdasarkan suhu, menyebabkan terjadinya
pergeseran nilai LMTD seperti pada Gambar.xx. Nilai rata-rata T2 aktual
meningkat sebesar 13.53 C, sedangkan nilai rata-rata T1 aktual meningkat
sebesar 7.18 C. Peningkatan nilai T2 dan T1 mengakibatkan meningkatnya
nilai LMTD dan LMTD terkoreksi.
4.2.2.4EvaluasiBerdasarkanHeat Duty(Q)
Sebelum melakukan perhitungan terhadap laju panas yang dilepas AR dan
diterima CO pada kondisi aktual, perhitungan terhadap heat duty untuk kondisi
desain dilakukan terlebih dahulu. Pada kondisi desain, laju panas yang dilepaskan
AR dan diterima CO seharusnya sama karena heat dutydirancang dengan asumsi
tidak ada heat loss. Namun, hal ini sulit dicapai dalam perhitungan ini karena
ketelitian dari nilai specific heat (Cp) sangat berpengaruh besar terhadap nilai Q
dengan dengan T dan laju alir yang sama dengan kondisi desain pada heat
exchanger thermal data sheet. Untuk mendapatkan nilai Cp yang tepat,
dibutuhkan persamaan Cp dengan fungsi suhu dengan hasil yang memiliki
penyimpangan sangat kecil dari nilai aktualnya.
Pada perhitungan desain dengan laju alir dan suhu sesuai desain pada heat
exchanger thermal data sheet, laju panas yang dilepaskan AR sebesar
35,610,090.01 kcal/hr, sedangkan laju panas yang diterima CO sebesar
36,187,243.78 kcal/hr. Terdapat selisih sebesar 577,153.68 kcal/hr dengan laju
panas diterima CO lebih besar dari laju panas yang dilepas AR. Secara teoritis, hal
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
31/39
72Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
ini tidak mungkin terjadi karena AR, satu-satunya sumber panas di 11-E-110 &
111 A/B, harus memberikan panas sama dengan atau lebih dari jumlah panas yang
diterima CO. Perbedaan nilai laju panas dengan laju panas diterima CO lebih
besar dari laju panas dilepas AR pada kondisi desain ini dapat dapat disebabkan
oleh persamaan Cp kedua fluida yang digunakan dalam perhitungan memilliki
nilai R2 sebesar 0.875 untuk Cp CO dan 0.774 untuk Cp AR. Namun, jika
digunakan nilai laju panas diterima CO sebagai heat duty desain, penyimpangan
laju panas dilepas AR hanya sebesar 1.595 % sehingga penyimpangan dapat
diabaikan atau laju panas CO dan AR dianggap sama. Jadi, nilai laju panas
diterima CO sebesar 36,187,243.78 kcal/hr dapat dijadikan sebagai heat duty
desain.
Tren Q setelah rata-rata nilai kondisi operasi hari ke-24 disajikan dalam
Gambar.4.35 berikut.
Gambar 4.35 Tren Q Setelah Rata-rata untuk 11-E-110 & 111 A/B
Dapat dilihat pada Gambar.4.38 diatas, garis tren Q untuk CO dan AR berada
cukup jauh dibawah Q desain dengan nilai selisih Q rata-rata untuk CO dan AR
dengan desain sebesar 11,504,614.32 kcal/hr dan 10,039,104.20 kcal/hr masing-
masing.
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
0 20 40 60 80 100
Q,
kcal/hr
Millions
Day
Q CO (actual)
Q (design)
Q AR (actual)
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
32/39
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
33/39
74Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
aktual yaitu nilai U pada saat penukar panas dinyatakan bersih dengan operasi
pada kondisi aktual, dapat berfluktuasi karena adanya fluktuasi pada kondisi
operasi.
Pada perhitungan Ud evaluasi, nilai Ud desain merupakan nilai Ud pada
kondisi operasi desain, yaitu dengan Q desain dan LMTDcorr.desain, dan A desain
penukar panas. Nilai Ud aktual ditentukan berdasarkan nilai A desain penukar
panas, Q aktual, dan LMTDcorr.aktual. Nilai Ud aktual yang sama dengan nilai Ud
desain menunjukkan bahwa penukar panas telah mencapai batas resistansi fouling
yang diperbolehkan, sedangkan nilai Ud aktual yang sama dengan nilai Uc aktual
menunjukkan penukar panas yang beroperasi dengan kondisi bersih.
Tren Ud dan Uc setelah rata-rata nilai kondisi operasi hari ke-24 disajikan
dalam Gambar 4.36 dan Gambar 4.37 berikut.
Gambar 4.36 Tren Ud Setelah Rata-rata untuk 11-E-110 & 111 A/B
Gambar 4.37 Tren Uc Setelah Rata-rata untuk 11-E-110 & 111 A/B
100.00
150.00
200.00
250.00
300.00
350.00
0 20 40 60 80 100
Ud,
kca
l/hr.m2.o
C
Day
U (design)
Ud
1500.00
1550.00
1600.00
1650.00
1700.00
1750.00
1800.00
1850.00
1900.00
0 20 40 60 80 100
Uc,kcal/hr.m2.o
C
Day
Uc (actual)
Uc (design)
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
34/39
75Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
Pada Gambar 4.36, dapat dilihat bahwa nilai Ud aktual telah menurun hingga
berada di bawah Ud desain atau U desain penukar panas. Hal ini, menunjukkan
bahwa penukar panas telah melewati batas jumlah resistansi fouling yang
diperbolehkan. Resistansi fouling aktual melebihi nilai resistansi fouling yang
dapat ditoleransi penukar panas 11-E-110 & 111 A/B.
4.2.2.6 Evaluasi Berdasarkan Fouling Factor (Rd) dan Penentuan Masa
Servis Optimum Penukar Panas 11-E-110 & 111 A/B
Overall heat transfer coefficient (U) dan Rd merupakan parameter kinerja yang
berkaitan langsung. Rd aktual merupakan selisih antara resistansi total aktual
setelah terjadi foulingdan resistansi konveksi aktual. Hubungan antara resistansi
foulingataufouling factor(Rd) dengan U, ditunjukkan oleh persamaan berikut.
Pada Gambar 4.37 dapat dilihat fluktuasi dari nilai Uc aktual. Nilai 1/Uc
(resistansi konveksi) aktual pun akan mengalami fluktuasi yang sama dengan nilai
Uc aktual, tetapi pengaruh fluktuasi 1/Uc aktual terhadap Rd aktual menjadi
sangat kecil jika dibandingkan dengan nilai 1/Ud aktual seperti ditunjukkan pada
Gambar 4.38 berikut.
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
35/39
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
36/39
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
37/39
78Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung
Gambar 4.40 Pembagian Kondisi untuk 11-E-110 & 111 A/B
Pembagian ini berdasarkan pada adanya drop. Regresi linear masing-masing
kondisi ditunjukkan oleh Gambar 4.41 sampai 4.43.
Gambar 4.41 Tren Kondisi 1 untuk 11-E-110 & 111 A/B
y = 7E-05x + 0.0056
R = 0.9511
0.00100
0.00200
0.00300
0.00400
0.00500
0.00600
0.00700
0 2 4 6 8 10
Rd,
hr.m2.o
C/kcal
Day
Rd design
Rd Actual (Zone 1)
Linear (Rd Actual (Zone
1))
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
38/39
-
7/22/2019 BAB IV Draft Revise1
39/39
80Laporan Penelitian Industri
PT PERTAMINA (Persero)Refinery UnitVI Balongan - Indramayu
Kilang Langit Biru Balongan (KLBB)
servis optimum berdasarkan masing-masing kondisi disajikan dalam Tabel 4.2
berikut.
Tabel 4.2 Masa Servis Optimum 11-E-110 & 111 A/B
Kondisi Masa Servis Optimum (Hari)
Kondisi 1 36
Kondisi 2 362
Kondisi 3 253
Dari hasil proyeksi diperoleh 3 kemungkinan masa servis optimum 11-E-110
& 111 A/B. Masa servis optimum berdasarkan kondisi 1, merupakan masa servis
optimum yang paling tidak akurat karena hanya menggunakan 9 data Rd. Kondisi
yang paling mendekati kondisi normal operasi adalah kondisi 2 dengan masa
servis optimum 362 hari.
top related