optimasi kolom dktanizer di pt. pertam-1

7/23/2019 Optimasi Kolom DKtanizer Di PT. Pertam-1

http://slidepdf.com/reader/full/optimasi-kolom-dktanizer-di-pt-pertam-1 1/35

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Unit Butane Butylene Distiller (BB Distiller) salah satu unit operasi yang berada

di bawah naungan bagian Crude Distiller and Gas Plant (CD&GP), tepatnya di

daerah gas plant. Unit ini dibangun pada tahun 194 dengan !apasitas pengolahan

" #$D, Unit BB Distiller ini %erupa!an unit primary Process yang berungsi

untu! %e%isah!an Butane Butylene yang ada dala% gas e' BBGC,

Comprimate ex BBGC , Condensate ex *GC dari tang!i 1+1, Crude

Buthane ex CD--$---$-.$. sebagai feed Unit Poli%erisasi dan /l!ylasi0 Unit BB

Distiller %enghasil!an produ! uta%a berupa Butane Butylene (BB) sebagai

bahan ba!u untu! unit /l!ilasi, Stabilized Crack op (tab0Cr0#op) atau !o"

#ctane $ogas Component (23C) yang nantinya a!an di blending dengan %igh

#ctane $ogas Component (3C) untu! di 5adi!an pre%iu%0 Di sa%ping itu

unit BB Distiller 5uga %enghasil!an produ! sa%ping berupa refinery fuel gas, dan

Propane ( $usicool ) na%un untu! se!arang ini musicool sudah tida! di produ!si

lagi di Unit BB Distiller0

Produ! uta%a dari Unit BB Distiller ini adalah %e%produ!si fresh butane

butylane (BB) sebagai bahan ba!u pada unit /l!ilasi, untu! %enghasil!an



produ! light alkylate yang %e%ili!i bilangan o!tan tinggi0

Pada unit BB Distiller proses yang ter5adi adalah distilasi0 Distilasi %e%isah!an

%inya! bu%i %en5adi ra!sira!sinya berdasar!an perbedaan rentang titi! didih

dari %asing%asing ra!si0 Unit BB Distiller terdiri dari e%pat !olo% uta%a,

yaitu !olo% absorber (11), depropanizer (1+), debutanizer (16), dan

stripper (14)0

7olo% debutanizer berungsi untu! %e%isah!an !o%ponen!o%ponen

hidro!arbon ringan %en5adi produ! atas sebagian C6 ( Propane), C4 8ut

(8a%puran Butane&Butylene) dan produ! bawah hidro!arbon berat %ulai dari C

!ebawah yang a!an %en5adi u%pan pada !olo% stripper (14)0

/liran yang %asu! !e dala% !olo% debutanizer berasal dari botto% !olo%

depropanizer yang terlebih dahulu %asu! !e reboiler, !o%ponen yang lebih

berat dari C6 di5adi!an boil&up %elalui reboiler, sedang!an produ! 8air

reboiler di5adi!an u%pan !olo% debutanizer 0 Didala% !olo% debutanizer

%engala%i pe%isahan %en5adi produ! atas dan bawah0 Produ! atas !olo%

debutanizer di!ondensasi dan dialir!an !e a!u%ulator0 Cairan dari a!u%ulator

dipo%pa sebagian sebagai relu!s !olo% debutanizer dan sebagian lagi sebagai

produ! berupa BB0 Produ! bawah !olo% debutanizer yang %engandung

!o%ponen yang lebih berat dari C4 dipanas!an dala% reboiler , di %ana asa

uap di!e%bali!an sebagai boil&up dan asa 8airnya di8a%pur!an dengan asa 8air

dari a!u%ulator yang %ena%pung produ! atas dari !olo% absorber dan

depropanizer %en5adi u%pan !olo% stripper 0

+



asing%asing !olo% distilasi di operasi!an dengan !ondisi yang berbedabeda0

etelah dioperasi!an sela%a ± : tahun, dilihat dari data lapangan dan control

room, alat instru%entasi ( flo" meter ) %enun5u!!an !etida! a!uratan yang

%enyebab!an tida! a!uratnya !ondisi operasi yang berda%pa! pada pengaturan

!ondisi unit dan opti%asi proses0 3leh sebab itu di perlu!an e;aluasi dan opti%asi

!iner5a !olo% debutanizer unit BB Distiller untu! %engetahui !ondisi operasi

opti%u% dengan %engguna!an sotware si%ulasi ysys ( %yphothetical System)0

1.2 Tujuan

#u5uan dari tugas !husus ini adalah untu! opti%asi !iner5a !olo% debuthanizer

unit Butane Butylene Distiller P#0 P<*#/-=/ (Persero) *U --- dengan

%engopti%al!an !ondisi operasi dan 5u%lah tray se8ara si%ulasi dengan sotware

ysys ( %yphothetical System) sehingga dapat di!etahui !eadaan opti%al !olo%

tersebut0

1.3 Ruang Lingkup dan Batasan asala!

*uang ling!up %asalah tugas !husus pada laporan 7er5a Pra!te! ini adalah

dibatasi pada opti%asi eisiensi !olo% berdasar!an !eadaan a!tual !olo%

debutanizer unit BB Distiller, Crude Distiller and Gas Plant (CD&GP) dengan

%engguna!an si%ulasi ysys0

6



BAB II

TIN"AUAN PU#TA$A

Dala% industri per%inya!an !hususnya di Perta%ina distilasi %erupa!an proses

yang sangat penting dala% !ilang %inya!, di%ana pada proses ini tida! ter5adi

rea!si !i%ia, tetapi hanya proses pe%isahan !o%ponen!o%ponen berdasar!an

perbedaan titi! didih dan daya ;olatilitas sa5a yang ter5adi (perubahan se8ara

isi!)0 /da beberapa a!tor yang dapat %e%pengaruhi perubahan isi! tersebut

yaitu te%peratur dan te!anan0 Panas yang di!ait!an dengan perubahan wu5ud ada

dua, yaitu>

a0 Panas sensibel, yaitu panas yang dapat diu!ur dengan ter%o%eter, dan

%erupa!an panas untu! %enai!!an suhu ?at sa%pai %en8apai titi! didihnya0

b0 Panas laten, yaitu panas yang diserap untu! %engubah wu5ud ?at dan tida!

%engubah suhu0 Panas laten diserap oleh tiap %ole!ul !eti!a ?at berubah dari

asa 8air !e asa uap0

/da dua 5enis te!anan yang penting untu! proses distilasi, yaitu>

a0 #e!anan uap, yaitu te!anan oleh %ole!ul uap !eti!a %elepas!an diri dari

per%u!aan suatu 8airan0 #e!anan uap dihasil!an oleh %ole!ul%ole!ul yang

%eninggal!an suatu 8airan dan te!anan uap suatu 8airan adalah te!anan yang

diti%bul!an oleh %ole!ul%ole!ul uap yang lepas0

4



b0 #e!anan e!stern, yaitu te!anan yang dia!ibat!an oleh at%oser terhadap ?at,

sehingga sering disebut dengan te!anan at%oser atau udara0

2.1 Pe%&agian Distilasi

Proses distilasi dapat di!elo%po!!an %en5adi beberapa !ategori, yaitu >

10 Berdasar!an !o%posisi siste%

Berdasar!an !o%ponen !i%ia yang ada dala% 8a%puran, distilasi terbagi

%en5adi distilasi dua !o%ponen (binary distillation) dan distilasi banya!

!o%ponen (multicomponent distillation) (Coulson, 19"6)0

+0 Berdasar!an 8ara proses

Distilasi ter5adi dengan dua 8ara, yaitu >

a0 Continuous distillation, ter5adi !eti!a u%pan yang di%asu!!an !e

dala% !olo% dan produ! dia%bil pada wa!tu yang sa%a, dan u%pan yang

di%asu!!an lebih dari satu !ali (Coulson, 19"6)0

b0 Distilasi batch (batch distillation)0 edang!an distilasi batch ter5adi

!eti!a u%pan yang %asu! dan produ! yang dia%bil tida! sa%a tiap

wa!tu dan u%pan di%asu!!an hanya satu !ali (Coulson, 19"6)0

60 Berdasar!an te!anan operasinya, distilasi dapat digolong!an %en5adi>

a0 Distilasi at%oseri!, yaitu distilasi pada te!anan udara atau at%oseri!0

b0 Distilasi ;a!u%, yaitu distilasi yang beroperasi pada te!nan ;a!u%

(dibawah te!anan at%oseri!) untu! %enurun!an titi! didih0

80 Distilasi berte!anan, yaitu distilasi yang beroperasi pada te!anan di

atas te!anan at%oseri! untu! %enai!!an titi! didih0

40 Berdasar!an tipe peralatan



Peralatan distilasi terdiri dari dua %a8a% !ategori, yaitu>

a0 ray, yaitu yang %e%a!sa uap yang nai! agar %enggele%bung %elalui

sebuah lubang penurunan 8airan0 #ipe ini dibagi %en5adi dua %a8a%

!olo% yang sering dipa!ai, yaitu>

a0 Bubble cap tray yaitu tray dengan se5u%lah lubang yang dipasangi

dengan riser di%ana uap dari tray dibawah dapat %elewatinya0

#iaptiap riser ditutup dengan sebuah bubble cap (Coulson, 19"6)0

b0 Perforated tray atau sie'e tray adalah bubble cap tray yang diganti

dengan lubanglubang !e8il0 e%a!in !e8il lubangnya, %a!a

!onta! uap 8airan a!an se%a!in bai! (Coulson, 19"6)0

b0 Packing, yaitu !olo% distilasi yang diisi dengan bahan isian untu!

%en8ipta!an suatu per%u!aan untu! 8airan agar dapat %enyebar0

2apisan il% tipis 8airan %e%punyai luas per%u!aan yang besar untu!

transer %assa antara 8airan dan uap0

2.2 et'de distilasi

#erdapat dua %etode distilasi yang sering diguna!an dala% industri0 etode

yang perta%a berdasar!an pada pe%buatan uap dengan %endidih!an

8a%puran ?at 8air yang a!an dipisah!an !o%ponennya dan !e%udian uap

ini dipisah!an langsung dengan li@uidnya dan di!ondensasi tanpa %e%beri

!ese%patan adanya !onta! antara distilat dengan uap yang baru terbentu!0

ehingga tida! ter5adi relu!s0 Aang ter%asu! dala% %etode ini adalah

e(uilibrium )flash* distillation dan differential distillation0



etode yang !edua berdasar!an pada pe%bentu!an uap dan !e%udian uap

ini di!ondensasi, setelah itu sebagian dari distilat di!e%bali!an hingga

ter5adi !onta! antara distilat tersebut dengan uap yang baru terbentu!0 Aang

ter%asu! dala% %etode ini adalah rectification distillation (Gean!oplis,

1996)0

2.3 Pr'ses Distilasi

Pada proses distilasi, 8a%puran yang a!an dipisah!an %ula%ula dita%pung

di dala% tang!i u%pan, !e%udian po%pa u%pan %engalir!annya %elalui

pe%anas awal ( preheater ) di%ana 8a%puran itu dipanas!an0 Ca%puran yang

dipanas!an %e%asu!i %enara %elalui 'al'e !e dala% flash zone sesuai

dengan !ondisi !eseti%bangannya0 /!ibatnya !o%ponen yang lebih ringan

bergera! %elalui tray %enara sebagai uap dan !o%ponen yang lebih berat

turun %elalui tray %enara sebagai 8airan0

Bagian %enara distilasi di atas tray u%pan disebut bagian ra!sinasi atau

re!tii!asi0 Dibagian inilah !andungan !o%ponen yang lebih ringan

diting!at!an, !e%udian a!an di!ondensasi!an %en5adi 8airan !e%bali

%elalui !ondensor0 ebagian dari produ! atas dia%bil sebagai distilat dan

sebagian lagi dipo%pa!an !e%bali !e dala% %enara sebagai relu!s0

edang!an !o%ponen yang tida! dapat %enge%bun dapat 5uga dia%bil

sebagai produ!0

:



Bagian %enara di bawah tray u%pan disebut sebagai bagian stripping , disini

8airan yang %engalir !e bawah di a%bil !o%ponen ringannya !eti!a

bersentuhan dengan uap dan 8airan yang lebih panas pada %asing%asing

tray yang lebih bawah0 7arena pada tiap tray yang dilalui 8airan !eti!a

%engalir !e bawah lebih panas dari pada tray di atasnya, !o%ponen ringan

8airan itu a!an %enguap se%entara yang lebih berat terus %engalir !e

bawah0 7eti!a 8airan %eninggal!an dasar %enara, sebagian a!an ditari!

!eluar sebagai produ! bawah dan sebagian di!e%bali!an !e %enara setelah

terlebih dahulu diuap!an oleh reboiler 0

Pada setiap tray, uap terpisah dari 8a%puran yang %endidih dan nai!

%elalui lubanglubang pada tray yang diatasnya0 2ubanglubang ini

dipasangi pipa yang disebut riser dan di atasnya dipasang bubble cap untu!

%e%a!sa uap yang nai! %engele%bung %elalui 8airan yang ter!ondensasi

pada tray diatasnya0 Pada setiap tray banya! terdapat riser dan bubble cap,

sehingga uap yang nai! bersentuhan se8ara %a!si%al dengan 8airan0

Dengan de%i!ian ter5adi perpindahan panas dan %assa se8ara %a!si%al0

2.( Refluxing dan Reboiling

7arena !er5anya yang tida! benarbenar se%purna, %enara distilasi tida!

%enghasil!an produ! bawah dan atas yang %urni0 Produ! atas %asih

%engandung sedi!it produ! bawah yang teruap!an, dan produ! bawah

%asih %engandung sedi!it produ! atas yang ter!ondensasi0 #'erlap yang

ter5adi dapat disebab!an !arena sulitnya %engendali!an suhu %enara pada

"



!ondisi !onstan dan 8a%puran yang diu%pan!an dapat %engandung

produ!produ! yang di!ehenda!i dengan titi! didih yang ha%pir sa%a

sehingga sulit untu! dipisah!an0

atu 8ara untu! %enghindari ter5adinya o'erlap pada pun8a! %enara disebut

refluxing. Di%ana uap dari pun8a! %enara setelah di!ondensasi!an oleh

!ondensor sebagian %en5adi produ!0 edang!an sisanya dipo%pa!an

!e%bali !e dala% tray atas %enara0 Cairan yang di%asu!!an !e%bali ini

disebut relu!s yang %en5a%in bahwa tray&tray pada pun8a! %enara

%e%ili!i 8u!up 8airan untu! %enghasil!an perpindahan %assa yang

opti%u% dari uap yang nai!0

+eboiler pada !ebanya!an %enara 5uga %enyedia!an sebagian besar panas

yang diperlu!an untu! %en5alan!an distilasi !arena pe%anasan awal untu!

8a%puran asal biasanya tida! 8u!up berguna untu! %enguap!an seluruh

!o%ponen ringan di seluruh %enara0

2.) L'kasi #u!u *ang $ritis

Untu! %e%elihara 5ara! didih setiap produ! yang di!ehenda!i, suhu di

berbagai lo!asi pada %enara distilasi harus di5aga, yaitu pada titi! u%pan,

pun8a! %enara, dasar %enara, dan reboiler 0 uhu pada titi! u%pan %enara

haruslah %erupa!an titi! didih dari 8a%puran yang a!an di%asu!!an !e

dala% %enara distilasi0 Bila suhu pada titi! u%pan lebih tinggi dari pada

titi! didih 8a%puran %a!a produ! yang lebih berat a!an %enguap dala%

9



5u%lah yang berlebihan sehingga a!an bergera! nai! !e %enara0 =a%un bila

suhu titi! u%pan lebih rendah dari titi! didih 8a%puran %a!a a!ibatnya

adalah sebali!nya0

uhu pada pun8a! %enara haruslah %erupa!an de" point dari produ! atas,

berapapun te!anan %enara itu0 Bila suhu pun8a! %enara lebih besar dari

de" point produ! atas, %a!a sebagian produ! bawah a!an %enguap dan

%en5adi bagian dari produ! atas, bu!annya %engalir !e bawah sebagai

8airan, dan apabila lebih rendah %a!a yang ter5adi adalah sebali!nya0

Dengan alasan yang sa%a, suhu dasar %enara haruslah %erupa!an bubble

point produ! bawah, !arena apabila rendah %a!a sebagian dari produ! atas

tida! a!an teruap!an tetapi terperang!ap dala% produ! bawah0

uhu di dala% reboiler harus sa%a dengan suhu dari produ! bawah !arena

tu5uan dari reboiler adalah untu! %enyedia!an panas bagi %enara untu!

%enguap!an se%ua produ! yang lebih ringan dari produ! bawah0

2.+ Distilasi ultik'%p'nen

Pada !ebanya!an industri, proses distilasi diguna!an untu! %e%isah!an

8a%puran yang terdiri dari lebih dari dua !o%ponen0 Prinsip dala% desain

untu! %enara distilasi %ulti!o%ponen u%u%nya sa%a dengan siste% biner,

yaitu hanya ada satu nera8a %assa untu! tiap !o%ponen dala% 8a%puran0

Data !eseti%bangan yang ada diguna!an untu! %enghitung titi! didih dan

1



titi! e%bun0 7onsep untu! relu!s %ini%u% dan total relu!s 5uga sa%a

dengan siste% biner0

u%lah %enara distilasi yang dibutuh!an dala% distilasi %ulti!o%ponen

bergantung pada banya!nya !o%ponen yang terdapat dala% 8a%puran0

ebagai 8ontoh 8a%puran yang terdiri dari n !o%ponen, %a!a dibutuh!an

%enara n1 ra!sinator untu! pe%isahan0 etode perhitungan desain dala%

distilasi %ulti!o%ponen sa%a halnya dengan siste% biner, tray ideal

diasu%si!an dengan stage to stage calculation0 Dengan %engguna!an data

!eseti%bangan yang ada, perhitungan diguna!an untu! %endapat!an titi!

didih dan !o%posisi uap dari !o%posisi 8airan yang diberi!an, serta

%endapat!an titi! e%bun dan !o%posisi 8airan dari !o%posisi uap yang

diberi!an0 Perhitungan desain stage to stage calculation %eliputi

perhitungan trial and error (Gean!oplis, 1996)0

2.+.1 $eseti%&angan Distilasi ultik'%p'nen

7riteria !esei%bangan untu! siste% + asa (uap8air) %ulti!o%ponen

adalah !esa%aan #, P, dan>

.

i E 2

i

di%ana >

.i E yi 0 F.i 0 P 0 ()

2i E 'i 0Hi 0P/#i 000()

0 (:)

11



ebelu% %engapli!asi!an <3 (e(uation of state) untu! %enghitung

!eseti%bangan gas8air 8a%puran nonideal, !oeisien ugasitas Fi

untu! %asing%asing asa perlu dihitung 0 ubungan antara !oeisien

ugasitas dan ;olu%etri8 propertis (*0%ith, +), yaitu >

0 (")

/dapun %etode dasar yang diguna!an untu! substitusi persa%aan

tersebut yaitu *7oa;e e@uation !arena %etode ini dianggap paling

sesuai untu! luida sederhana seperti propane dala% hidro!arbon

ringan (*ia?i, 199+)0

0 (9)

Di%ana > a E 04+:* +#8+0$P8

b E 0"4 *#8$P8

P E te!anan

. E ;olu%e

=a%un !eseti%bangan uap dari 8a%puran ideal hidro!arbon dapat

dihitung dengan persa%aan Dalton dan *oult>

P E PC1 I PC+ I PC6 I PCi 00000(1)

i!a PCi E PoCi JCi , dengan i adalah !o%ponen !ei, %a!a persa%aan

(1) %en5adi>

P E PoC1 JC1 I Po

C+ JC+ I PoC6 JC6 I I Po

Ci JCi 000(11)

1+



7eseti%bangan hidro!arbon dapat dipresentasi!an dengan

persa%aan>

ACi E 7 CiJCi 00000(1+)

i!a 7 Ci adalah !onstanta !eseti%bangan ;aporKli@uid atau !oeisien

distribusi !o%ponen i, nilai 7 tiap !o%ponen dapat ditentu!an se8ara

e%piris dan tiap 7 adalah ungsi te%peratur dan te!anan0 Untu!

hidro!arbon ringan, u%u%nya 7 diasu%si!an tida! berungsi

!o%posisi, yang %ana 8u!up a!urat untu! perhitungan peren8anaan,

dengan 8atatan bahwa siste% yang ideal, sehingga>

7 Ci E P3Ci $ P 0(16)

.olatilitas relati (L) tiap !o%ponen dala% 8a%puran dapat

dideinisi!an dengan 8ara yang sa%a untu! 8a%puran biner0 i!a

!o%ponen propan/ (C6) dideinisi!an sebagai basis !o%ponen dala%

8a%puran %a!a persa%aan (14) %en5adi >

LC1 E 7 C1 $ 7 C6 M LC+ E 7 C+ $ 7 C6 M LC6 E 7 6 $ 7 C6 E1 M LCi E 7 Ci $ 7 C6

2.+.2 Titik Didi! dan Titik E%&un

Proses distilasi %en8a!up !egiatan penguapan dan penge%bunan0

Penguapan a!an ter5adi pada !eadaan didihnya0 #e%peratur di%ana

8airan a!an %endidih disebut dengan titi! didih )boiling point*0 uatu

8airan a!an %endidih bila te%peraturnya 8u!up tinggi, sehingga

te!anan uapnya a!an sa%a dengan te!anan per%u!aan 8air0 adi

5elaslah bahwa titi! didih suatu 8airan a!an berubah bila te!anan pada

per%u!aan 8airan berubah0 ebali!nya penge%bunan ter5adi pada

16



!eadaan e%bunnya0 #e%peratur di%ana ter5adinya penge%bunan

disebut dengan titi! e%bun (de" point ) (Gean!oplis, 1996)0

a0 #iti! Didih

Pada te!anan tertentu, titi! didih atau titi! uap 8a%puran beberapa

!o%ponen harus %e%enuhi N yi E 10 Untu! 8a%puran yang terdiri dari

!o%ponen /, B, C, dan D dengan C sebagai basis !o%ponen, %a!a>

N yi E N 7 i'iE 7 C N Li'iE 1 000(1)

Dengan trial and error , te%peratur diasu%si!an dan nilai Li dihitung

dari nilai 7 i pada te%peratur tersebut0 7e%udian nilai 7 C dihitung dari

7 C E 1$ N(Li 'i) etelah te%peratur a!hir di!etahui, !o%posisi uap

dapat dihitung dengan persa%aan>

yi E Li'i$ N Li'i 000(1)

b0 #iti! <%bun

Perhitungan titi! e%bun 5uga dila!u!an dengan trial and error,

N 'iE N (yi$ 7 i) E (1$7 C) N(yi$ Li) E 1 000(1:)

=ilai 7 C dihitung ngan 7 C E N (yi $ Li)0 etelah te%peratur a!hir

di!etahui, !o%posisi li@uid dapat dihitung dengan persa%aan>

'iE (yi$ Li) $ N (yi$ Li) 000(1")

2.+.3 A,e'tr'pe

/?eotrop (constant boiling mixtures) adalah 8a%puran dengan

!o%posisi yang !onstan pada te!anan tertentu0 i!a te!anan total

diubah, bai! titi! didih %aupun !o%posisi a?eotrop 5uga a!an berubah0

/?eotrop bu!an %erupa!an suatu senyawa pasti yang !o%posisinya

14



!onstan pada seluruh range te%peratur dan te!anan, tetapi %erupa!an

suatu 8a%puran yang dihasil!an dari intera!si gaya inter%ole!uler

dala% larutan0(aron, 19:4)0

2.+.( Key Component

ra!sinasi 8a%puran %ulti!o%ponen dala% %enara distilasi hanya

%engi5in!an pe%isahan diantara dua !o%ponen0 Untu! 8a%puran /,

B, C, D, dan seterusnya, pe%isahan pada satu %enara hanya dapat

ter5adi antara / dan B, atau B dan C, dan seterusnya0 7o%ponen yang

dipisah!an disebut light key, di%ana lebih ;olatil dan hea'y key0

7o%ponen yang lebih ;olatil daripada light key disebut light

component 0 edang!an !o%ponen yang !urang ;olatil daripada hea'y

key disebut hea'y component (Gean!oplis, 1996)0

2.+.) T'tal Re-luks

Pada !eadaan total relu!s 5u%lah tray yang diperlu!an adalah

%ini%u%, tetapi berarti feed dan !edua produ! !olo% adalah nol0

/rtinya seluruh uap yang die%bun!an pada !ondensor (total)

di!e%bali!an !e dala% !olo% dan seluruh li(uid di dasar !olo%

diuap!an !e%bali se%entara feed tida! ada yang %asu!0 Dala%

!eadaan seperti ini dapat pula dianggap bahwa !eadaan di%ana

diperlu!an reboiler , !ondensor, dan dia%eter !olo% ta! terhingga

u!urannya0

a0 ini%u% ray pada #otal *elu!s

1



Pada distilasi %ulti!o%ponen, nilai %ini%u% tray teoritis (=%) dapat

ditentu!an dengan persa%aan enske>

=% E log O (J 27 $ J7 )D (J7 $ J27 ) 0(19)

2og (L2, a;)

=ilai ratarata L2 dapat dihitung dari L2D pada top te%peratur dan L2

pada bottom te%peratur0

!- !D !.a'g α α α 0= 000(+)

b0 Distribusi 7o%ponen

Untu! %engetahui apa!ah non key component terdistribusi atau tida!

pada produ! distilat dan bottom dapat ditentu!an dengan

%engguna!an persa%aan Shiras>

, /

D /

0,

0D

0

0 E

1

1

−

−

.D !

0

α

α

, 1

D /

!.,

!D

0

0 I

1

0

−

!.

0 !.

α

α α

, 1

D /

, %.

%.D

0

0 0

(+1)

Di%ana untu! (' 5D 0D) $ (' 5 0 ) Q ,1 atau R 1,1 %a!a !o%ponen 5

tida! terdistribusi dan untu! (' 5D 0D) $ (' 5 0 ) antara K,1 dan ,99

%a!a !o%ponen 5 terdistribusi (#reyball)0

edang!an untu! %enghitung distribusi dari non key component pada

produ! distilat %aupun bottom dapat diguna!an persa%aan

%engstebeck and Gedes>

2og (di$bi) E / I C log Li 000(++)

2.+.+ Shortcut Method untuk ini%u% Re-luks Rati'

1



ini%u% relu!s rasio (* %), adalah rasio relu!s yang dibutuh!an

pada 5u%lah tray yang diperlu!an untu! %e%isah!an key component ,

atau dapat pula di!ata!an suatu harga relu!s rasio di%ana pe%isahan

yang diingin!an diperlu!an tray ideal yang ta! terhingga 5u%lahnya0

adi dala% hal ini harga aliran uap (.) adalah %ini%u%, yang berarti

u!uran !ondensor dan reboiler 5uga %ini%u%0 Untu! %enghitung

relu!s rasio dapat diguna!an %etode 2nder"ood3s dengan

%engguna!an !onstanta nilai L ratarata dan diasu%si!an flo"rate

!onstan pada !edua se!si to"er 0 Dua persa%aan yang diguna!an untu!

%enentu!an relu!s rasio adalah>

1 K @ E N ((Li'i) $ (Li K S)) 000(+6)

* % I 1 E N ((Li'iD) $ (Li K S)) 000(+4)

=ilai @ %erupa!an rasio 5u%lah panas yang dibutuh!an untu!

%enguap!an 1 %ol feed terhadap panas laten penguapan dari feed 0

=ilai @ berbeda untu! setiap !ondisi feed yang %asu!0 i!a feed %asu!

pada titi! didihnya %a!a nilai @ E 1, 5i!a feed %asu! sebagai uap pada

titi! e%bun %a!a nilai @ E , untu! cold li(uid feed @ R 1 dan untu!

superheated 'apor @ Q 0

=ilai 'iD tiap !o%ponen distilat diper!ira!an untu! nilai pada relu!s

%ini%u%0 Per!iraan nilai yang dihasil!an %engguna!an persa%aan

enske, sehingga tiap Li a!an ber;ariasi dengan te%peratur, Li ratarata

diper!ira!an dengan %engguna!an Li pada te%peratur ratarata antara

top dan bottom0 Untu! %endapat!an nilai * %, nilai S perta%a

dihasil!an dengan trial and error. =ilai S ini berada pada nilai L pada

1:



light key dan hea'y key, yaitu 10Dengan nilai S ini %a!a * % dapat

dihasil!an (Gean!oplis, 1996)0

2.+. Shortcut Method untuk enentukan "u%la! Tray pada Re-luks

Rasi'

a0 u%lah ray 3perasional

Penentuan 5u%lah tray %ini%u% untu! total relu!s dan %ini%u%

relu!s rasio biasanya diguna!an untu! %enentu!an range 5u%lah tray

yang diperlu!an dan !ondisi aliran0 +ange ini sangat %e%bantu untu!

%e%ilih !ondisi operasi dala% perhitungan desain0 Shortcut method

yang penting dala% %enentu!an 5u%lah tray teoritis yang dibutuh!an

untu! operasi relu!s rasio adalah dengan %engguna!an !orelasi

e%piris dari 4rbar dan $addrox0 3perasi relu!s rasio di!orelasi!an

dengan %ini%u% relu!s yang didapat dengan %engguna!an

2nder"ood3s method, 5u%lah tray %ini%u% (=%) didapat dengan

enske method dan 5u%lah tray = pada operasi * (Gean!oplis, 1996)0

b0 Per!iraan 2o!asi eed ray

irkbride %ene%u!an %etode untu! %e%per!ira!an 5u%lah tray

teoritis atas dan bawah feed yang dapat diguna!an untu!

%e%per!ira!an lo!asi feed tray.

2og =e$= E ,+ log O(J $J2) ($D) (J2$J)+000(+)

Di%ana =e adalah 5u%lah stage teoritis di atas feed tray dan = adalah

5u%lah stage teoritis di bawah feed tray.

1"



80 *elu!s 3pti%u% dan *elu!s 3perasi

Pada total relu!s diperlu!an reboiler, condenser , dan dia%eter !olo%

yang terhingga besarnya, dan ini a!an %enyebab!an tingginya %odal

dasar0 De%i!ian pula bila operasi dila!u!an pada relu!s %ini%u%,

a!an diperlu!an tray yang terhingga 5u%lahnya dan a!ibatnya %odal

dasar 5uga tinggi0 otal cost adalah 5u%lah dari biaya fixed charges,

yang %erupa!an prsentase dari %odal dasar dan biaya operasi, di%ana

biaya operasi a!an %ening!at dengan %a!in besarnya relu!s0

ehingga untu! biaya operasi yang serendahrendahnya diperlu!an

penentuan relu!s rasio opti%al0 U%u%nya relu!s rasio

operasi$opti%u% se!itar 1,+ K 1, !ali relu!s %ini%u% (Gean!oplis,

1996)0

2. Nera/a Energi pada enara Distilasi

Persa%aann U%u% =era8a <nergi>

+ate of energy in K +ate of energi out I +ate of Generation K +ate of

4nergy consumed E +ate of 5ccumulation 0000(+) (Coulson, 19"9)

Pada proses distilasi, tida! ter5adi rea!si sehingga generasi dan energy

consumed E 0 Pada !eadaan Steady, tida! ada a!u%ulasi energi0 3leh !arena

itu, berdasar!an persa%aan u%u% nera8a energi>

+ate of energy in K +ate of energi out I +ate of Generation K +ate of

4nergy consumed E )(energydt

d (energi tida! berubah terhadap wa!tu)

0(+:)

19



+ate of energy in E +ate of energi out 00(+")

6nput E +eboiler heat input (T* ) I eed sensible heat ()00000(+9)

#utput E Condenser cooling (TC) I op product sensible %eat (D) I Bottom

product sensible heat ()0(6)

0a%&ar 2.1 Distilasi k'l'% seder!ana dengan 1 u%pan condenser, reboiler.

=era8a <nergi #otal>

-nput E 3utput

T* I E TC IDI

=era8a energi di se!itar condenser >

input E output

. E D I2 I TC

TC E . D 2

ehingga>

=era8a energi pada reboiler>

+



T* E TC I D I

7onsu%si <nergi pada %enara distilasi %erupa!an besarnya energi yang

dibutuh!an untu! %en5alan!an proses pe%isahan pada %enara distilasi0

7onsu%si energi pada %enara distilasi E T* I

2. #i%ulat'r %enggunakan Hss

Per!e%bangan industri !i%ia dari hulu dan hilir di -ndonesia yang berbasis!an

pada pe%anaatan su%ber daya ala% %inya! dan gas bu%i se%a!in pesat0 al ini

%enyebab!an !ebutuhan terhadap perhitungan %eat and $aterial Balance,

-nstru%entasi dan pendu!ungnya yang dila!u!an oleh proses enginer a!an

se%a!in penting0 Perhitungan ini diperlu!an tida! hanya saat peran8angan awal

pabri! tetapi 5uga pada saat pabri! telah beroperasi0 Perhitungan %eat and

$aterial Balance, -nstru%entasi dan pendu!ungnya harus %e%ili!i ting!at

a!urasi dan ;aliditas yang tinggi dan dapat dipertanggung 5awab!an0 Pesatnya

per!e%bangan te!nologi sangat %e%bantu dala% %enyelesai!an proble%a di

atas, terbu!ti dengan ber!e%bangnya soft"are&soft"are peran8angan sebagai alat

bantu perhitungan bagi insinyur !i%ia0

ysys adalah progra% yang diran8ang untu! %ensi%ulasi!an proses di dala%

suatu pabri!0 Dengan %engguna!an progra% ini, perhitunganperhitungan

untu! %endesain suatu proses yang ru%it (!arena %elibat!an banya! ru%us) dan

%e%erlu!an wa!tu yang la%a bila di!er5a!an se8ara %anual (by hand ) dapat

dengan 8epat dila!u!an0 ysys sendiri adalah sing!atan dari %yphothetical

System (siste% hipotesa)0 i%ulasi proses artinya %e%buat suatu proses produ!si

+1

http://bmdstreet.com/training-hysys





suatu bahan !e dala% diagra% alir proses ( Process lo" Diagram) dan

%enghitung nera8a %assa dan nera8a panas$energi pada %asing%asing peralatan

yang diguna!an0 ysys dapat diguna!an untu! %eran8ang beberapa peralatan

pada pabri! yang baru atau a!an didiri!an ( sizing ) atau %enge;aluasi !iner5a

suatu peralatan pada pabri! yang sudah ada (rating )0 sysy %e%ili!i !elebihan

daripada progra%progra% si%ulasi proses lainnya0 Progra% ini bersiat intera!ti

!arena langsung %e%beritahu!an input apa yang !urang pada saat penggunanya

%endesain suatu proses dan 5uga langsung %e%beritahu!an apabila ada !esalahan

yang ter5adi0 Dengan de%i!ian progra% ini dapat di!ata!an user

friendly atau %udah diguna!an0

otware ini di!e%bang!an oleh /spente8h yang se%ula %erupa!an Di;isi

Penge%bangan #e!nologi 7o%ersial pada /d;an8ed yste% or Pro8ess

<ngineering (/P<=), yaitu sebuah laboratoriu% siste% proses ting!at lan5ut

%ili! assa8husetts -nstitute o #e8hnology (-#)0 )5nonim,7897*

++



BAB III

PELA$#ANAAN TU0A# $HU#U#

3.1 Ta!apan PelaksanaanTugas $!usus

Pela!sanaan tugas !husus dila!u!an di Unit BB Distiller CD&GP pada

tanggal 6 s0d ebruari +140

Dala% pela!sanaan tugas !husus ini, tahaptahap yang di la!u!an untu!

opti%asi !olo% debutanizer adalah >

10 tudi literatur %engenai prosesproses di unit BBDistiller teruta%a di

!olo% debutanizer.

+0 engu%pul!an data !olo% dan !ondisi operasi0

60 Pe%buatan si%ulasi opti%asi !olo% debutanizer %engguna!an progra%

si%ulator ysys dengan basis data !olo% dan spesii!asi eed0

40 enentu!an !ondisi operasi dengan %e%perhitung!an !esesuaian

spesii!asi produ! hasil si%ulasi terhadap spesii!asi eed di !olo%

debutanizer sehingga didapat!an !ondisi operasi dan produ! yang sesuai

dengan spesii!asi0

+6



0 Pe%buatan si%ulasi untu! %enentu!an 5u%lah tray teoritis dengan

%engguna!an 2nit #peration (Short Cut Distillation* pada si%ulator

ysys0

0 enentu!an eesiensi tray dengan perbandingan tray a!tual dengan tray

teoritis0

Diagra% alir dari !eseluruhan pela!sanaan tugas !husus >

+4

Pengu%pulan data

!ondisi operasi

tudi 2iteratur

i%ulasi dan opti%asi

!olo% debutanizer

i%ulasi !olo%debutanizer berdasar!an

!ondisi a!tual

Pe%buatan si%ulasi Short

Cut Distillation

enghitung <isiensi #ray

o;erall



Ga%bar 601 Diagra% alir pela!sanaan tugas !husus

#abel 601 Data 7ondisi 3perasi 7olo% Debuthani?er Unit BB Distiller CD&GP

7ondisi operasi

eed (#$D) 149,1

#e!anan top !olo% (!g$8%+)

#e!anan botto% !olo% (!g$8%+) 01:

#e%peratur top !olo% (C) ::04

#e%peratur botto% !olo% (C) 1110

eed tray ++u%lah tray 44

III.2 Rin/ian $egiatan

/dapun !egiatan yang dila!u!an sela%a %ela!sana!an 7er5a Pra!te! di P#

P<*#/-=/ *U --- Pla5uungai Gerong adalah sebagai beri!ut>

#abel 60+ *in8ian 7egiatan

7egiatan+ anuari s0d +

ebruari +14

3rientasiu%u% diCD&2

3rientasidi P<

3rientasidi

CD&GP

dan

tudiliteraur danPenentuan

#ugas

Penga%bilanData

Pela!sanaan#ugas

7husus dan

peleng!apan

+

.alidasi data dan hasil

si%ulasi

7esi%pulan



Utilitas 7husus data

inggu

!e K 1

+an

+1an

++an

+6an

+4an

inggu7e K +

+:an

+"an

+9an

6an

61an

inggu

7e K 6

6eb

4eb

eb

eb

:eb

inggu7e K 4

1eb

11eb

1+eb

16eb

14eb

inggu7e

1:eb

1"eb

19eb

+eb

BAB I4

+



HA#IL PERHITUN0AN

Dari perhitungan yang telah dila!u!an diperoleh hasil sebagai beri!ut>

1. Nera/a %assa k'l'% debutanizer

#abel 401 =era8a assa #otal asil i%ulasi 7olo% Debutani?er !ondisi a!tual

$'%p'nen5eed

Pr'duk

Distilate 65BB7 B'tt'% 65eed

#tripper7

8- assa

6T9D7

8D assa

6T9D7

8: assa

6T9D7

C6 014+6 0+1++ 0699 0+1++

iC4 049 :046 016"66 :069 04:: 04"

nC4 0199"19 +90:9 04: +0:9 0611: +0999

iC

nC

CI

01"++

0+4664:

061961

+:0:

60+"

4:06

019914

019"1

1044+

"066

01""

0+9114+

0496"

1:06

+:096"9

4:06+1#otal 1 14901 1 601" 1 9096+

#abel 40+ =era8a assa #otal asil i%ulasi 7olo% Debutani?er setelah

opti%asi

$'%p'nen

5eed

Pr'duk

Distilate 65BB7 B'tt'% 65eed

#tripper7

8- assa 8D assa 8: assa

+:



6T9D7 6T9D7 6T9D7

C6 091 016: 066 016: 0

iC4 0+ :049+ 0+:+4 :0491 01 01

nC4 0199" +90:9 0:941 +9094 0"+6 09+

iC

nC

CI

01"+4

0+466+

06196

+:0:

60+"

4:06

0+4"6""

06+4"

04+++

+:0:9:

60+:

4:06+1

#otal 1 14901 1 6:06++: 1 1110:9

#abel 406 Data !ondisi operasi !olo% debutani?er

Data

/!tual

Datai%ulasi

(opti%asi)

DataPlant

#est"

Data

Desain

eed (#$D) 14901 14901 19,66:

#op Produ! (#$D) 6,1 6:06+ 1+,:4:

Botto% Produ! (#$D) 9 1110" 14,9

*elu!s (#$D) :0 +

#e!anan eed (!g$8%+) 140+ 140+

#e!anan #op !olo% (!g$8%+) ,1: ,9

#e!anan Botto% !olo% (!g$8%+) ,+: 01: 0" :,#e%peratur eed (oC) 1660 1660:

#e%peratur atas (oC) ::,1 0 10

#e%peratur bawah (oC) 11+ 11:04 11+09 1+

eed tray ++ ++ ++ ++

u%lah tray 44 44 44

*elu!s rasio

eed Condenser (#$D)

eed *eboiler (#$D)

Condenser Duty (!8al$day)*eboiler Duty (!8al$day)

104+

1+"0:

1"+0

909:"04+:4

0"6

+9+06

6"

++0+:1:1"09:9

1+60:+11"0""4

2. Hasil per!itungan ju%la! tra te'ritis dengan %enggunakan Unit

peration 6 Short Cut !istillation" pada si%ulat'r Hss.

#abel 404 Perhitungan #ray #eoritis 7olo% Debutani?er

+"



Data i%ulasi Short Cut Distillation

*elu!s ini%u% +0:+

*elu!s *asio 0"6

#ray %ini%u% 61

#ray a8tual 41

eed tray 6"

#e!anan 7ondenser (!g$8%+)

#e%peratur 7ondenser (oC) 0

#e!anan *eboiler (!g$8%+) 01:

#e%peratur *eboiler (oC) 11:04

3. E-isiensi Tra

3;erall #ray <i8ien8y (Coulson, 19"6)

< E ' 1 V

< E

< E 9601 V

7eterangan >

< E 3;erall #ray <i8ien8y

+9



BAB 4

PEBAHA#AN

Proses pada !olo% debutanizer unit Butane Butylene Distiller (BB Distiller)

CD&GP bertu5uan untu! %e%isah!an u%pan yang berasal dari produ! bottom

!olo% depropanizer %en5adi produ! atas berupa Butane Butylene (BB) sebagai

6



feed pada unit 5lkylasi serta produ! bawah berupa ra!si yang lebih berat dari C4

!e%udian %en5adi feed untu! !olo% tripper0

Proses yang ter5adi pada !olo% debutanizer adalah proses distilasi

%ulti!o%ponen di%ana prosesnya %elibat!an banya! !o%ponen sehingga harus

ditentu!an !o%ponen light key dan hea'y key, di%ana isopentane (iC) sebagai

hea'y key dan normal butane (nC4) sebagai light key0

etelah dioperasi!an sela%a W : tahun, dilihat dari data lapangan dan control

room, alat instru%entasi ( flo" meter ) %enun5u!!an !etida! a!uratan yang

%enyebab!an tida! a!uratnya data !ondisi operasi yang terlihat sehingga

berda%pa! pada pengaturan !ondisi unit dan opti%asi proses0 3leh sebab itu di

perlu!an e;aluasi dan opti%asi !iner5a !olo% debutanizer unit BB Distiller

dengan %engguna!an sotware si%ulasi ysys ( %yphothetical System) untu!

%engetahui !ondisi operasi opti%u%0 i%ulasi di5alan!an berdasar!an !ondisi

operasi yang didapat!an dari control room BB Distiller dan data !o%posisi tiap

!o%ponen yang didapat!an %elalui laboratoriu% P#0P<*#/-=/ *U --- Pla5u K

ungai Gerong0 Data !o%posisi yang didapat!an hanya pada feed !olo%

depropanizer yaitu !o%posisi unstab dan !o%posisi !ondensat, na%un untu!

!o%posisi feed debutanizer tida! ada !arena sampling test untu! %elihat

!o%posisi dari !olo% debutani?er rusa! sehinnga dala% penger5aan si%ulasi

!olo% debutanizer , feed didapat!an dari bottom !olo% depropanizer yang

%erupa!an hasil si%ulasi dengan %engguna!an ysys0

61



7e%a%puan !olo% untu! %e%isah!an !o%ponen %enurut ra!sinya 5uga

dipengaruhi oleh panas yang ditranser oleh reboiler dan pada !e%a%puan

!ondensor untu! %engubah asa uap destilate %en5adi ase 8air dengan cooling

"ater 0 Pada !olo% debutanizer ini tipe reboiler yang diguna!an %erupa!an

parsial reboiler yaitu sebagian hasil bawah yang tertinggal di !olo% dididih!an

!e%bali dan sisanya dia%bil sebagai produ! bawah sedang!an tipe !ondensor

yang diguna!an adalah total !ondensor di%ana se%ua uap di!ondensasi!an dan

di!e%bali!an !e dala% !olo% dan sebagian %en5adi produ!0 Dari hasil si%ulasi

!olo% debutanizer setelah opti%asi didapat!an !ondensor duty sebesar ++0+:1:

(!8al$day) dan reboiler duty sebesar 1"09:9 (!8al$day) sedang!an hasil

si%ulasi berdasar!an !ondisi a!tual didapat!an !ondensor duty sebesar 909:"

(!8al$day) dan reboiler duty sebesar 04+:4 (!8al$day), ter5adi pening!atan

setelah diopti%asi0 al ini disebab!an !arena %assa hidro!arbon yang %asu!

pada !ondensor dan reboiler setelah opti%asi lebih banya! yaitu dari 1+"0: #$D

%en5adi +9+06 #$D dan 1"+0 #$D %en5adi 6" #$D seperti ditun5u!!an oleh

ru%us T E %0Cp0X#, se%a!in besar %assa %a!a energy yang dibutuh!an 5uga

se%a!in besar !arena %assa dan energy berbanding lurus dan ting!at !e%urnian

produ! top pada saat diopti%asi 5auh lebih %urni dibanding!an dengan si%ulasi

pada !ondisi a!tual0

i%ulasi pe%buatan !olo% debutanizer di5alan!an dengan !ondisi a!tual dengan

te%peratur atas ::01 C, te%peratur bawah 11+ C, te!anan !olo% 01: !g$8%+g,

yang didapat!an dari control room, didapat!an !o%posisi BB dengan ting!at

!e%urnian normal butane dan iso butane sebesar 40: V, !o%ponen iso pentane

6+



dan normal pentane sebesar 606 V0 7o%ponen iso pentane dan normal pentane

sangat tida! diharap!an pada produ! atas !olo% debutanizer !arena tida!

dii?in!an untu! !o%ponen 2PG dan feed /l!ilasi0

Pada !o%posisi BB dengan ting!at !e%urnian dari normal butane dan iso

butane sa%pai 99, V, !o%ponen iso pentane dan pentane V, hal ini

disebab!an !erena sudah dila!u!an opti%asi untu! %endapat!an !o%posisi BB

seperti yang diharap!an, !arena !o%ponen pada BB diharap!an tida! ada

!o%ponen iso pentane dan pentane yang teri!ut %en5adi produ! atas dari !olo%

debutanizer !arena tida! dii?in!an untu! !o%ponen 2PG0 Untu! %endapat!an

!o%posisi BB dengan ting!at !e%urnian tersebut, !ondisi operasi dari !olo%

harus tetap di5aga dengan top temperature ," C, bottom temperature 116C,

bottom pressure 01: !g$8%+g dan top pressure !g$8%+g0 Dari hasil perhitungan

dengan %engguna!an ysys pada unit operation short cut distillation didapat!an

5u%lah tray teoritis yaitu 41 tray ter%asu! reboiler, sedang!an !ondisi a!tual yang

ada di lapangan terdapat 44 tray0 al ini dapat disebab!an oleh beberapa a!tor

salah satunya adalah a!tor la5u alir u%pan0 2a5u alir hidro!arbon yang %en5adi

u%pan !olo% debutanizer saat ini sudah ber!urang, yaitu dari 19,66: #$D

hingga %en5adi 149,1 #$D0 elain perubahan la5u alir dii!uti 5uga dengan

perubahan te%peratur dan te!anan untu! %enyesuai!an antara !eadaan desain

!olo% dan !ondisi a!tualnya saat ini0 Dari hasil perhitungan %engguna!an

si%ulasi diperoleh bahwa eisiensi !olo% debutanizer dengan %engguna!an

eisiensi o'erall adalah 96 V dengan ting!at !e%urnian dari normal butane dan

iso butane sa%pai 99, V0 7eadaan ini %enun5u!!an bahwa !olo% beoperasi

66



dengan sangat opti%al, al ini disebab!an !arena pada saat %en5alan!an si%ulasi

hysys sudah banya! dila!u!an opti%asi pada !ondisi operasi yang

pengoperasiannya berbeda dengan !ondisi a!tual, sesuai dengan tu5uan tugas

!husus ini0

BAB 4I

$E#IPULAN

/dapun !esi%pulan yang dapat dia%bil dari tugas !husus opti%asi !iner5a !olo%

debutanizer unit Butane Butylene Distiller adalah >

64



Untu! %endapat!an ting!at !e%urnian dari normal butane dan iso butane sa%pai

990 V !ondisi operasi dari !olo% harus tetap di5aga dengan top temperature ,"

C, bottom temperature 116

C, bottom pressure 01: !g$8%+

g dan top pressure

!g$8%+g, dengan !ondisi operasi ini didapat!an 5u%lah tray teoritis yaitu 41 tray

ter%asu! reboiler %engguna!an hysys pada unit operation short cut distillation.

optimasi kolom dktanizer di pt. pertam-1

Documents