LAMPIRAN FURNACE 011 F101 A 1. PANAS MASUK FURNACE Diketahui : a.
Panas Pembakaran Fuel Gas komponen
BM
H2
2.02
N2
28.02
CO2
% Mol
Berat
% Berat
62.9
1.27
2293.87
44.01
0.1
0.04
0.277
C1
16.04
8.2
1.32
8.28
989.82
C2
30.07
6.9
2.07
13.061
1482.53
C3
44.1
8.9
3.92
24.707
2737.51
nC4
58.12
5.5
2.03
6.22
1399.97
IC4
58.12
1.7
0.99
12.805
678.25
IC5
72.15
0.4
0.29
1.817
196.59 196 .59
nC5
72.15
0.7
0.51
3.179
344.72
C6+
86.17
1.6
1.38
8.679
935.5
H2S
34.08
sum
545.05
96.9
13.82
79.025
11058.76
NHVFG = 11058,76 kcal/kg = 19892,46 BTU/lb m fg = 93828,62 lb/D = 3909,52 lb/hr
Q1
NHV (kcal/kg)
m fg NHV fg = 93828,62 lb/D X 19892,46 Btu/lb = 1866482070 Btu/D = 77770086,25 Btu/hr
b. Panas Sensible pembakaran Fuel Gas mFG = 93828,62 lb/D = 3909,52 lb/hr Toperasi = 30 oC = 86 oF
Q2
m fo Cp fo T fo
Tabel b.1 Hasil Perhitungan Panas Fuel Gas
komponen
Mass Rate (lb/D)
Cp (Btu.lb F)
Q (Btu/D)
o
H2
0.196
0.44
2.244
H2S
0.03
0.24
0.19
N2
0.007
0.24
0.045
C1
0.063
0.53
0.873
C2
0.192
0.42
2.091
C3
0.399
0.4
4.148
IC4
0.178
0.4
1.848
NC4
0.259
0.4
2.696
IC5
0.028
0.4
0.287
nC5
0.018
0.4
0.191
C6+
0.077
0.4
0.799 15.41
Jadi panas sensible pembakaran fuel gas sebesar 15,41 lb/hr c.
Panas Pembakaran Fuel oil
mFO
= 516520,41 lb/D = 21521,68 lb/hr Uraian
Satuan
Sg
Awal
Tengah
0.9245
0.9331
18,995
18,890
115
90
Caloric Value Gross
Btu/lb
Pour Point Actual
oF
Ash Content
% wt
0.030
0.001
Water Content
% vol
0.05
0.05
Sulphur Content
% wt
0.55
0.84
Nitrogent Content
ppm
1,663
NHVFO
-
avg
0.9288 18,942 102.5 0.0155 0.05 0.695 831.5
= Qv – (0,01) Qv (% H2O + % Ash + % S) + 22,5 (% S) – 5,85 (% H2O)
= 18,942 – (0.01) 18,942 ( 0,05 + 0,0155 + 0,695) + 22,5 (0,695) – 5,85 (0,05) = 18813,295 Btu/lb
Q3
m fo NHV fo
= 21521,68 lb/hr X 18813,295 Btu/lb = 404893714,7 Btu/hr
d. Panas Sensible Pembakaran Fuel Oil Sg FO = 0,9656 0 API = 15,041 = 58,8783 Ρ H2O TFO-in = 130oC = 266oF TRef = 60oC Volumetric rate dari FO = 11,84 m 3/hr = 418,2 ft3/hr T average-FO = 1/2 (TFO-in + TRef ) = 1/2 (266+60) oF = 163 oF CP-FO = 0,46 BTU/lboF ∆T = TFO-in – TRef = 266oF – 60oF = 206oF MFO-in
Q4
= Sp.gr FO x Ρ H2O x volumetric rate = 0,9656 x 58,8783 x 418,2 = 23775,65 lb/hr
m fo Cp fo T fo = 23.775,65 x 0,46 x 163 = 2252980,59 Btu/hr
e.
Panas Atomizing Steam Rasio atomizing = 0,2 – 0,5 lb Steam/lb Fuel Oil mAS = 0,3 x Q3-FO = 0,3 x 21.521,68 lb/hr x 1lb mole/ 18 lb = 6456,504 lb/hr Temperatur = 340 oF Mencari panas laten (λ) dari otomizing steam menggunakan table F.3 (smith van ness) halaman 729 maka didapatkan panas laten 879 Btu/lb.
Besarnya panas atomizing steam :
Q5
mas H as
= 6456,504 lb/hr x 879 Btu/lb = 5675267,016 Btu/hr f.
Panas Yang Dibawa Crude Sg-crude
= 0,82 = 206,73 oC = 404,11 oF
Tcrude Mass rate crude
= 49643721,34 lb/D = 2068488,38 lb/hr
Taverage
= ½ (404,11 oF + 60 oF) = 232,055 oF
Cp untuk Sg crude diperoleh dari kern halaman dengan referensi T average
Cp crude = 0,475 Btu/lb oF ∆T = 404,11 oF – 60 oF = 344,11 oF Besarny panas yang dibawa oleh crude (Qc-in) QRC-in = MC.CP crude.∆T = 2068488,38 x 0,475 x 344,11 = 338099079.8 Btu/hr
g. Panas Udara Pembakaran T udara pembakar = T air = 32 oC = 89,6 oF % excess O2 = 2,6 % Dari grafik properties of the products of combustion diperoleh : Perbandingan berat H2:C pada fuel gas yang terbakar adalah 0,1:2
Pada fuel gas Berat C yang terbakar :
Mass rate C
=
+,
=
,
× 3909,52 /ℎ
= 3257,93 lb/hr 7,
Mole rate C
=
mass rate H2
= 3909,52 – 3257,93 = 651,59 lb/hr
Mole rate H2 (nH2)
= 271,49 lbmole/hr
= 651,59/2 = 325,795 lbmole/hr
Reaksi yang diasumsikan berlangsung sempurna : Cn Hm + O2
H2 + ½ O2
C + O2
CO2 (1)
nCO2 + mH2O
H2O (2)
Dari reaksi di atas reaksi (1) dan (2) : Mole rate O2 untuk pembakaran = nc + ½ nH 2 = 183,35 + ½ (325,795) = 346,24 lbmole/hr Mole rate CO2 hasil pembakaran = nc = 183,35 lbmole/hr Mole rate H2O hasil pembakaran = nH 2 = 346,24 lbmole/hr
Pada fuel oil
Mass rate C
=
+,
=
,
× 21521,68 lb/hr
= 19565,16 lb/hr Mole rate C
=
mass rate H2
6,6
=1630,43 lbmole/hr
= 21521,68 – 19565,16 = 1956,52 lb/hr
Mole rate H2 (nH2) = 1956,52/2 = 978,26 lbmole/hr Reaksi yang diasumsikan berlangsung sempurna : Cn Hm + O2 H2 + ½ O2 C + O2 CO2 (1) nCO2 + mH2O H2O (2) Dari reaksi di atas reaksi (1) dan (2) : Mole rate O2 untuk pembakaran = nc + ½ nH 2 = 1651,09 + ½ (978,26)) = 2140,22 lbmole/hr Mole rate CO2 hasil pembakaran = nc = 1651,09 lbmole/hr Mole rate H2O hasil pembakaran = nH 2 = 2140,22 lbmole/hr
Mencari mass rate O2 dan N2 pada udara masuk Mole rate O2 untuk pembakaran (teoritis) = nO2 pada pembakaran FO + nO 2 pada pembakaram FG = 2140,22 lbmole/hr + 346,24 lbmole/hr = 2486,46 lbmole/hr
% excess O 2 = 2,6 %
=
−
− 486,46 486,46
× 100 %
× 100 %
Mole rate O2 masuk = 2551,1 lbmole/hr Asumsi perbandingan N2 : O2 di atmosfer sebesar = 79 : 21 Mole rate N2 pada udara masuk =
7
× 2551,1
= 9597 lbmole/hr
Mencari panas O2 dan N2 pada udara masuk Mass rate O2 masuk = 2551,1 x 32 = 81635,2 lb/hr Mass rate N2 masuk = 9597 x 28 = 268716 lb/hr
= ½ (Tfg + Tref )
T average
= ½ (89,6 oF + 60 oF) = 74,8 oF Dari kern halaman 805 didapatkan CpO 2 dan CpN2 dengan referensi T average
CpO2 = 0,22 Btu/lboF CpN2 = 0,25 Btu/lboF ∆ T = 89,6 oF- 60 oF = 29,6 oF Q O2-in = MO2 CPO2 ∆ = 81635,2 x 0,22 x 26 = 466953,34 Btu/hr Q N2-in =M N2 CPN2 ∆T = 268716 x 0,25 x 26 = 1746654 Btu/hr Q udara masuk
= Q air = Q O2-in + Q N2-in = 466953,34 + 1746654 = 2213607,34 Btu/hr
Total Panas Masuk :
Q1
=
Q2
=
Q3
=
404.893.714,7
Btu/hr
Q4
=
2.252.980,59
Btu/hr
Q5
=
5.675.267,016 Btu/hr
Q yang dibawa crude
=
Q udara masuk
= =
77.770.086,25 15,41
338.099.079,8 2.213.607,34 830.904.751,1
Btu/hr lb/hr
Btu/hr Btu/hr Btu/hr
2. PANAS KELUAR (HEAT LOSS) a. Panas Yang Diserap Crude Mass rate crude yang keluar
= Mass rate crude yang masuk = 2068488,38 lb/hr
= 404,11 oF = 661,74 oF = (661,74 + 404,11)/2 = 532,92 oF = 0,55 Btu/lb oF = 661,74 – 404,11 = 257,63 oF = Mass rate crude x Cp x ∆T = 2068488,38 x 0,55 x 257,63 = 293097563,7 Btu/hr Q yang diserap minyak = Q crude in – Q crude out Tin Tout Taverage Cp ∆T Q crude out
= 338099079.8 Btu/hr - 293097563,7 = 45001516,06 Btu/hr b. Panas Terbawa Flue Gas Mole rate N2 pada fuel gas Mass rate N2 pada fuel gas
Mole rate O2 pada fuel gas nO2-fg = nO2-air – (nO2-fg + nO2-fo) Mass rate O2 pada fuel gas
Mole rate CO2 dalam fuel gas Mass rate CO2 dalam fuel gas
Tfg Taverage CpN2 CpO2 CpCO2 ∆T
= n N2 udara masuk = 9597 lbmole/hr = n N2 x berat atom relative N 2 = 9597 x 28 = 268716 lb/hr = n O2-fg = 2551,1 – (346,24 + 2140,22) = 64,64 = n O2 x berat atom relative O 2 = 64,64 x 32 = 2068,48 lb/hr = n CO2-fg = 1834,43 lbmole/hr = n CO2 x berat atom relative CO 2 = 1834,43 x 44 = 80733,47 lb/hr
= 587,14 oF = ½ (Tref + Tfg) = ( 60 oF + 587,14 oF ) = 323,6 oF = 0,25 Btu/lb oF = 0,246 Btu/lb oF = 0,26 Btu/lb oF = 587,14 oF – 60 oF = 527,13 oF
Q N2-fg QO2-fg QCO2-fg
= M N2-fg x Cp x ∆T = 268716 x 0,25 x 527,13 = 35412066,27 Btu/hr = MO2-fg x Cp x ∆T = 2068,48 x 0,246 x 527,13 = 268228,03 Btu/hr = MCO2-fg x Cp x ∆T = 80733,47 x 0,26 x 527,13 = 11064828,85 Btu/hr
Q fluegas
QO
2
QCO
2
QSO
2
QN
2
= 268228,03 + 11064828,85 + 35412066,27 = 46.745.123,15 Btu/hr c.
Panas Sensible Uap Air Mass rate H2O hasil pembakaran Mass rate H2O atomizing steam Mass rate H2O dari KO
= 39623,79 lb/hr = 6456,504 lb/hr = 18,22 lb/hr = 46098,51 lb/hr
Taverage = 323,57 oF Cp H2O = 0,45 Btu/lb oF ∆T = 587,13 oF – 60 oF = 527,13 oF Q H2O-fg = Mass rate x Cp H2O x ∆T = 46098,51 x 0,45 x 527,13 = 10.934.958,41 Btu/hr d. Panas Hilang Karena Radiasi
Qloss
2% Qin
= 0,02 x 830904751.1 Btu/hr = 16618095,02 Btu/hr Total Panas Keluar :
Qout Q flu egas Quapair Qloss Qdiserap = 46745123,15 + 10934958,41 + 16618095,02 + 45001516,06
= 119299692.6 Btu/hr
EFISIENSI FURNACE 011 F101 A
=
Qin
Qout
Qin
100%
847. – 6.6 847.
= 85,64 %
× 100 %
