makalah reboiler

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Latar Be Belakan lakang g

Reboiler merupakan suatu alat yang digunakan untuk merubah fasa cair menjadi fasa uap, dimana uap tersebut berfungsi sebagai media untuk proses pemisahan. Reboiler identik dengan Heat Exchanger Sheel and tube.Faktor-faktor yang mempengaruhi dalam pemilihan reboiler: 1. ruan ruang g yang yang ters tersed edia ia 2. jumlah jumlah pekerja pekerja yang yang dipe diperlu rlukan kan 3. fraksi fraksi dari dari cairan cairan dime dimenar naraa yang diuapk diuapkan an 4. kecend kecenderu erunga ngan n untu untuk k pencem pencemara aran n 5. temp tempera eratu ture re yan yang g ters tersed edia ia 6. temp tempera eratu ture re yang yang diperl diperluk ukan an Reboiler ialah Heat Exchanger yang secara tipikal dipasang pada kolom distilasi. Reboiler menghasilkan uap untuk separasi distillasi fraksional seperti kondenser menhasilkan refluks liquid yang mana dikembalikan ke kolom distillasi. Seca Secara ra umum umum reboi reboile lerr meru merupa paka kan n alat alat penu penuka karr pana panass yang yang digu diguna naka kan n untu untuk k menyediakan aliran panas untuk destilasi dan proses-proses lainnya yang serupa. Reboiler adalah salah satu bagian integral proses produksi, produksi, tetapi bukan merupakan merupakan bagian dari sistem stea steam, m, kare karena na rebo reboil iler er terle terleta tak k jauh jauh terp terpis isah ah dari dari boil boiler er utam utamaa (atau (atau powe powerr hous house) e).. kons konsek ekue uens nsin inya ya,, umun umunya ya perh perhat atia ian n yang yang ditu dituju juka kan n pada pada rebo reboil iler er lebi lebih h keci kecill bila bila dibandingkan dengan boiler utama hingga sebuah kegagalan te rjadi. Pendekatan proaktif dari optimasi mekanik dan perlakuan kimiawi dan monitoring direkomend direkomendasika asikan n untuk meminimasi meminimasi deposit deposit dan korosi korosi dan memaksimalk memaksimalkan an ketahanan ketahanan sistem dan efisiensi energi. Prinsip kerja reboiler pada dasarnya sama dengan Heat Exchanger secara umum, namun reboiler sebagai suatu sistem memerlukan peralatan tambahan lebih daripada sekedar Heat Exchanger Exchanger sebagai instrumen, instrumen, sehingga sehingga reboiler reboiler tidak dapat berdiri berdiri sendiri. sendiri. Reboiler Reboiler terdiri atas beberapa sistem yang berhubungan, misalnya sistem heat exchanger dan sistem kolom kolom (desti (destilas lasi, i, evapor evaporasi asi,, dan yang yang sejeni sejenisny snya). a). Kedua Kedua sistem sistem itu terhubu terhubung ng menjad menjadii

1|REBOILER SHELL AND TUBE

sebuah sistem reboiler dengan adanya pengembalian fluida (panas) ke dalam kolom dari reboiler. 1.2 Tujuan

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut : 1) Menget Mengetahu ahuii tipe dan bagian bagian –bagi –bagian an reboile reboiler r

2) Mengetahui sistem kerja dan sketsa bagian-bagian / komponen reboiler 3) Mengetahui Mengetahui prinsip prinsip instrument instrumentasi asi pengukuran pengukuran dan pengend pengendalian alian pada reboiler reboiler 4) Mengetahui Mengetahui perawatan perawatan umum umum dan bagianbagian- bagian bagian reboiler reboiler


sebuah sistem reboiler dengan adanya pengembalian fluida (panas) ke dalam kolom dari reboiler. 1.2 Tujuan

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut : 1) Menget Mengetahu ahuii tipe dan bagian bagian –bagi –bagian an reboile reboiler r

2) Mengetahui sistem kerja dan sketsa bagian-bagian / komponen reboiler 3) Mengetahui Mengetahui prinsip prinsip instrument instrumentasi asi pengukuran pengukuran dan pengend pengendalian alian pada reboiler reboiler 4) Mengetahui Mengetahui perawatan perawatan umum umum dan bagianbagian- bagian bagian reboiler reboiler


5) BAB II REBOILER SHELL AND TUBE 2.1 Tipe dan Bagian –bagian reboiler

reboiler reboiler adalah salah exchangers exchangers panas atau satu perlengkap perlengkapan an distillation distillation column yang memberikan memberikan perpindaha perpindahan n panas. panas. Reboiler Reboiler digunakan digunakan untuk menguapka menguapkan n cairan yang masuk sehingga uap yang dihasilkan masuk kembali dan naik ke column, dan cairan sisanya akan akan terting tertinggal gal di bagian bagian bawah bawah column column sebaga sebagaii residu residu.. Tangki Tangki reboil reboiler er vertic vertical al dan horizo horizonta ntall bekerja bekerja dengan dengan sirkul sirkulasi asi natura natural, l, dimana dimana aliran aliran yang yang mengal mengalir ir ke reboil reboiler er disebabkan oleh ketidakseimbangan tekanan hidrostatik antara cairan di dalam tower dan campuran di dalam tube reboiler. Jenis reboilers : 1. 2. 3. 4. a)

Kett Kettle le rebo reboil iler erss Ther Thermo mosy syph phon on reb reboi oile lers rs Fire Fired d reb reboi oile ler r Force Forced d sirku sirkula lasi si rebo reboil iler erss

Kettle Reboiler

Gambar 1 Kettle Reboiler

Kettle reboilers reboilers merupakan alat yang sederhana dan sangat bermanfaat. Prinsip kerja dari kettle reboiler ini yaitu cairan dari kolom minum (cairan pada bagian bawah menara) masuk ke dalam kettle melalui shell samping. Di dalam kettle, terjadi kontak antara cairan tersebut tersebut dengan dengan steam sehingga sehingga terjadi terjadi pertukaran pertukaran panas yang menyebabkan menyebabkan cairan tersebut meng mengua uap. p. Kemu Kemudi dian an uap uap akan akan meng mengal alir ir mela melalui lui tabu tabung ng dan dan kelu keluar ar seba sebaga gaii bundel

condensate . Pada Kettle reboiler ini terdapat dinding yang berfungsi untuk menahan overflow


dan memisahkan tabung reboiler bundel dari bagian dimana sisa reboiled cair (minum produk) diambil, sehingga tabung bundel tidak terkena cairan. Salah satu variasi dari tipe ketel ialah sebuah internal atau “stab-in” tube bundle yang disisipkan secara langsung ke dalam kolom. Karakter dari reboiler stab – in ini hampir sama dengan kettle reboiler, sedangkan perbedaannya adalah pada reboiler stab – in perubahan panas yang terjadi kecil karena aukuran kapasitasnya terbatas. Biaya yang dikeluarkan untuk stab - in lebih murah namun perawatannya lebih rumit disbanding dengan kettle reboiler

b)

Thermosyphon Reboiler

Gambar 2: Typical reboiler horisontal thermosyphon


Ini tidak memerlukan pemompaan dari kolom minum cairan ke dalam reboiler. Sirkulasi alami diperoleh dengan menggunakan kepadatan perbedaan antara reboiler kolom suak minum cair dan reboiler outlet cair-uap campuran untuk menyediakan cukup cairan kepala untuk menyampaikan menara minum ke reboiler. Thermosyphon reboilers lebih kompleks daripada reboilers ketel dan memerlukan lebih banyak perhatian tanaman dari operator. Ada banyak jenis thermosyphon reboilers. Mereka mungkin vertikal atau horizontal dan mereka juga mungkin sekali-melalui atau recirculating. Beberapa cairan yang reboiled mungkin sensitif dan suhu, misalnya, terganggu polymerization oleh kontak dengan suhu panas tinggi transfer tabung dinding. Dalam kasus tersebut, yang terbaik adalah memiliki tingkat cair recirculation menilai untuk menghindari dinding tabung yang tinggi akan menyebabkan suhu yang polymerization, dan karena itu, fouling dari tabung. Thermosiphon reboiler yang digambarkan dalam gambar 2 adalah khas-uap air panas recirculating thermosiphon reboiler. Thermosiphon reboiler dapat diklasifikasikan berdasarkan pengaturan aliran yaitu : a. Aliran Lintas Tabung

Didalam suatu lintasan tabung terdiri dari tabung dan selongsong. Pada jenis ini fluida yang satu mengalir di dalam tabung sedang fluida yang lain dialirkan melalui selongsong melintasi luar tabung. Dalam aliran lintasan tabung ini dapat di gunakan aliran searah atau aliran lawan arah. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.5 berikut.

Gambar 2.4 Aliran Lintasan Tabung b. Aliran Menyilang

Aliran menyilang dipakai dalam pemanasan gas cair. Aliran jenis ini terdiri dari :


•

Arus Tak Campur. Dalam hal ini fluida pemanas dan fluida yang dipanaskan terkurung di dalam

saluran-saluran sehingga fluida tidak dapat bergerak bebas selama proses perpindahan panas / kalor terjadi, seperti terlihat pada gambar 2.5.

Gambar 2.5. Aliran Menyilang Tak Campur.

•

Arus Campur Fluida yang mengalir di dalam tabung digunakan untuk memanaskan sedang

fluida yang akan dipanaskan dialirkan menyilang berkas tabung. Aliran yang menyilang berkas tabung disebut arus campur karena dapat bergerak dengan bebas selama proses perpindahan panas / kalor. ( Lihat gambar 2.6).

Gambar 2.6.Aliran menyilang dengan satu Fluida Campur. Adapun dua jenis laluan pada thermosiphon reboiler, yaitu : 1. Jumlah laluan selongsong atau shell pass. 2. Jumlah laluan tabung atau tube pass. Yang dimaksud dengan tube pass shell ialah laluan yang dilakukan oleh fluida mulai dari saluran masuk, melewati bagian dalam shell dan mengelilingi tabung / tube, dan keluar dari saluran buang. Apabila laluan itu dilakukan satu kali maka disebut 1 pass shell. Untuk fluida di dalam tube, fluida masuk kedalam saluran yang satu lalu mengalir ke dalam tube


dan keluar melalui saluran yang satunya lagi disebut 1 pass tube. Apabila fluida itu membelok lagi masuk kedalam tube, sehingga terjadi dua kali laluan fluida dalam tube maka disebut dua pass tube.Jumlah dari pass shell lebih sedikit dari jumlah pass tube. Beberapa contoh dari jumlah laluan dari thermosiphon dapat dilihat di bawah ini. a. Laluan 1-1

Yang dimaksud dengan laluan 1-1 adalah aliran fluida yang berada dalam shell 1 pass dan aliran fluida dalam tube 1 pass juga.Secara sederhana kontruksinya dapat dilihat pada gambar 2.7.

Gambar 2.7.Laluan 1-1, Arah aliran berlawanan. Aliran fluida sebelah shell akan

berbelok-belok mengikuti sekat-sekat yang ada.

Jumlah sekat yang dipasang akan mempengaruhi perpindahan panas yang terjadi. Fluida yang mengalir ke dalam tube mempunyai temperatur t1 dan suhu keluar menjadi t2, sedangkan fluida yang masuk kedalam tube mempunyai temperatur T1 dan suhu keluarnya T2. b. Laluan 1-2

Yang dimaksud dengan laluan 1-2 adalah aliran didalam shell 1 pass, dan aliran fluida pada sisi tube dipergunakan floating head, Seperti pada gambar 2.8.


Gambar 2.8.Laluan 1-2 dengan Arah Aliran Berlawanan-searah. Dari gambar 2.8, untuk menggambarkan distribusi teperatur-panjang (luas) tube harus ditinjau satu persatu, yaitu :

1. Arah aliran fluida yang berlawanan, yaitu aliran fluida dari T1 ke T2dengan aliran fluida t1 ke t1. 2. Aliran yang paralel, yaitu aliran dari T1 ke T2 dan aliran t1 ke t2. Distibusi temperatur- panjang (luas) tube dapat dilihat pada gambar 2.9, berikut:

Gambar 2.9. Distibusi Temperature-Panjang Tube a. Laluan 2-4

Laluan 2-4 terdiri dari 2 pass aliran shell dan 4 pass aliran pada sisi tube. Pada gambar 2.10 diperlihatkan lintasan 2-4.

Gambar 2.10. Laluan 2-4. Pada laluan multi pass ini terdapat pengurungan luas penampang laluan aliran, kecepatan aliran fluida bertambah besar, dan perpindahan panasnya semakin meningkat. Kerugian laluan multi pass ini antara lain :


1. Kontruksi semakin komplek. 2. Kerugian gesekan besar. Semakin banyak pass dari aliran pada sisi sebelah tubes, akan semakin besar pula kerugian akibat aliran masuk dan keluar tubes.

Berdasar sistem aliran, tipe termosifon dibedakan atas: a. Termosifon reboiler sirkulasi

Pada tipe ini air pada kolom dialirkan ke Heat Exchanger, di sini terjadi proses pertukaran panas, sehingga cairan teruapkan dan masuk ke kolom kembali. Fasa gas akan diteruskan naik ke kolom, namun kondnsta akan jatuh ke bawah pada kolom dan ikut mengalir kembali ke Heat Exchanger (inilah yang disebut resirkulasi). b. Once-through reboiler termosifon


Pada tipe ini fluida dingin yang berubah menjadi fasa liquid dan fasa gas akan diteruskan masuk kolom. Namun, fasa liquid yang jatuh ke bawah kolom tidak akan dialirkan ke dalam shell and tube Heat Exchanger. Berdasar posisi shell and tube Heat Exchanger, terdiri dari tipe horizontal dan vertikal. a. Tipe Horizontal

1. Friksikarenashell sehingga wette dperimeternya =2 πID S Camp uranuapdanliquid

liquid 2. Friksikarenapembag ianshell sehin ggaw ettedperim eternya =2 (½ID

Totalfric tionwettedp erimete r

3. Friksikarenapipa wette dp erimeternya =2 (½Nt )(πdo)

S)

:fp 1 + fp2 + fp3 fp1 = ½ π ID S

fp2 = IDS fp3 = 2 ( ½ Nt . π d o )

Biasanya fraksi yang dipanaskan di reboiler ini lebih sedikit dibandingkan pada reboiler ketel. Perbedaan static head yang kecil dibutuhkan sebagai pengendali gaya/dorongan untuk resirkulasi. Laju sirkulasi ini bisa dikontrol dengan menutup-buka pipa masukan (inlet line). Adanya gaya dari aliran tersebut menyebabkan temperatur bubble point masukan berbeda dengan keluaran. Berbeda dengan reboiler ketel yang temperaturnya lebih mendekati keseragaman. Akibatnya, perbedaan temperature rata-rata antara shell dan tube akan lebih besar untuk thermosyphon dari pada ketel, atau untuk perbedaan temperature rata-rata yang sama, persentasi penguapan bisa dibuat lebih sedikit. Tabung horizontal ini lebih mudah dibuat dari pada yang vertical.

•

Spesifikasi Horisontal Thermosyphon

Pada horisontal thermosyphone ada beberapa spesifikasi antara lain :

10 | R E B O I L E R S H E L L A N D T U B E

a. Dimensi diameter shell dan panjang shell - IDs

: 12 – 17 ¼ inci;

l = 8 ft

- IDs

: 19 ¼ - 29 inci;

l = 12 ft

- IDs > 31 inci b. Shell passes (n’) = 2 c. Maksimal 80% dari liquid akan teruapkan d. Flux atau Q/A antara 8.000 – 12.000 Btu/jam.ft 2 e. hV tidak boleh lebih dari 300 Btu/jam.ft 2.oF •

Beberapa ketentuan penguapan pada horisontal thermosyphon antara lain : a. Untuk liquid yang dipanasi berupa bahan organik berlaku : Q/A = 8000. s/d. 12000 Btu/jam.ft 2 b. Untuk mencari overall heat transfer U D berlaku : de'

4 . flow area =

frictional

wetted

perimeter

(kern, pers. 6.4)

c. Penurunan tekanan

∆ P pada thermosyphon sama dengan DP pada shell and tube, hanya yang perlu diperhatikan adalah de’ = diameter equivalen shell yang dipengaruhi oleh friction

•

Urutan Perancangan Horisontal Thermosyphon 1. Material and Heat balance Q = QS + QV = M . cp . (T 1 – T2) = M . λ Untuk panas sensible : Q S = m . CP . (T1 – T1’), dengan range boiling point > 15 oF. Untuk panas laten : QV = m1 . (hg – hl)

2. Menghitung DT LMTD ∆ t1 - ∆ t2

DT = Ft . ∆ TLM (∆t / ∆t ) harga Ft dicari dari gambar 19 Kern karena n’ = 2. ∆ t LMTD

= ln

1

2

3. Menghitung Suhu Caloric (Tc dan tc) Tc = T2 + Fc (T1 – T2) tc = t2 + Fc (t2 – t1)


4. Mencari IDS dan jumlah pipa dimulai dengan trial Q/A antara

8000 – 12000

Btu/jam.ft2.oF, sehingga didapatkan : A

Q =

8000 s/d 12000

dan

N t

A = a" . L

a. Tipe Vertikal

Sirkulasi ditimbulkan oleh perbedaan pada static head dari suplay cairan dan kolom pada bagian material yang dipanaskan. Fraksi berat keluaran yang teruapkan biasanya berkisar antara 0,1 sampai 0,35 untuk hidrokarbon dan 0,02 sampai 0,10 untuk larutan aqueus. Sirkulasi biasa dikendalikan dengan valve pada jalur masukan. Area aliran pada pipa keluaran biasanya dibuat sama pada semua tube. Perubahan panas maksimum lebih rendah dari pada reboiler ketel. Reboiler vertical ini tidak cocok digunakan untuk temperature rendah dikarenakan tingginya titik didih yang disebabkan oleh static head. Reboiler ini kadang-kadang digunakan ketika media pemanas tidak bisa dilewatkan pada shell.

•

Spesifikasi Vertikal Thermosyphon Pada Vertikal Thermosyphon ada beberapa spesifikasi antara lain : a. Panjang shell mulai dari 16 ft kemudian diturunkan menjadi 12 ft b. Shell passes atau n’ = 1 dan tube passes atau n = 1 c. Maksimal 80% dari liquid akan teruapkan d. Flux atau Q/A antara 8000 – 12000 Btu/jam.ft 2 e. hV tidak boleh lebih dari 300 Btu/jam.ft 2.oF


f. Tipe aliran selalu counter current ho

Q

=

QS hS

QV

+

hV

hs = koefisien film perpindahan panas sensible, Btu/jam.ft2.oF

dimana :

hv = koefisien film perpindahan panas laten, Btu/jam.ft2.oF Q = jumlah panas yang dipindahkan, Btu/jam QS = jumlah panas sensible, Btu/jam QV = jumlah panas laten, Btu/jam

•

Grafik Perpindahan Panas Penguapan di dalam vertikal thermosyphon bisa terjadi dalam beberapa macam antara lain : penguapan pada titik jenuhnya, penguapan di bawah titik jenuhnya dan penyempurnaan penguapan.

a. Penguapan pada titik jenuhnya

T2

Q = M . λ

b. Penguapandi bawah titik jenuhnya

T1

t1

Q = M . λ

T2

t2

T1 t3

t2

Q = m . (hg – hl ) t1

Qv = m1 (hg – hl)

Qs = m . cp (t2 – t 1)

c. Penyempurnaan penguapan

Q = M . λ

T2

T1 t3 t2

t1

Q = m . cp . (t 2 – t 1)

QS = m . cp . (t2 – t1 ); QV = m1 (hgt13 – hlt 2) Q = QS + QV

•

Beberapa ketentuan penguapan pada vertikal thermosyphon antara lain : a. Untuk liquid yang dipanasi berupa bahan organik berlaku : Q/A = 8000. s/d. 12000 Btu/jam.ft 2


b. Untuk mencari overall heat transfer U D berlaku : UD

=

Q A . ∆t

=

Q

( Nt . a" . L ) . ∆t

c. Penurunan tekanan Panjang dan jumlah tube perlu dicek lebih dahulu untuk melihat apakah DP atau DP p ditambah tekanan hidrostatik pada thermosyphon sama dengan ∆ P pada kaki Reboiler lebih kecil dari driving force. ∆ P p =

f . G p2 . L . n 5,22 x 1010 . di . sg . Φ p

Driving force = (Z1 x r) / 144 dimana : Z1 adalah tinggi liquid (permukaan) sampai bagian bawah pipa reboiler, ft. dan ρ = densitas liquid, lb/ft3

c)

Fired reboiler

Gambar 3: recirculating fired heater reboiler Fired heaters (furnaces) dapat digunakan sebagai penyulingan reboiler kolom. pompa diperlukan untuk mengedarkan kolom minum melalui transfer panas tabung dalam tanur dari bagian konveksi dan panas. Gambar 3 menggambarkan fired heater yang digunakan dalam konfigurasi yang menyediakan recirculation pada kolom minum cair. Namun, dengan beberapa perubahan yang relatif kecil di bagian bawah kolom penyulingan, fired heater yang juga dapat digunakan dalam sekali-melalui konfigurasi.Heat sumber untuk fired heater reboiler mungkin salah satu bahan bakar gas atau bahan bakar minyak. Batu bara akan jarang, jika pernah, digunakan sebagai bahan bakar untuk fired heater reboiler

d)

Forced sirkulasi reboilers


Gambar 4: Typical-uap air panas sirkulasi reboiler untuk penyulingan

Jenis reboiler menggunakan pompa berkunjung ke kolom minum cairan melalui reboilers. Gambar 4 menggambarkan yang khas uap-air panas terpaksa sirkulasi reboiler. Perlu dicatat adalah uap panas bukan satu-satunya sumber yang dapat digunakan. Mengalirkan cairan apapun pada suhu yang cukup tinggi dapat digunakan untuk salah satu dari banyak shell dan tabung reboiler heat Exchanger jenis.


Kelebihan dan kekurangan masing-masing tipe reboiler

Tipe reboiler Kettle reboiler

kelebihan

kekurangan

1. mempunyai

1. biaya instalasi Perlu

penguapan

mahal

yang tinggi.

dianggap satu

teoritical plate 3. mudah

dirancang

blow down untuk

2. waktu

2. dapat

sebagai

keterangan

menguras

tinggalnya

kontinyu

lama

dapat

3. tidak

secara sehingga mereduksi

baik terjadinya fouling.

untuk operasional

perawatan dan

tekanan

pembersihann

tinggi.

ya.

4. transfer

4. dipakai untuk kecepatan

panasnya rendah

sirkulasi yang rendah.

5. mudah terjadi polimerisasi yang

dapat

menyebabkan Internal reboiler

1. biaya instalasi yang rendah 2. tidak ruang

butuh yang

luas disekitar menara 3. baik

fouling. 1. kecepatan

Biasanya

perpindahan

dianjurkan

panasnya

dipakai.

tidak untuk

rendah 2. sukarnya pemasangan

untuk

isolasi

proses dengan

disekitar

beban rendah

reboiler 3. pembersihan dan perawatannya sukar


4. panjang

tube

reaboiler akan sangat tergantung dengan diameter menara Vertical thermo siphons

distilasi. 1. umumnya

1. kecepatan perpindahan

proses

panasnya

penguapan

tinggi

tidak

dapat

2. tidak

lebih

dari

membutuhkan ruang

yang

besar 3. waktu

30% 2. panjang

tube

tidak

lebih

dari 5 meter

tinggalnya kecil

3. akses dan

cepat

untuk

perawatan tidak mudah

4. pengontrolann Horizontal thermo siphons

ya mudah. 1. mempinyai

1. persen

besaran panas

penguapannya

yang cukup.

sekitar 35 %.

2. dapat didesain untuk

beban

panas

yang

tinggi.

4. sukar

pemisahan mungkin terjadi

3. waktu tinggal rendah.

2. fase

jika

kecepatan alir di

shell

rendah.

terjadinya fouling. 5. mudah


dikontrol. 6. biaya instalasi Once

through

murah. 1. dapat

1. kondisi

Penguapan

natural

diposisikan

sirkulasi sukar

circulation

secara

dikontrol.

horizontal

/

2. dapat

terjadi

vertical dilihat

kelebihan

dari

ratio

elevasi

menara.

penguapan

2. mempunyai

untuk

transfer panas

pemasangan

yang cukup.

vertical.

3. setara dengan 1

stagen

teoritical plate. 4. waktu tinggalnya cepat. 5. sukar Force circulation

terjadi

fouling. 1. cocok untuk

1. daya

tinggi Tipe ini dianjurkan

larutan pekat

untuk pompa jika

high fouling,

pemipaan dan horizontal

dan

instrument

thermosyphon atau

control.

reboiler tipe kettle

cairan

berkandungan padatan. 2. pengontrolan

2. bias

tipe

terjadi tidak dapat bekerja

kebocoran

sirkulasi

dibagian seal

sangat baik.

pompa..

3. untuk

reboiler

pada suatu proses.

3. penambahan

kecepatan

area

sirkulasi

instalasi

tinggi.

pompa.

untuk


4. untuk

4. biaya

kebutuhan surface yang

operasinya area

sangat

luas.

tinggi. 5. memboroskan energi

5. fase pemisahan dapat dihindari. 6. pemanasan lanjut kemungkinan terjadi.


2.2 Sistem Kerja dan Sketsa Komponen Reboiler

Secara umum, bagian-bagian dari suatu sistem reboiler ialah sebagai berikut:

Skematik dari bagian-bagian umum reboiler (penomoran sesuai dengan urutan bagian bagian reboiler).

Skematik tiga dimensi shell and tube Heat Exchanger secara umum

•

Sumtank adalah alat yang berfungsi untuk menampung cairan yang akan dipanaskan. Di tempat ini sebagian cairan akan dipanaskan dan akan bercampur dengan cairan yang masih dingin sehingga akan terjadi homogenitas panas dalam cairan tersebut.

•

Shell and tube exchanger merupakan tempat kontak cairan dingin dengan steam. Aliran dingin dari steam dialirkan melalui pipa ke dalam tube sedangkan steam masuk ke dalam shell sehingga akan terjadi perpindahan panas dari steam ke cairan dingin.


•

Pompa sentrifugal yang berfungsi memompa cairan dari sumtank (bawah) ke shell and tube (atas) sehingga cairan tersebut memiliki kecepatan dan head tertentu. Efisiensi dipengaruhi kecepatan dari perpindahan panas pada shell and tube exchanger.

•

Pipa keluaran umumnya berhubungan langsung dengan system-sistem proses seperti destilasi, ekstraksi, dan lain-lain. Sedangkan pipa keluaran sumtank di laboratorium dibuat dari kaca sehingga memudahkan praktek dalam melihat proses yang terjadi.

•

Baffle, berfungsi mengarahkan aliran fluida yang tegak lurus di pipa sehingga menambah kecepatan fluida dan memperbaiki kecepatan perpindahan panas.


2.3 Prinsip Instrumentasi Pengukuran dan Pengendalian Pada Reboiler

Reboiler sebagai suatu sistem memerlukan peralatan tambahan lebih daripada sekedar Heat Exchanger sebagai instrumen, sehingga reboiler tidak dapat berdiri sendiri a. Instrumentasi pada reboiler di antaranya adalah sebagai berikut:

2. Steam traps digunakan untuk menangkap kondesat yang terbawa pada aliran steam. Juga membuang kondensat dari reboiler, untuk mencegah flooding. Flooding dapat meningkatkan resiko korosi. Flooding juga mereduksi efisiensi transfer panas sejak transfer permukaan di bawah air hanya panas sensibel, ketika permukaan tube kontak dengan steam, dengan transfer panas laten vaporasi dan sensibel.

3. Pengukur suhu: Termometer atau termokopel , digunakan untuk mengetahui suhu didalam sumtank atau pada aliran cairan masuk Heat Exchanger. Sistem kontrol temperature secara akurat mengontrol aliran steam dan perpindahan panas. Sumumnya sistem kontrol temperatur biasanya terdiri atas valve pengendali aliran/tekanan pada system steam masukan pada reboiler yang terhubung ke temperature keluaran.

4. Pengukur tekanan: Manometer, untuk mengukur tekanan operasi dan mengontrol tekanan proses.

5. Flowmeter untuk mengukur laju alir cairan dingin yang dialirkan. Bisa dikaitkan dengan sistem kontrol temperatur. Fluktuasi temperatur proses dikendalikan oleh modulasi valve pengendali aliran steam. Adanya variasi di dalam aliran fluida membutuhkan algoritma kontrol proses yang kompleks yang digunakan untuk laju alir atau kombiasi antara laju alir dengan suhu untuk menjalankan valve pengendali steam.

6. Pengukur level, untuk mengendalikan tinggi cairan proses, baik pada kolom maupun Heat Exchanger. Bisa digunakan untuk mencegah flooding. Flooding dapat meningkatkan resiko korosi.

7. Venting. Ditempatkan untuk meningkatkan efisiensi operasional pada beberapa reboiler. Misalkan dengan mengeluarkan (venting) non-condensable gas (gas yang tidak bisa terkondensasi), seperti karbon dioksida, amonia, dan udara dari reboiler akan meningkatkan efisiensi transfer panas. Vent hasrunya ditempatkan dekat bagian atas bagian atas tube sheets (pada reboiler orientasi vertikal) dan downstream (hilir) dari discharge pass (pada reboiler orientasi horizontal). Vent seharusnya ditempatkan


padaruangan uap sedekat mungkin ke level cairan pada reboiler orientasi horizontal maupun vertikal.

b. Pengontrolan reboiler. Salah satu konfigurasi reboiler control adalah seperti pada gambar berikut.

Dalam konfigurasi ini, jumlah vapor yang dihasilkan dikontrol dengan cara mengatur aliran panas ke reboiler, dalam hal ini aliran steam/uap. Jumlah produk bawah (bottom product) yang diuapkan menjadi vapor ditentukan dari besarnya setpoint steam flow control (FC). Semakin besar setpoint FC, semakin banyak vapor yang dihasilkan. Jumlah produk bawah yang dikeluarkan/dihasilkan dikontrol dengan menggunakan level control (LC). Konfigurasi diatas digunakan pada kettle type reboiler . Sedangkan untuk reboiler tipe thermo-syphon atau forced-circulation , konfigurasi berikut bisa digunakan.

Pada

konfigurasi ini, produk

bawah

diambil/dikeluarkan langsung dari column. Konfigurasi lainnya adalah aliran uap (steam flow) diatur oleh reboiler level control (LC), sedangkan aliran produk dikontrol oleh flow controller (FC) seperti gambar berikut.


Selain menggunakan pemanas steam seperti beberapa konfigurasi diatas, reboiler juga terkadang menggunakan pemanas yang berasal dari produk kolom distilasi (kolom utama seperti CDU atau FCCU). Konfigurasi kontrol reboiler yang menggunakan pemanas jenis ini diperlihatkan pada gambar berikut.

Pada konfigurasi ini, selain digunakan untuk reboiler, media pemanas juga digunakan untuk menghasilkan steam pada steam generator. Flow control (FC) yang ter letak sesudah tie, digunakan untuk menstabilkan steam yang dihasilkan pada steam generator. Konfigurasi lainnya yang mirip dengan ini seperti pada gambar berikut.


Pada konfigurasi terakhir ini, flow control ditempatkan sebelum tie, sehingga steam generator lebih stabil dibandingkan dengan konfigurasi sebelumnya (letak flow control sesudah tie). Pada konfigurasi yang sudah dibahas diatas, reboiler dikontrol dengan menggunakan flow control maupun temperature control. Selain itu, reboiler juga bisa dikontrol dengan menggunakan heat input control. Pada jenis kontrol ini, yang dikontrol adalah jumlah panas/heat yang diberikan ke sistem reboiler. Jumlah panas tersebut dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut: Q = DeltaT x Cp x roh x F Q adalah panas yang diberikan, DeltaT adalah perbedaan temperature fluida pemanas yang masuk dan keluar reboiler, Cp adalah specific heat medium pemanas dan roh adalah density medium pemanas. Konfigurasi heat input control pada reboiler dapat dilihat pada gambar berikut.

Selain pemanas jenis heat exchanger (HE) seperti diatas, tidak jarang furnace/fire heater juga digunakan sebagai reboiler. Apabila menggunakan heater, maka sistem kontrol yang digunakan adalah temperature control dengan konfigurasi seperti dijelaskan pada pembahasan mengenai sistem kontrol fire heater 2.4 Perawatan Umum dan Bagian- bagian Reboiler


Perawatan pada reboiler dapat dilakukan dengan cara: 1.4.1

Perawatan Kimia

Perawatan

dengan penambahan bahan

kimia

tertentu dilakukan

tergantung

kontaminan yang terdapat pada system, ada tiga cara yang bisa digunakan secara individu ataupun secara kombinasi untuk mengendalikan pengkaratan. Aplikasi dari tiga teknik tersebut terdiri dari beberapa program perawatan kimia, yaitu : Filiming amines

Filming amines membentuk lapisan tipis pada permukaan tube, membentuk penghambat fisik pada permukaan tube yang dapat mencegah korosi.Kekuatan dari lapisan kimia ini tergantung dari pH dan konsentrasi larutan. Neutralizing amines

Neutralizing amines merupakan program yang paling baik untuk mencegah terjadinya korosi pada system kondensat uap. Terdapat beberapa keuntungan, termasuk metoda control yang sederhana da perawatan kimiawi yang cocok untuk banyak jensi reboiler. Semua kontaminan yang bersifat asam aan dinetralkan ketika konsentrasi neutralisasi amine sesuai dengan kosentrasi kontaminan asam secara stoikiometri. Filming amines with neutralizing amines

seringkali filming amines dikombinasikan dengan neutralisasi

amine untuk

menaikkan pH sampai dengan range control yang diinginkan. Program pelapisan cocok digunakan untuk system kompleks seperti penyulingan. Neutralisasi amine akan terakumulasi pada fasa uap di dalam tangkii ketika hampir semua filming amine tertinggal di fasa liquid. Passivating Agents

Di dalam system di mana oksigen terlarut adalah kontaminan, oksigen buangan ditambahkan untuk mengurangi korosi dan melindungi permukaan logam. Oksigen tersebut diketahui sebagai passivating agents karena reaksi kimia antara scavenger dan oksigen terlarut dan reaksi reduksi elektrokimia mirip dengan reaksi reduksi iron oxide dengan oksigen terlarut intuk membentuk magnet. Pada kebanyakan system, passivating agents akan mengurangi konsentrasi iron dalam kondensat. Amina Penetral dengan Passivators


Seringkali passivating agent dicampurkan dengan amina penetral dalam produk berformula penuh. Laju umpan diatur oleh system pHirip dengan program amina penetral. 1.4.1

Chemical Feed Issues

Semua perlakuan kimia adalah umpan berkelanjutan, menggunakan perlengkapan umpan kimia secara konvensional. Bagaimanapun, terdapat dua umpan kimia yang menjadi perhatian utama yaitu proses sesuai dari perlakuan secara kimia dan umpan kimia yang strategis. Karena uap sering dimasukan secara langsung kedalam proses aliran, kesesuaian dari perlakuan secara kimia dengan katalis dan proses yang bermacam-macam merupakan hal penting. Dalam kilang minyak, tidak terdapat ketidakcocokan yang biasa antara perlakuan secara kimia dengan katalis dan prosesnya. Dalam proses petrokimia yang lain, terdapat beberapa yang diketahui cocok dengan amina seperti membuat latex atau katalis tertentu. Pabrik sebaiknya mengadakan pembelajaran laboratorium terlebih dahulu. Untuk penggunaan perlakuan kondensat di sistem tidak berlaku sebelumnya, jika permasalahan dari system yang sama tersedia. Setiap proses masalah yang sesuai yang harus dievaluasi masing-masing. Sejenisnya, kilang minyak akan menambah control secara kimia pada korosi pada power house. Pada setiap unit proses, uap akan dicampurkan dengan uap bertenaga dalam dengan membuang boiler panas dan reboiler, menipiskan control korosi pada proses kimia oleh karena itu, disana kemungkinan ketidakcukupan konsentrasi korosi control kimia didalam unit yang berlokasi jauh dari power house atau dalam tekanan rendah reboiler. Seringkali penambahan umpan kimia dibutuhkan pada unit, prosedurnya dikenal sebagai “umpan satelit”.Pengurangan pada konsentrasi besi dan laju korosi kondensor dalam kilang minyak menggunakan umpan satelit dari kimia yang telah dirancang menggunakan computer kompleks berdasarkan progam seperti ketetapan empiris.

1.4.2

Corrosion Monitoring


Kebanyakan metode langsung mengukur laju korosi dengan menginstal corrosions coupons dalam kritikal reboiler jarang digunakan dalam system uap reboiler. Tidak seperti metoda yang telah kita bahas, corrosions coupons menyediakan pengukuran langsung laju korosi dalam system, dan sebaiknya digunakan pada lokasi kritis atau untuk konfirmasi penemuan dari metoda analitik yang lain. Sebagai alternative beberapa pabrik menaksir laju alir korosi tidak langsung dengan konsentrasi besi dalam kondensat dari reboiler spesifik. Untuk pengukuran secara akurat konsentrasi dari besi tidak terlarut dalam kondensat, sample harus didinginkan dan secara konstan mengalirkan pada 1000 ml/menit. Metoda ini bias menjadi sulit karena kebanyakan pabrik tidak mempunyai sample kondensor titik aliran menurun dari setiap reboiler. Ketika sample kondensor dingin tersedia pada reboiler spesifik, pH bisa diukur secara rutin. Proses kontaminasi yang paling sederhana adalah konduktifitas kondensat. Disana tidak ada pemberitahuan tentang pedoman untuk kualitas kondensor reboiler, bagaimanapun batas control didapatkan dari pedoman ASME. Contoh dari konsentrasi kondensat besi maksimum didapat dari konsentrasi maksimum umpan seperti ditunjukkan pada table Table Penentuan konsentrasi kondensat besi maksimum. Boiler operating pressure

150 psig

Maximum boiler feedwater (iron)

100 ppb

Percent of condensate return

50 %

Maximum condensate (iron)

200 ppb

Umpan air terdiri dari dua sumber air : kondensat dan make-up. Make-up water dianggap tidak memiliki konsentrasi kontaminasi besi. Kondensat tersebut sama dengan 50 % dari umpan air, dan oleh karena itu akan dicairkan dengan 2 faktor. Oleh karena itu, sebelumnya untuk pencairan menggunakan make-up water, kondensat bisa mempunyai dua kali sebanyak besi seperti konsentrasi umpan air maksimum, atau 200 ppb. Meskipun pedoman ASME digunakan pada contoh ini, konsentrasi maksimum dari besi akan berubah berdasar pada tekanan operasi boiler, rancangan boiler, pengalaman akurasi memonitor pabrik dan control dan rekomendasi pabrik boiler. 1.4.3

pH Monitoring


Kebanyakan metoda biasa untuk memonitor korosi adalah monitor rutin pH pengembalian kondensat kombinasi dari seluruh unit. Sayangnya, korosi potensial dari reboiler individual tidak bisa dinilai dari reboiler single, pengukuran Ph gabungan. Untuk mengakurasi pengukuran pH, pabrik harus menginstal sample pendingin pada setiap pengembalian aliran kondensat. 1.4.4

Chemical treatment monitoring

Keberhasilan dari program control korosi sejenisnya digambarkan dengan mengukur harga dari perlakuan terhadap laju korosi. Pertama, reboiler yang mempunyai service keras identifikasi sebagai “critical reboiler”. Semacamnya reboiler ini adalah unit yang menerima tekanan rendah uap atau diletakkan jauh dari power house. Kedua, laju optimal perlakuan kondensat harus dikenali. Seperti konsentrasi kondensat meningkat, nilai perlakuan meningkat dan laju korosi menurun. Kebanyakan nilai efektif perlakuan pada penyimpangan dari dua kurva. Untuk menilai system spesifik, nilai actual dan laju korosi akan dibutuhkan untuk dinilai bermacam-macam laju alir kimia. Memonitor perlakuan secara kimia sering dikombinasikan dengan memonitor korosi, karena control korosi adalah objek paling penting dari kebanyakan program perlakuan kimia. Untuk memonitor aplikasi yang benar dari program perlakuan kimia, pabrik sebaiknya secara rutin mengukur pH dan konduktifitas uap kondensat critical reboiler.


BAB III KESIMPULAN

Reboiler merupakan suatu alat yang digunakan untuk merubah fasa cair menjadi fasa uap, dimana uap tersebut berfungsi sebagai media untuk proses pemisahan. Reboiler ialah Heat Exchanger yang secara tipikal dipasang pada kolom distilasi. Reboiler menghasilkan uap untuk separasi distillasi fraksional seperti kondenser menhasilkan refluks liquid yang mana dikembalikan ke kolom distillasi Secara umum jenis reboilers diantaranya yaitu ,kettle reboilers, thermosyphon reboilers, fired reboiler dan Forced sirkulasi reboilers Reboiler sebagai suatu sistem memerlukan peralatan tambahan lebih daripada sekedar Heat Exchanger sebagai instrumen, sehingga reboiler tidak dapat berdiri sendiri Perawatan pada reboiler dapat dilakukan diantaranya dengan cara perawatan kimia, chemical feed issues, corrosion monitoring, pH monitoring dan chemical treatment monitoring


makalah reboiler

Recommend Documents