Laporan Khusus Alzrin 13012031 Pabrik Amoniak PKG

TK-4090 KERJA PRAKTEK

EVALUASI KONSUMSI GAS ALAM SEBAGAI BAHAN BAKU DAN ENERGI SPESIFIK PABRIK AMONIAK PT. PETROKIMIA GRESIK

LAPORAN TUGAS KHUSUS

KERJA PRAKTEK DI PT PETROKIMIA GRESIK GRESIK – JAWA TIMUR

Oleh : Alzrin Aulyna (13012031)

Pembimbing : Prof. Dr. Herri Susanto Rully Eko Ardiyanto, S.T.

SEMESTER I 2015/2016 PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG i

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN KERJA PRAKTEK DI DEP. PRODUKSI I PT PETROKIMIA GRESIK Periode :01/06/2015 – 31/07/2015

Disusun oleh : Alzrin Aulyna (NIM. 13012031)

Menyetujui , Manager Produksi I

(

Pembimbing

)

(RULLY EKO ARDIYANTO ,ST.)

Manager Pendidikan dan Pelatihan

(Dra. Chursiana Luthfa.)

i

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas rahmat serta karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Kerja Praktek di PT Petrokimia Gresik pada periode 1 Juni-31 Juli 2015 dan menyelesaikan laporan khusus kerja praktek dengan baik.

Tujuan penyusunan laporan khusus ini adalah menentukan konsumsi energi dan bahan baku spesifik produksi amoniak PT. Petrokimia Gresik secara aktual sehingga dapat dievaluasi konsumsi energi dan bahan baku tersebut dan metode pengoptimalan konsumsi energi dan bahan baku yang tepat. Pelaksanaan dan penyusunan laporan dalam kerja praktek ini tidak lepas dari peran berbagai pihak sehingga penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1.

Dr. IGBN Makertihartha, selaku Koordinator Mata Kuliah TK 4090 Kerja Praktek ITB yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk melaksanakan kerja praktek di PT. Petrokimia Gresik,

2.

Prof. Herri Susanto selaku Dosen Pembimbing yang telah memberikan arahan, bimbingan, nasihat, kritik dan saran dalam pelaksanaan kerja praktek,

3.

Rully Eko Ardianto, S.T selaku pembimbing lapangan yang telah mengajarkan dan membimbing penulis untuk memahami banyak hal selama pelaksanaan kerja praktek,

4.

PT. Petrokimia Gresik yang telah memberikan kesempatan kepada mahasiswa untuk melaksanakan kerja praktek,

5.

Segenap karyawan PT. Petrokimia Gresik dan pihak-pihak lain terkait yang tidak dapat disebutkan satu persatu oleh penulis.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu, diharapkan kritik dan saran yang membangun sehingga isi laporan ini dapat lebih baik. Penulis berharap agar laporan umum kerja praktek ini dapat bermanfaat bagi pihak-pihak yang membutuhkan.

Gresik, 2015

Tim Penyusun ii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................................

i

KATA PENGANTAR................................................................................................

ii

DAFTAR ISI

iii

.....................................................................................................

DAFTAR GAMBAR .................................................................................................

v

DAFTAR TABEL .....................................................................................................

vi

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................

1

1.1 Latar Belakang ......................................................................................

1

1.2 Permasalahan.........................................................................................

2

1.3 Tujuan ...................................................................................................

3

1.4 Ruang Lingkup ......................................................................................

4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...............................................................................

5

2.1 Perkembangan Konsumsi Bahan Baku dan Energi Amonia di Dunia .....

5

2.2 Pabrik Amoniak di Indonesia .................................................................

7

2.3 Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku dan Energi di Pabrik Amoniak ................................................................................................

9

2.3.1 Gas Alam sebagai Bahan Baku ....................................................

11

2.3.2. Gas Alam sebagai Bahan Bakar (Energi) ......................................

11

2.3.2.1 Energi Steam .............................................................................

12

2.3.2.2 Energi Listrik ............................................................................

13

2.3.3.3 Bahan Bakar di Primary Reformer dan Superheater ..................

13

2.3.3.4 Energi Kredit ............................................................................

14

BAB III METODOLOGI PENYELESAIAN .............................................................

19

3.1 Sumber Data ..........................................................................................

19

3.1.1 Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku ....................................

19

3.1.2 Konsumsi Gas Alam sebagai Energi .............................................

20

3.1.2.1 Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Bakar di Primary Reformer dan Superheater .........................................................................

20

3.1.2.2 Konsumsi Gas Alam sebagai Energi Listrik ...............................

20

3.1.2.3 Konsumsi Gas Alam sebagai Energi Steam ................................

21

3.1.2.4 Konsumsi Energi Kredit .............................................................

22

3.2 Pengolahan Data ....................................................................................

23

iii

3.2.1 Gas Alam sebagai Bahan Baku .....................................................

23

3.2.2 Gas Alam sebagai Bahan Bakar ....................................................

23

3.2.2.1 Gas Alam sebagai Bahan Bakar di Primary Reformer dan Superheater ..............................................................................

23

3.2.2.2 Gas Alam sebagai Bahan Bakar Pembangkitan Steam ..............

24

3.2.2.3 Gas Alam sebagai Energi Listrik ..............................................

24

3.2.2.4 Kredit Energi ...........................................................................

25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................................

27

4.1 Perbandingan Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku dan Energi Pabrik Amoniak antara Perhitungan Aktual, Data Candal, dan Data Performance test ....................................................................................

27

4.2 Analisis Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku dan Bahan Bakar Primary Reformer dan Superheater .......................................................

30

4.3 Analisis Konsumsi Steam ......................................................................

31

4.4 Analisis Konsumsi Energi Listrik ..........................................................

32

4.5 Analisis Kredit Energi ...........................................................................

33

4.6 Rekomendasi Metode Pengoptimalan Konsumsi energi dan bahan baku Pabrik Amoniak PT. Petrokimia Gresik .................................................

40

4.6.1 Jangka Pendek ..............................................................................

40

4.6.2 Jangka Panjang .............................................................................

41

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .....................................................................

43

5.1 Kesimpulan ...........................................................................................

43

5.2 Saran .....................................................................................................

44

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................

45

LAMPIRAN A DATA LITERATUR .........................................................................

46

LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN..............................................................

47

LAMPIRAN C HASIL ANTARA ..............................................................................

54

LAMPIRAN D DATA MENTAH ..............................................................................

68

iv

DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1

Total produksi amoniak di dunia pada 2002-2012 (kiri) dan sepuluh negara utama produsen amoniak di dunia (kanan) ..................................

Gambar 1.2

Konsumsi energi dan bahan baku Departemen Produksi I Petrokimia Gresik Juli 2015 ....................................................................................

Gambar 2.1

5

Skema konsumsi energi dan bahan baku total pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik ..................................................................................

Gambar 2.3

2

Data perkembangan konsumsi energi dan bahan baku spesifik pabrik amoniak di dunia ....................................................................................

Gambar 2.2

1

10

Skema unit utilitas yang memasok steam ke pabrik amoniak Petrokimia Gresik ..................................................................................

12

Gambar 2.4

Batasan minimum nilai range dan approach sebuah cooling tower ........

15

Gambar 2.5

Skema cooling tower dengan tipe mechanical draft aliran counter dan cross ................................................................................................

Gambar 4.1

Skema konsumsi energi dan bahan baku total pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik pada 6 hari pengamatan .............................................

Gambar B.1

15

29

Kurva hubungan konsumsi energi dan bahan baku terhadap temperatur produk amoniak. ...................................................................

52

v

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tabel 2.2 Tabel 2.3 Tabel 2.4 Tabel 2.5 Tabel 2.6 Tabel 2.7 Tabel 2.8 Tabel 4.1 Tabel 4.1

Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4 Tabel 4.5 Tabel 4.6 Tabel 4.7 Tabel 4.8 Tabel 4.9 Tabel 4.10 Tabel 4.11 Tabel 4.12 Tabel A.1.1 Tabel C.1.1 Tabel C.1.2 Tabel C.2.1 Tabel C.2.2 Tabel C.2.3 Tabel C.2.4 Tabel C.3.1 Tabel C.3.2 Tabel C.3.3 Tabel C.3.4

Konsumsi energi dan bahan baku proses produksi amoniak menggunakan konfigurasi teknologi steam reforming ................................. Produksi amoniak di PT. Pupuk Sridwijaya Palembang (PUSRI) ................ Produksi amoniak di PT. Pupuk Kujang Cikampek (PKC) .......................... Produksi amoniak di PT. Pupuk Petrokimia Gresik (PKG) .......................... Produksi amoniak di PT. Pupuk Kalimantan Timur (PKT) .......................... Produksi amoniak di PT. Pupuk Iskandar Muda (PKT) ............................... Karakteristik gas alam pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik .................... Perbandingan berbagai parameter pada pabrik amoniak terhadap bahan baku yang digunakan relatif terhadap gas alam ........................................... Perbandingan konsumsi bahan baku dan energi spesifik produk amoniak data aktual, Candal dan performance test 2 Juni 1994 .................. Perbandingan konsumsi bahan baku dan energi spesifik produk amoniak data aktual, Candal dan performance test 2 Juni 1994 (lanjutan) .................................................................................................... Konsumsi gas alam sebagai energi di pabrik amoniak Petrokimia Gresik .... Konsumsi bahan baku dan bahan bakar primary reformer dan superheater pabrik amoniak ........................................................................ Konsumsi energi steam pabrik amoniak PKG (rinci) ................................... Konsumsi energi listrik produksi amoniak 30 Juni 2015 PKG (rinci) .......... Temperatur CW pada 6 titik pengambilan data dan performance test 1994 ........................................................................................................... Komposisi purge gas dari unit 103 L dan 103 E .......................................... Energi kredit pengaruh purge gas pabrik amoniak PKG .............................. Energi kredit pengaruh unjuk kerja 115-C/130-C PKG ............................... Energi kredit pengaruh unjuk kerja 109-C................................................... Energi kredit akibat temperatur HP steam pada pabrik amoniak PKG ......... Energi kredit pangaruh temperatur rata-rata produk amoniak PKG ............. Data recommended velocity untuk aliran steam pada pipa ........................... Hasil antara konsumsi gas alam sebagai bahan baku ................................... Hasil antara konsumsi gas alam sebagai bahan bakar primary reformer dan superheater .......................................................................................... Hasil antara konsumsi energi steam dari boiler B-1102 ............................... Hasil antara konsumsi energi steam dari WHB utilitas ................................ Hasil antara penentuan laju alir steam pada interkoneksi amoniak-urea ....... Hasil antara ekspor energi steam pada interkoneksi amoniak-urea............... Hasil antara penentuan efisiensi GTG ......................................................... Hasil antara konsumsi energi dan bahan baku listrik 17 Juni 2015 .............. Hasil antara konsumsi energi dan bahan baku listrik 21 Juni 2015 .............. Hasil antara konsumsi energi dan bahan baku listrik 24 Juni 2015 ..............

7 8 8 8 9 9 10 11 28

29 31 31 33 34 35 36 37 37 38 39 40 47 55 55 56 56 57 57 57 58 58 59

vi

Tabel C.3.5 Tabel C.3.6 Tabel C.3.7 Tabel C.4.1 Tabel C.4.2 Tabel C.4.3 Tabel C.4.4 Tabel C.4.5 Tabel C.4.6 Tabel C.5.1 Tabel C.5.2 Tabel D.1.1 Tabel D.2.1 Tabel D.2.2 Tabel D.2.3 Tabel D.3.1 Tabel D.3.1 Tabel D.3.1 Tabel D.3.1 Tabel D.3.1 Tabel D.3.1 Tabel D.4.1 Tabel D.4.2 Tabel D.5.1 Tabel D.5.2

Hasil antara konsumsi energi dan bahan baku listrik 26 Juni 2015 .............. Hasil antara konsumsi energi dan bahan baku listrik 29 Juni 2015 .............. Hasil antara konsumsi energi dan bahan baku listrik 30 Juni 2015 .............. Hasil antara credit energy 17 Juni 2015 ...................................................... Hasil antara credit energy 21 Juni 2015 ...................................................... Hasil antara credit energy 24 Juni 2015 ...................................................... Hasil antara credit energy 26 Juni 2015 ...................................................... Hasil antara credit energy 29 Juni 2015 ...................................................... Hasil antara credit energy 30Juni 2015 ....................................................... Hasil antara penentuan efisiensi GTG secara desain .................................... Hasil antara konsumsi energi dan bahan baku listrik 2 Juni 1994 ................ Data mentah konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan bahan bakar secondary reformer dan superheater ........................................................... Data mentah konsumsi energi dan bahan baku aktual steam dari boiler B-1102 ....................................................................................................... Data mentah konsumsi energi dan bahan baku aktual steam dari WHB ....... Data mentah bukaan valve HC1204 pada interkoneksi amoniak-urea .......... Data mentah konsumsi energi dan bahan baku listrik aktual ........................ Data mentah konsumsi energi listrik aktual (lanjutan 1) .............................. Data mentah konsumsi energi listrik aktual (lanjutan 2) .............................. Data mentah konsumsi energi listrik aktual (lanjutan 3) .............................. Data mentah konsumsi energi listrik aktual (lanjutan 4) .............................. Data mentah konsumsi energi listrik aktual (lanjutan 5) .............................. Data mentah credit energy produksi amoniak 17, 21, dan 24 Juni 2015 ....... Data mentah credit energy produksi amoniak 26, 29, dan 30 Juni 2015 ....... Data mentah konsumsi energi dan bahan baku produksi amoniak berdasarkan Candal .................................................................................... Data mentah konsumsi energi dan bahan baku produksi amoniak berdasarkan Performance test 2 Juni 1994 ..................................................

59 60 60 61 62 63 64 65 66 67 67 68 68 68 69 69 70 71 72 73 74 75 75 76 76

vii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Amoniak merupakan produk bahan kimia dasar dengan tonnase produksi tertinggi ke-2 di dunia setelah asam sulfat. Total produksi amoniak di dunia pada tahun 2012 adalah 166.584.000 ton dengan kecenderungan pertumbuhan produksi sebesar 2,3% per tahun dari tahun 2002. Dari total produksi amoniak di dunia, sebanyak 140.000.000 ton digunakan pada pabrik pupuk terutama pada pembuatan urea yang mencapai 46% atau setara dengan 81.000.000 ton. Hal ini menyebabkan amoniak terutama diproduksi oleh pabrik pupuk. Kapasitas produksi dan negara utama produsen amoniak ditunjukkan oleh Gambar 1.1.

Gambar 1.1 Total produksi amoniak di dunia pada 2002-2012 (kiri) dan sepuluh negara utama produsen amoniak di dunia (kanan). (sumber : Yara Fertilizer Industry Handbook , Februari 2014)

Di Indonesia, kapasitas produksi amoniak sekitar 5.100.000 ton yang diproduksi oleh 5 perusahaan anggota PIHC (Pupuk Indonesia Holding Company). Akselerasi industrialisasi termasuk industri pupuk sesuai dengan amanah Perpres 28 Tahun 2008 tentang Kebijakan Industri Nasional berdampak pada peningkatan kapasitas produksi amoniak di Indonesia. Hal ini ditunjukkan oleh pembangunan pabrik amoniak baru di Petrokimia Gresik dan Pupuk Kalimantan Timur. Pada industri pupuk, pabrik amoniak merupakan salah satu pabrik dengan konsumsi energi yang tinggi.

1

PT. Petrokimia Gresik yang merupakan salah satu anggota PIHC dan termasuk perusahaan pupuk terlengkap di Indonesia, mengonsumsi energi yang tinggi per tahunnya. Konsumsi energi tertinggi terutama pada pabrik amoniak. Terkait dengan konsumsi energi di Indonesia, penggunaan sumber energi yang melebihi 6 ribu TOE (Ton Oil Equivalent) per tahun mewajibkan Perusahaan melakukan konservasi energi sesuai Peraturan Pemerintah yaitu PP Nomor 70 Tahun 2009 pasal 12 ayat 3. Seiring bertambahnya kapasitas produksi amoniak kedepannya, pabrik amoniak Petrokimia Gresik pun wajib melakukan manajemen energi sehingga dapat dilakukan penghematan energi.

Untuk mengetahui potensi penghematan energi dari pabrik amoniak tersebut, perlu dilakukan evaluasi terhadap konsumsi pabrik amoniak melalui perhitungan secara aktual konsumsi energi pabrik amoniak. Perhitungan ini mencakup energi gas alam untuk listrik, steam, dan bahan bakar di primary reformer dan superheater. Selain itu, perlu dilakukan pula perhitungan energi kredit sehingga dapat diperoleh konsumsi energi pabrik amoniak pada kondisi normal. Melalui evaluasi perhitungan konsumsi energi ini, maka dapat ditinjau penggunaan masing-masing energi dan dapat dilakukan optimalisasi penggunaan energi pabrik amoniak di PT. Petrokimia Gresik.

1.2. Permasalahan

Energi sering digunakan sebagai suatu parameter tingkat keberhasilan dan keandalan proses sehingga menjadi salah satu aspek penting dalam suatu proses produksi, begitupun pada produksi amoniak. Pada Petrokimia Gresik, pabrik amoniak merupakan pabrik yang mengonsumsi energi yang tinggi pada Departemen Produksi I seperti ditunjukkan oleh Gambar 1.2.

Amoniak

16% 37%

11%

Urea ZA-I

12%

ZA-III

24%

Utilitas

Gambar 1.2. Konsumsi Energi Departemen Produksi I Petrokimia Gresik Juli 2015

2

Definisi konsumsi energi yang ditunjukkan pada Gambar 1.2 adalah konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan bahan bakar. Konsumsi gas alam sebagai bahan baku digunakan untuk memproduksi amoniak sedangkan konsumsi gas alam sebagai bahan bakar digunakan untuk menghasilkan energi listrik sebagai penggerak motor, energi steam sebagai penggerak turbin, dan energi untuk bahan bakar di primary reformer, superheater dan start-up burner. Penggunaan definisi tersebut cukup luas digunakan pada pabrik pupuk di Indonesia padahal terdapat kekeliruan yaitu konsumsi gas alam sebagai bahan baku seharusnya tidak termasuk konsumsi energi.

Pada pabrik amoniak, perhitungan konsumsi gas alam sebagai energi biasanya didasarkan pada perkiraan saja seperti penentuan daya motor melalui nameplate spesifikasi motor. Hal ini menyebabkan data konsumsi energi menjadi kurang akurat sehingga diperlukan perhitungan konsumsi energi pabrik amoniak secara aktual. Selain itu, salah satu aspek yang harus diperhatikan pada perhitungan konsumsi energi adalah pengaruh energi kredit. Dengan mempertimbangkan pengaruh energi kredit, akan diperoleh konsumsi energi pabrik amoniak aktual pada keadaan normal. Selain itu, perhitungan energi kredit pun dilakukan untuk mengevaluasi jaminan lisensor saat didirikannya pabrik amoniak tersebut. Melalui perhitungan konsumsi energi pabrik amoniak secara aktual ini, dapat diperoleh dan dianalisis kegiatan-kegiatan yang dapat dilakukan untuk mengoptimalkan konsumsi energi pabrik amoniak Petrokimia Gresik.

1.3. Tujuan

Tujuan dari penugasan khusus terkait konsumsi energi pabrik amoniak Departemen Produksi I Petrokimia Gresik adalah sebagai berikut. 1.

Menentukan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik secara aktual

2.

Membandingkan perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak secara aktual dengan data bagian Candal (Perencanaan dan Pengendalian) dan performance test PT. Petrokimia Gresik.

3.

Menentukan metode-metode pengoptimalan penggunaan energi pabrik amoniak Petrokimia Gresik

3

1.4. Ruang Lingkup

Ruang lingkup dari tugas khusus ini meliputi hal-hal sebagai berikut. 1.

Perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik secara aktual dilakukan pada 6 hari dibulan Juni 2015 yaitu pada tanggal 17 Juni 2015, 21 Juni 2015, 24 Juni 2015, 26 Juni 2015, 29 Juni 2015, dan 30 Juni 2015.

2.

Hasil perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak secara aktual dibandingkan dengan data konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak bagian Candal (Perencanaan dan Pengendalian) pada hari yang sama dan data pada performance test 1994 (dari 1 Juni 1994 hingga 5 Juni 1994).

3.

Perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak dilakukan pada saat kondisi operasi normal, yaitu dengan pompa Benfield digerakkan oleh JAHT(hidraulik) dan JCM700 (motor).

4.

Perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi berupa energi listrik, energi steam, bahan bakar di primary reformer, superheater, dan start-up burner serta energi kredit dilakukan dengan menggunakan metode perhitungan yang ada pada referensi yang disesuaikan dengan kondisi pabrik.

5.

Data aliran dan data pendukung dalam perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak secara aktual diperoleh dari process flow diagram yang berada pada DCS amoniak dan utilitas, log sheet, serta equipment list.

6.

Penentuan rekomendasi metode optimalisasi penggunaan energi pabrik amoniak diperoleh melalui studi pustaka yang sesuai dengan proses produksi amoniak di PT. Petrokimia Gresik.

4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Perkembangan Konsumsi Bahan Baku dan Energi Amoniak di Dunia

Konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak di dunia tidak lepas dari teknologi

pemrosesan yang terus berkembang untuk mencapai suatu hasil proses yang

semakin baik. Peningkatan efisiensi penggunaan energi pada produksi amoniak telah dilakukan hingga lebih dari 30 tahun terakhir. Saat ini, beberapa pabrik amoniak telah dilengkapi dengan teknologi-teknologi maju dan akan terus berkembang mengarah pada peningkatan unjuk kerja proses yang lebih baik melalui penurunan konsumsi bahan baku dan ebergi spesifik amoniak.. Sebagai salah satu contoh, pabrik amoniak saat ini telah mampu mengonsumsi energi lebih rendah 30% per ton amoniak dibandingkan pabrik amoniak yang dikonstruksi 40 tahun lalu. Gambar 2.1 berikut menunjukkan data perkembangan konsumsi bahan baku spesifik pabrik amoniak di dunia ang ditampilkan dalam satuan energi.

Gambar 2.1. Data perkembangan konsumsi bahan baku spesifik pabrik amoniak di dunia (sumber : Global efficiency, benchmark IFA 2012)

Berdasarkan Gambar 2.1, dapat dilihat bahwa konsumsi bahan baku spesifik amoniak terus berkurang seiring perkembangan teknologi dan menuju suatu nilai tertentu yang disebut nilai energi minimum. Secara termodinamika, kebutuhan gas alam sebagai bahan baku untuk

5

menghasilkan 1 mol NH3 sebesar 0,44 mol CH4 atau setara dengan 20,75 GJ/ton NH3 (basis LHV CH4 = 50,1 MJ/kg).

Peningkatan efisiensi energi yang digunakan pada pabrik amoniak tidak lepas dari perkembangan proses-proses produksi amoniak. Secara umum, terdapat dua proses produksi amoniak berdasarkan bahan bakunya yaitu steam reforming dan partial oxidation process. Steam reforming menggunakan bahan baku berupa gas alam atau light carbon lainnya seperti nafta sedangkan partial oxidation menggunakan bahan baku berupa batubara atau fraksi berat karbon lainnya. Tipe dari bahan baku yang digunakan memiliki peranan yang signifikan dalam konsumsi energi dan bahan baku pabrik amoniak. Secara global, sekitar 72% produksi amoniak menggunakan proses steam reforming disebabkan oleh rendahnya konsumsi energi dan bahan baku dan juga emisi CO2 dibandingkan dengan proses partial oxidation. Pada pabrik amoniak, proses steam reforming menghasilkan surplus energi yang cukup tinggi yaitu berasal dari proses primary reforming, secondary reforming, shift conversion, dan sintesis amoniak. Panas yang dihasilkan ini biasanya digunakan untuk memproduksi steam bertekanan tinggi (HP steam) yang digunakan pada turbin untuk menggerakkan pompa, kompresor dan fan. Secara umum, pabrik amoniak modern menggunakan seluruh HP steam yang dihasilkan pabrik pada steam turbin untuk menjalankan synthesis gas compressor, sehingga pabrik amoniak tidak perlu lagi mengimpor energi untuk menggerakkan peralatan pendukung pabrik.

Saat ini, pabrik amoniak dengan proses steam reforming menggunakan gas alam antara 28 hingga 35,5 GJ/ton amoniak, dengan rincian 20-22 GJ/ton digunakan sebagai bahan baku, 7,2 – 9,0 GJ/ton dikonsumsi sebagai bahan bakar di primary reformer, dan 0,5-4,2 GJ/ton digunakan pada auxiliary boilers dan lain-lain. Proses steam reforming pada pabrik amoniak juga mengalami pembaharuan-pembaharuan teknologi. Saat ini, telah terdapat berbagai macam teknologi produksi amoniak yang telah dikembangkan oleh beberapa lisensor seperti Kellog,

Topsoe,

Uhde,

Casale,

dan lain-lain.

Beberapa

konfigurasi

baru

yang

diimplementasikan yaitu penggunaan panas secondary reformer untuk primary reformer (heat exchange autothermal reforming) hingga terdapat teknologi yang tidak menggunakan secondary reformer. Setiap konfigurasi proses memiliki konsumsi energi dan bahan baku yang berbeda-beda. Tabel 2.1 menunjukkan konsumsi energi dan bahan baku pada berbagai konfigurasi teknologi terbaru proses produksi amoniak berbasis steam reforming di dunia. 6

Tabel 2.1. Konsumsi energi dan bahan baku proses produksi amoniak menggunakan konfigurasi teknologi steam reforming Nama proses Penggunaan energi (GJ/t NH3) Advanced conventional primary reforming Kellog Low-Energy Ammonia Process 27.9 (27.01) Haldor Topsoe Process 27.9 Uhde Process 28.0 (27.0) LEAD Process 29.3 Exxon Chemical Process 29.0 Fluor Process 32.0 Lummus Process 29.6 – 33.5 Processes with reduced primary refiner firing Braun Purifier Process 28.0 (27.0) ICI AMV Process 28.5 Foster Wheeler AM2 Process 29.3 Humphreys & Glasgow BYAS Process 28.7 Jacobs Plus Ammonia Technology 28.8 (26.8) Montedison Low-Pressure Process 28.1 Kellogg’s LEAP Process <28.0 Processes without a primary reformer ICI LCA Process 29.3 Kellog Brown and Root (KBR) KAAPplus Process 27.2 Chiyoda Process N/A Processes without a secondary reformer KTI PARC Process 29.3 – 31.8 Linde LAC Process 28.5 (29.32) Humphreys & Glaslow MDF Process 32.82 (Sumber : Industrial Efficiency Technology Database- Ullmann’s, 2011) 1

. Energy use when steam is exported . Energy use when CO2 is recovered

2

2.2. Pabrik Amoniak di Indonesia

Kebutuhan amoniak di Indonesia diproduksi oleh 5 anak perusahaan PT. Pupuk Indonesia yang tergabung dalam PIHC (Pupuk Indonesia Holding Company) yaitu PT. Petrokimia Gresik (PKG), PT. Pupuk Kujang (PKC), PT. Pupuk Kaltim (PKT), PT. Pupuk Iskandar Muda (PIM), dan PT. Pupuk Sriwidjaya Palembang. Berdasarkan data dari PT. Pupuk Indonesia, kapasitas produksi amoniak existing di Indonesia pada tahun 2013 sekitar 5.236.500 ton. Selain itu, teknologi proses produksi amoniak juga beraneka ragam yaitu Kellog, ICI, Topsoe dan Lurgi. Kapasitas produksi existing, teknologi, serta konsumsi energi

7

dan bahan baku pada masing-masing anak produsen amoniak di Indonesia ditunjukkan oleh Tabel 2.2 hingga Tabel 2.6. Tabel 2.2 Produksi amoniak di PT. Pupuk Sridwijaya Palembang (PUSRI) Dekripsi

Unit

Kapasitas produksi Tahun Beroperasi Teknologi

P-II

PT. Pupuk Sriwidjaya Palembang P-III P-IV P-IB

Ton/Tahun

262.000

396.000

396.000

445.500

Tahun

1974

Teknologi

Kellog

1976 Kellog + ICI

1977 Kellog + ICI

1994 Kellog + ICI

Total 1.499.500

(Sumber : http://pupuk-indonesia.com/ )

Rerata konsumsi bahan baku dan energi spesifik pabrik amoniak di PT. PUSRI ini adalah 39,45 MMBTU/ton NH3 (data laporan tahun 2013 PT.PUSRI). Pembangunan pabrik baru berupa P-IIB sebagai pengganti pabrik II sedang dilakukan dengan teknologi KBR Purifier berkapasitas produksi amoniak 660.000 ton/tahun dengan konsumsi bahan baku dan energi sebesar 31,49 MMBTU/ton NH3. Tabel 2.3 Produksi amoniak di PT. Pupuk Kujang Cikampek (PKC) PT. Pupuk Kujang Cikampek K-1A K-1B Total Kapasitas produksi Ton/Tahun 330.000 330.000 660.000 Tahun Beroperasi Tahun 1979 2006 Teknologi Teknologi Kellog Kellog Dekripsi

Unit

(Sumber : http://pupuk-indonesia.com/ )

Konsumsi bahan baku dan energi pabrik K-1A ini adalah 46,58 MMBTU/ton NH3 sedangkan pabrik K-1B adalah 33,81 MMBTU/ton NH3 (data laporan tahun 2013 PT. PKC). Disebabkan ketidakefisienan pabrik K-1A, maka pabrik ini akan diganti dengan pabrik K-1C berkapasitas produksi 2000 MTPD dengan konsumsi bahan baku dan energi 32 MMBTU/ton NH3. Tabel 2.4 Produksi amoniak di PT. Pupuk Petrokimia Gresik (PKG) PT. Petrokimia Gresik Dekripsi Unit Total Kapasitas produksi Ton/Tahun 445.000 Tahun Beroperasi Tahun 1994 Teknologi Teknologi Kellog (Sumber : http://pupuk-indonesia.com/ )

8

Konsumsi bahan baku dan energi pabrik amoniak di PKG ini sekitar 36,4 MMBTU/ton NH3 (data Candal Juni 2015). PKG sedang membangun pabrik amoniak baru untuk memenuhi kebutuhan amoniak yang selama ini pemenuhannya melalui impor amoniak. Tabel 2.5 Produksi amoniak di PT. Pupuk Kalimantan Timur (PKT) PT. Pupuk Kalimantan Timur Dekripsi Unit K-I K-II K-III K-IV Total Kapasitas produksi Ton/Tahun 595.000 595.000 330.000 330.000 1.850.000 Tahun Beroperasi Tahun 1984 1984 1989 2002 Teknologi Teknologi Lurgi Kellog Topsoe Topsoe (Sumber : http://pupuk-indonesia.com/ )

Konsumsi bahan baku dan energi pada pabrik amoniak di PKT bervariasi tergantung pada proses yang digunakan. Secara keseluruhan, konsumsi bahan baku dan energi PKT dari ke-4 pabrik adalah 37,55 MMBTU/ ton NH3 (data 2012). Saat ini, PT. Kaltim sedang melakukan pembangunan pabrik Kaltim V dengan kapasitas pabrik amoniak 2500 MTPD dan konsumsi bahan baku dan energi sebesar 32 MMBTU/ton NH3. Tabel 2.6 Produksi amoniak di PT. Pupuk Iskandar Muda (PKT) PT. Pupuk Kujang Cikampek Dekripsi Unit PIM-I PIM-II Total Kapasitas produksi Ton/Tahun 386.000 396.000 782.000 Tahun Beroperasi Tahun 1994 1974 Teknologi Teknologi Kellog Kellog (Sumber : http://pupuk-indonesia.com/ )

Konsumsi bahan baku dan energi pabrik amoniak PIM I adalah 41 MMBTU/ton NH3 sedangkan pabrik PIM II adalah 34 MMBTU/ton NH3 (data laporan tahunan PIM 2013).

2.3

Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku dan Energi di Pabrik Amoniak

Konsumsi energi pada pabrik amoniak dengan proses steam reforming terdiri dari energi listrik, energi steam, energi bahan bakar di primary reformer dan superheater. Konsumsi energi tersebut juga dipengaruhi oleh faktor-faktor internal yang berada pada proses produksi yang disebut sebagai energi kredit. Pada steam reforming, bahan baku yang digunakan adalah gas alam. Hal ini menunjukkan bahwa pada produksi amoniak, gas alam dikonsumsi sebagai bahan baku dan energi. Gas alam digunakan sebagai bahan baku untuk menghasilan H2. Gas alam sebagai energi digunakan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan listrik di GTG,

9

steam di boiler, dan api di primary reformer dan superheater. Konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pada pabrik amoniak ditunjukkan oleh gambar 2.2.

Bahan baku

Pompa

NH3

Kompresor

A% C%

Gas Turbine Generator (Efisiensi ± 22%)

Listrik Fan

Exhausted gas D%

Waste Heat Boiler B-2221

E%

Boiler B-1102 (Efisiensi ± 80%)

F%

Primary reformer

Bahan bakar B%

Gas Alam

Blower

MP Steam

G%

Superheater

HP Steam

Gambar 2.2 Skema konsumsi energi dan bahan baku total pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik Tabel 2.7 menunjukkan karakteristik gas alam yang digunakan di pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik.

Tabel 2.7 Karakteristik gas alam pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik No. Parameter Nilai 1. Komposisi Gas Alam (% mol) N2 0,363 CH4 98,687 CO2 0,336 C2H4 0,338 C3H8 0,124 i-C4H10 0,037 n- C4H10 0,013 i- C5H12 0,016 n- C5H12 0,069 + C6 0,017 3 2. High Heating Value ( BTU/ft ) 1014,06 3. Lower Heating Value (Kcal/Kg) 11748,7 (Sumber : Bagian Laboratorium Pabrik I Petrokimia Gresik)

10

Pada pembahasan selanjutnya akan dibahas mengenai konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan bahan bakar (energi) secara umum dan secara khusus pada pabrik amoniak Petrokimia Gresik.

2.3.1. Gas Alam sebagai Bahan Baku

Bahan utama untuk proses pembuatan amoniak adalah N2 dan H2. Kebutuhan H2 ini dapat diperoleh dari berbagai sumber, tergantung pada proses pembuatan amoniak yang akan digunakan. Perbandingan beberapa jenis sumber bahan baku H 2 pada proses produksi amoniak ditunjukkan oleh Tabel 2.8. Tabel 2.8 Perbandingan berbagai parameter pada pabrik amoniak terhadap bahan baku yang digunakan (relatif terhadap gas alam) Natural gas Heavy oil Coal Konsumsi energi 1 1,3 1,7 Biaya investasi 1 1,4 2,4 Biaya produksi 1 1,2 1,7 (Sumber : http://www.ceps.eu/system/files/Ammonia.pdf ) Pada proses steam reforming, bahan baku yang digunakan umumnya adalah gas alam. Beberapa kelebihan gas alam dibandingkan bahan baku lainnya adalah tingginya kandungan CH4 yang dimiliki sehingga menghasilkan lebih banyak H2 dibandingkan bahan baku lainnya pada massa yang sama. Selain itu, pada Tabel 2.8 dapat dilihat bahwa konsumsi energi, biaya investasi dan biaya produksi menggunakan gas alam lebih rendah dibandingkan bahan baku lainnya. Penggunaan gas alam sebagai bahan baku memiliki persentase yang lebih besar dibandingkan penggunaan gas alam sebagai bahan bakar/energi yaitu sekitar 75%.

2.3.2. Gas Alam sebagai Bahan Bakar (Energi)

Pada proses produksi amoniak, selain digunakan sebagai bahan baku, gas alam ini biasanya juga digunakan sebagai bahan bakar/energi. Gas alam sebagai energi digunakan untuk menghasilkan listrik di gas turbine generator (GTG), steam di boiler, panas/api di primary reformer dan superheater. Selain itu, pengaruh dari energi kredit pun perlu diperhitungkan terhadap total konsumsi energi produksi amoniak. Persentasi gas alam yang digunakan sebagai bahan bakar terhadap seuruh gas alam yang digunakan pada produksi amoniak adalah sekitar 25%. Penjelasan mengenai berbagai jenis konsumsi energi dijelaskan sebagai berikut.

11

2.3.2. 1. Energi Steam

Steam merupakan bagian penting dan tidak terpisahkan dari teknologi produksi amoniak berbasiskan steam reforming. Steam merupakan salah satu bahan baku pada proses produksi amoniak. Steam diperlukan untuk menghasilkan syn gas melalui pereaksiannya dengan gas alam. Selain itu, steam diperlukan sebagai penyuplai energi untuk menjalankan berbagai mesin pabrik seperti pompa, kompresor, dan fan. Dalam penyediaan energi, steam memberikan suatu cara pemindahan sejumlah energi yang terkendali dari suatu pusat pembangkit steam sehingga dihasilkan energi yang efisien dan ekonomis sampai pada titik penggunaannya. Pusat pembangkit steam didalam suatu pabrik biasanya berupa boiler dan waste heat boiler (WHB). Selain itu, beberapa proses produksi amoniak juga menghaslkan panas yang digunakan untuk membangkitkan steam seperti secondary reformer. Gambar 2.3 berikut menunjukkan skema unit utilitas yang memasok steam ke pabrik amoniak Petrokimia Gresik. P = 65 kg/cm2 F = 71 T/jam

Vent PC 22220

WHB Utilitas B-2221

GT 101

173C

WHB Secondary Ref. NH3

PCA 1015

Vent

HPS 123Kg/cm2

101 JT

Cond S/D MGS 6477

PCA 702

PC 703 MPS 22 Kg/cm2

103 JT

UREA

Vent HC 1042

Cond

NH3

Vent HC 610

Cond

MPS 42 Kg/ cm2 PCA 1016

ZA I Turbine

PCA 1014

Vent PCA 1017 To D 1105

B-1102 Vent

UBB

P = 44 kg/cm2 F = 105 T/jam

Gambar 2.3 Skema unit utilitas yang memasok steam ke pabrik amoniak Petrokimia Gresik Pada pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik, kebutuhan steam diperoleh dari unit utilitas. Pembangkitan steam yang digunakan pada pabrik amoniak ini disuplai dari boiler B1102 dengan bahan bakar gas alam dan WHB B-2221 dari gas buangan unit gas turbin generator (GTG). Seperti pabrik amoniak pada umumnya, panas yang dihasilkan unit secondary 12

reformer dari pabrik amoniak ini digunakan sebagai pembangkit steam. Steam yang dibangkitkan ini adalah berjenis high pressure (HP steam) dengan tekanan 120 kg/cm2. HP steam ini selanjutnya digunakan untuk turbin dan medium pressure steam.

2.3.2.2 Energi Listrik

Salah satu jenis energi primer yang dibutuhkan dalam pabrik amoniak adalah energi listrik. Energi listrik digunakan untuk menjalankan mesin-mesin listrik pabrik amoniak dan unit pendukung (utilitas) amoniak seperti pompa motor,

fan, dan blower pada tekanan dan

temperatur yang tinggi. Pentingnya kontinuitas suplai energi listrik menyebabkan beberapa pabrik memiliki unit pembangkit energi listrik. Keandalan kapasitas pembangkit listrik ini sangat penting yaitu persesuaian antara kapasitas pembangkit yang terpasang terhadap kebutuhan beban sehingga pasokan energi diharuskan selalu tersedia untuk melayani beban. Terdapat berbagai jenis pembangkit listrik tergantung pada bahan bakarnya. Saat ini, terdapat 5 jenis bahan bakar utama pembangktan tenaga listrik skala besar, yaitu minyak, gas, batubara, hidro dan nuklir serta beberapa pembangkit dengan energi terbarukan berupa biomassa dan geotermal.

Energi listrik yang digunakan pada pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik berasal dari unit pembangkit listrik berbahan bakar gas alam. Unit pembangkit ini adalah gas turbine generator (GTG) dengan kapasitas terpasang 33 MW. Suplai bahan bakar dari pembangkit ini diperoleh dari Pulau Kangean melalui pipa gas milik PT Pertamina. Gas yang dibutuhkan adalah 7,5 MMSCFD pada load 22 MW. GTG Pabrik I dilengkapi dengan sistem bahan bakar pengganti, sehingga ketika terjadi gangguan pada pasokan gas maka digunakan bahan bakar kedua sebagai penggantinya yaitu solar.

2.3.2.3 Bahan Bakar di Primary Reformer dan Superheater

Gas alam juga digunakan untuk menyuplai panas di primary reformer dan superheater. Gas alam dan steam masuk melalui pipa-pipa berisi katalis dan bereaksi menghasilkan gas sintesis. Reaksi yang terjadi pada primary reformer adalah sebagai berikut.

CH4 + H2O <===> CO + 3 H2

∆H = 49,3 kkal/mol

(2.1)

CO

∆H = -9,8 kkal/mol

(2.2)

+ H2O <===> CO2 +

H2

13

Melalui kedua reaksi diatas, secara keseluruhan reaksi yang terjadi bersifat endotermis sehingga memerlukan panas yang diperoleh melalui pembakaran gas alam di dalam tungku yang menghasilkan temperatur sekitar 950-1000 0C.

Pembakaran gas alam untuk superheater digunakan untuk memanaskan uap lanjut pada superheater pipe sehingga menghasilkan uap yang superheated dan memenuhi persyaratan untuk menggerakkan turbin uap.

2.3.2.4 Energi Kredit

Energi kredit pada produksi amoniak adalah energi yang diterima oleh pabrik amoniak sebagai pengaruh dari faktor-faktor internal dalam pabrik amoniak tersebut. Energi kredit dapat bersifat negatif ataupun positif terhadap konsumsi energi total produksi amoniak tergantung pada hasil dari faktor-faktor internal yang terjadi. Pada saat pembangunan proses produksi suatu pabrik, lisensor akan memberikan nilai batas tertentu terhadap energi kredit dari teknologi produksi tersebut sehingga perhitungan energi kredit tidak terlalu sering dilakukan. Selain itu, besarnya energi kredit ini relatif kecil dibandingkan energi-energi primer lainnya. Namun, dengan memperhitungkan pengaruh energi kredit, dapat diperoleh konsumsi energi aktual suatu teknologi proses pada keadaan normal sehingga dapat dibandingkan keefisienan antar teknologi produksi dengan lebih akurat. Perhitungan kredit energi ini juga dibutuhkan untuk mengevaluasi jaminan lisensor teknologi yang digunakan. Selain itu, melalui pengevaluasian energi kredit dapat dilakukan perbaikan-perbaikan ataupun modifikasi untuk meningkatkan unjuk kerja proses produksi amoniak secara keseluruhan. Beberapa jenis faktor-faktor internal yang diperhitungkan sebagai kredit energi adalah sebagai berikut.

1.

Temperatur Cooling Water (CW) ke Pabrik Amoniak

Cooling water (CW) dihasilkan pada cooling tower (CT) dengan cara mengontakkannya dengan udara dan menguapkan sebagian air sehingga mendinginkan air umpan masuk CT. Performa dari suatu CT biasanya diekspresikan dalam approach dan range. Approach adalah selisih antara temperatur CW yang dihasilkan CT dengan udara sekitar sedangkan range

14

adalah selisih antara temperatur air umpan CT dan temperatur CW yang dihasilkan. Gambar 2.4 menunjukkan batasan minimum nilai range dan approach CT.

Gambar 2.4 Batasan minimum nilai range dan approach sebuah cooling tower (sumber : Z. K. Morvay, D. D. Gvozdenac. Applied Industrial Energy and Environmental Management. 2011. John Wiley and Son)

Pada industri petrokimia, jenis CT yang biasanya digunakan adalah mechanical draft dengan arah aliran counter (berlawanan) ataupun cross (bersilangan). Gambar skema dari CT dengan aliran counter dan cross ditunjukkan oleh gambar 2.5 berikut.

Gambar 2.5 Skema cooling tower dengan tipe mechanical draft aliran counter dan cross (sumber : Z. K. Morvay, D. D. Gvozdenac. Applied Industrial Energy and Environmental Management. 2011. John Wiley and Son)

Pada konsumsi energi di pabrik amoniak, temperatur CW yang masuk ke pabrik amoniak mempengaruhi konsumsi daya listrik pompa CW. Saat temperatur CW lebih rendah dibandingkan desain, jumlah CW yang harus dialirkan oleh pompa menjadi lebih rendah juga

15

sehingga memperkecil jumlah konsumsi energi listrik. Kondisi tersebut memberikan kredit energi yang positif terhadap konsumsi energi total pabrik amoniak.

2.

Energi Purge Gas

Pada pabrik amoniak, purge gas adalah gas yang dibuang ke lingkungan dengan tujuan mencegah akumulasi gas inert pada syn loop. Gas inert pada pabrik amonia berupa Ar, N2, dan CH4. Aliran purge gas ini pada awalnya mengandung Ar, N2, CH4, H2, dan sedikit NH3. Kandungan H2 dan NH3 yang terdapat pada aliran biasanya diserap kembali. Purge gas ini dapat dimanfaatkan juga sebagai bahan bakar untuk memasok kebutuhan panas di primary reformer. Adanya purge gas dalam produksi amoniak menunjukkan terdapatnya energi yang terbawa purge gas sehingga akan mempengaruhi konsumsi energi pabrik amoniak.

3.

Performa Kompresor

Kompresor adalah peralatan mekanik yang digunakan untuk memberikan energi pada fluida gas/udara agar dapat mengalir dari satu tempat ke tempat lain secara kontinu atau untuk menaikkan tekanan. Penambahan energi tersebut dapat tejadi karena adanya gerakan mekanik sehingga kompresor mengubah energi mekanik (kerja) ke dalam energi tekanan (potensial) dan panas yang tidak berguna.

Salah satu hal yang mempengaruhi kinerja dari suatu kompresor adalah temperatur aliran masuk gas. Kompresor menghasilkan panas pada operasinya yang kontinyu. Panas ini dilepaskan ke kamar/ruang kompresor sehingga memanaskan udara masuk.

Hal ini

mengakibatkan rendahnya efisiensi volumetrik dan pemakaian daya menjadi lebih besar sehingga, sebelum masuk kompresor, aliran gas masuk didinginkan terlebih dahulu. Hal ini dimaksudkan karena saat temperatur rendah maka rapat massa gas akan naik (pada kapasitas aliran yang sama) sehingga laju aliran massa akan meningkat pada laju volumetrik yang tetap yang menyebabkan daya yang dibutuhkan kompresor untuk mengalirkan gas yang sama menjadi lebih rendah. Perbedaan temperatur aliran masukan ini akan berpengaruh pada jumlah total energi yang dikonsumsi. Temperatur aliran masuk yang rendah akan meningkatkan efisiensi energi kompresor. Hal ini pun berlaku pada pabrik amoniak yang mencakup banyak kompresor seperti pada kompresi gas sintesis.

16

4.

Kandungan CO2

Gas CO2 adalah salah satu produk samping dari proses steam reforming. Keberadaan CO2 ini harus dihilangkan karena merupakan racun bagi katalis Fe2O5 dalam konverter amoniak. Pada pabrik pupuk, CO2 yang dihasilkan oleh pabrik amoniak ini digunakan untuk bahan baku pabrik urea. Salah satu metode yang umum digunakan pada penghilangan gas CO2 di pabrik amoniak adalah melalui absorbsi dengan absorben tertentu seperti larutan Benfield.

Proses penghilangan CO2 dengan metode tersebut dilakukan dalam 2 tahapan yaitu absorbsi gas CO2 dan pelepasan gas CO2 untuk regenerasi larutan Benfield di stripper. Proses absorbsi dilakukan pada tekanan tinggi dan temperatur rendah sedangkan proses stripping dilakukan pada tekanan rendah dan temperatur tinggi sehingga sebelum dilakukan daur ulang, larutan Benfield didinginkan terlebih dahulu. Hal ini menunjukkan bahwa performa unit pendingin sebelum absorber cukup berpengaruh terhadap performa penghilangan gas CO2.

Selain dengan absorbsi, penghilangan kandungan CO2 pun dilakukan lebih lanjut pada metanator. Hal ini disebabkan kadar CO2 maksimum pada sintesis amoniak adalah 10 ppm. Pada metanator, dibutuhkan gas H2 untuk mengubah CO2 menjadi CH4. Hal ini menunjukkan kadar CO2 yang tinggi pada aliran masukan metanator akan menyebabkan konsumsi gas H2 yang tinggi pula sehingga akan mengurangi gas H2 yang akan bereaksi membentuk NH3. Berkurangnya gas H2 menyebabkan konversi kesetimbangan bergeser ke kanan sehingga produk amoniak yang terbentuk lebih sedikit.

5.

Temperatur Produk Amoniak

Terdapat beberapa produk amoniak yang dihasilkan oleh suatu pabrik amoniak yaitu hot product dan cold product. Temperatur dari cold product sekitar -330C sedangkan hot product 300C. Temperatur dari total produk amoniak ini berpengaruh pada konsumsi energi amoniak. Hal ini terjadi karena konsumsi energi yang cukup besar diperlukan untuk mengkondensasi amoniak yang terbentuk hingga memenuhi spesifikasi produk tertentu. Jika produk amoniak dapat disuplai dalam bentuk gas, konsumsi energi menjadi lebih relatif lebih kecil dibandingkan jika produk amoniak harus disuplai dalam keadaan liquid pada -330C.

17

6.

Temperatur HP Steam

High pressure steam adalah steam yang dihasilkan melalui pemanfaatan panas aliran keluaran secondary reformer. Tekanan HPS adalah sekitar 120 kg/cm2. HPS ini selanjutnya akan digunakan pada turbin dan juga diubah menjadi MP steam (42,2 kg/cm2) untuk kebutuhan mesin-mesin pabrik amoniak. MP steam selanjutnya pun akan digunakan pada turbin. Untuk menjaga steam tidak mengalami kondensasi saat pemanfaatannya, maka temperatur HP steam diatur pada nilai tertentu. Semakin rendah temperatur HPS maka kebutuhan HPS akan semakin banyak untuk beban yang sama begitupun sebaliknya. Hal ini menunjukkan bahwa perbedaan temperatur HPS berdampak pada konsumsi energi pabrik amoniak.

7.

Rasio S/C

Rasio steam to carbon (S/C) adalah perbandingan jumlah steam yang dipasok ke dalam proses primary reforming terhadap karbon yang berada pada gas alam. Literatur menyarankan penggunaan rasio S/C yang tinggi untuk mencegah masalah mekanikal selama proses keberjalanan pabrik. Rasio S/C yang tinggi menjadi lebih efektif karena beberapa faktor yaitu akan mengonversi CH4 pada keadaan setimbang sehingga methane slip menjadi lebih sedikit. Selain itu, rasio S/C yang tinggi pun akan menghambat pembentukan karbon di reformer. Salah satu kelemahan dari pemakaian rasio S/C yang tinggi adalah konsumsi steam menjadi lebih besar karena adanya kelebhan steam yang tidak bereaksi. Melalui rasio S/C yang rendah, konsumsi energi memang menjadi lebih kecil tetapi akan meningkatkan methane slip dan deposit karbon di reformer yang akan menyebabkan local overheating. Hal ini menyebabkan perlu dilakukannya optimasi pada rasio S/C.

Berdasarkan data literatur, rasio S/C yang optimum adalah sekitar 3. Pada S/C sebesar 4, kebutuhan energi cukup besar perbedaannya dengan rasio S/C sebesar 3 sehingga kenaikan total biaya menjadi lebih besar dibandingkan performa yang dihasilkan. Pada rasio 2,5 jumlah methane slip cukup besar sehingga tidak direkomendasikan. Pada pabrik amoniak, perbedaan rasio S/C dengan S/C desain akan berpengaruh terhadap total konsumsi energi secara keseluruhan.

18

BAB III METODOLOGI PENYELESAIAN

3.1. Sumber Data

Data-data yang dibutuhkan dalam perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pada pabrik amoniak berupa data komponen dalam suatu aliran, komposisi, tekanan, temperatur, dan laju alir. Seluruh data tersebut diperoleh dari bagian distributed control system (DCS) amoniak serta utilitas Departemen Produksi I. Sebelum proses pengambilan data, penentuan titik pengambilan data diperoleh dari piping and instrumentation diagram (P&ID). Selain itu terdapat pula data nilai kalor gas alam yang diperoleh dari bagian Laboratorium Produksi I.

Data spesifikasi berbagai alat yang digunakan pada perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi diperoleh dari equipment list yang bagian Dokumen dan Teknologi Informasi (Doktekin) serta dari bagian listrik Departemen Pemeliharaan I. Sebagai data pembanding perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak secara aktual, digunakan data bagian Perencanaan dan Pengendalian Produksi I (Candal) dan data desain pabrik ( performance test) yang diperoleh dari bagian Departemen Proses dan Pengelolaan Energi (PPE). Berbagai data yang digunakan pada setiap bagian perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi dijelaskan sebagai berikut.

3.1.1. Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku

Gas alam digunakan sebagai bahan baku pada pabrik amoniak Petrokimia Gresik. Data-data yang dibutuhkan untuk konsumsi gas alam sebagai bahan baku adalah sebagai berikut. -

Nilai GHV (Gross Heating Value) dari gas alam, diperoleh dari Laboratorium Produksi I

-

Data laju alir gas alam total sebagai bahan bakar diperoleh dari aliran FI1028B bagian amoniak

-

Data laju alir gas alam sebagai bahan baku diperoleh dari selisih antara aliran FI1042B (laju alir masuk total gas alam) dan aliran FI1028B (laju alir gas alam untuk primary reformer dan superheater)

19

-

Kapasitas produksi amoniak pada saat titik pengambilan data, diperoleh dari aliran FI1058D bagian amoniak

3.1.2. Konsumsi Gas Alam sebagai Energi

Gas alam digunakan sebagai bahan bakar di Petrokimia Gresik yang meliputi bahan bakar di primary reformer dan superheater, pembangkitan steam di boiler dan WHB, dan penghasil listrik di GTG. Berikut ini adalah penjelasan sumber data dari masing-masing konsumsi gas alam untuk kebutuhan energi tersebut.

3.1.2.1 Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Bakar di Primary Reformer dan Superheater Gas alam digunakan sebagai bahan bakar pada primary reformer dan superheater pabrik amoniak Petrokimia Gresik. Data-data yang dibutuhkan untuk konsumsi gas alam sebagai bahan bakar tersebut adalah sebagai berikut. -


-

Data laju alir gas alam sebagai bahan bakar di primary reformer dan superheater diperoleh dari aliran FI1028B

-


3.1.2.2 Konsumsi Gas Alam sebagai Energi Listrik Energi listrik yang dibutuhkan oleh pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik diperoleh dari unit gas turbine generator (GTG) bagian utilitas. Energi listrik ini mencakup penyediaan daya motor-motor untuk pompa-pompa dalam menyokong pemenuhan kebutuhan steam dari B1102, CW dari T-2211A dan T-1201A, air demineralisasi dari DP-I dan DP-II, soft water dari produk LSU, instrument air dari C-2231 ABD, dan power untuk unit amoniak. Data-data yang dibutuhkan untuk konsumsi energi dan bahan baku listrik adalah sebagai berikut. -

Daya masing-masing motor listrik yang sedang beroperasi, baik pada pabrik amoniak ataupun utilitas pendukung pabrik amoniak serta lamanya waktu operasi. Daftar motormotor listrik yang sedang beroperasi pada saat pengambilan data diperoleh dari bagian DCS amoniak dan DCS utilitas. Daya aktual masing-masing motor diperoleh dari substation. Terdapat 3 substation yang mencakup daya motor-motor tersebut yaitu SS-0,

20

SS-2, dan SS-4. Selain itu, pengambilan rekapan data beberapa daya motor dapat dilakukan melalui DCS utilitas. Untuk motor-motor berkapasitas kecil yang tidak memiliki alat ukur, daya yang digunakan adalah daya desain motor (dari bagian listrik di Departemen Pemeliharaan). -

Load dari GTG, diperoleh dari DCS Utilitas

-

Laju alir gas alam yang dibutuhkan GTG, diperoleh dari DCS Utilitas

-


-


3.1.2.3 Konsumsi Gas Alam sebagai Energi Steam

Steam untuk pabrik amoniak diperoleh dari boiler B-1102 dan WHB pada bagian utilitas. Data-data yang dibutuhkan untuk konsumsi energi dan bahan baku steam adalah sebagai berikut. -


-

Laju alir gas alam yang digunakan sebagai bahan bakar pada boiler B-1102, diperoleh dari data harian DCS Utilitas

-

Laju alir gas alam yang digunakan untuk tambahan bahan bakar pada WHB utilitas, diperoleh dari data harian DCS Utilitas

-

Laju alir steam yang diproduksi unit boiler B1102 bagian utilitas dengan menggunakan data laju alir boiler feed water (BFW) total FIC600, laju alir BFW ke desuperheater FIQR616, dan blowdown (sebanyak 3% dari laju alir BFW yang masuk boiler B1102), diperoleh dari DCS utilitas

-

Laju alir steam yang diproduksi oleh WHB utilitas, diperoleh dari data harian DCS Utilitas

-

Laju alir steam yang dikonsumsi pabrik amoniak dari boiler B1102, diperoleh dari data aliran FI1092 dari DCS amoniak

-

Laju alir steam yang dikonsumsi pabrik amoniak dari WHB utilitas, diperoleh dari data aliran FI1091B dari DCS amoniak

-

Bukaan valve HC1402 interkoneksi steam dari pabrik amoniak ke urea, dapat diperoleh dari DCS amoniak maupun DCS Utilitas

-

Kapasitas produksi amoniak pada saat titik pengambilan data, diperoleh dari aliran FI1058D bagian amoniak 21

3.1.2.4 Konsumsi Energi Kredit

Terdapat beberapa jenis energi yang termasuk dalam energi kredit pada pabrik amoniak. Data-data yang dibutuhkan untuk credit energy adalah sebagai berikut. a.

Temperatur CW - Temperatur CW ke pabrik amoniak (TI1817), diperoleh dari DCS amoniak - Temperatur CW ke pabrik amoniak desain, diperoleh dari bagian PPE

b.

Purge gas - Laju alir purge gas dari 103 L (hydrogen recovery unit), dengan data aliran FI1075 di DCS amoniak - Komposisi aliran purge gas dari 103 L, diperoleh dari data desain pabrik - Laju alir purge gas dari 103 E LP scrubber, diperoleh dari data desain pabrik (tidak dilengkapi FI) - Komposisi aliran purge gas dari 103 E, diperoleh dari data desain pabrik

c.

Unjuk Kerja 150-C/130-C - Temperatur aliran keluaran 115 C (cooling sebelum memasuki kompresor syn gas tahap 1) - Temperatur aliran keluaran 130 C (cooling sebelum memasuki kompresor syn gas tahap 2)

d.

Unjuk Kerja 109-C - Jumlah CO2 yang keluar dari KO drum 102-F2, diperoleh dari laporan analisa harian PPE - Jumlah CO2 yang keluar dari KO drum 102-F2 desain, diperoleh dari data desain dari PPE

e.

Kondisi HP Steam - Temperatur HP steam, diperoleh dari TI1553 bagian DCS amoniak - Temperatur HP steam desain, diperoleh dari data desain di PPE

f.

Temperatur Produk NH3 - Temperatur warm product, diperoleh melalui data TIC1796 di DCS amoniak - Laju alir warm product, diperoleh melalui data FQI1060 di DCS amoniak - Temperatur cold product, diperoleh melalui data TIC1796 di DCS amoniak - Laju alir cold product, diperoleh melalui data FQI1060 di DCS amoniak - Kurva hubungan antara energi terhadap temperatur produk amoniak, diperoleh dengan ekstrapolasi data performance test 22

g.

Rasio S/C - Rasio S/C aktual yang diperoleh dari data FFY1201 di DCS amoniak

3.2. Pengolahan Data

Data-data aktual dan desain yang telah dikumpulkan kemudian diolah sehingga diperoleh konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik. Data diperoleh pada 6 titik percobaan yaitu pada 17 Juni 2015, 21 Juni 2015, 24 Juni 2015, 26 Juni 2015, 29 Juni 2015, dan 30 Juni 2015. Beberapa asumsi dalam pengolahan data pun dilakukan karena tidak tersedianya beberapa data yang dibutuhkan. Perhitungan dan asumsiasumsi yang dilakukan pada perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak adalah sebagai berikut.

3.2.1 Gas Alam sebagai Bahan Baku

Penentuan energi gas alam yang digunakan sebagai bahan baku ditunjukkan oleh persamaan 3.1 berikut. 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑠𝑝𝑒𝑠𝑖𝑓𝑖𝑘 [𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻 ] =

𝐵𝑇𝑈 𝑆𝐶𝐹𝐷

𝐺𝐻𝑉 [

3

] 𝑥 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝐴𝑙𝑖𝑟 𝐺𝑎𝑠 𝐴𝑙𝑎𝑚 [𝑀𝑀𝑆𝐶𝐹𝐷 ]

𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑁𝐻3 [𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3 ]

(3.1)

Nilai GHV gas alam diasumsikan sama pada bulan Juni karena nilai GHV dianalisis per bulan di Laboratorium Produksi I.

3.2.2 Gas Alam sebagai Bahan Bakar

3.2.2.1 Gas Alam sebagai Bahan Bakar di Primary Reformer dan Superheater

Penentuan energi gas alam yang digunakan sebagai bahan bakar di primary reformer dan superheater ditunjukkan pula oleh persamaan 3.1 yang digunakan pada penentuan energi gas alam sebagai bahan baku.

23

3.2.2.2 Gas Alam sebagai Bahan Bakar Pembangkitan Steam

Penentuan energi steam diperoleh melalui pengolahan data pada boiler B1102, WHB, dan interkoneksi pabrik amoniak dan pabrik urea. Penentuan energi steam yang digunakan baik pada boiler B1102 maupun pada WHB ditunjukkan oleh persamaan 3.2 berikut. 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚

𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3

=

𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑃𝑟𝑜𝑑 . 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚

𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚

𝑥 𝐾𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢 𝑕𝑎𝑛 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑁𝐻3 [𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 ]

𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑁𝐻3 [𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3 ]

(3.2)

Berdasarkan persamaan 3.2 diatas, nilai laju produksi steam baik pada boiler B1102 maupun WHB ditentukan melalui persamaan 3.3 berikut. 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚


=

𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎 𝑕 𝐺𝑎𝑠 𝐴𝑙𝑎𝑚 𝑀𝑀𝑆𝐶𝐹𝐷 𝑥 𝐺𝐻𝑉 [

𝐵𝑇𝑈 𝑆𝐶𝐹

]

(3.3)

𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎 𝑕 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 [𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 ]

Penentuan energi steam yang melewati interkoneksi antara pabrik amoniak dan urea diperoleh dengan menggunakan recommended velocity dari bukaan valve HC1402 untuk penentuan laju alir steam di pipa interkoneksi. Hal ini dilakukan karena tidak terdapat FI pada pipa tersebut. Asumsi-asumsi yang digunakan pada penentuan recommended velocity ini adalah kecepatan volumetrik dan densitas steam di dalam pipa interkoneksi dianggap homogen. Nilai laju produksi steam pada pipa interkoneksi diperoleh dari persamaan 3.4 berikut. 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑃𝑟𝑜𝑑. 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑘𝑜𝑛𝑒𝑘𝑠𝑖 =

𝐿𝑎𝑗𝑢 .𝑃𝑟𝑜𝑑 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝐵𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟 𝑥 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎 𝑕 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑃𝑟𝑜𝑑 .𝑁𝐻3 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑘𝑒 𝑃𝑎𝑏𝑟𝑖𝑘 𝑁𝐻3

+

𝐿𝑎𝑗𝑢 .𝑃𝑟𝑜𝑑 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑊𝐻𝐵 𝑥 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎 𝑕 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑃𝑟𝑜𝑑 .𝑁𝐻3 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑘𝑒 𝑃𝑎𝑏𝑟𝑖𝑘 𝑁𝐻3

(3.4)

Selanjutnya, nilai energi steam yang melalui pipa interkoneksi ditunjukkan oleh persamaan 3.5 berikut. 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚


=

𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑃𝑟𝑜𝑑 . 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑘𝑜𝑛𝑒𝑘𝑠𝑖


𝑥 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝐸𝑘𝑠𝑝𝑜𝑟 [𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 ]

𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡 𝑎𝑠 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑁𝐻3 [𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3 ]

(3.5)

3.2.2.2 Gas Alam sebagai Bahan Bakar untuk Energi Listrik Penentuan konsumsi energi listrik yang digunakan untuk memproduksi amoniak diperoleh dengan menentukan jumlah energi listrik yang dibutuhkan oleh setiap motor dengan ditunjukkan oleh persamaan 3.6 berikut.

24

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐿𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘 𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 =

𝐷𝑎𝑦𝑎 𝐴𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟 𝐾𝑊 𝑥 𝑊𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑠𝑖

𝑗𝑎𝑚 𝑥3600 𝑥 0,9447

1.000 .000

(3.6)

Energi listrik yang dikonsumsi oleh motor-motor tersebut diperoleh dari GTG yang berbahan bakar gas alam. Energi yang terkandung dalam gas alam yang digunakan pada GTG ditunjukkan oleh persamaan 3.7 sebagai berikut. 𝐾𝐽

𝐿𝑎𝑗𝑢 𝐴𝑙𝑖𝑟 𝐺𝑎𝑠 𝐴𝑙𝑎𝑚 𝑀𝑀𝑆𝐶𝐹𝐷 𝑥 𝐺𝐻𝑉

𝑠

1000 𝑥 24 𝑥 3600

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐺𝑎𝑠 𝐴𝑙𝑎𝑚 𝐺𝑇𝐺 [ ] =

𝐵𝑇𝑈 𝑆𝐶𝐹𝐷

𝑥 10 6 𝑥 1055

(3.7)

Panas yang hilang pada GTG menjadi exhausted gas ditunjukkan oleh persamaan 3.8 sehingga efisien GTG diperoleh dari persamaan 3.9 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐸𝑥𝑕𝑎𝑢𝑠𝑡𝑒𝑑 𝐺𝑎𝑠 𝐺𝑇𝐺

𝐸𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛𝑠𝑖 𝐺𝑇𝐺 =

𝐾𝐽 𝑠

= 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑔𝑎𝑠 𝑎𝑙𝑎𝑚 𝐺𝑇𝐺 𝐾𝐽 𝑠

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐺𝑎𝑠 𝐴𝑙𝑎𝑚 𝐺𝑇𝐺

𝐾𝐽

− 𝐿𝑜𝑎𝑑 𝐺𝑇𝐺

𝑠

𝐾𝐽 ] 𝑠

− 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐸𝑥𝑕𝑎𝑢𝑠𝑡𝑒𝑑 𝐺𝑎𝑠 𝐺𝑇𝐺 [


𝐾𝐽 𝑠

𝐾𝐽 𝑠

(3.8)

(3.9)

Sehingga, konsumsi energi listrik total pabrik amoniak ditunjukkan oleh persamaan 3.10 berikut. 𝐾𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑠𝑖 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑙𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘


=

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐿𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘 𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟 [𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 ] 𝐸𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛𝑠𝑖 𝐺𝑇𝐺 𝑥 𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑃𝑟𝑜𝑑 .𝑁𝐻3 [𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3 ]

(3.10)

3.2.2.3 Energi Kredit

Penentuan konsumsi energi dan bahan baku pabrik amoniak yang termasuk pada energi kredit adalah sebagai berikut.

a.

Temperatur cooling water (CW)

Setiap kenaikan temperatur CW yang masuk ke pabrik amoniak sebesar 30C dari desain, maka diperlukan konsumsi energi dan bahan baku ekstra sebesar 0,089 Gcal/ ton NH3. Temperatur CW desain adalah 320C.

Penentuan credit energy pada temperatur CW

ditunjukkan oleh persamaan 3.11 berikut. 𝐺𝑐𝑎𝑙

Energi kredit 𝐶𝑊 [𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻 ] = 3

𝑇𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 −𝑇𝑑𝑒𝑠𝑎𝑖𝑛 3

𝐺𝑐𝑎𝑙

𝑥 0,089[𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻 ] 3

(3.11)

25

b.

Purge gas

Penentuan energi kredit akibat adanya purge gas ditunjukkan oleh persamaan 3.12 sebagai berikut. 𝐺𝑐𝑎𝑙

Energi kredit 𝑃𝑢𝑟𝑔𝑒 𝐺𝑎𝑠 [𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻 ] =

𝐺𝑐𝑎𝑙 𝑘𝑔

𝐺𝐻 𝑉 [

] 𝑥 24[𝑗𝑎𝑚 ]

(3.12)

𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑃𝑟 𝑜𝑑 .𝑁𝐻3 [𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3 ]

3

c.

𝑘𝑔 𝑗𝑎𝑚

]𝑥 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑃𝑢𝑟𝑔𝑒 𝐺𝑎𝑠 [

Unjuk Kerja 115-C/130-C

Penentuan energi kredit pengaruh dari unjuk kerja 150-C/130-C ditunjukkan oleh persamaan 3.13 sebagai berikut. 𝐺𝑐𝑎𝑙

Energi kredit 115𝐶 130𝐶 [𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻 ] = 3

d.

𝑇 𝑜𝑢𝑡 115 𝐶 [𝑜 𝐶]− 𝑇 𝑜𝑢𝑡 130𝐶 [𝑜 𝐶] 10 ,5 [𝑜 𝐶]

𝐺𝑐𝑎𝑙

𝑥 0,011 [𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻 ] 3

(3.13)

Unjuk Kerja 109-C

Penentuan kredit energi pengaruh dari unjuk kerja 180C ditunjukkan oleh persamaan 3.14 sebagai berikut. Jumlah CO2 desain keluaran KO drum adalah 600 ppm. 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑘𝑟𝑒𝑑𝑖𝑡 109𝐶

e.

𝐺𝑐𝑎𝑙 𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻3

=

𝐶𝑂2 𝑜𝑢𝑡 𝐾𝑂 𝑑𝑟𝑢𝑚 𝑝𝑝𝑚 − 600 [𝑝𝑝𝑚 ] 100 [𝑝𝑝𝑚 ]

𝑥 0,0011


(3.14)

Kondisi HP Steam

Penentuan energi kredit pengaruh dari kondisi HP steam ditunjukkan oleh persamaan 3.15 sebagai berikut. Temperatur HP steam desain adalah 510 0C. 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑘𝑟𝑒𝑑𝑖𝑡 𝑇𝐻𝑃 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚

f.


=

510 [𝑜 𝐶] − 𝑇 𝐻𝑃 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 [𝑜 𝐶] 15 [𝑜 𝐶]

𝑥 0,011


(3.15)

Temperatur Produk NH3

Penentuan energi kredit pengaruh temperatur produk NH3 diperoleh dari kurva hubungan konsumsi energi dan bahan baku amoniak terhadap temperatur rata-rata seluruh produk amoniak.

g.

Rasio S/C

Penentuan energi kredit pengaruh dari rasio S/C ditunjukkan oleh persamaan 3.16 sebagai berikut. Rasio S/C desain adalah 3,2. 𝐾𝑟𝑒𝑑𝑖𝑡 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑟𝑎𝑠𝑖𝑜 𝑆/𝐶


=

𝑅𝑎𝑠𝑖𝑜 𝑆/𝐶 − 3,2 0,1

𝑥 0,02


(3.16)

26

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Perbandingan Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku dan Energi Pabrik Amoniak antara Perhitungan Aktual, Data Candal, dan Data Performance test

Hasil perbandingan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak pada 6 titik percobaan (17 Juni 2015, 21 Juni 2015, 24 Juni 2015, 26 Juni 2015, 29 Juni 2015, dan 30 Juni 2015) antara perhitungan aktual, data bagian Candal (Perencanaan dan Pengendalian), dan data performance test (2 Juni 1994) ditunjukkan oleh tabel 4.1 sebagai berikut.

Tabel 4.1 Perbandingan konsumsi bahan baku dan energi spesifik produk amoniak data aktual, Candal dan performance test 2 Juni 1994 Tanggal

17 Juni 2015

21 Juni 2015

Perhitungan Aktual Konsumsi gas alam

Konsumsi gas alam

(MMBTU/ton NH3)

(MMBTU/ton NH3)

Gas alam (bahan baku dan bahan bakar di primary reformer dan superheater)

28,97

29,06

0,32

29,13

0,56

Konsumsi steam

4,88

5,13

5,10

2,64

45,91

Konsumsi listrik

2,37

2,10

11,23

1,79

24,44

Energi kredit

0,77

2,04

164,62

Konsumsi gas alam

Data Candal Galat (%)

Performance test 2 Juni 1994 Konsumsi gas Galat alam (%)

(MMBTU/ton NH3)

Total

35,44

36,29

2,38

31,52

11,07

Gas alam (bahan baku dan bahan bakar di primary reformer dan superheater)

29,28

29,23

0,17

29,13

0,53

Konsumsi steam

4,79

5,07

5,45

2,64

44,90

Konsumsi listrik

2,44

2,10

13,91

1,79

26,67

Energi kredit

0,87

2,04

135,27

Total

35,64

31,52

11,57

36,40

2,11

27

Tabel 4.1 Perbandingan konsumsi bahan baku dan energi spesifik produk amoniak data aktual, Candal dan performance test 2 Juni 1994 (lanjutan)

Tanggal

24 Juni 2015

26 Juni 2015

29 Juni 2015

30 Juni 2015

Konsumsi gas alam Gas alam (bahan baku dan bahan bakar di primary reformer dan superheater) Konsumsi steam Konsumsi listrik Energi kredit Total Gas alam (bahan baku dan bahan bakar di primary reformer dan superheater) Konsumsi steam Konsumsi listrik Energi kredit Total Gas alam (bahan baku dan bahan bakar di primary reformer dan superheater) Konsumsi steam Konsumsi listrik Energi kredit Total Gas alam (bahan baku dan bahan bakar di primary reformer dan superheater) Konsumsi steam Konsumsi listrik Energi kredit Total

Perhitungan Aktual Konsumsi gas alam

Konsumsi gas alam

(MMBTU/ton NH3)

(MMBTU/ton NH3)

29,52

29,22

1,03

29,13

1,33

4,79 2,48 0,71 36,08

4,90 2,15

1,77 13,39

36,26

0,50

2,64 1,79 2,04 31,52

45,05 27,82 186,90 12,63

29,33

29,43

0,33

29,13

0,70

4,79 2,38 0,76 35,74

5,03 2,15

3,16 9,77

36,60

2,42

2,64 1,79 2,04 31,52

44,89 24,90 167,15 11,81

29,76

29,13

2,14

4,87 2,49 0,72 36,40

36,40

2,15

2,64 1,79 2,04 31,52

45,84 28,10 181,88 11,54

29,91

29,34

1,91

29,13

1,33

4,81 2,53 0,83 36,41

5,01 2,18

4,08 13,62

36,52

0,31

2,64 1,79 2,04 31,52

44,91 27,82 186,90 12,63

Data Candal Galat (%)

Performance test 2 Juni 1994 Konsumsi gas Galat alam (%)

(MMBTU/ton NH3)

28

Berdasarkan Tabel 4.1, konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi rata-rata pabrik amoniak secara aktual pada kondisi normal dengan 6 titik pengambilan data tersebut adalah 35,97 MMBTU/ton NH3. Data Candal menunjukkan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi rata-rata pabrik amoniak yang lebih tinggi yaitu sekitar 36,41 MMBTU/ton NH3 sedangkan menurut data performance test 6 Juni 1994, konsumsi gas alam pabrik amoniak adalah 31,52 MMBTU/ton NH3. Perbedaan nilai gas alam sebagai bahan baku dan energi ini ditunjukkan oleh galat-galat pada setiap jenis konsumsi gas alam. Penentuan galat tersebut didasarkan terhadap perhitungan aktual. Konsumsi gas alam baik sebagai bahan baku dan energi ditunjukkan oleh Gambar 4.1 berikut.

Bahan baku

Pompa

NH3

Kompresor

69,7 % 5,81 %

Gas Turbine Generator (Efisiensi ± 22%)

Listrik

Exhausted gas 0,56 %

Waste Heat Boiler B-2221

11,45 %

Boiler B-1102 (Efisiensi ± 80%)

Bahan bakar 30,3 %

Gas Alam

Fan Blower

MP Steam

10,86 %

Primary reformer

1,62 %

Superheater

HP Steam

Gambar 4.1. Skema konsumsi energi dan bahan baku total pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik pada 6 hari pengamatan Pada perbandingan perhitungan aktual dan data Candal, galat pada konsumsi energi listrik sekitar 12,71%, energi steam sekitar 4,57%, dan gas alam sebagai bahan baku dan bahan bakar di primary reformer dan superheater sekitar 0,49%. Galat tertinggi antara data Candal terhadap aktual terdapat pada energi listrik. Tidak ada perhitungan kredit energi pada Candal. Pada perbandingan perhitungan aktual dan data performance test pada 2 Juni 1994, galat konsumsi energi listrik sekitar 26,90%, energi steam 45,23%, gas alam sebagai bahan baku dan bahan bakar di primary reformer dan superheater sekitar 1,13%, dan energi kredit sekitar 171,16%. Galat konsumsi energi antara data performance test 2 Juni 1994 terhadap perhitungan aktual cukup tinggi dengan galat konsumsi energi tertinggi adalah kredit energi. Adanya galat-galat tersebut dapat disebabkan oleh beberapa faktor yang akan dijelaskan pada subbab-subbab selanjutnya.

29

Penggunaan gas alam sebagai bahan bakar total (energi) ditunjukkan oleh Tabel 4.2 berikut.

Tabel 4.2. Konsumsi gas alam sebagai energi di pabrik amoniak Petrokimia Gresik Konsumsi gas alam sebagai energi

Tanggal

(MMBTU/ton NH3)

17 Juni 2015

13,11

21 Juni 2015

13,36

24 Juni 2015

13,73

26 Juni 2015

13,41

29 Juni 2015

13,82

30 Juni 2015

13,77

4.2. Analisis Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku dan Bahan Bakar Primary Reformer dan Superheater

Konsumsi gas alam sebagai bahan baku merupakan konsumsi gas alam tertinggi pada pabrik amoniak yaitu 69,7 %. Pada Petrokimia Gresik, konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan bahan bakar di primary reformer dan superheater dibuat menjadi satu kesatuan sehingga pembahasan ini pun mencakup konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan bahan bakar di primary reformer dan superheater. Gas alam sebagai bahan baku digunakan untuk memproduksi syn gas pada reformer. Konsumsi gas alam sebagai bahan baku sekitar 3 kali lipat daripada konsumsi gas alam sebagai bahan bakar di primary reformer dan superheater Hal ini dapat dilihat pada Tabel 4.3 dan contoh perhitungan dilampirkan pada Lampiran B.

Tabel 4.3 Konsumsi bahan baku dan bahan bakar primary reformer dan superheater pabrik amoniak Tanggal

Energi Bahan Baku (MMBTU/ton amoniak)

Energi Bahan Bakar (MMBTU/ton amoniak)

17 Juni 2015 21 Juni 2015

22,33 22,28

6,64 7,00

24 Juni 2015

22,35

7,17

26 Juni 2015

22,33

7,00

29 Juni 2015

22,58

7,18

30 Juni 2015

22,64

7,27

30

Secara termodinamika, konsumsi bahan baku minimum pada pabrik amoniak dari perhitungan

metana dan steam yang dibutuhkan dari reaksi kimia stoikiometri secara

keseluruhan adalah 0,44 mol metana untuk setiap mol produk amoniak (Klaus : 2011). Bila menggunakan basis gross heating value (GHV), energi ini setara dengan 45,50 Gcal (21,83 MMBTU) per ton amoniak. Jika energi bahan baku PT. Petrokimia Gresik ini dibandingkan dengan batas minimum konsumsi bahan baku bahan baku secara termodinamika, dapat dianalisis energi bahan baku pada produksi amoniak telah baik dengan galat rata-rata sebesar 2,69% (<5%). Salah satu hal yang menyebabkan konsumsi energi dan bahan baku bahan baku rendah ini adalah suplai gas pada PT. Petrokimia Gresik memiliki kandungan CH 4 yang tinggi yaitu 98,687%.

Konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan bahan bakar di primary reformer dan superheater antara perhitungan aktual, data Candal dan data performance test 2 Juni 1994 memberikan nilai galat yang cukup kecil yaitu <5%. Hal ini menunjukkan bahwa secara statistika, tidak terdapat perbedaan yang cukup signifikan antara penentuan konsumsi bahan baku dan bahan bakar primary reformer dan superheater. Perbedaan yang kecil antara data aktual dan performance test 2 Juni 1994 menunjukkan bahwa performa produksi dalam pengonsumsian bahan baku dan bahan bakar di primary reformer dan superheater masih terpelihara dengan baik.

4.3. Analisis Konsumsi Energi Steam

Konsumsi energi steam di pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik digunakan sebagai bahan baku dan juga penggerak turbin untuk menjalankan kompresor. Steam yang disuplai ke pabrik amoniak sebagian besar berasal dari unit boiler B-1102 dan sebagian kecil dari WHB. Selain itu terdapat pula ekspor steam dari pabrik amoniak ke pabrik urea pada jumlah tertentu. Namun, pada pipa interkoneksi tersebut tidak terdapat FI sehingga laju alir ditentukan melalui recommended velocity pada bukaan pipa HC1402. Nilai bukaan valve HC1402 pada 6 titik pengambilan data memiliki nilai yang sama sehingga nilai ekspor energi steam pada pipa interkoneksi tetap. Tabel 4.4 berikut menunjukkan konsumsi energi steam pabrik amoniak secara lebih rinci dan contoh perhitungan dilampirkan pada Lampiran B.

31

Tabel 4.4 Konsumsi energi steam pabrik amoniak PKG (rinci) Tanggal

Konsumsi Steam (MMBTU/ ton NH3) Boiler WHB Interkoneksi

17 Juni 2015

4,89

0,23

-0,26

21 Juni 2015

4,80 4,81 4,87 4,86 4,81

0,23 0,24 0,18 0,26 0,26

-0,26 -0,26 -0,26 -0,26 -0,26

24 Juni 2015 26 Juni 2015 29 Juni 2015 30 Juni 2015

Galat antara data perhitungan aktual dan data Candal pada Tabel 4.1 (sekitar 4,57%) disebabkan pada data Candal perhitungan yang dilakukan tidak terlalu terperinci. Pada data Candal, konsumsi energi steam diasumsikan hanya disuplai dari boiler B1102 saja, suplai energi steam dari WHB dan ekspor steam pada interkoneksi tidak diperhitungkan. Jika dilihat pada Tabel 4.4, konsumsi energi dan bahan baku steam WHB memang hampir setara dengan ekspor steam interkoneksi ke urea tetapi perbedaan yang kecil pun perlu diperhitungkan agar diperoleh data konsumsi energi yang akurat.

Pada data konsumsi performance test 2 Juni 1994, galat konsumsi energi steam terhadap data aktual cukup besar (sekitar 45,23%). Galat ini disebabkan pada pembentukan awal pabrik, suplai steam hanya didesain berasal dari WHB utilitas saja, sedangkan keperluan steam untuk mesin produksi disuplai dari WHB hasil secondary reformer.

4.4. Analisis Konsumsi Energi Listrik

Konsumsi energi listrik pada produksi amoniak digunakan pada motor-motor listrik baik pada pabrik amoniak maupun unit-unit pendukung produksi amoniak. Unit-unit pendukung ini terdiri dari motor-motor untuk menyuplai steam dari B1102, CW dari T-2211A dan T-1201, air demin dari DP-I dan DP-II, soft water dari produk lime softening unit (LSU), dan udara instrumen dari C-2231ABD. Spesifikasi dari masing-masing motor bervariasi pada 6KV dan 380 V. Tabel 4.5 menunjukkan konsumsi energi listrik pada produksi amoniak untuk setiap bagian pada tanggal 30 Juni 2015.

32

Tabel 4.5 Konsumsi energi listrik produksi amoniak 30 Juni 2015 PKG (rinci) Jenis Motor Steam dari B1102 Cooling water dari T-2211 dan T1201 A Air demin dari Demin plant I Air demin Demin plant II Soft water dari unit LSU Udara Instrumen Pabrik amoniak MOV boiler Total

Daya (kW) 855,22 5865,00 186,20 367,90 77,54 89,07 1603,00 222,00 9265,93

Lama Operasi 24 jam 24 jam 24 jam 24 jam 24 jam 24 jam 24 jam 10 menit

Konsumsi energi (MMBTU/ton amoniak) 0,24 1,64 0,05 0,10 0,02 0,02 0,45 1,19 x 10-7 2,53

Melalui Tabel 4.4 diatas, dapat dilihat bahwa konsumsi energi dan bahan baku listrik terbesar berada pada penyuplaian CW dari T-2211 dan T1201A. Hal ini disebabkan terdapatnya motor dengan kapasitas yang besar yaitu 4 buah MP-2211 (satu buah stand by) 6KV dan 3 buah MP-1201 (satu buah stand by) 380 V. Selanjutnya adalah konsumsi listrik pada pabrik amoniak. Konsumsi energi dan bahan baku listrik terbesar pada pabrik amoniak adalah motor penggerak pompa larutan Benfield 107-JCM dengan kapasitas 6 KV.

Galat konsumsi energi listrik antara data perhitungan aktual dan data Candal pada tabel 4.1 (sekitar 12,71%) disebabkan pada data Candal perhitungan daya listrik menggunakan data aktual saja pada motor-motor yang memiliki breaker sedangkan pada data aktual digunakan beberapa data desain pada motor-motor yang tidak memiliki breaker. Galat konsumsi energi listrik antara performance test 2 Juni 1994 terhadap data aktual saat ini dapat terjadi akibat efisiensi GTG pada saat performance test adalah sekitar 27% sedangkan saat ini efisiensi GTG dalam menghasilkan listrik sekitar 21%. Selain itu, pompa JCM 700 tidak beroperasi saat performance test serta adanya penambahan ataupun pengurangan motor-motor yang digunakan pada produksi amoniak memengaruhi konsumsi energi dan bahan baku listrik produksi amoniak.

4.5. Analisis Energi Kredit

Energi kredit pada produksi amoniak adalah energi yang diterima oleh pabrik amoniak sebagai perngaruh dari faktor-faktor internal dalam pabrik amoniak tersebut. Melalui perhitungan energi kredit dalam konsumsi energi pabrik amoniak, dapat diketahui konsumsi

33

energi pabrik amoniak total pada keadaan normal serta mengevaluasi jaminan lisensor terhadap teknologi produksi amoniak yang digunakan. Energi kredit ini dapat bersifat negatif ataupun positif terhadap konsumsi energi total tergantung pada unjuk kerja yang diberikan. Energi kredit pada perhitungan aktual dan data performance test 2 Juni 1994 memberikan galat tertinggi diantara berbagai konsumsi energi (171,46%). Galat ini disebabkan karena performa beberapa faktor internal yang tergolong energi kredit telah mengalami beberapa modifikasi sejak performance test 1994. Beberapa jenis energi kredit tersebut akan dianalisis sebagai berikut.

a.

Temperatur cooling water (CW)

Temperatur CW yang masuk ke pabrik amoniak berpengaruh pada konsumsi energi listrik yaitu untuk pompa CW. Temperatur desain CW pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik adalah 320C dan setiap kenaikan temperatur 30C, konsumsi energi dan bahan baku pabrik amoniak bertambah sekitar 0,089 Gcal/ ton NH 3. Tabel 4.6 berikut menunjukkan energi kredit pengaruh temperatur CW pada 6 titik pengambilan data dan saat performance test 2 Juni 1994 dan contoh perhitungan dilampirkan pada Lampiran B. Tabel 4.6 Temperatur CW pada 6 titik pengambilan data dan performance test 1994 Tanggal Temperatur CW (0C) Energi kredit (Gcal/ton NH3) 2 Juni 1994 34,62 0,0777 17 Juni 2015 30,45 -0,0469 21 Juni 2015 31,61 -0,0117 24 Juni 2015 30,39 -0,0476 26 Juni 2015 30,82 -0,0351 29 Juni 2015 31,37 -0,0187 30 Juni 2015 30,88 -0,0332

Berdasarkan Tabel 4.5, dapat dilihat bahwa terjadi perubahan temperatur CW antara performance test 2 Juni 1994 dengan temperatur CW saat ini. Pada performance test 2 Juni 1994, temperatur CW berada diatas temperatur desain 32 0C sedangkan saat ini temperatur CW telah berada di bawah temperatur desain. Hal ini menunjukkan performa yang baik dari cooling tower yang digunakan. Saat ini, terdapat dua jenis CT yang digunakan untuk menyuplai CW ke pabrik amoniak yaiitu T-1201 A yang beraliran counter current dan T2211 A yang beraliran cross flow. Salah satu penyebab rendahnya temperatur CW adalah kondisi T-1201 A yang baru diperbaiki sehingga memiliki unjuk kerja yang baik. Temperatur CW yang lebih rendah dibandingkan data desain menyebabkan laju volumetrik CW menuju

34

pabrik amoniak menjadi lebih kecil sehingga konsumsi energi listrik pompa CW menjadi lebih rendah. Hal ini menyebabkan energi kredit akibat temperatur CW saat ini berpengaruh positif terhadap konsumsi energi dan bahan baku pabrik seperti ditunjukkan oleh tabel 4.5.

b.

Purge gas

Purge gas bertujuan untuk mencegah akumulasi gas-gas inert pada syn loop. Saat ini, pada pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik, purge gas berasal dari dua buah sumber yaitu dari LP ammonia scrubber 103 E dan dari hydrogen recovery unit (HRU) 103 L. Gas dari LP ammonia scrubber 103 E ini berasal dari flash gas dari proses kondensat flash tank 150 F, 170 F, dan 190 F. Purge gas yang berasal dari unit 103 E langsung dibuang melalui vent sehingga semakin banyak laju gas yang dihasilkan maka semakin banyak pula energi yang terbuang. Purge gas yang berasal dari 103 L dihasilkan dari HRU. Pada HRU, gas H2 dan NH3 diambil sehingga semakin banyak laju gas H2 yang dikeluarkan dari unit tersebut, semakin banyak energi terbuang. Selain itu, banyaknya purge gas yang dikeluarkan pada dasarnya akan mengurangi jumlah reaktan yang akan bereaksi pada reaktor amoniak. Komposisi dari purge gas yang berasal dari 103 E dan 103 L ditunjukkan oleh Tabel 4.7 berikut. Tabel 4.7 Komposisi purge gas dari unit 103 L dan 103 E Sumber purge gas 103 L

103 E

Komponen Komposisi (%mol) N2 48,78 H2 16,36 CH4 24,42 Ar 10,44 N2 16,12 H2 41,25 CH4 22,28 Ar 5,90 NH3 14,45

GHV (Kcal/kg) 2863,31

13584,54

Terdapat perbedaan energi kredit akibat purge gas saat performance test 1994 dan saat ini. Pada saat performance test 1994, terdapat purge gas yang berasal dari CO2 stripper flash drum tetapi saat ini alat tersebut sudah tidak digunakan lagi sehingga tidak terdapat lagi purge gas dari CO2 stripper flash drum. Selain itu, saat ini pada LP ammonia scrubber 103 E, amoniak yang terkandung pada aliran tidak diambil sehingga purge gas mengandung NH3. Tabel 4.8 menunjukkan energi kredit terhadap konsumsi energi dan bahan baku total pabrik amoniak akibat purge gas dan contoh perhitungan dilampirkan pada Lampiran B.

35

Tabel 4.8 Energi kredit pengaruh purge gas pabrik amoniak PKG Sumber Purge gas 103 L (HRU) LP NH3 scrubber (103E) CO2 stripper flash drum Total Konsumsi Energi

Konsumsi Energi Kredit Pabrik Amoniak (MMBTU/ton NH3) 17 Juni 21 Juni 24 Juni 26 Juni 29 Juni 30 Juni 2 Juni 2015 2015 2015 2015 2015 2015 1994 0,8953 0,9097 0,8875 0,8983 0,8573 0,8211 1,0595 0,4140

0,4149

0,4141

0,4139

0,4187

0,4175

0,1500

0

0

0

0

0

0

0,0345

1,3093

1,3245

1,3017

1,3122

1,2761

1,2387

1,2441

Berdasarkan perhitungan pada Tabel 4.7, meskipun terdapat perbedaan sumber purge gas tetapi karena pada LP NH3 scrubber tidak dilakukan pengambilan NH3, total credit energy akibat purge gas memiliki hasil yang mirip antara data performance test 2 Juni 1994 dengan data perhitungan aktual.

c.

Unjuk Kerja 115-C/130-C

Unit 115-C adalah unit CW yang berfungsi untuk menurunkan temperatur aliran gas sintesis yang dilakukan sebelum memasuki syn gas compressor tahap 1 sedangkan 130-C adalah unit CW yang berfungsi untuk menurunkan temperatur aliran gas sintesis setelah keluar syn gas compressor tahap 1 untuk kemudian memasuki tahap 2. Semakin rendah temperatur aliran gas yang memasuki kompresor, maka energi yang dibutuhkan akan semakin rendah. Hal ini disebabkan pada temperatur rendah, massa jenis aliran fluida menjadi lebih besar sehingga laju alir massa menjadi lebih besar untuk konsumsi energi yang sama. Unjuk kerja 115C/130-C merupakan salah satu pernyebab terdapatnya galat energi kredit antara data aktual dan performance test 2 Juni 1994. Hal ini ditunjukkan oleh Tabel 4.9 berikut. Tabel 4.9 Energi kredit pengaruh unjuk kerja 115-C/130-C PKG Tanggal 2 Juni 1994 17 Juni 2015 21 Juni 2015 24 Juni 2015 26 Juni 2015 29 Juni 2015 30 Juni 2015

T keluar 115C (0C) 58,68 6,62 6,80 6,41 6,98 7,26 7,10

Tkeluar 130C (0C) 46,6 46 46 45,5 46 47 47

Credit energy (MMBTU/ ton NH3) 0,0503 -0,1637 -0,1630 -0,1625 -0,1622 -0,1652 -0,1659

36

Pada Tabel 4.8 dapat dilihat bahwa energi kredit akibat unjuk kerja 115-C/130-C pada data aktual memberikan kredit positif terhadap konsumsi total produksi amoniak sedangkan pada data performance test 2 Juni 1994 memberikan kredit negatif. Hal ini disebabkan oleh temperatur keluaran 115-C saat ini sangat berbeda dengan saat performance test. Perbedaan ini disebabkan adanya pendinginan lebih lanjut yang dilakukan sebelum memasuki syngas compressor tahap 1. Setelah pendinginan dengan CW pada 115-C, dilakukan pendinginan lebih lanjut dengan amoniak di 115-C2. Temperatur yang jauh lebih rendah ini menunjukkan unjuk kerja yang lebih baik daripada keadaan performance test sehingga memberikan energi kredit positif terhadap konsumsi energi dan bahan baku total pabrik amoniak.

d.

Unjuk Kerja 109-C

Energi kredit akibat performa pada 109-C ditunjukkan oleh kadar CO2 yang keluar dari KO drum menuju metanator. Penghilangan CO2 dilakukan dengan absorbsi menggunakan larutan Benfield. Energi digunakan pada pompa-pompa yang digunakan untuk mengalirkan absorben pada tahap absorbsi serta meregenerasi absorben di tahap stripper. Kadar CO2 keluar KO drum desain pada pabrik amoniak Petrokimia Gresik adalah 600 ppm. Unit 109-C adalah unit pendingin aliran daur ulang larutan Benfield dari stripper menuju absorber. Temperatur aliran larutan Benfield yang rendah diinginkan untuk absorbsi CO2 di kolom absorbsi. Semakin tinggi temperatur larutan Benfield, kemampuan absorbsi CO2 semakin rendah, sehingga kandungan CO2 pada aliran keluar absorber menjadi lebih besar. Penghilangan sejumlah kecil CO dan CO2 harus dilakukan karena dapat mengoksidasi katalis pada tahap sintesis amoniak sehingga menjadi tidak aktif. Oleh karena itu, CO dan CO2 dikonversikan kembali menjadi CH4 yang bersifat inert terhadap katalis di sintesis amoniak melalui proses methanasi di dalam metanator (106 D) dengan reaksi yang ditunjukkan oleh persamaan 4.1 dan 4.2 sebagai berikut. CO + 3H2 CH4 + H2O

∆H = -206,11 kJ/mol

(4.1)

CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O

∆H = -164,9 kJ/mol

(4.2)

Hal ini menunjukkan ketika kandungan CO2 yang keluar dari tahap absorbsi semakin besar, kebutuhan H2 untuk proses metanasi di metanator untuk menurunkan kadar CO dan CO2 hingga 10 ppm pun menjadi lebih besar sehingga H2 yang digunakan sebagai bahan baku semakin kecil yang kemudian akan memengaruhi konversi pada reaksi sintesis amoniak. Kredit energi akibat unjuk kerja 109-C ditunjukkan oleh Tabel 4.10 dan contoh perhitungan dilampirkan pada Lampiran B. 37

Tabel 4.10 Energi kredit pengaruh unjuk kerja 109-C Tanggal 2 Juni 1994 17 Juni 2015 21 Juni 2015 24 Juni 2015 26 Juni 2015 29 Juni 2015 30 Juni 2015

CO2 keluar KO drum (ppm) 1266,6 1000 1100 1200 1000 1000 1500

Energi kredit (MMBTU/ton NH3) 0,0290 0,0175 0,0218 0,0262 0,0175 0,0175 0,0393

Berdasarkan Tabel 4.9, kandungan CO2 keluar KO drum aktual yang lebih tinggi daripada desain menunjukkan performa yang lebih rendah dibandingkan desain sehingga memberikan kredit energi yang negatif terhadap konsumsi energi pabrik amoniak. Nilai energi kredit pengaruh unjuk kerja 109-C antara data Candal dan data aktual memberikan hasil yang mirip.

e.

Kondisi High Pressure Steam (HPS)

HPS yang diproduksi dari panas secondary reformer berguna sebagai pemasok steam untuk kebutuhan konsumsi steam di pabrik amoniak. Steam ini digunakan pada turbin 103JT dan 105JT serta menghasilkan MP steam yang selanjutnya digunakan pada turbin-turbin dan keperluan steam lainnya. Kondisi HP steam ini mempengaruhi konsumsi energi dan bahan baku steam yang digunakan. Berdasarkan desain, temperatur HP steam ini adalah 5100C. Semakin rendah temperatur HPS, semakin banyak konsumsi steam yang dibutuhkan untuk kondisi beban yang sama, begitupun sebaliknya. Tabel 4.11 menunjukkan credit energy akibat temperatur HP steam dan contoh perhitungan dilampirkan pada Lampiran B. Tabel 4.11 Energi kredit akibat temperatur HP steam pada pabrik amoniak PKG Tanggal Temperatur HP steam (0C) Energi kredit (MMBTU/ton NH3) 2 Juni 1994 502,16 0,0226 17 Juni 2015 516,46 -0,0188 21 Juni 2015 516,20 -0,0180 24 Juni 2015 515,67 -0,0165 26 Juni 2015 516,31 -0,0184 29 Juni 2015 516,03 -0,0175 30 Juni 2015 516,10 -0,0177

Melalui Tabel 4.10 dapat dilihat bahwa energi kredit pengaruh temperatur HPS aktual memiliki perbedaaan yang cukup jauh terhadap performance test. Hal ini terjadi karena temperatur HPS aktual saat ini lebih tinggi dibandingkan temperatur desain. Hal ini

38

menunjukkan performa yang lebih baik dibandingkan performance test sehingga memberikan kredit energi yang positif pada konsumsi energi pabrik amoniak.

f.

Temperatur Produk NH3

Temperatur rata-rata produk total amoniak (cold product dan hot product) mempengaruhi konsumsi energi pabrik amoniak. Hal ini terjadi karena dibutuhkan sejumlah energi yang cukup besar pada kompresor yang digunakan dalam proses kondensasi amoniak. Tabel 4.11 menunjukkan energi kredit pengaruh temperatur rata-rata produk amoniak dan contoh perhitungan dilampirkan pada Lampiran B. Tabel 4.11 Energi kredit pengaruh temperatur rata-rata produk amoniak PKG

2 Juni 1994

Temperatur produk NH3 rata-rata (0C) -28,88

17 Juni 2015

19,04

21 Juni 2015 24 Juni 2015

22,11 21,93

-0,3562

26 Juni 2015

21,92

-0,3524

29 Juni 2015

25,07

30 Juni 2015

23,81

-0,4193 -0,3920

Tanggal

Energi kredit (MMBTU/ton NH3) 0,2381 -0,2947 -0,3526

Salah satu penyebab galat yang besar antara data aktual energi kredit dengan data performance test 2 Juni 1994 adalah energi kredit yang disebabkan oleh temperatur rata-rata produk amoniak. Hal tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.12. Perbedaan ini disebabkan oleh temperatur rata-rata produk amoniak saat ini yang lebih tinggi dibandingkan performance test. Salah satu penyebab hal tersebut adalah saat ini kapasitas produksi hot product sudah lebih banyak dibandingkan cold product. Hot product ini digunakan pada pabrik urea. Semakin banyaknya hot product menunjukkan bahwa energi yang dibutuhkan untuk mengkondensasi amoniak semakin berkurang sehingga konsumsi energi menjadi lebih kecil. Pada tabel 4.11 terlihat bahwa temperatur rata-rata produk amoniak Petrokimia lebih tinggi dibandingkan temperatur rata-rata desain sehingga memberikan energi kredit yang positif terhadap konsumsi energi pabrik amoniak.

39

g.

Rasio S/C

Rasio S/C pada desain adalah 3,4. Semakin tinggi nilai S/C, maka steam yang dibutuhkan semakin tinggi sehingga berpengaruh pada konsumsi energi pabrik amoniak. Nilai S/C yang rendah pun sebenarnya dapat menjadi masalah yaitu methane slip, tetapi apabila performa yang diberikan dapat dijaga dengan menurunkan rasio S/C maka konsumsi energi akan menjadi lebih rendah. Nilai S/C yang lebih rendah dibandingkan nilai desain akan memberikan kredit energi yang positif untuk konsumsi energi pabrik amoniak.

Pada pengamatan, rasio S/C pada 6 hari pengambilan data memiliki nilai yang sama yaitu sebesar 3,33. Rasio S/C tersebut memberikan energi kredit yang positif sebesar 0,1056 MMBTU/ton NH3. Pada performance test 2 Juni 1994, energi kredit pengaruh rasio S/C adalah 0,1587 MMBTU/ton NH3 dengan rasio 3,4. Nilai rasio S/C keadaan aktual yang lebih rendah dengan performa yang sama menunjukkan bahwa keadaan saat ini lebih baik daripada performance test 2 Juni 1994 jika ditinjau dari aspek konsumsi energi.

4.6. Rekomendasi Metode Pengoptimalan Konsumsi energi dan bahan baku Pabrik Amoniak PT. Petrokimia Gresik

4.6.1. Jangka Pendek

Rekomendasi pengoptimalan konsumsi energi dan bahan baku produksi amoniak jangka pendek bersifat tidak berbiaya dan tidak melibatkan perubahan proses. Rekomendasi yang dapat diberikan sebagai upaya pengoptimalan konsumsi energi dan bahan baku produksi amoniak jangka pendek adalah evaluasi efisiensi peralatan mesin pabrik secara rutin.

Alat-alat mesin pabrik seperti turbin, kompresor, pompa, fan, dan lain-lain beroperasi dengan efisiensi tertentu. Peralatan dengan efisiensi rendah berdampak pada konsumsi energi yang tinggi (boros). Pengevaluasian terhadap efisiensi mesin-mesin tersebut secara berkala dapat memberikan gambaran kinerja operasi dari masing-masing peralatan sehingga dapat menjadi pertimbangan untuk pemeliharan alat-alat tersebut, perbaikan ataupun penggantian dengan alat baru sehingga efisiensi penggunaan mesin-mesin pabrik tetap tinggi. Salah satu contohnya adalah performa cooling tower setelah mengalami perbaikan yaitu dapat menurunkan temperatur cooling water yang masuk ke dalam pabrik amoniak sehingga 40

jumlah CW akan menurun yang berdampak pada menurunnya energi listrik yang dibutuhkan oleh pompa CW.

4.6.2. Jangka Panjang

Beberapa rekomendasi sebagai upaya pengoptimalan konsumsi energi produksi amoniak jangka panjang adalah sebagai berikut.

A.

Berbiaya sedang

-

Penggunaan insulasi tungku pembakaran reformer yang lebih baik

Pada peralatan pembangkit panas, sumber terbesar dari kehilangan panas adalah konveksi dan radiasi energi dari sistem ke lingkungan. Kehilangan panas ini tergantung pada temperatur luar dari peralatan pemanas dan dapat menyebabkan penurunan yang signifikan dalam efisiensi proses pemanasan yang dilakukan. Bahan isolasi seperti batu bata dan bahan tahan panas lainnya yang digunakan pada peralatan dan pipa sangat penting untuk meminimalkan kehilangan panas. Kinerja dari bahan isolasi lama akan memburuk seiring berjalannya waktu sehingga penting untuk melakukan survei rutin efisiensi isolasi sehingga dapat diambil tindakan korektif.

Saat ini, perbaikan yang signifikan dalam efisiensi pemanasan proses dapat dicapai dengan menggunakan bahan serat tahan api baru (refractory fiber) dengan daya penyimpan panas serta konduktivitas termal yang rendah. Proses pengaplikasiannya meliputi pelapisan tungku, pembuatan lapisan serat antara bahan isolasi standar dengan dinding tungku. Mengganti bahan isolator standar dengan isolator serat tahan api vakum juga dapat meningkatkan efisiensi pembangkitan panas.

-

Perbaikan katalis pada shift conversion (rasio S/C rendah)

Perbaikan katalis pada high temperature shift (HTS) dengan penambahan Cu dapat mencegah terbentuknya produk samping metana dan hidrokarbon. Hal ini berdampak pada penggunaan rasio S/C yang rendah pada proses reforming. Rendahnya penggunaan rasio S/C ini akan mengurangi konsumsi energi tetapi dilain pihak juga tidak menimbulkan deposit karbon 41

karena perbaikan katalis yang dilakukan. Lalu, perbaikan katalis pada LTS dapat menyebabkan pengoperasian reaksi pada temperatur lebih rendah sehingga menurunkan produk samping yang tidak diinginkan berupa metanol.

B.

Berbiaya tinggi

Salah satu rekomendasi jangka panjang yang berbiaya tinggi adalah dengan menggunakan metode purifikasi akhir menggunakan kriogenik (minimisasi gas inert) setelah unit metanator. Tujuan utama dari purge gas adalah mencegah adanya akumulasi gas inert pada aliran daur ulang di syn loop. Hal ini dilakukan karena akumulasi dari gas inert ini akan menghambat konversi amoniak di reaktor. Proses steam reforming dengan metanasi sebagai tahap terakhir purifikasi menghasilkan gas sintesis yang mengandung gas inert cukup besar. Jika gas inert ini dapat dipisahkan dari aliran gas sintesis yang akan memasuki reaktor amoniak, maka kebutuhan purging dapat diminimumkan. Selain itu, hal ini juga akan meningkatkan konversi reaksi pembentukan amoniak dan mengurangi biaya operasi pada proses syn loop. Tahap purifikasi akhir menggunakan kriogenik adalah salah satu cara memisahkan gas inert dari aliran masuk gas sintesis ke reaktor. Unit ini dibuat setelah proses metanasi. Selain itu, kriogenik adalah pemisahan yang dilakukan pada temperatur sangat rendah, sehingga hal ini menguntungkan karena tidak diperlukan lagi pendinginan aliran saat akan memasuki proses kompresi syngas.

42

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan Melalui perhitungan konsumsi energi dan bahan baku spesifik produksi amoniak di PT. Petrokimia Gresik diperoleh kesimpulan sebagai berikut. 1.

Konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi produksi amoniak PT.Petrokimia secara aktual pada 6 titik pengambilan data pada bulan Juni 2015 sekitar 35,97 MMBTU/ton NH3 dan berdasarkan data bagian Pengendalian dan Perencanaan (Candal) sekitar 36,41 MMBTU/ton NH3 sedangkan berdasarkan data performance test 2 Juni 1994, konsumsi gas alam tersebut adalah 31,52 MMBTU/ton NH3.

2.

Konsumsi gas alam sebagai bahan baku pada 6 titik pengambilan data sebesar 22,39 MMBTU/ton NH3 dan konsumsi gas alam sebagai bahan bakar terdiri dari konsumsi energi bahan bakar di primary reformer dan superheater sebesar 7,04 MMBTU/ton NH3, steam sebesar 4,82 MMBTU/ton NH3, konsumsi energi listrik 2,44 MMBTU/ton NH3, dan credit energy sebesar 0,78 MMBTU/ton NH3

3.

Perbandingan data Candal terhadap data aktual memberikan galat terbesar pada konsumsi energi dan bahan baku listrik yaitu 12,71%, kemudian galat konsumsi energi dan bahan baku steam sebesar 4,57 %, dan galat konsumsi bahan bakar dan bahan baku sebesar 0,49 %.

4.

Perbandingan data performance test 2 Juni 1994 terhadap data aktual memberikan galat terbesar pada credit energy yaitu 171,16%, lalu galat konsumsi energi dan bahan baku steam yaitu 45,23%, galat konsumsi energi dan bahan baku listrik sebesar 45,23 %, dan galat konsumsi bahan bakar dan bahan baku sebesar 1,13 %.

5.

Galat pada energi kredit disebabkan oleh perbedaan performa dan kondisi pabrik, yaitu temperatur cooling water, energi terbawa purge gas, kondisi 115-C/130-C, temperatur HP steam, temperatur produk amoniak.

6.

Rekomendasi yang diberikan untuk mengoptimalkan konsumsi energi dan bahan baku produksi amoniak PT.Petrokimia Gresik mencakup jangka pendek berupa evaluasi efisiensi peralatan mesin pabrik secara rutin, dan jangka panjang berupa penggunaan insulasi tungku pembakaran reformer yang lebih baik, perbaikan katalis pada shift conversion dan penggunaan kriogenik sebagai purifikasi tahap akhir.

43

5.2. Saran Beberapa saran yang dapat diberikan mengenai evaluasi konsumsi energi dan bahan baku produksi amoniak PT. Petrokimia Gresik adalah sebagai berikut. 1.

Perlunya pengevaluasian flow indicator (FI) pada produksi steam total oleh boiler B1102 sehingga pengambilan data menjadi lebih akurat.

2.

Perlunya evaluasi kebutuhan steam untuk produksi amoniak yang disuplai dari boiler dan WHB sehingga tidak perlu adanya interkoneksi dengan urea.

44

DAFTAR PUSTAKA

Apodaca, Lorl E. 2014. Nitrogen(Fixed)-Ammonia. U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries. Tersedia pada http://minerals.usgs.gov/minerals/ pubs/commodity/nitrogen/mcs-2014-nitro.pdf (diakses pada 11 Juli 2015 pada pukul 12.00). Bhatia, A. 2012. Cooling Water Systems – An Overview of Cooling Towers. PHDonline Course M121 (4PHD) Biro Perencanaan Kementerian Perindustrian Republik Indonesia. 2012 Perencanaan Kebutuhan Energi Sektor Industri dalam Rangka Akselerasi Industrialisasi. Kementerian Perindustrian RI. Dybkjaer, Ib. 1984. Energy Consumption in Ammonia Production Influence of External Conditions and Key Process Parameters. International Fertilizer Industry Association. Egenhofer, Christian dan Lorna Schrefler. 2014. Final Report : For A Study on Composition and Drivers of Energy Prices and Costs In Energy Intensive Industries: The Case Of The Chemical Industry – Ammonia. Centre For European Policy Studies. Industrial Efficiency Technology Database. 2015. Steam reforming. Tersedia pada http://ietd.iipnetwork.org/ Morvay, Z.K dan D.D Gvozdenac. 2011.Applied Industrial Energy and Environmental Management. John Wiley & Sons, Ltd. Noelker, Klauss dkk. 2011. Low Energy Consumption Ammonia Production:Baseline Energy Consumption, Options for Energy Optimization. Paper Conference Duesseldorf. Strait, Megan, Glenda Allum, dan Nisha Gidwani. Synthesis Gas Reformers. Tersedia pada http://www.owlnet.rice.edu/ (diakses pada 14 Juni 2015) University of York, (2013), Essential Chemicals Online: Ammonia , tersedia pada http:// www.essentialchemicalindustry.org/chemicals/ammonia.html (diakses pada 21 Juli 2015 pukul 13.00) Yara Fertilizer Industry Handbook.2014.

45

LAMPIRAN A DATA LITERATUR

A.1 Data Literatur Recommended Velocity Tabel A.1.1 Data recommended velocity untuk aliran steam pada pipa

Sumber : Engineering data, tersedia pada www.watsonmcdaniel.com, tanggal akses 2 Juli 2015

46

LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN

Contoh perhitungan konsumsi energi dan bahan baku produksi amoniak yang akan digunakan adalah data pada tanggal 29 Juni 2015 denga kapasitas produksi NH3 adalah 1356,41 ton.

B.1. Perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan bahan bakar primary reformer dan superheater

- Bahan Baku GHV

=1018,95 BTU/scf

Laju alir gas alam

=30,06 MMSCFD

𝐵𝑇𝑈 𝐺𝐻𝑉 [ ] 𝑥 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝐴𝑙𝑖𝑟 𝐺𝑎𝑠 𝐴𝑙𝑎𝑚[𝑀𝑀𝑆𝐶𝐹𝐷] 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 𝑠𝑐𝑓 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑠𝑝𝑒𝑠𝑖𝑓𝑖𝑘 [ ]= 𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3 𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑁𝐻3 [𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3 ] 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑠𝑝𝑒𝑠𝑖𝑓𝑖𝑘 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑠𝑝𝑒𝑠𝑖𝑓𝑖𝑘

1018,95 𝑥 30,06 1356,41 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 = 22,58 𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3 =

- Bahan Bakar GHV

=1018,95 BTU/scf

Laju alir gas alam

=9,56 MMSCFD

𝐵𝑇𝑈 𝐺𝐻𝑉 [ ] 𝑥 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝐴𝑙𝑖𝑟 𝐺𝑎𝑠 𝐴𝑙𝑎𝑚[𝑀𝑀𝑆𝐶𝐹𝐷] 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 𝑠𝑐𝑓 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑠𝑝𝑒𝑠𝑖𝑓𝑖𝑘 [ ]= 𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3 𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑁𝐻3 [𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3 ] 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑠𝑝𝑒𝑠𝑖𝑓𝑖𝑘 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑠𝑝𝑒𝑠𝑖𝑓𝑖𝑘

1018,95 𝑥 9,56 1356,41 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 = 7,18 𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3 =

Sehingga konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan bahan bakar primary reformer dan superheater adalah penjumlahan konsumsi energi dan bahan baku keduanya yaitu 29,76 MMBTU/ ton NH3

47

B.2. Perhitungan konsumsi energi steam Boiler Kebutuhan bahan bakar

= 7,014 MMSCFD

GHV bahan bakar

= 1018,9470 BTU/scf

Laju alir BFW (FIC600) = 106,24 ton Laju alir FIQR616

= 5,54 ton

Laju alir blowdown

= 3% BFW

Produksi steam total

= 0,97 x(Laju alir BFW FIC600- Laju alir FIQR616) = 2344,0104 ton

𝐵𝑇𝑈 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎𝑕 𝐺𝑎𝑠 𝐴𝑙𝑎𝑚 𝑀𝑀𝑆𝐶𝐹𝐷 𝑥 𝐺𝐻𝑉 [ 𝑆𝐶𝐹 ] 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 = 𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎𝑕 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 [𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚] 7,014𝑥 1018,9470 2344,0104 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 = 3,0486 𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚

𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚

=


Kebutuhan steam ke amoniak 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑠𝑝𝑒𝑠𝑖𝑓𝑖𝑘


=

=

90,0484 ton/hari




𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘 𝑠𝑖 𝑁𝐻3 [𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3 ] 3,0486 𝑥 90,0484 𝑥 24

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑠𝑝𝑒𝑠𝑖𝑓𝑖𝑘

=

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑠𝑝𝑒𝑠𝑖𝑓𝑖𝑘

= 4,8574

1356 ,41 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3

WHB Kebutuhan bahan bakar

= 2,1902 MMSCFD

GHV bahan bakar

= 1018,9470 BTU/scf

Produksi steam total

= 1716,8 ton/hari

𝐵𝑇𝑈 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎𝑕 𝐺𝑎𝑠 𝐴𝑙𝑎𝑚 𝑀𝑀𝑆𝐶𝐹𝐷 𝑥 𝐺𝐻𝑉 [ 𝑆𝐶𝐹 ] 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 = 𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎𝑕 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 [𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚] 2,1902𝑥 1018,9470 1716,8 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 = 1,2999 𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚


=


Kebutuhan steam ke amoniak 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑠𝑝𝑒𝑠𝑖𝑓𝑖𝑘 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑠𝑝𝑒𝑠𝑖𝑓𝑖𝑘


= =

=

11,2123 ton/hari




𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑁𝐻3 [𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3 ] 1,2999 𝑥 11,2123 𝑥 24 1356 ,41

= 0,2578


48

Interkoneksi = 42 kg/cm2

P aliran masuk

Kondisi steam superheated (Trata-rata steam = 325,17 0C) Vrecommended literature

= 2500 -12000 ft/menit

Dipilih V

= 7250 ft/menit = 2209,8 m/menit

Diameter pipa 𝐷

Luas = 𝜋( 2 )2 = 𝜋 (

= 3 inch = 0,0762 m 0,0762 2 ) 2

Bukaan valve HC-1402

= 0,0045 𝑚2 = 59%

𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑎𝑙𝑖𝑟 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑘 = 𝑉 𝑥 𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 𝑝𝑖𝑝𝑎 𝑥 𝐵𝑢𝑘𝑎𝑎𝑛 𝑣𝑎𝑙𝑣𝑒 𝐻𝐶1402 𝑥 60 = 2209,8

𝑚 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 𝑥 0,0045 𝑚 2 𝑥 0,59 𝑥 60 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 𝑗𝑎𝑚

𝑚3 = 356,7434 𝑗𝑎𝑚

= 15,05 kg/m3

Densitas steam

𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑎𝑙𝑖𝑟 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 = 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑎𝑙𝑖𝑟 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑘 𝑥 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 = 356,7434

𝑚3 𝑘𝑔 𝑥 15,05 3 𝑗𝑎𝑚 𝑚

= 5368,9895

𝑘𝑔 𝑡𝑜𝑛 = 5,3689 𝑗𝑎𝑚 𝑗𝑎𝑚

Kemudian, laju produksi steam ditentukan dari perhitungan proporsional boiler dan WHB. 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑃𝑟𝑜𝑑. 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑘𝑜𝑛𝑒𝑘𝑠𝑖 =

𝐿𝑎𝑗𝑢 .𝑃𝑟𝑜𝑑 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝐵𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟 𝑥 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎 𝑕 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑃𝑟𝑜𝑑 .𝑁𝐻3 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑘𝑒 𝑃𝑎𝑏𝑟𝑖𝑘 𝑁𝐻3

+

𝐿𝑎𝑗𝑢 .𝑃𝑟𝑜𝑑 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑊𝐻𝐵 𝑥 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎 𝑕 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑃𝑟𝑜𝑑 .𝑁𝐻3 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑘𝑒 𝑃𝑎𝑏𝑟𝑖𝑘 𝑁𝐻3

𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑃𝑟𝑜𝑑. 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑘𝑜𝑛𝑒𝑘𝑠𝑖

𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑃𝑟𝑜𝑑. 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑘𝑜𝑛𝑒𝑘𝑠𝑖

=

𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 3,05 𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑥 2161,16 𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚

2161,16 + 269,09 𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 1,30 𝑥 269,09 𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 2161,16 + 269,09 𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 2,7396 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 = 𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚

+

Sehingga, energi steam yang diekspor melalui interkoneksi amoniak-urea adalah sebagai berikut.

49

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚


= =

𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑃𝑟𝑜𝑑 . 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑘𝑜𝑛𝑒𝑘𝑠𝑖


𝑥 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝐸𝑘𝑠𝑝𝑜𝑟 [𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 ]

𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑁𝐻3 [𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3 ] 2,7396 𝑥 5,3689 𝑥 24 1356 ,4058

𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈

= 0,2692 𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻

3

Sehingga konsumsi energi steam produksi amoniak adalah = konsumsi steam dari B1102 + konsumsi steam dari WHB – energi steam ekspor ke urea Konsumsi energi steam = 4,8574 + 0,2579 – 0,2692 = 4,8460 MMBTU/ton amoniak

B.3. Perhitungan konsumsi energi listrik Penentuan efisien GTG Laju alir gas alam GTG

= 8,061 MMSCFD

GHV gas alam

= 1018, 947 BTU/scf

Load GTG

= 21930 KW

𝐵𝑇𝑈 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝐴𝑙𝑖𝑟 𝐺𝑎𝑠 𝐴𝑙𝑎𝑚 𝑀𝑀𝑆𝐶𝐹𝐷 𝑥 𝐺𝐻𝑉 𝑆𝐶𝐹 𝑥 106 𝑥 1055 𝐾𝐽 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐺𝑎𝑠 𝐴𝑙𝑎𝑚 𝐺𝑇𝐺 [ ] = 𝑠 1000 𝑥 24 𝑥 3600


=

8,061 𝑥 1018,947𝑥 106 𝑥 1055 𝐾𝐽 = 100294,9886 1000 𝑥 24 𝑥 3600 𝑠

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐸𝑥𝑕𝑎𝑢𝑠𝑡𝑒𝑑 𝐺𝑎𝑠 𝐺𝑇𝐺 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐸𝑥𝑕𝑎𝑢𝑠𝑡𝑒𝑑 𝐺𝑎𝑠 𝐺𝑇𝐺

𝐾𝐽 𝑠

= 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑔𝑎𝑠 𝑎𝑙𝑎𝑚 𝐺𝑇𝐺

𝐾𝐽

= 100294,9886 − 21930

𝐾𝐽

𝑠

− 𝐿𝑜𝑎𝑑 𝐺𝑇𝐺

𝐾𝐽 𝑠

𝑠

= 78364,9886 Sehingga, efisiensi GTG menjadi sebagai berikut. 𝐾𝐽 𝐾𝐽 − 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐸𝑥𝑕𝑎𝑢𝑠𝑡𝑒𝑑 𝐺𝑎𝑠 𝐺𝑇𝐺 [ 𝑠 ] 𝑠 𝐸𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛𝑠𝑖 𝐺𝑇𝐺 = 𝐾𝐽 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐺𝑎𝑠 𝐴𝑙𝑎𝑚 𝐺𝑇𝐺 𝑠 100294,9886 − 78364,9886 𝐸𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛𝑠𝑖 𝐺𝑇𝐺 = = 21,86 % 100294,986 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐺𝑎𝑠 𝐴𝑙𝑎𝑚 𝐺𝑇𝐺

Penentuan konsumsi energi pada motor Total daya aktual motor 24 jam = 9038,9320 KW Total daya aktual motor 10 menit (MOV) = 222 KW

50

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 =

9038,9320 𝐾𝑊 𝑥 24 𝑗𝑎𝑚 + 222 𝐾𝑊𝑥0,1667 𝑥 3600 𝑠 𝑥 0,9448

𝐵𝑇𝑈 𝐾𝐽

𝑥 10−6

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = 737, 8403 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈

𝐾𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑠𝑖 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑙𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘

=

𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐿𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘 𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟 [𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 ] 𝐸𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛𝑠𝑖 𝐺𝑇𝐺 𝑥 𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑃𝑟𝑜𝑑 .𝑁𝐻3 [𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3 ] 737 ,8403


=


= 2,4878 𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻

0,2186 𝑥 1356 ,41 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 3

B.4. Perhitungan energi kredit

B.4.1 Temperatur CW Temperatur CW aktual

= 31,37

𝐺𝑐𝑎𝑙 𝑇𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 − 𝑇𝑑𝑒𝑠𝑎𝑖𝑛 𝐺𝑐𝑎𝑙 𝐶𝑟𝑒𝑑𝑖𝑡 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦 𝐶𝑊 [ ]= 𝑥 0,089[ ] 𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3 3 𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻3 𝐶𝑟𝑒𝑑𝑖𝑡 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦 𝐶𝑊 =

31,37 − 32 𝐺𝑐𝑎𝑙 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 𝑥 0,089 = −0,0187 = −0,0743 3 𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3 𝑡𝑜𝑛𝑁𝐻3

B.4.2 Purge gas Purge gas dari 103 L

= 4264,34 kg/jam

GHV purge gas dari 103 L = 2863,3138 Kcal/kg Purge gas dari 103 E

= 439 kg/jam

GHV purge gas dari 103 L = 13584,5392 Kcal/kg 𝐶𝑟𝑒𝑑𝑖𝑡 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦 𝑃𝑢𝑟𝑔𝑒 𝐺𝑎𝑠


=

𝐺𝐻 𝑉

𝐺𝑐𝑎𝑙 𝑘𝑔

𝑥 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑃𝑢𝑟𝑔𝑒 𝐺𝑎𝑠

𝑘𝑔 𝑗𝑎𝑚

𝑥 24 𝑗𝑎𝑚

𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑃𝑟𝑜𝑑 .𝑁𝐻3 𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3 2863 ,3138 𝑥 4264 ,34𝑥 24

=

𝐶𝑟𝑒𝑑𝑖𝑡 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦 𝑃𝑢𝑟𝑔𝑒 𝐺𝑎𝑠

= 0,3215 𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻 = 1,2761 𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻

1356 ,41

+

13584 ,5392 𝑥 439𝑥 24

𝐶𝑟𝑒𝑑𝑖𝑡 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦 𝑃𝑢𝑟𝑔𝑒 𝐺𝑎𝑠

𝐺𝑐𝑎𝑙

1356 ,41 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈

3

3

B.4.3 Unjuk Kerja 115-C/130-C Tkeluar 115-C = 7,26 0C Tkeluar 130-C = 470C 𝐺𝑐𝑎𝑙

𝐶𝑟𝑒𝑑𝑖𝑡 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦 115𝐶 130𝐶 [𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻 ] = 3

𝐶𝑟𝑒𝑑𝑖𝑡 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦 115𝐶 130𝐶 =

7,26− 47 10,5

𝑇𝑜𝑢𝑡 115 𝐶 [𝑜 𝐶]− 𝑇𝑜𝑢𝑡 130 𝐶 [𝑜 𝐶] 10,5 [𝑜 𝐶]

𝐺𝑐𝑎𝑙

𝑥 0,011 [𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻 ] 3

𝐺𝑐𝑎𝑙


𝑥 0,011 = −0,0416 𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻 = −0,1652 𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻 3

3

51

B.4.4 Unjuk Kerja 109-C Konsentrasi CO2 = 1000 ppm 𝐶𝑟𝑒𝑑𝑖𝑡 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦 180𝐶

𝐺𝑐𝑎𝑙

=

𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻3

𝐶𝑟𝑒𝑑𝑖𝑡 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦 180𝐶 =

𝐶𝑂2 𝑜𝑢𝑡 𝐾𝑂 𝑑𝑟𝑢𝑚 𝑝𝑝𝑚 − 600 [𝑝𝑝𝑚 ]

1000 − 600 100

100 [𝑝𝑝𝑚 ]

𝑥 0,0011

𝐺𝑐𝑎𝑙



𝑥 0,0011 = 0,0044 𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻 = 0,0174 𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻 3

3

B.4.5 Kondisi HP Steam Temperatur HP steam = 516,03 0C 𝐶𝑟𝑒𝑑𝑖𝑡 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦 𝑇𝐻𝑃 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚

𝐺𝑐𝑎𝑙

=


𝐶𝑟𝑒𝑑𝑖𝑡 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦 𝑇𝐻𝑃 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 =

510 [𝑜 𝐶] − 𝑇𝐻𝑃 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 [𝑜 𝐶] 15 [𝑜 𝐶]

510 − 516 ,03 15

𝑥 0,011 𝐺𝑐𝑎𝑙

𝑥 0,011 = −0,0044 𝑡𝑜𝑛

𝑁𝐻3

𝐺𝑐𝑎𝑙 𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻3 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈

= −0,0175 𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻

3

B.4.6 Temperatur Produk NH3 Laju warm product

=

821,83 ton/hari

Temperatur warm product =

33,860C

Laju warm product

127,44 ton/hari

=

Temperatur warm product = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟 𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 =

-31,58 0C

𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑤𝑎𝑟𝑚 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡 𝑥 𝑇𝑤𝑎𝑟𝑚 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑤𝑎𝑟𝑚 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡 + 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑐𝑜𝑙𝑑 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡 +

𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟 𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 =

𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑤𝑎𝑟𝑚 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡 𝑥 𝑇𝑤𝑎𝑟𝑚 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑤𝑎𝑟𝑚 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡 + 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑐𝑜𝑙𝑑 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡 821 ,83 𝑥 33,86 +(127 ,44 𝑥−31,58) (821 ,83+127 ,44)

= 25,070C

Credit energy ditentukan oleh kurva hubungan konsumsi energi dan bahan baku

Gcal/ ton NH3

terhadap temperatur produk dibawah ini.

0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 y = -5 x 10-5 x2 - 0.003x + 0.001 0.02 R² = 0.997 0.01 0 -40

-30

-20

-10

0

10

Temperatur produk rata-rata (C)

Gambar B.1 Kurva hubungan konsumsi energi dan bahan baku terhadap temperatur produk amoniak

52

Diperoleh energi kredit sebesar -0,0897 Gcal/ ton NH3 atau setara dengan -0,3562 MMBTU/ton NH3

B.4.7 Rasio S/C Rasion S/C aktual = 3,33 𝐶𝑟𝑒𝑑𝑖𝑡 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦 𝑅𝑎𝑠𝑖𝑜 𝑆/𝐶


𝑆

3,33 − 3,2

𝐶

0,1

𝐶𝑟𝑒𝑑𝑖𝑡 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦 𝑅𝑎𝑠𝑖𝑜 =

=

𝑅𝑎𝑠𝑖𝑜 𝑆/𝐶 − 3,2 0,1

𝑥 0,02 = 0,0258

𝐺𝑐𝑎𝑙

𝑥 0,02 𝐺𝑐𝑎𝑙 𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3


= 0,1024


Sehingga, total dari seluruh credit energy pada tanggal 29 Juni 2015 adalah 0,7222 MMBTU/ton NH3.

Konsumsi total energi produksi amoniak adalah sebagai berikut. Konsumsi energi dan bahan baku total produksi amoniak = energi bahan baku dan bahan bakar primary reformer dan superheater + energi steam + energi listrik – credit energy Konsumsi energi dan bahan baku total produksi amoniak = 29,7640 + 4,8725 + 2,4878 – 0,7222 = 36,40 MMBTU/ton NH3

53

LAMPIRAN C HASIL ANTARA

C.1 Hasil Antara Konsumsi Aktual Gas Alam sebagai Bahan Baku dan Bahan Bakar Primary Reformer dan Superheater Tabel C.1.1 Hasil antara konsumsi gas alam sebagai bahan baku

Tanggal

Jumlah Gas Alam (MMSCFD)

17-Jun-15

30,06

30628,5943

1371,87

22,32618

21-Jun-15

29,93

30501,0563

1369,00

22,27987

24-Jun-15

30,09

30655,8910

1371,42

22,35340

26-Jun-15

30,08

30651,6166

1372,41

22,33422

29-Jun-15

30,06

30629,5016

1356,41

22,58137

30-Jun-15

30,23

30798,3841

1360,34

22,64017

GHV (BTU/scf)

1018,947

Energi Bahan Baku (MMBTU/day)

Kapasitas Produksi (ton)

Energi Bahan Baku (MMBtu/ton NH3)

Tabel C.1.2 Hasil antara konsumsi gas alam sebagai bahan bakar primary reformer dan superheater

Tanggal

Jumlah Gas Alam (MMSCFD)

17-Jun-15

8,94

9107,9614

1371,87

6,6391

21-Jun-15

9,41

9585,0477

1369,00

7,0015

24-Jun-15

9,64

9827,3144

1371,42

7,1658

9603,6843

1372,41

6,9977

GHV (BTU/scf)

1018,947

Energi Bahan Baku (MMBTU/day)

Kapasitas Produksi (ton)

Energi Bahan Baku (MMBtu/ton NH3)

26-Jun-15

9,43

29-Jun-15

9,56

9742,5120

1356,41

7,1826

30-Jun-15

9,70

9882,9734

1360,34

7,2651

54

C.2

Hasil Antara Konsumsi Aktual Energi Steam

Tabel C.2.1 Hasil antara konsumsi energi steam dari boiler B-1102

Tanggal

Jumlah Bahan Bakar (MMSCFD)

Steam yang diproduksi (ton/hari)

Laju Produksi Steam (MMBTU/ ton steam)

Kebutuhan Steam Amoniak (ton steam)

Kapasitas produksi (ton)

Konsumsi Steam (MMBTU/ ton NH3)

17-Jun-15

7,2140

2434,6224

3,0192

2222,5107

1371,8689

4,8913

21-Jun-15

7,0113

2357,7984

3,0300

2170,0477

1368,9962

4,8030

24-Jun-15

7,0477

2354,0736

3,0505

2162,3701

1371,4193

4,8099

26-Jun-15

7,2067

2404,5912

3,0538

2189,4289

1372,4062

4,8718

29-Jun-15

7,0140

2344,2960

3,0486

2161,1604

1356,4058

4,8574

30-Jun-15

6,9600

2338,0104

3,0333

2156,5902

1360,3422

4,8088

Catatan : GHV bahan bakar adalah 1018,947 BTU/scf

Tabel C.2.2 Hasil antara konsumsi energi steam dari WHB utilitas

Tanggal

Jumlah Bahan Bakar (MMSCFD)

Steam yang diproduksi (ton/hari)

Laju Produksi Steam (MMBTU/ ton steam)

Kebutuhan Steam Amoniak (ton steam)


Konsumsi Steam (MMBTU/ ton NH3)

17-Jun-15

2,0408

1715,2

1,2124

262,1495

1371,8689

0,2317

21-Jun-15

2,0687

1712,8

1,2307

257,4739

1368,9962

0,2315

24-Jun-15

2,1755

1708,8

1,2973

252,8188

1371,4193

0,2391

26-Jun-15

2,1442

1709,6

1,2780

195,0310

1372,4062

0,1816

29-Jun-15

2,1902

1716,8

1,2999

269,0946

1356,4058

0,2579

30-Jun-15

2,2453

1723,2

1,3277

268,3971

1360,3422

0,2620

Catatan : GHV bahan bakar adalah 1018,947 BTU/scf

55

Tabel C.2.3 Hasil antara penentuan laju alir steam pada interkoneksi amoniak-urea Parameter

Nilai

Satuan

P aliran masuk

42

kg/cm2

Kondisi steam

Superheated

Vrecommended

2500 – 12000

ft/menit

7250

ft/menit

2209,8

m/menit

Vrata-rata D pipa interkoneksi Luas penampang pipa Bukaan valve HC1402 laju alir volumetrik

3

In

0,0762

M

0,0046 59

m2 %

5,9457

m3/menit

356,7435

m3/jam

Densitas steam

15,05

kg/m3

Laju alir massa

5368,9895 5,3689

kg/jam ton/jam

Tabel C.2.4 Hasil antara ekspor energi steam pada interkoneksi amoniak-urea

C.3

Laju Produksi Steam Interkoneksi (MMBTU/ton steam)

Laju ekspor steam pada interkoneksi (ton/jam)

Interkoneksi (MMBTU/ton NH3)

2,7251 2,7332

5,3690 5,3690

0,2560 0,2573

2,7562

5,3690

0,2590

2,8189

5,3690

0,2647

2,7396 2,7266

5,3690 5,3690

0,2603 0,2583

Hasil Antara Konsumsi Aktual Energi Listrik Tabel C.3.1 Hasil antara penentuan efisiensi GTG Parameter Load (MW) Laju Gas Alam (MMSCFD)

17 Juni 2015 22,82

21 Juni 2015 22,60

24 Juni 2015 22,10

26 Juni 2015 22,82

29 Juni 2015 21,93

30 Juni 2015 21,58

8,07

8,22

8,18

8,13

8,06

8,08 1018,947

GHV (BTU/SCF) Energi Gas Alam (kJ/s) Panas hilang Exhausted Gas (kJ/s)

1018,947

1018,947

1018,947

1018,947

1018,947

100406,97

102273,27

101750,70

101141,04

100294,99 100543,83

77590,30

79676,60

79650,70

78324,38

78364,99

78963,83

Efisiensi GTG

0,23

0,22

0,22

0,23

0,22

0,21

56

Tabel C.3.2 Hasil antara konsumsi energi dan bahan baku listrik 17 Juni 2015

Jenis motor

Steam dari B1102 Cooling water Air demin dari DP I Air demin (DP II) Soft water (LSU) Udara instrumen Pabrik amoniak MOV boiler

Konsumsi energi dan bahan baku listrik total (MMBTU)

Konsumsi energi dan bahan baku listrik spesifik (MMBTU/ ton NH3)

Daya (kW)

Lama Operasi (Jam)

Energi (kJ)

Energi Listrik (MMBTU)

861,72

24

74452608

70,3415

309,5445

0,2256

5859,00

24

506217600

478,2651

2104,6523

1,5342

186,20

24

16087680

15,1993

66,8862

0,0488

367,90

24

31786560

30,0314

132,1559

0,0963

77,54

24

6699456

6,3295

27,8537

0,0203

89,07

24

7695820,8

7,2709

31,9962

0,0233

1597,50

24

138024000

130,4025

573,8491

0,4183

0,17

37,0074 780963761,8

3,49 x 10-5 737,8403

1,59 x 10-4 3246,9380

1,1788 x 10-7 2,3668

222,00 Total


Jenis motor




Daya (kW)

Lama Operasi (Jam)

Energi (kJ)


856,72

24

74020608

69,9333

316,5205

0,2312

5856,90

24

506036160

478,0937

2163,8680

1,5806

186,20

24

16087680

15,1993

68,7927

0,0503

367,90

24

31786560

30,0314

135,9229

0,0993

77,54

24

6699456

6,3295

28,6476

0,0209

89,07

24

7695820,8

7,2709

32,9082

0,0240

1604,50

24

138628800

130,9740

592,7925

0,4330

0,17

37,0074 780955121,8

3,49 x 10-5 737,8321

1,59 x 10-4 3339,4527

1,1788 x 10-7 2,4393

222,00 Total

57


Jenis motor


Daya (kW)

Lama Operasi (Jam)

Energi (kJ)



858,22

24

74150208

70,0558

322,5440

0,2352

5873,00

24

507427200

479,4079

2207,2441

1,6095

186,20

24

16087680

15,1993

69,9794

0,0510

367,90

24

31786560

30,0314

138,2675

0,1008

77,54

24

6699456

6,3295

29,1418

0,0212

89,07

24

7695820,8

7,2709

33,4758

0,0244

1590,00

24

137376000

129,7903

597,5682

0,4357

0,17

37,0074 781222961,8

3,49 x 10-5 738,0852

1,59 x 10-4 3398,2209

1,1788 x 10-7 2,4779

222,00 Total



Jenis motor

Steam dari B1102 Cooling water Cooling Water MP-2211B Cooling Water MP-2211D Air demin dari DP I Air demin (DP II) Soft water (LSU) Udara instrumen Pabrik amoniak MOV boiler



Daya (kW)

Lama Operasi (Jam)

Energi (kJ)


859,72

24

74279808

70,1782

311,0839

0,2267

4527,00

24

391132800

369,5351

1638,0643

1,1936

1312

14

66124800

62,4375

276,9307

0,2018

1332

10

4792000

45,3042

200,8230

0,1463

186,20

24

16087680

15,1993

67,3752

0,0491

367,90

24

31786560

30,0314

133,1221

0,0970

77,54

24

6699456

6,3295

28,0573

0,0204

89,07

24

7695820,8

7,2709

32,2301

0,0235

1605,50

24

138715200

131,0556

580,9393

0,4233

0,17

37,0074 780474161,8

3,49 x 10-5 737,3777

1,59 x 10-4 3268,6260

1,1788 x 10-7 2,3817

222,00 Total

58


Jenis motor


Daya (kW)

Lama Operasi (Jam)

Energi (kJ)



857,22

24

74063808

69,9741

320,0207

0,2359

5876,00

24

507686400

479,6528

2193,6513

1,6172

186,20

24

16087680

15,1993

69,5129

0,0512

367,90

24

31786560

30,0314

137,3459

0,1013

77,54

24

6699456

6,3295

28,9475

0,0213

89,07

24

7695820,8

7,2709

33,2527

0,0245

1585,00

24

136944000

129,3822

591,7184

0,4362

0,17

37,0074 780963761,8

3,49 x 10-5 737,8403

1,59 x 10-4 3374,4496

1,1788 x 10-7 2,4878

222,00 Total



Jenis motor




Daya (kW)

Lama Operasi (Jam)

Energi (kJ)


855,22

24

73891008

69,8109

325,2573

0,2391

5865,00

24

506736000

478,7549

2230,5769

1,6397

186,20

24

16087680

15,1993

70,8156

0,0521

367,90

24

31786560

30,0314

139,9197

0,1029

77,54

24

6699456

6,3295

29,4900

0,0217

89,07

24

7695820,8

7,2709

33,8759

0,0249

1603,00

24

138499200

130,8515

609,6530

0,4482

0,17

37,0074 781395761,8

3,49 x 10-5 738,2484

1,59 x 10-4 3439,5886

1,1788 x 10-7 2,5285

222,00 Total

59

C.4

Hasil Antara Credit energy Aktual

Tabel C.4.1 Hasil antara credit energy 17 Juni 2015 Sumber credit energy

Data Parameter

Nilai

Satuan

Purge gas dari 103 L (HRU)

4503,71

kg/jam

439

kg/jam

GHV Purge gas dari 103 E

13584,54

kcal/kg

GHV Purge gas dari 103 L

2863,31

kcal/kg

Purge gas dari LP NH3 Purge gas Energy

Temperatur CW

scrubber (103E)

Temperatur CW

30,45

0

Temperatur desain CW

32,00

0

Energi tiap kenaikan 3 0C Unjuk kerja

T keluar 115C

0,089

C

6,62

0 0

C

Unjuk kerja

Konsentrasi CO2

1000

ppm

109-C

Kons. CO2 desain

600

ppm

Temperatur HP

Temp. HP steam

516,46

0

Temp. HP steam desain

510,00

0

Laju warm product

829,33

Temp. warm product

30,97

Laju cold product

194,09

Temp. cold product

-31,92

0

Temperatur rata-rata

19,04

0

Rasio S/C aktual

3,33

Rasio S/C

Total

-0,0460

-0,1827

-0,0413

-0,1637

0,0044

0,0175

-0,0047

-0,0188

-0,0743

-0,2947

0,0258

0,1025

ton NH3

46,00

NH3

1,3093

Gcal/

T keluar 130 C

Temperatur produk

0,3299

C

150-C/130-C

steam

Credit energy Gcal/ MMBTU/ ton NH3 ton NH3

C

C C

MTPD 0

C

MTPD C C -

0,7693

60


Data Parameter

Nilai

Satuan


4566,57

kg/jam

439

kg/jam


Temperatur CW

Unjuk kerja

scrubber (103E) GHV Purge gas dari 103 E

13584,54

kcal/kg


2863,31

kcal/kg

Temperatur CW

31,61

0


32,00

0

Gcal/ Energi tiap kenaikan 3 0C

0,089

T keluar 115C

6,80

0 0

Konsentrasi CO2

1100

ppm

109-C

Kons. CO2 desain

600

ppm

Temperatur HP

Temp. HP steam

516,20

0


510,00

0

Laju warm product

819,51

Temp. warm product

32,81

Laju cold product

162,43

C

-0,0411

-0,1630

0,0055

0,0218

-0,0045

-0,0180

-0,0898

-0,3562

0,0258

0,1025

C C

MTPD 0

C

MTPD

Temp. cold product

-31,90

0


22,11

0

Rasio S/C aktual

3,33 Total

-0,0463

C

Unjuk kerja

Rasio S/C

-0,0117

ton NH3

46,00

NH3

1,3245

C

T keluar 130 C

Temperatur produk

0,3338

C

150-C/130-C

steam


C C -

0,8653

61


Data Parameter

Nilai

Satuan


4463,30

kg/jam

439

kg/jam


Temperatur CW

Unjuk kerja


13584,54

kcal/kg


2863,31

kcal/kg

Temperatur CW

30,39

0


32,00

0


0,089

T keluar 115C

6,41

0 0

Konsentrasi CO2

1200

ppm

109-C

Kons. CO2 desain

600

ppm

Temperatur HP

Temp. HP steam

515,67

0


510,00

0

Laju warm product

827,16

Temp. warm product

31,47

Laju cold product

146,67

C

-0,0410

-0,1625

0,0066

0,0262

-0,0042

-0,0165

-0,0889

-0,3526

0,0258

0,1024

C C

MTPD 0

C

MTPD

Temp. cold product

-31,87

0


21,93

0

Rasio S/C aktual

3,33 Total

-0,1891

C

Unjuk kerja

Rasio S/C

-0,0476

ton NH3

45,50

NH3

1,3017

C

T keluar 130 C

Temperatur produk

0,3280

C

150-C/130-C

steam


C C -

0,7096

62


Data Parameter

Nilai

Satuan


4521,03

kg/jam

439

kg/jam


Temperatur CW

Unjuk kerja


13584,54

kcal/kg


2863,31

kcal/kg

Temperatur CW

30,82

0


32,00

0


0,089

T keluar 115C

6,98

0 0

Konsentrasi CO2

1000

ppm

109-C

Kons. CO2 desain

600

ppm

Temperatur HP

Temp. HP steam

516,31

0


510,00

0

Laju warm product

825,89

Temp. warm product

32,52

Laju cold product

163,04

C

-0,0409

-0,1622

0,0044

0,0175

-0,0046

-0,0184

-0,0888

-0,3524

0,0264

0,1048

C C

MTPD 0

C

MTPD

Temp. cold product

-31,76

0


21,92

0

Rasio S/C aktual

3,33 Total

-0,1395

C

Unjuk kerja

Rasio S/C

-0,0351

ton NH3

46,00

NH3

1,3122

C

T keluar 130 C

Temperatur produk

0,3307

C

150-C/130-C

steam


C C -

0,7620

63


Data Parameter

Nilai

Satuan


4264,34

kg/jam

439

kg/jam


Temperatur CW

Unjuk kerja


13584,54

kcal/kg


2863,31

kcal/kg

Temperatur CW

31,37

0


32,00

0


0,089

T keluar 115C

7,26

0 0

-0,0743

-0,0416

-0,1652

0,0044

0,0175

-0,0044

-0,0175

-0,1057

-0,4193

0,0265

0,1050

C

Unjuk kerja

Konsentrasi CO2

1000

ppm

109-C

Kons. CO2 desain

600

ppm

Temperatur HP

Temp. HP steam

516,03

0

steam


510,00

0

Laju warm product

821,83

Temp. warm product

33,86

Laju cold product

127,44

C

C C

MTPD 0

C

MTPD

Temp. cold product

-31,58

0


25,07

0

Rasio S/C aktual

3,33 Total

-0,0187

ton NH3

47,00

Rasio S/C

1,2761

C

T keluar 130 C

NH3

0,3216

C

150-C/130-C

Temperatur produk


C C -

0,7222

64

Tabel C.4.6 Hasil antara credit energy 30Juni 2015 Sumber credit energy

Data Parameter

Nilai

Satuan


4096,13

kg/jam

439

kg/jam


Temperatur CW

Unjuk kerja


13584,54

kcal/kg


2863,31

kcal/kg

Temperatur CW

30,88

0


32,00

0


0,089

T keluar 115C

7,10

0 0

Konsentrasi CO2

1500

ppm

109-C

Kons. CO2 desain

600

ppm

Temperatur HP

Temp. HP steam

516,10

0


510,00

0

Laju warm product

826,83

Temp. warm product

33,36

Laju cold product

142,67

C

-0,0418

-0,1659

0,0099

0,0393

-0,0045

-0,0177

-0,0988

-0,3920

0,0266

0,1056

C C

MTPD 0

C

MTPD

Temp. cold product

-31,55

0


23,81

0

Rasio S/C aktual

3,33 Total

-0,1317

C

Unjuk kerja

Rasio S/C

-0,0332

ton NH3

46,00

NH3

1,2387

C

T keluar 130 C

Temperatur produk

0,3121

C

150-C/130-C

steam


C C -

0,8349

65

C.5

Hasil Antara Konsumsi Energi Listrik Performance test Produksi Amoniak

Tabel C.5.1 Hasil antara penentuan efisiensi GTG secara desain Load (MW)

Parameter

Nilai 33,70

Laju Gas Alam (MMSCFD)

8,79

GHV (BTU/SCF)

1134,64

Energi Gas Alam (kJ/s)

121821,66

Panas hilang Exhausted Gas (kJ/s)

88121,66

Efisiensi GTG

0,28

Tabel C.5.2 Hasil antara konsumsi energi dan bahan baku listrik 2 Juni 1994 Konsumsi energi dan bahan baku listrik total (MMBTU)


Jenis motor

Daya (kW)

Lama Operasi (Jam)

Energi (kJ)


Steam dari B1102

919,22

24

79420608

75,0351

271,2435

0,2008

Cooling water

6130,00

24

529632000

500,3866

1808,8406

1,3393

186,20

24

16087680

15,1993

54,9439

0,0407

367,90

24

31786560

30,0314

108,5599

0,0804

77,54

24

6699456

6,3295

22,8805

0,0169

89,07

24

7695820,8

7,2709

26,2834

0,0195

415,29

24

35881412,4

33,9001

122,5450

0,0907

222,00

0,17

37,0074

3,49 x 10-5

1,59 x 10-4

1,1788 x 10-7

707203574,2

668,1530

2415,2969

1,7884

Air demin dari DP I Air demin (DP II) Soft water (LSU) Udara instrumen Pabrik amoniak MOV boiler

Total

66

LAMPIRAN D DATA MENTAH

D.1 Data Mentah Konsumsi Gas Alama sebagai Bahan Baku dan Bahan Bakar Secondary Reformer dan Superheater Tabel D.1.1 Data mentah konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan bahan bakar secondary reformer dan superheater Jumlah gas alam sebagai bahan baku (MMSCFD) 39,00 39,34 39,73 39,51 39,62 39,92

Tanggal 17 Juni 2015 21 Juni 2015 24 Juni 2015 26 Juni 2015 29 Juni 2015 30 Juni 2015

Jumlah gas alam sebagai bahan bakar (MMSCFD) 8,94 9,41 9,64 9,43 9,56 9,70

GHV (BTU/SCF)


1018,947

1371,8689 1368,9962 1371,4193 1372,4062 1356,4058 1360,3422

D.2 Data Mentah Konsumsi Aktual Energi Steam Tabel D.2.1 Data mentah konsumsi energi aktual steam dari boiler B-1102 Jumlah bahan bakar (MMSCFD) 7,2140 7,0113 7,0477 7,2067 7,0140 6,9600

Tanggal 17 Juni 2015 21 Juni 2015 24 Juni 2015 26 Juni 2015 29 Juni 2015 30 Juni 2015

Laju BFW FIC600 (ton/hari) 110,42 106,85 106,67 209,07 1066,24 105,95

Laju FIQR616 (ton/hari) 5,84 5,57 5,55 5,78 5,54 5,52

Kebutuhan steam amoniak (ton steam/jam) 92,6046 90,4187 90,0988 91,2262 90,0484 89,8579

Kapasitas produksi (ton) 1371,8689 1368,9962 1371,4193 1372,4062 1356,4058 1360,3422

Tabel D.2.2 Data mentah konsumsi energi aktual steam dari WHB Tanggal 17 Juni 2015 21 Juni 2015 24 Juni 2015 26 Juni 2015 29 Juni 2015 30 Juni 2015

Jumlah bahan bakar (MMSCFD) 2,0408 2,0687 2,1755 2,1442 2,1902 2,2453

Jumlah produksi steam (ton/hari) 71,47 71,37 71,20 71,23 71,53 71,80

Kebutuhan steam amoniak (ton steam/jam) 10,9229 10,7281 10,5341 8,1263 11,2123 11,1832

Kapasitas produksi (ton) 1371,8689 1368,9962 1371,4193 1372,4062 1356,4058 1360,3422

67

Tabel D.2.3 Data mentah bukaan valve HC1204 pada interkoneksi amoniak-urea Tanggal

Bukaan valve HC1402 (%)

17 Juni 2015 21 Juni 2015 24 Juni 2015 26 Juni 2015 29 Juni 2015 30 Juni 2015

59 59 59 59 59 59

D.3 Data Mentah Konsumsi Aktual Energi Listrik Tabel D.3.1 Data mentah konsumsi energi listrik aktual Daya (KW) Media

Alat MC-11021 MP-1103 A MP-1103 B MP-1103 C MP-1108 A MP-1108 B MP-1213 C

Steam dari B-1102

MP-1213 D MP-11021 A MP-11021 B MP-11022 A MP-11022 B MP-11023 A MP-11023 B MM-11021 MM-11022 MM-11023 MV-610

Fungsi

17Jun-15

21Jun-15

24Jun-15

26Jun-15

29Jun-15

30Jun-15

FD Fan B-1102 BFW pump B-1102 BFW pump B-1102 BFW pump B-1102 Deaerator feed pump Deaerator feed pump Demin pump to process Demin pump to process Pompa Phosphate Pompa Phosphate Pompa Hydrazin Pompa Hydrazin Pompa Amine Pompa Amine Agitator tangki Phosphate Agitator tangki Hydrazin Agitator tangki Amine Motor Valve

309 280 240,5

309 277,5 238

309 279 238

309 279,5 239

309 279 237

309 277 237

Ket. lama operasi (jam) 24 24 24 0 0

Stand by

0 30

30

30

30

30

30

Standby 0,37

0,37

0,37

0,37

0,37

0,37

0,37

24 0

0,37 0,37 Standby 0,37 0,37 Standby 0,37 0,37 Standby

0,37

0,37

0,37

0,37

0,37

0,37

0,37

0,37

0,37

0,37

0,37

24

0,37

0,37

0,37

0,37

0,37

0,37

24

0,37

0,37

0,37

0,37

0,37

0,37

24

222

222

222

222

222

222

24

68

24 0 24 0 24 0

Tabel D.3.1 Data mentah konsumsi energi listrik aktual (lanjutan 1) Daya (KW) Media

Alat

Fungsi

MP-2211 A

Pompa CW ke Amoniak

21Jun-15

1238,5 1244,5

24Jun-15

26Jun-15

29Jun-15

30 Jun-15

1242

1225,5

1247

1247

24

MP-2211 B

Pompa CW ke Amoniak

1316

1307,5

stand by

1312

stand by

1312

0 (24,29 Juni 2015), 14 (26 Juni 2015), 24

MP-2211 C

Pompa CW ke Amoniak

1319

1319,5

1315

1315

1315

1319

24

MP-2211 D

MC-2212 D MC-2212 E MC-2212 F Cooling water

17Jun-15

Ket. Lama operasi (jam)

MC-2212 G MC-2212 H MC-2217 A MC-2217 B Pompa Nalco MP-1216 A MP-1216 B MP-1216 C MC-1201 A MC-1201 B MC-1201 C MC-1201 D

Pompa CW ke Amoniak

Fan cooling tower Amoniak Fan cooling tower Amoniak Fan cooling tower Amoniak Fan cooling tower Amoniak Fan cooling tower Amoniak Pompa make up CT Amoniak Pompa make up CT Amoniak Pompa chemical CT Amoniak Pompa CW return ke Amoniak Pompa CW return ke Amoniak Pompa CW return ke Amoniak Fan cooling tower return NH3 Fan cooling tower return NH4 Fan cooling tower return NH5 Fan cooling tower return NH6

stand by

stand by

1327

1332

1327

Stand by

0 (17,21,30 Juni 2015), 10 (26 Juni 2015), 24

148

148

148

148

148

148

24

148

148

148

148

148

148

24

148

148

148

148

148

148

24

148

148

148

148

148

148

24

148

148

148

148

148

148

24

55

55

55

55

55

55

24

55

55

55

55

55

55

24

stand by 237,5

238,5

239

238,5

239

238

24

280

278,9

280

280

280

280

24

258

258

260

258

258

259

24

90

90

90

90

90

90

24

90

90

90

90

90

90

24

90

90

90

90

90

90

24

90

90

90

90

90

90

24

69

Data D.3.1 Data mentah konsumsi energi listrik aktual (lanjutan 2)

17Jun-15

21Jun-15

24 Jun-15

26 Jun-15

29 Jun-15

30 Jun-15


22

22

22

22

22

22

24

Daya (KW) Media

Alat

MP-1202 A MP-1202 B MP-1202 C MP-1203 A MP-1203 B Air demin dari Demin Plant I

MP-1203 C MP-1241 A MP-1241 B MP-1241 C MC-1243 MP-1 A MP-1 B MP-2 A MP-2 B MP-2216 A MP-2216 B MP-2216 C

Air demin dari Demin Plant II

MP-2213 A MP-2213 B MP-2213 C MP-2214 A MP-2214 B MP-2214 C

Fungsi Pompa back wach filt. DP-1 Pompa back wach filt. DP-1 Pompa back wach filt. DP-1 Pompa umpan soft water DP-1 Pompa umpan soft water DP-1 Pompa umpan soft water DP-2 Pompa Degasifier DP-1 Pompa Degasifier DP-2 Pompa Degasifier DP-3 Kompressor Degasifier DP-1 Pompa Acid Pompa Acid Pompa Soda Pompa Soda Pompa umpan soft water DP-II Pompa umpan soft water DP-II Pompa umpan soft water DP-II Pompa demin ke polizer Pompa demin ke polizer Pompa demin ke polizer Pompa demin water ke NH3 Pompa demin water ke NH3 Pompa demin water ke NH3

stand by

0

22

22

22

22

22

22

24

37

37

37

37

37

37

24

37,5

37,5

37,5

37,5

37,5

37,5

24

stand by

0

30

30

30

30

30

30

24

30

30

30

30

30

30

24

stand by

0

5,5

5,5

5,5

5,5

5,5

5,5

24

1,1

1,1

1,1

1,1

1,1

1,1

1,1 1,1 stand by 1,1 1,1 stand by

1,1

1,1

24 0 24 0

30

30

30

30

30

30

24

30

30

30

30

30

30

24

stand by

0

75

75

75

75

75

75

24

75

75

75

75

75

75

24 0

stand by 0 start up 130

130

130

130

start up 130

130

70

24


Alat

MP-2215 A Air demin dari Demin Plant II

MP-2215 B MP-2211 A MP-2211 B MP-1 C,D MP-2 C,D MP-2201 A MP-2201 B MP-2201 C MP-2202 A MP-2202 B MP-2206 A MP-2206 B

Soft Water dari LSU

MP-2206 C MC-2202 B MC-2202 C MP-2203 A MP-2203 B MP-2203 C MM-2203 MM-2204 MP-2205 A MP-2205 B MP-2205 C MM-2205

Fungsi Pompa Degasifier DP-II Pompa Degasifier DP-II Kompressor Degasifier DP-II Kompressor Degasifier DP-II Pompa Acid Pompa Soda Pompa umpan hard water Pompa umpan hard water Pompa umpan hard water Pompa untuk back wash filter Pompa untuk back wash filter Pompa hasil produk LSU Pompa hasil produk LSU Pompa hasil produk LSU Kompressor untuk back wash Kompressor untuk back wash Pompa kapur Pompa kapur Pompa kapur Agitator tangki poli Agitator tangki poli Pompa polielektrolit Pompa polielektrolit Pompa polielektrolit Agitator tangki kapur

17Jun-15

21Jun-15

24Jun-15

26 Jun-15

29 Jun-15

30 Jun-15

22

22

22

22

22

22

stand by 1,5

1,5

1,5

1,5

Ket. lama operasi (jam) 24 0

1,5

1,5

Standby

24 0

2,2 2,2

2,2 2,2

2,2 2,2

2,2 2,2

2,2 2,2

2,2 2,2

24 24

7,5

7,5

7,5

7,5

7,5

7,5

24

7,5

7,5

7,5

7,5

7,5

7,5

24

stand by 7,5

7,5

7,5

7,5

0 7,5

7,5

stand by

24 0

15

15

15

15

15

15

24

15

15

15

15

15

15

24

stand by

0

7,5

7,5

7,5

7,5

7,5

7,5

24

7,5

7,5

7,5

7,5

7,5

7,5

24

0,55 0,55

0,55 0,55

0,55 0,55

0,55 0,55

0,5

0,5

0,55 0,55 0,55 0,55 stand by 0,5 0,5 stand by

0,5

0,5

24 24 0 24 0

0,17

0,17

0,17

0,17

0,17

0,17

24

0,17

0,17

0,17

0,17

0,17

0,17

24

stand by 2,2

2,2

2,2

2,2

0 2,2

2,2

71

24


Alat

MM-2206 Soft water dari LSU

MP-2207 A MP-2207 B MM-2207 MC-2231 A

Udara proses

MC-2231 B MC-2231 C MC-2231 D 107-JCM 113-JM 114-JM 114-JAM 115-JM 115-JAM

Unit operasi pabrik amoniak

116-JM 121-JM 124-JM 140-JM 140-JAM 141-JB 141-JAM 150-JM 150-JAM

Fungsi Agitator tangki kapur Pompa kapur dari tangki induk Pompa kapur dari tangki induk Agitator tangki kapur induk Pompresor udara instrumen Pompresor udara instrumen Pompresor udara instrumen Pompresor udara instrumen Pompa larutan Benfield Pompa Amoniak untuk PGRU Pompa kondensat Pompa kondensat Pompa larutan Benfield Pompa larutan Benfield Pompa kondensat stripper Pompa proses kondensat Pompa amoniak ke TK-801 Pompa aqua NH3 ke PGRU Pompa aqua NH3 ke PGRU Pompa aqua NH3 ke PGRU Pompa aqua NH3 ke PGRU Pompa kondensat Pompa kondensat

Ket. lama operasi (jam)

17Jun-15

21Jun-15

24Jun-15

26Jun-15

29Jun-15

30Jun-15

2,2

2,2

2,2

2,2

2,2

2,2

24

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

24

stand by 2,2

2,2

2,2

2,2

0 2,2

2,2

24 0

stand by 0 76,8

76,8

76,8

76,8

76,8

76,8

24

12,3

12,3

12,3

12,3

12,3

12,3

24

766,5

768

762

766,5

757

758

24

513,5 + 317,5

519 + 317,5

511 + 317

521 + 318

503 + 325

518 + 327

24

72

Tabel D.3.1 Data mentah konsumsi energi listrik aktual (lanjutan 5)

Media

Unit operasi pabrik amoniak

Alat

Fungsi

102-JLJIM 102-JLJIAM 102-JLJ2M 102-JLJ2AM 102-JLJ3M 102-JLJ3AM MOV-1001 MOV-1002 MOV-1005 MOV-1006 MOV-1008 MOV-1009 MOV-1010 MOV-1011 MOV-1013 MOV-1015 MOV-1016 MOV 1017 MOV-140 JM MOV-140 JAM MOV-141 JB MOV-141 JAM 106-LJM 106-LJAM 107-LJM 107-LJAM 108-LJM

Pompa lube oil Pompa lube oil Pompa seal oil dan GO Pompa seal oil dan GO Pompa seal oil 103-J Pompa seal oil 103-J Motor Valve Motor Valve Motor Valve Motor Valve Motor Valve Motor Valve Motor Valve Motor Valve Motor Valve Motor Valve Motor Valve Motor Valve

108-LJ1M 108-LJAM 109-LJ1M 109-LJ2M 109-LJ3M 109-LJ1AM 109-LJ2AM 109-LJ3AM

Motor Valve

17 Juni 2015

21 Juni 2015

Daya (KW) 24 26 Juni Juni 2015 2015

513,5 + 317,5

519 + 317,5

511 + 317

521 + 318

29 Juni 2015

30 Juni 2015

503 + 325

518 + 327


24

Motor Valve Motor Valve Motor Valve Pompa Hydrazin Pompa Hydrazin Pompa aqua amoniak Pompa aqua amoniak Pompa Phosphate Agitator Pompa Phosphate Pompa Phosphate Pompa anti foam Pompa anti foam Pompa anti foam Pompa anti foam Pompa anti foam Pompa anti foam

73

D.4 Data Mentah Credit energy Tabel D.4.1 Data mentah credit energy produksi amoniak 17, 21, dan 24 Juni 2015 Sumber credit energy

Purge gas Energy

Temperatur CW Unjuk kerja 150-C/130-C Unjuk kerja 109-C Temperatur HP steam

Temperatur produk NH3

Rasio S/C

Parameter Purge gas dari 103 L (HRU) Purge gas dari LP NH3 scrubber (103E) GHV Purge gas dari 103 E GHV Purge gas dari 103 L Temperatur CW T keluar 115C T keluar 130 C Konsentrasi CO2 Temp. HP steam Laju warm product Temp. warm product Laju cold product Temp. cold product Rasio S/C aktual

17 Juni 2015 4503,71

21 Juni 2015 4566,57

24 Juni 2015 4463,30

439

439

439

13584,54 2863,31 30,45 6,62 46,00

13584,54 13584,54 2863,31 2863,31 31,61 30,39 6,80 6,41 46,00 45,50

1000

1100

1200

516,46 829,33 30,97 194,09 -31,92

516,20 819,51 32,81 162,43 -31,90 3,33

515,67 827,16 31,47 146,67 -31,87 3,33

3,33

Satuan kg/jam kg/jam kcal/kg kcal/kg 0 C 0 C 0 C ppm 0

C MTPD 0 C MTPD 0 C -

Tabel D.4.2 Data mentah credit energy produksi amoniak 26, 29, dan 30 Juni 2015 Sumber credit energy

Purge gas Energy

Temperatur CW Unjuk kerja 150-C/130-C Unjuk kerja 109-C Temperatur HP steam

Temperatur produk NH3

Rasio S/C

Parameter Purge gas dari 103 L (HRU) Purge gas dari LP NH3 scrubber (103E) GHV Purge gas dari 103 E GHV Purge gas dari 103 L Temperatur CW T keluar 115C T keluar 130 C Konsentrasi CO2 Temp. HP steam Laju warm product Temp. warm product Laju cold product Temp. cold product Rasio S/C aktual

26 Juni 2015 4521,03

29 Juni 2015 4264,34

30 Juni 2015 4096,13

439

439

439

13584,54 2863,31 30,82 6,98 46,00

13584,54 13584,54 2863,31 2863,31 31,37 30,88 7,26 7,10 47,00 46,00

1000

1000

1500

516,31 825,89 32,52 163,04 -31,76 3,33

516,03 821,83 33,86 127,44 -31,58 3,33

516,10 826,83 33,36 142,67 -31,55 3,33

Satuan kg/jam kg/jam kcal/kg kcal/kg 0 C 0 C 0 C ppm 0

C MTPD 0 C MTPD 0 C -

74

D.5 Data Mentah Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku dan Energi berdasarkan Candal dan Performance test 2 Juni 1994 Tabel D.5.1 Data mentah konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pada produksi amoniak berdasarkan Candal Konsumsi energi dan bahan baku (MMBTU/ton amoniak) Tanggal

Energi bahan baku dan

Energi

Energi steam

bahan bakar

listrik

17 Juni 2015

29,06

5,13

2,1

21 Juni 2015

29,23

5,07

2,1

24 Juni 2015

29,22

4,90

2,15

26 Juni 2015

29,43

5,03

2,15

30 Juni 2015

29,34

5,01

2,18

Tabel D.5.2 Data mentah konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi berdasarkan Performance test 2 Juni 1994 Parameter

Nilai

Satuan

7,301

Gcal/ton amoniak

Konsumsi energi steam

0,685

Gcal/ton amoniak

Daya motor listrik pabrik amoniak

7,39

KWH/ton amoniak

Load GTG

33,7

MW

Kebutuhan bahan bakar (MMSCFD)

10,375

NM3

Energi purge gas

0,288

Gcal/ton amoniak

Credit energy lainnya

0,186

Gcal/ton amoniak

Konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan bahan bakar primary reformer dan superheater

75

Laporan Khusus Alzrin 13012031 Pabrik Amoniak PKG

Recommend Documents