LAPORAN TUGAS KHUSUS EVALUASI KINERJA HEAT EXCHANGER

LAPORAN TUGAS KHUSUS EVALUASI KINERJA HE AT EXCHANG EXCHANGER ER (20-E-106) PADA UNIT 20 : CATALYTI CATALYTI C CONDE CONDE NSATI NSATI ON UNI UNI T PERIODE 1 – 31 31 OKTOBER 2017

PT. PERTAMINA (PERSERO) RU – VI VI BALONGAN – JAWA JAWA BARAT

Disusun Oleh :

Bagus Alanta

D500140112

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2017

Laporan Kerja Praktek

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Assalamu’alaikum Wr. Wb

Puji syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan kami rahmat dan hidayah-Nya, sehingga kami dapat melaksanakan kerja praktek di PT. PERTAMINA (Persero) RU VI Balongan dan dapat menyusun laporan kerja praktek yang berlangsung selama satu bulan, waktu kerja praktek mulai dari tanggal 1 - 31 Oktober 2017. Kerja Praktek di PT. PERTAMINA (Persero) RU VI Balongan ini merupakan salah satu tugas kuliah yang harus ditempuh untuk menyelesaikan program Strata-1 di Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Laporan Kerja Praktek ini disusun berdasarkan orientasi-orientasi di berbagai unit dengan ditunjang oleh data-data dari literatur dan petunjuk serta penjelasan dari operator dan pembimbing. Tersusunnya laporan kerja praktek ini dapat diselesaikan tidak lepas dari dukungan, bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Allah SWT karena atas segala berkah dan rahmat-Nya kami masih diberikan kesabaran dan kemampuan untuk dapat menyelesaikan laporan kerja praktek ini. 2. Bapak R.M. Sri Adhiyanto selaku Lead of Process Engineering RU VI Balongan. 3. Ibu Ichiko Thamryana D selaku pembimbing kerja praktek lapangan di PT. PERTAMINA (Persero) RU VI Balongan atas penjelasan, bimbingan, bantuan dan kesabarannya dalam pelaksanaan kerja praktek dan dalam penyusunan laporan. 4. Pak Yanto yang telah memudahkan dalam proses administrasi sebagai peserta Praktek Kerja Lapangan serta memberikan referensi mengenai penulisan Laporan Kerja Praktek.

ii

Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta


5. Bapak Rois Fatoni S.T,.M.Sc,.Ph.D. selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. 6. Orang tua dan keluarga kami atas kasih sayang, dukungan dan doanya sehingga kami tetap dapat melaksanakan kerja praktek dengan baik. 7. Teman-teman kami dari universitas lain yang sudah menemani setiap hari ketika di kilang dan di perpustakaan PE. 8. Serta semua pihak lainnya yang tidak bisa dituliskan penulis satu per satu yang telah membantu selama pelaksanaan Praktek Kerja Lapangan PT. PERTAMINA (Persero) RU VI Balongan. Kami menyadari bahwa dalam serangkaian penulisan laporan ini masih terdapat banyak kekurangan dan kelemahan. Oleh karena itu, kami akan dengan senang hati menerima kritik dan saran yang bersifat membangun, demi perbaikan laporan ini. Akhir kata, penyusun berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua.

Wassalamu’alaikum Wassalamu’alaikum Wr. Wb

Balongan, Oktober 2017

Penulis

iii



DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ........................................................................................... ii DAFTAR ISI ......................................................................................................... iv DAFTAR TABEL ............................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... viii BAB I ...................................................................................................................... 1 PENDAHULUAN.................................................................................................. 1 1.1

Latar Belakang ....................................................................................... 1

1.2

Rumusan Masalah .................................................................................. 2

1.3

Tujuan ..................................................................................................... 2

1.4

Manfaat ................................................................................................... 3

BAB II .................................................................................................................... 4 TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................................ 4 2.1

Perpindahan Panas................................................................................. 4 2.1.1 Konduksi .............................................................................................. 4 2.1.2 Konveksi .............................................................................................. 5 2.1.3 Radiasi.................................................................................................. 6

2.2

Alat Penukar Panas ................................................................................ 6

2.3

Klasifikasi Alat Penukar Panas............................................................. 8

2.4

Arah Aliran Fluida Pada Alat Penukar Panas .................................... 9

2.5

Tipe H eat E xchanger ............................................................................ 11 2.6

Pemilihan Fluida ............................................................................... 18

2.7

H eat E xchanger 20-E-106 .................................................................... 20

2.8

Permasalahan Pada H eat E xchanger .................................................. 20

2.9

F ouling ................................................................................................... 21

2.9

Analisa Performance H eat Exchanger ................................................ 27 2.9.1 Clean Overall Coefficient (Uc)......................................................... 27 2.9.2 Design Overall Coefficient (Ud)...................................................... 27 iv



2.9.3 Heat Balance...................................................................................... 27 2.9.4 Pressure Drop (ΔP) ........................................................................... 28 2.9.5 Fouling factor (Rd) ........................................................................... 28 BAB III METODOLOGI ................................................................................... 30 3.1

Pengumpulan Data ............................................................................... 30 3.1.1 Pengumpulan Data Primer .............................................................. 30 3.1.2 Pengumpulan Data Sekunder .......................................................... 31

3.2

Pengolahan Data ................................................................................... 34 3.2.3 Perhitungan Temperatur Kalorik (Calorie Temperature) ........... 35 3.2.4 Perhitungan F low Area ..................................................................... 35 3.2.5 Perhitungan Mass Velocity ............................................................... 36 3.2.6 Perhitungan Reynold Number......................................................... 36 3.2.7 Perhitungan Faktor Perpindahan Panas ........................................ 37 3.2.9 Menentukan Tube wall Temperature ............................................. 37 3.2.10

Menentukan ho koreksi dan hio koreksi ................................. 38

3.2.11

Perhitungan Clean Overall Coefficient ................................... 38

3.2.12 Perhitungan Dirty Overall Coefficient / Design Overall Heat TransferCoefficient.................................................................................... 38 3.2.13

Dirt Factor.................................................................................. 38

3.2.14

Efisiensi....................................................................................... 39

HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................................... 40 4.1

Hasil ....................................................................................................... 40

4.2

Pembahasan .......................................................................................... 42 4.2.1 ..................................................... Perbandingan F ouling F actor (Rd) 42 4.2.1 Perbandingan pressure drop pada shell dan tube (ΔPt dan ΔPs) .. 43

BAB V PENUTUP............................................................................................... 45 5.1

Kesimpulan ........................................................................................... 45

5.2

Saran ...................................................................................................... 45

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 58 v



LAMPIRAN......................................................................................................... 59 LAMPIRAN PERHITUNGAN MENGGUNAKAN DATA DESAIN ........... 59

vi



DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Pressure Drop yang Diizinkan untuk Fluida Liquid ( per shell) .... 28 Tabel 3.1Data Desain 20-E-106 .......................................................................... 31 Tabel 3.2 Data Aktual H eat E xchanger 20-E-106 Paska TA.......................... 32 Tabel 3.3 Data Aktual H eat E xchanger 20-E-106 Sebelum TA ..................... 33 Tabel 4. 1 Data Perhitungan H eat E xchanger 20-E-106 .................................. 40 Tabel 4. 2 Perhitungan heat exchanger 20-E-106 berdasarkan data aktual .. 41

vii



DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Aliran parallel dan profil temperatur......................................... 10 Gambar 2. 2 Aliran counter flow dan profil temperatur ................................ 11 Gambar 2. 3 Shell and Tube Heat Exchanger .................................................. 12 Gambar 2. 4 Tubes L ayout pada Shell and Tube H eat E xchanger .................. 14 Gambar 2. 5 Segmentasi baffles......................................................................... 15 Gambar 2. 6 Jenis H ead dan Shell ..................................................................... 16 Gambar 2. 7 Double pipe heat exchanger ......................................................... 17 Gambar 2. 8 Air cooled heat exchanger............................................................ 18 Gambar 4.1 Perbandingan nilai fouling factor ................................................ 42 Gambar 4.2 Perbandingan pressure drop pada shell ....................................... 43 Gambar 4.3 Perbandingan pressure drop pada tube........................................43

viii



BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang

Residue Catalytic Crakcing Complex (RCC) dirancang untuk mengolah Treated Atmospheric Residue yang berasal dari Atmospheric Residue Hydrometallization Unit (AHU) dengan desain 29.500 BPSD (35,5% vol) dan Untreated Atmospheric Residue yang berasal dari Crude Distillation Unit (CDU) dengan desain 53.500 BPSD (64,5% vol). Kapasitas total yang ada adalah 83.000 BPSD. RCC terdiri dari beberapa unit yang mana salah satunya adalah Light End Unit (LEU). LEU berfungsi sebagai kilang minyak tingkat lanjut (Secondary Processing) untuk mendapatkan nilai tambah dari pengolahan residu dengan cara proses distilasi. Salah satu unit yang ada dalam LEU adalah Catalytic Condensation Unit. Feed yang masuk ke LEU berupa hasil pengolahan dari RCU yang telah mengolah residu dari CDU dan Demetallization Atmospheric Residue (DMAR) yang berasal dari ARHDM. Adapun proses utama yang terjadi pada unit LEU ini, terutama unit 20 meliputi proses pemisahan dimana didapatkan produk dengan nilai oktan yang tinggi. Pada tahapan proses reaksi terjadi pada seksi Stabilizer, dimana terjadi proses pemisahan secara distilasi dimana feed melalui tray 16 dari 30 tray. Hasil bawah yang dihasilkan dipanaskan terlebih dahulu di heat exchanger 20-E-106 sebelum masuk kembali ke coloum untuk proses distilasi. Heat

exchanger merupakan suatu alat yang menghasilkan

perpindahan panas dari suatu fluida, baik yang digunakan dalam proses pemanasan maupun proses pendinginan. Kondisi operasi yang tepat dapat menghasilkan produk yang sesuai dengan apa yang diinginkan pada suatu proses. Kondisi operasi yang diperhatikan antara lain temperatur dan tekanan proses. Namun alat ini memiliki jangka waktu tertentu untuk 1



berjalan dan berfungsi dengan baik sesuai dengan desain awal. Waktu tersebut merupakan variabel, tergantung dari fluida yang masuk ke heat exchanger dan komposisi fluida tersebut. Apabila fluida banyak mengandung kotoran (partikel padat atau komponen pengotor), maka semakin cepat alat tersebut berkerak. Maka dari itu perlu dilakukan pembersihan agar alat tetap berjalan dengan baik. Jika tidak dilakukan pembersihan pada alat, kotoran dari fluida yang terbentuk akan menyebabkan terjadinya penurunan efisiensi dan performa dari heat exchanger tersebut karena tidak meratanya perpindahan panas. Jika heat exchanger memiliki efisiensi yang tinggi, maka kehilangan panas dapat ditekan sekecil mungkin yang pada akhirnya akan mengurangi biaya untuk penyediaan energi suatu pabrik. Oleh karena itu dilakukan evaluasi kinerja dari heat exchanger 20-E-106 ini untuk mengetahui performa tersebut. 1.2

Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari tugas khusus ini adalah sebagai berikut : 1.

Bagaimana kinerja heat exchanger 20-E-106 pada kondisi aktual berdasarkan fouling factor (Rd), dan pressure drrop (Δp) paska TA maupun sebelum TA.

2.

Bagaimana perbandingan kinerja heat exchanger 20-E-106 pada kondisi aktual paska TA maupun sebelum TA dengan data desain berdasarkan fouling factor (Rd), dan pressure drop (Δp).

1.3

Tujuan

Tujuan dari tugas khusus kerja praktek ini antara lain : 1.

Mengetahui kinerja heat exchanger 20-E-106 pada kondisi aktual berdasarkan fouling faktor (Rd), dan pressure drop (Δp) paska TA maupun sebelum TA.

2



2.

Membandingkan kinerja heat exchanger 20-E-106 pada kondisi aktual paska TA maupun sebelum TA dengan data desain berdasarkan fouling factor (Rd), dan pressure drop (Δp).

1.4

Manfaat Manfaat dari tugas khusus kerja praktek ini antara lain :

1.

Mengetahui pengaruh fouling factor (Rd) terhadap kinerja heat exchanger 20-E-106 di Catalytic Condensation Unit pada unit 20.

2.

Mengevaluasi kinerja heat exchanger 20-E-106 agar dapat segera dilakukan tindakan jika performa sudah menurun.

3



BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Perpindahan Panas

Panas adalah salah satu bentuk energi yang dapat dipindahkan dari suatu tempat ke tempat lain, tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan

sama

sekali.

Dalam

suatu

proses,

panas

dapat

mengakibatkan terjadinya kenaikan suhu suatu, perubahan tekanan, reaksi kimia, dan kelistrikan. Proses terjadinya perpindahan panas dapat dilakukan secara langsung dan tidak langsung. Proses perpindahan panas secara langsung yaitu fluida yang panas akan bercampur secara langsung dengan fluida dingin tanpa adanya pemisah. Proses perpindahan panas secara tidak langsung yaitu jika di antar fluida panas dan fluida dingin tidak berhubungan secara langsung tetapi dipisahkan oleh sekat-sekat pemisah. Proses perpindahan panas terbagi menjadi tiga yaitu : 1. Perpindahan panas secara konduksi 2. Perpindahan panas secara konveksi 3. Perpindahan panas secara radiasi. 2.1.1

Konduksi

Perpindahan panas antara molekul-molekul yang saling berdekatan antar satu dengan yang lain dan tidak diikuti oleh perpindahan molekulmolekul tersebut secara fisik. Molekul-molekul benda yang panas bergetar lebih cepat dibandingkan molekul-molekul benda yang berada dalam keadaan dingin. Getaran-getaran yang cepat ini memiliki tenaga yang dilimpahkan kepada molekul di sekelilingnya sehingga menyebabkan getaran yang lebih cepat yang akan memberikan panas. Contoh

perpindahan

kalor

secara

konduksi

antara

lain:

perpindahan kalor pada logam cerek pemasak air atau batang logam pada dinding tungku. Laju perpindahan kalor secara konduksi sebanding dengan 4



gradien suhu dan dengan konstanta kesetimbangan (konduksi) maka menjadi persamaan Fourier (McCabe, 1993).

Dengan:

q

= laju perpindahan panas = gradient suhu kearah perpindahan panas

k

=konduktivitas termal

A

=luas permukaan bidang datar

Tanda minus (-) digunakan untuk memenuhi hukum kedua Termodinamika yaitu “Kalor mengalir ke tempat yang lebih rendah dalam skala temperatur ”(Holman, 1986). 2.1.2

Konveksi

Perpindahan panas yang memiliki proses yang hampir sama dengan perpindahan panas secara konduksi. Namun perpindahan panas secara konduksi disertai dengan gerakan partikel atau zat tersebut secara fisik. Arus fluida yang melintas pada suatu permukaan, maka akan ikut terbawa sejumlah entalpi. Aliran entalpi ini disebut aliran konveksi kalor atau konveksi. Konveksi merupakan suatu fenomena makroskopik dan hanya berlangsung bila ada gaya yang bekerja pada partikel atau ada arus fluida yang dapat membuat gerakan melawan gaya gesek (McCabe, 1993). Contoh sederhana pepindahan panas secara konveksi adalah aliran air yang dipanaskan dalam belanga. Kalor yang dipindahkan secara konveksi dinyatakan dengan persamaan Newton tentang pendinginan (Holman, 1986 ).

Dengan:

q

= Kalor yang dipindahkan

dT

= Gradient suhu

h

= Koefisien perpindahan kalor secara konveksi

A

= Luas bidang permukaan perpindahan panas 5



Tanda minus (-) digunakan untuk memenuhi hukum kedua termodinamika, sedangkan panas yang dipindahkan selalu mempunyai tanda positif (+). 2.1.3

Radiasi

Perpindahan panas tanpa melalui media (tanpa melalui molekul). Suatu energi dapat dihantarkan dari suatu tempat ke tempat lainnya (dari benda

panas

ke

benda

dingin)

dengan

pancaran

gelombang

elektromagnetik dimana tenaga elektromagnetik akan berubah menjadi panas jika terserap oleh benda lain.Contoh radiasi panas antara lain pemanasan bumi oleh matahari. Menurut hukum Stefan Boltzmann tentang radiasi panas dan berlaku hanya untuk benda hitam, bahwa kalor yang dipancarkan (dari benda hitam) dengan laju yang sebanding dengan pangkat empat temperatur absolut benda itu dan berbanding langsung dengan luas permukaan benda.

Dengan:

σ

= konstanta proporsionalitas (tetapan Stefan boltzmann)

2.2

σ

= 5,669 × 10-8 W / (m2.K4)

A

= luas permukaan bidang benda hitam

T

= temperatur absolut benda hitam

Alat Penukar Panas

Alat penukar panas atau yang biasa dikenal dengan sebutan heat exchanger adalah alat yang digunakan untuk mengakomodasi perpindahan sejumlah panas dari fluida panas ke fluida dingin dengan adanya perbedaan temperatur. Panas yang ditukarkan terjadi dalam sistem maka akan menyebabkan kehilangan panas dari suatu benda akan sama dengan panas yang diterima oleh benda lain.

6



Tujuan melakukan perpindahan panas pada industri proses antara lain yaitu : a. Memanaskan atau mendinginkan suatu fluida hingga mencapai temperatur yang diinginkan pada proses lain. b. Mengubah keadaan atau fase suatu fluida. c. Menghemat energi pada proses selanjutnya. Pada proses pengolahan minyak, alat penukar panas banyak digunakan diantaranya sebagai alat pemanas atau pendingin fluida proses maupun produk yang akan disimpan dalam tangki timbun. Pada industri pengolahan minyak heat exchanger yang banyak digunakan adalah shell and tube heat exchanger . Hal ini disebabkan karena beberapa keuntungan diantaranya yaitu : a. Memberikan luas permukaan perpindahan panas yang besar dengan bentuk atau volume yang kecil. b. Cukup baik untuk beroperasi bertekanan. c. Dibuat dengan berbagai jenis material, sesuai dengan fluida yang mengalir di dalamnya, suhu dan tekanan. d. Mudah dibersihkan. e. Konstruksinya sederhana dan pemakaian ruangan yang relatif kecil. f. Prosedur pengoperasian sangat mudah dimengerti oleh operator. g. Konstruksinya tidak satu kesatuan yang utuh sehingga pengankutannya relatif mudah. Proses perpindahan panas dalam heat exchanger dapat terjadi karena adanya perbedaan temperatur antara fluida panas dengan fluida dingin dan karena panas yang ditukar terjadi dalam sebuah sistem maka kehilangan panas dari suatu benda akan sama dengan panas yang diterima oleh benda lain. Kemampuan untuk menerima panas dipengaruhi oleh tiga hal, yaitu: 1. Koefisien overall perpindahan panas (U)

7



Koefisien overall perpindahan panas menggambarkan mudah atau tidaknya panas berpindah dari fluida panas ke fluida dingin dan juga menyatakan aliran panas menyeluruh sebagai gabungan proses konduksi dan konveksi. Faktor-faktor yang mempengaruhinya adalah proses perpindahan panas, keadaan fisik fluida (densitas, viskositas, panas jenis, konduktivitas termal, dll), dan penyusunan secara fisik. 2. Merupakan luas bidang transfer panas tegak lurus terhadap arah perpindahan panas. Luas perpindahan panas ini tidak konstan karena dinding pembatas yang berupa dinding tube, sehingga dalam praktik dipilih luas perpindahan panas berdasarkan luas dinding bagian luar. 3. Selisih temperatur rata-rata logaritmik (∆TLMTD). 2.3

Klasifikasi Alat Penukar Panas

Berdasarkan kegunaannya alat penukar panas diklasifikasikan menjadi : 1. Cooler Penukar panas jenis ini digunakan untuk mendinginkan fluida panas sehingga mencapai kondisi relatif yang diinginkan dengan menggunakan suatu media pendingin berupa air atau udara. 2. Condensor Penukar panas jenis ini berfungsi untuk mengambil kalor laten fluida yang berbentuk uap sehingga terjadi perubahan fasa dari uap menjadi cair. Umumnya mempunyai tipe shell and tube. 3. Reboiler Penukar panas jenis ini berfungsi menguapkan liquid pada bagian dasar kolom distilasi sehingga fraksi-fraksi ringan yang terikut dalam hasil bawah dapat diuapkan kembali. Media pemanas yang digunakan umumnya adalah steam atau fluida panas.

8



4. Pre heater Penukar panas tipe pre heater berfungsi mentransfer panas dari produk-produk yang bersuhu tinggi ke umpan sebelum masuk ke furnance, agar kerja furnance menjadi lebih ringan. 5. Chiller Chiller digunakan untuk mendinginkan fluida sampai suhu yang cukup rendah sehingga terbentuk relatif, media pendingin yang biasa digunakan adalah freon, propane, dan ammonia. 6. Evaporator Pada evaporator fluida cair diuapkan dengan menggunakan steam atau pemanas lainnya. 2.4

Arah Aliran Fluida Pada Alat Penukar Panas

Arah aliran fluida yang mengalir di dalam heat exchanger terbagi menjadi tiga tipe yaitu: 1. Aliran searah (co-current / paralel flow) Pada tipe aliran ini, fluida panas dan fluida dingin masuk pada ujung penukar panas yang sama dan kedua fluida mengalir searah menuju ujung penukar panas yang lain.

9



Gambar 2.1Aliran parallel dan profil temperatur

2. Aliran berlawanan arah (counter current flow) Pada tipe aliran ini, fluida panas dan fluida dingin masuk melalui ujung penukar panas yang berbeda.Masing-masing fluida mengalir dengan arah berlawanan menuju ujung penukar panas keluar.

10



Gambar 2.2Aliran counter flow dan profil temperatur

3. Aliran silang (cross flow) Pada tipe aliran ini, fluida panas dan fluida dingin mengalir pada right angle satu sama lain. Heat exchanger dengan tipe aliran ini banyak digunakan dalam pemanasan dan pendinginan udara atau gas.

2.5

Tipe H eat E xchanger

Heat Exchanger memiliki beberapa tipe sesuai dengan kebutuhan proses yang ada. Ada enam tipe heat exchanger yang umum digunakan.

2.5.1

Shell and Tube H eat E xchanger

11



Shell and tube heat exchanger (STHE) merupakan jenis alat penukar panas yang banyak digunakan pada suatu proses seperti petroleum,

industri

kimia,

dan

HVAC

(heating,

conditioning). Shell and tube heat exchanger

ventilation,

air

merupakan bejana

bertekanan yang terdiri dari beberapa tube sejajar di dalam shell . STHE digunakan saat suatu proses membutuhkan fluida untuk dipanaskan atau didinginkan dalam jumlah besar. Berdasarkan desainnya, STHE memiliki area penukaran panas yang lebih besar dan menyediakan efisiensi perpindahan panas yang tinggi. Untuk membuat perpindahan panas yang lebih baik dan untuk menyangga tube yang ada di dalam shell , maka sering dipasang baffle. Efektifitas perpindahan panas meningkat dengan dipasangnya baffle. Efektifitas meningkat seiring dangan mengecilnya jarak antar baffle hingga suatu jarak tertentu kemudian menurun. Pada suatu proses, fluida mengalir melalui tube pada exchanger saat fluida lainnya mengalir keluar tube yang berada di antara shell . Fluida pada sisi tube dan pada sisi shell terpisah oleh tube sheet . Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 2.3Shell and Tube Heat Exchanger

12



Keuntungan dari shell and tube heat exchanger adalah sebagai berikut : 1) Memiliki permukaan perpindahan panas per satuan volume yang lebih besar. 2) Mempunyai susunan mekanik yang baik dengan bentuk yang cukup baik untuk operasi bertekanan. 3) Tersedia dalam berbagai bahan konstruksi, dimana dapat dipilih jenis material yang dipergunakan sesuai dengan temperatur dan tekanan operasi. Komponen penyusun shell and tube heat exchanger adalah : a) Shell Merupakan bagian tengah alat penukar panas, merupakan tempat untuk tube bundle. Antara shell dan tube bundle terdapat fluida yang menerima atau melepaskan panas. b) Tube Merupakan pipa kecil yang tersusun di dalam shell yang merupakan tempat fluida yang akan dipanaskan ataupun didinginkan. Aliran fluida dalam tube sering dibuat melintas lebih dari satu kali dengan tujuan untuk memperbesar koefisien perpindahan panas lapisan film sisi fluida dalam tube. c) Tube sheet Komponen ini adalah suatu flat lingkaran yang berfungsi memegang ujung-ujung tube dan juga sebagai pembatas aliran fluida di sisi shell dan tube. d) Tube dise channels and nozzle Berfungsi untuk mengatur aliran fluida pada sisi tube. e) Tube pitch Lubang yang tidak dapat dibor dengan jarak yang sangat dekat, karena jarak tube yang terlalu dekat akan melemahkan struktur penyangga tube. Jarak terdekat antara dua tube yang berdekatan disebut

13



clearance. Tube diletakkan dengan susunan bujur sangkar atau segitiga seperti terlihat pada gambar berikut.

Gambar 2.4Tubes Layout pada Shell and Tube Heat Exchanger

f) Channel cover Merupakan bagian penutup pada konstruksi heat exchanger yang dapat dibuka pada saat pemeriksaan dan pembersihan alat. g) Pass divider Komponen ini berupa plat yang dipasang di dalam channels untuk membagi aliran fluida tube bila diinginkan jumlah tube pass lebih dari satu. h) Baffles Pada umumnya tinggi segmen potongan dari baffle adalah seperempat diameter dalam shell yang disebut 25% cut segmental baffle. Baffle digunakan untuk mengatur aliran lewat shell sehingga turbulensi yang lebih tinggi akan diperoleh. Adanya

baffle dalam

shell menyebabkan arah aliran fluida dalam shell akan memotong kumpulan tube secara tegak lurus, sehingga memungkinkan pengaturan arah aliran dalam shell maka dapat meningkatkan kecepatan liniernya. Selain itu, baffle juga berfungsi untuk menahan tube bundle untuk menahan getaran pada tube untuk mengontrol serta mengarahkan aliran fluida yang mengalir di luar tube yang mengakibatkan turbulensi aliran, maka koefisien perpindahan panas akan meningkat sehingga laju perpindahan panas juga akan meningkat. Penempatan baffle dan bentuknya dapat dilihat pada gambar berikut.

14



Gambar 2.5Segmentasi baffles

15



Gambar 2.6Jenis Head dan Shell

16



2.5.2

Double Pipe H eat E xchanger Heat exchanger ini adalah tipe yang paling sederhana, terdiri dari

dua buah pipa dengan ukuran diameter yang berbeda, pipa dengan diameter lebih kecil diletakkan di dalam pipa dengan diameter lebih besar dan kedua pipa disusun secara konsentris (satu sumbu). Heat exchanger jenis ini hanya digunakan untuk luas perpindahan panas yang kecil, dapat digunakan untuk gas-liquid atau gas-gas. Kelemahan heat exchanger jenis ini adalah terbatasnya jumlah panas yang dapat ditransfer, namun karena kemudahan dalam pembersihan dan konstruksinya maka penggunaannya menjadi lebih umum. Untuk perpindahan panas yang besar, penggunaan double pipe heat exchanger tidak ekonomis karena jumlah hairpins yang besar akan memakan tempat yang besar dan kebocoran akan sulit dikendalikan. Untuk itu digunakan shell dan tube, seperti yang terlihat pada gambar berikut.

Gambar 2.7Double pipe heat exchanger

2.5.3

Air Cooled H eat E xchanger Air cooled heat exchanger adalah salah satu tipe penukar panas,

dimana minimal salah satu fluida berwujud gas. Pada simulasi ini, air cooled heat exchanger berfungsi untuk menurunkan relatif gas tanpa perubahan fase, jadi hanya ada panas relatif. Fluida panas adalah gas dan fluida dinginnya udara. Proses pindah panas antara gas dengan udara terjadi di sepanjang tube, gas melepaskan panas sedangkan udara 17



menyerap panas sehingga relative gas menurun, sedangkan relative udara meningkat. Aliran udara dan gas terjadi secara konveksi paksa dengan kompresor.

Gambar 2.8 Air cooled heat exchanger

2.6

Pemilihan Fluida

Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan fluida yang dialirkan shell side dan tube side untuk shell and tube exchanger adalah:

2.6.1

K emampuan untuk dibersihkan (Cleanability) Jika dibandingkan cara membersihkan tube dan shell , maka

pembersihan sisi shell jauh lebih sulit. Untuk itu fluida yang bersih biasanya dialirkan di sebelah shell dan fluida yang kotor melalui tube.

2.6.2

K orosi Masalah

korosi

atau

kebersihan

sangat

dipengaruhi

oleh

penggunaan dari paduan logam. Harga paduan logam tersebut mahal, oleh karena itu fluida dialirkan melalui tube untuk menghemat biaya yang terjadi karena kerusakan shell . Jika terjadi kebocoran pada tube, heat 18



exchanger masih dapat difungsikan kembali. Hal ini disebabkan karena tube mempunyai ketahanan terhadap korosif, relatif murah dan kekuatan dari small diameter tube melebihi shell .

2.6.3

Tekanan Shell yang bertekanan tinggi dan diameter yang besar akan

memerlukan dinding yang tebal, hal ini akan memakan biaya yang mahal. Untuk mengatasi hal itu apabila fluida bertekanan tinggi lebih baik dialirkan melalui tube.

2.6.4

Temperatur Biasanya lebih ekonomis meletakkan fluida dengan temperatur

lebih tinggi pada tube side, karena panasnya ditransfer seluruhnya ke arah permukaan luar tube atau ke arah shell sehingga akan diserap sepenuhnya oleh fluida yang mengalir di shell . Jika fluida dengan temperatur lebih tinggi dialirkan pada shell side, maka transfer panas tidak hanya dilakukan ke arah tube, tapi ada kemungkinan transfer panas juga terjadi ke arah luar shell (ke lingkungan).

2.6.5

Suspended Solid Fluida yang mengandung suspended solid akan menyebabkan

terjadinya fouling . Oleh karena itu sebaiknya dialirkan di tube sehingga bagian tube dengan mudah dibersihkan. Jika fluida yang mengandung suspended solid dialirkan di shell , maka endapan akan terakumulasi pada stagnant zone di sekitar baffles, sehingga cleaning pada sisi shell menjadi tidak mungkin dilakukan tanpa melepas tube bundle.

2.6.6

Viskositas Fluida yang viskos atau yang mempunyai low transfer rate

dilewatkan melalui shell karena dapat menggunakan baffle. Koefisien heat transfer yang lebih tinggi dapat diperoleh dengan menempatkan fluida yang lebih, viscous pada shell side sebagai hasil dari peningkatan turbulensi akibat aliran crossflow (terutama karena pengaruh baffles). Biasanya fluida dengan viskositas > 2 cSt dialirkan di shell side untuk 19



mengurangi luas permukaan perpindahan panas yang diminta. Koefisien perpindahan panas yang lebih tinggi terdapat pada shell side, karena aliran turbulen akan terjadi melintang melalui sisi luar Tube dan baffle.

2.7

H eat E xchanger 20-E-106 Catalytic Condensation merupakan suatu reaksi alkilasi dan polimerisasi dari senyawa olefin menjadi produk dengan fraksi tinggi dengan katalisator asam fosfat padat. Unit Catalytic Condensation adalah unit yang memiliki kapasitas 13.000 BPSD dengan tiga reaktor pararel untuk mengolah campuran butane/butilene dari Propylene Recovery Unit (Unit 19) menjadi gasoline dengan angka oktan yang tinggi. Produk gasoline dari bottom colom sebagian dikembalikan ke colom melalui heat exchanger 20-e-106 (dengan pemanas hp steam). Temperatur keluar dari heat exchanger 20-e-106 dapat dilihat melalui 20ti-046. Untuk mengatur temperatur pada tray 26/27, melalui 20-trc-049 dan 20-frc-030 dikontrol sejumlah hp steam sebagai pemanas 20-e-106 dengan flow control 20-fv-030.

2.8

Permasalahan Pada H eat E xchanger

Penggunaan

heat

exchanger secara

terus

menerus

akan

menimbulkan permasalahan. Permasalahan yang sering timbul pada heat exchanger pada umumnya adalah sebagai berikut : 1. Masalah yang berkaitan dengan proses - Penurunan performa karena pengotoran ( fouling ) sehingga target temperatur yang diinginkan tidak tercapai. - Perubahan

distribusi

aliran

dalam

proses

sehingga

dapat

menyebabkan terjadinya penyimpangan aliran pada shell atau tube. - Perubahan physical properties fluida yang mengalir pada shell atau tube akibat perubahan komposisi crude atau fluidanya sendiri terutama yang langsung mempengaruhi koefisien perpindahan panasnya seperti viskositas, thermal conductivity, dan specifications. 20



2. Masalah yang berkaitan dengan mekanikal - Kerusakan pada bagian peralatan heat exchanger. - Korosi - Gasket bocor - Berkurangnya luas area tube karena ada sebagian tube yang ditutup/diplug 2.9

Fouling Fouling dapat didefinisikan sebagai pembentukan deposit pada permukaan alat penukar panas yang dapat menghambat perpindahan panas dan meningkatkan hambatan aliran fluida pada alat penukar panas tersebut. Lapisan fouling dapat berasal dari partikel-partikel atau senyawa lainnya yang tersangkut oleh aliran fluida. Pertumbuhan lapisan tersebut dapat meningkat apabila permukaan deposit yang terbentuk mempunyai sifat adhesif yang cukup kuat. Gradien temperatur yang cukup besar antara aliran

dengan

permukaan

dapat

juga

meningkatkan

kecepatan

pertumbuhan deposit. Pada umumnya proses pembentukan lapisan fouling merupakan fenomena yang sangat kompleks sehingga sukar untuk dianalisa secara analitik. Mekanisme pembentukan

fouling sangat

beragam dan metode-metode pendekatannya juga berbeda-beda. Berdasarkan proses terbentuknya endapan atau kotoran, fouling dibagi menjadi lima jenis yaitu : 1. Precipitation fouling Pengotoran jenis ini biasanya terjadi pada fluida yang mengandung garam-garam yang terendapkan pada suhu tinggi seperti garam, kalsium, sulfat dll. Akibatnya zat padat dalam larutan menjadi mengendap dan menimbulkan kotoran.

2. Particulate fouling

21



Pengotoran ini terjadi akibat pengumpulan partikel-partikel padat yang terbawa oleh fluida di atas permukaan perpindahan panas seperti debu, pasir dll. 3. Chemical reaction fouling Pengotoran ini terjadi akibat adanya reaksi kimia di dalam fluida yang terjadi di atas permukaan perpindahan panas dimana material bahan permukaan perpindahan panas tidak ikut bereaksi.Contohnya adalah reaksi polimerisasi. 4. Corrosion fouling Pengotoran ini terjadi akibat reaksi kimia antara fluida kerja dengan material bahan permukaan perpindahan panas. 5. Biological fouling Pengotoran ini berhubungan dengan aktifitas organisme biologis yang terdapat atau terbawa dalam aliran fluida seperti lumut, jamur dll.

Pada umumnya mekanisme terjadinya fouling , pembentukan dan pertumbuhan deposit, terdiri dari : 1. Initiation yaitu pada periode kritis dimana temperatur, konsentrasi, dan gradien kecepatan dari zona deplesi oksigen dan kristal terbentuk dalam waktu yang singkat. 2. Transport partikel ke permukaan - Infaction : secara mekanik - Diffusion : secara turbulen - Thermophoresis dan Electrophoresis 3. Adhesi dan kohesi pada permukaan. 4. Migration yaitu perpindahan foulant (bahan atau senyawa penyebab fouling ) menuju ke permukaan dan berbagai mekanisme perpindahan difusi. 5. Attachment yaitu awal dari terbentuknya lapisan deposit.

22



6. Transformation or Aging yaitu periode kritis dimana perubahan fisik maupun struktur kimia atau kristal dapat meningkatkan kekuatan dan ketahanan lapisan. 7. Removal or Re-entraiment yaitu perpindahan lapisan fouling dengan cara pemutusan, erosi, dan spalling.

Penyebab terjadinya fouling pada heat exchanger adalah adanya pengotor berat (hard deposit ) yaitu kerak keras yang berasal dari hasil korosi atau coke keras dan pengotor berpori ( porous deposit ) yaitu kerak lunak yang berasal dari dekomposisi kerak keras. Terjadinya fouling dipengaruhi oleh temperatur yang tinggi, lamanya waktu tinggal, flow velocity, dan material konstruksi. Adanya fouling dalam alat penukar panas sangat merugikan karena dapat menurunkan efisiensi perpindahan panas, sehingga

perlu

dilakukan

tindakan-tindakan

pencegahan

seperti

menggunakan bahan konstruksi yang tahan terhadap korosi, menekan potensi fouling misalnya dengan melakukan penyaringan, menginjeksikan anti foulant pada fluida dan menempatkan nozzle ( shell side dan tube side) di permukaan terendah atau tertinggi pada heat exchanger untuk menghindari terjadinya kantung-kantung gas ataupun kantung volume fluida diam. Jika telah terjadi fouling di dalam heat exchanger maka sebaiknya dilakukan pembersihan (cleaning ). Ada 3 tipe cleaning yang mungkin dilakukan pada heat exchanger ini, yaitu : 1. Chemical/Physical Cleaning Chemical Cleaning adalah suatu metode pembersihan dengan mensirkulasikan agent melalui peralatan, biasanya menggunakan HCl 5-10%.

23



2. Mechanical Cleaning Ada 3 tipe mechanical cleaning yang biasa dilakukan yaitu : -

Drilling atau Turbining Pembersihan ini dilakukan dengan mengedrill deposit yang menempel pada dinding tube. Pembersihan ini paling dianjurkan untuk tube yang tertutup total.

-

Hydro jeting Pembersihan ini dilakukan dengan cara menginjeksikan air ke dalam tube pada tekanan tinggi, untuk jenis deposit yang lunak.

-

Sand blasting Pembersihan ini dilakukan dengan cara menyemprotkan campuran air dengan pasir ke dalam tube pada tekanan tinggi.

3. Gabungan dari keduanya Merupakan gabungan dari chemical cleaning diikuti dengan mechanical cleaning. Pembersihan dengan cara ini pada kondisi tertentu dapat menigkatkan efektivitas pembersihan.

Ada beberapa cara untuk mengurangi Fouling pada Heat Exchanger, antara lain :

a. Pemilihan heat exchanger (H E ) yang tepat . Penggunaan beberapa tipe HE tertentu dapat mengurangi pembentukan fouling di karenakan area dead space yang lebih sedikit dibandingkan dengan tipe yang lainnya, seperti plate dan spiralheat exchanger , namun begitu jenis HE tersebut hanya dapat menangani design pressure sampai 20 – 25 bar dan designtemperature 250 oC ( plate) dan 400 oC ( spiral ).

b. Gunakan diameter tube yang lebih besar . STHE umumnya didesain dengan ukuran tube dari 20 mm atau 25 mm, untuk penggunaan fluida yang kotor ( foulingresistance> 0.0004 h-m 2 C/kal) gunakan tube dengan diameter (minimum) 25 mm (outside diameter, OD). 24



c. K ecepatan tinggi , seperti yang telah di jelaskan di atas bahwa pada kecepatan tinggi, fouling dapat dikurangi, koefisien heat transfer juga akan semakin tinggi,

namun demikian mengoperasikan HE dengan

kecepatan tinggi mengakibatkan pressure dropyang tinggi pula serta terjadinya erosi, kenaikan pressure drop lebih cepat dari pada kenaikan koefisien perpindahan panas, maka perlu dicari kecepatan yang optimum.

d. Margin pressure drop yang cukup. Pada HE yang digunakan untuk fluida yang berpotensi membentuk fouling yang tinggi, disarankan untuk menggunakan margin 30 – 40 % antara pressure drop yang diijinkan (allowable) dengan pressure drop yang dihitung (calculated) hal ini dilakukan untuk antisipasi pressure drop yang tinggi akibat penggunakan kecepatan yang tinggi.

e. Gunakan tube bundle dan heat exchanger cadangan. Jika penggunaan HE untuk fluida yang berpotensi membentuk fouling yang sangat ekstrim, maka tube bundle candangan sebaiknya digunakan. Jika fouling telah terjadi cukup cepat (setiap 2 – 3 bulan) maka sebaiknya digunakan HE cadangan. STHE cadangan juga diperlukan untuk tipe STHE Fixed tube sheet (pembentukan fouling yang tinggi pada tube, seperti pada reboiler thermosiphon vertikal yang menggunakan fluida polimer seperti pada Butadiene plant).

f. Gunakan 2 shell yang disusun secara paralel . dengan penggunaan STHE dimana Shell disusun secara paralel, maka jika salah satu STHE telah terjadi penumpukan (akumulasi) fouling (dimana STHE tersebut diservice) maka STHE yang satunya lagi dapat digunakan, walaupun tentunya terjadi penurunan output, sebaiknya kapasitas yang digunakan masing- masing antara 60 – 70 % dari kapasitas total.

g. Gunakan Wire F in tube. Penggunaan Wire fintube,dapat mengurangi terbentuknya fouling , pada awalnya penambahan wire fintube ini digunakan untuk meningkatkan perpindahan panas tube pada aliran 25



laminar. Wire fin dapat menaikkan pencampuran radial (radial mixing) dari dinding tube hingga kebagian centre (tengah), efek gerakan pengadukan inilah yang dapat meminimalisasikan deposit pada dinding tube.

h. Gunakan Fluidized Bed H E , HE tipe ini dapat menghandle fouling yang ekstrim. Apabila Fluida kotor ditempatkan pada shell.

i. Gunakan U-Tube atau F loating head . Kelemahanan penggunaan U tube adalah kesulitan pembersihan pada bagian U.

j. Gunakan susunan tube secara Square atau Rotate Square. susunan square menyediakan akses

yang lebih sehingga cleaning HE secara

mechanical dengan menggunakan Rodding atau hydrojetting baik pada susunan triangle,

namun begitu tubeyang disusun secara square

memberikan koefisien heat transfer yang rendah, untuk situasi seperti ini , maka rotate square dapat digunakan.

k. Meminimalisasikan dead space dengan desain baffle secara optimum. STHE lebih mudah mengalami Fouling dikarenakan adanya dead space, oleh sebab itu , penentuan jarak antar baffle (baffle spacing ) dan baffle cut sangatlah penting, kedua

variable

tersebut sangat

berpengaruh dalam pentuan besar kecilnya koefisien perpindan panas pada shell. Nilai Baffle cut sebaiknya digunakan antara 20 -30 %, dimana baffle cut sebesar 25 % adalah nilai yang cukup baik sebagai starter. Untuk perpindahan panas yang hanya melibatkan panas sensible (seperti heater atau cooler) disarankan tidak menempatkan posisi baffle secara vertikal, untuk perpindahan panas yang melibatkan panas laten atau

terjadinya

perubahan

fase

(seperti

condenser,

vaporizer)

disarankan untuk menempatkan posisi baffle secara vertikal.

l. K ecepatan tinggi , sama seperti pada tube, pengunaan kecepatan tinggi pada shell akan dapat mengurangi pembentukan fouling , dan dapat menaikkan koefisien perpindahan panas shell. Kecepatan pada shell

26



umumnya (disamping faktor lain seperti tube pitch dan lain – lain) dipengaruhi oleh diameter shell dan baffle spacing.

m. Gunakan tube pitch yang lebih besar untuk fouling yang lebih tinggi . Umumnya tube pith yang digunakan adalah sebesar 1.25 kali dari OD untuk triangular pitch dan 6 mm lebih dari OD untuk square.

2.9

Analisa Performance H eat E xchanger

Untuk menganalisa performance suatu heat exchanger , diperlukan beberapaparameter yang meliputi clean overall koefisien (Uc), dirt overall coefficient (Ud). 2.9.1

Clean Overall Coefficient (Uc)

Clean overall coefficient adalah koefisien perpindahan panas menyeluruh pada awal heat exchanger dipakai (masih bersih). Harga Uc ditentukan oleh besarnya tahanan konveksi ho dan hio, sedangkan tahanan konduksi diabaikan karena sangat kecil bila dibandingkan dengan tahanan konveksi.

2.9.2

   

Design Overall Coefficient (Ud)

Merupakan koefisien perpindahan panas menyeluruh setelah terjadi pengotoran pada heat exchanger .Besarnya Ud lebih kecil dari Uc.

    

2.9.3

Heat Balance

Bila panas yang diterima fluida jauh lebih kecil dari pada panas yang dilepas fluidapanas berarti kehilangan panasnya besar dan ini mengurangi performance suatu heat exchanger . Q = M x Cp h x (T1-T2) = m x Cp c x (t2-t1)

27



2.9.4

Pressure Drop (ΔP)

Untuk mengetahui sejauh mana fluida dapat mempertahankan tekanan yang dimilikinya selama fluida mengalir. Pressure drop pada suatu heat exchanger dapat disebabkan oleh dua hal yaitu karena adanya friksi yang disebabkan oleh aliran danpembelokan aliran. Pressure drop yang tinggi dapat disebabkan oleh jarak antar baffle yang terlalu dekat dan tentu tidak diharapkan karena meningkatnya biaya operasi. Kehilangantekanan yang besar dapat menyebabkan aliran fluida secara alamiah terhambat sehingga memerlukan bantuan pompa. Namun jika pressure drop terlalu rendah dapat mengakibatkan perpindahan panas tidak sempurna. Tabel 2.1 Pressure Drop yang Diizinkan untuk Fluida Liquid ( per shell )

2.9.5

Fouling factor (Rd)

Setelah dipakai beberapa lama, permukaan perpindahan panas suatu alat penukar panas mungkin dilapisi oleh berbagai endapan yang biasanya terdapat sistem cairan atau permukaan itu mungkin mengalami korosi sebagai akibat interaksi antara fluida dengan bahan yang digunakan dalam konstruksi penukar panas.Dalam kedua hal ini diatas, lapisan ini memberikan tahanan tambahan terhadap aliran panas, dan hal ini menyebabkan

menurunnya

kemampuan

kerja

alat

itu.Pengaruh

menyeluruh daripada hal tersebut biasa dinyatakan dengan faktor pengotoran ( fouling factor ) atau tahanan pengotoran (Rd) yang harus diperhitungkan bersama tahanan thermal lainnya dalam menghitung 28



koefisien perpindahan panas menyeluruh.Faktor pengotoran didapatkan dari percobaan yaitu dengan menentukan Uc dan Ud.

    

Bila Rd (deposit ) > Rd (allowed ) maka alat penukar panas tersebut perlu dibersihkan.

29



BAB III METODOLOGI

3.1

Pengumpulan Data

Data yang digunakan untuk mengevaluasi kinerja Heat Exchanger 20-E-106 adalah data pada tanggal 01 Agustus 2017 – 01 Oktober 2017 untuk paska TA, sedangkan sebelum TA pada tanggal 01 November 2016 – 01 Januari 2017. Adapun data tersebut diolah dan dibandingkan dengan kondisi desain. Pada pengumpulan data tersebut terdapat dua jenis pengumpulan data yaitu pengumpulan data primer dan pengumpulan data sekunder. 3.1.1

Pengumpulan Data Primer

Pengumpulan data primer digunakan sebagai dasar analisa evaluasi kinerja Heat Exchanger 20-E-106 di Catalytic Condensation Unit

30



Tabel 3.1Data Desain 20-E-106

3.1.2

Pengumpulan Data Sekunder

Pengumpulan data sekunder yang digunakan sebagai bahan perhitungan pada analisa evaluasi Heat Exchanger 20-E-106 di Catalytic Condensation Unit diperoleh dari data lapangan dan data literatur. Data studi lapangan diperoleh dengan cara melihat kondisi operasi dan aliran proses aktual Heat Exchanger 20-E-106 pada DCS (distributed control system) daily report pada tanggal 04 – 12 Oktober 2017dengan data yang dibutuhkan berupa data-data temperatur in dan out , serta data-data laju alir masing-masing fluida yang mengalir, baik di shell maupun di tube. Pada studi

Literatur,

data-data

yang

diperoleh

adalah

langkah-langkah

perhitungan Heat Exchanger dan grafik serta tabel. 31



Tabel 3.2 Data Aktual Heat Exchanger 20-E-106 Paska TA 20-E-106 Paska TA

̊ C) 15-HS-8104 20-MC-1216

Tin(

Tanggal 01/08/2017 02/08/2017 03/08/2017 04/08/2017 05/08/2017 06/08/2017 07/08/2017 08/08/2017 09/08/2017 10/08/2017 11/08/2017 12/08/2017 13/08/2017 14/08/2017 15/08/2017 16/08/2017 17/08/2017 18/08/2017 19/08/2017 20/08/2017 21/08/2017 22/08/2017 23/08/2017 24/08/2017 25/08/2017 26/08/2017 27/08/2017 28/08/2017 29/08/2017 30/08/2017 31/08/2017 01/09/2017 02/09/2017 03/09/2017 04/09/2017 05/09/2017 06/09/2017 07/09/2017 08/09/2017 09/09/2017 10/09/2017 11/09/2017 12/09/2017 13/09/2017 14/09/2017 15/09/2017 16/09/2017 17/09/2017 18/09/2017 19/09/2017 20/09/2017 21/09/2017 22/09/2017 23/09/2017 24/09/2017 25/09/2017 26/09/2017 27/09/2017 28/09/2017 29/09/2017 30/09/2017 01/10/2017

Shell Tout ( C ̊ )

211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211

220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220

20FC030

̊ C) 20TI047

3856 4121 4149 4082 3886 4016 4013 4047 3860 3609 3939 4097 3934 0 3927 3249 3525 3427 3808 3640 4028 3894 4065 4405 3700 4105 3817 4201 4016 3736 4481 4658 4112 4257 4538 4320 4632 4791 4690 4160 3678 3920 3708 4154 3481 3591 4053 3890 3850 3556 3602 3738 3296 3572 3946 4123 3805 3175 4467 4120 3675 3522

198,642 171,525 164,096 183,648 186,864 181,504 180,291 179,41 186,23 190,279 180,045 174,167 172,947 0 166,595 184,155 186,022 183,33 180,507 185,615 176,531 182,691 178,064 165,244 179,288 172,021 166,168 179,058 174,991 178,326 171,397 166,355 181,603 172,442 167,609 178,628 166,774 160,89 158,738 171,22 183,363 176,304 177,71 174,025 179,636 180,733 173,831 177,922 177,802 171,883 165,535 170,126 170,069 174,023 169,898 172,489 168,754 182,204 169,338 185,898 177,579 174,546

Flow (kg/jam) Tin(

Tube Tout ( C ̊ ) Flow (kg/jam) 20TI048

20fi029

200,936 178,112 171,543 188,997 191,379 187,553 186,252 185,479 191,413 194,654 185,506 180,344 179,406 0 173,307 188,857 190,693 188,527 186,301 190,959 183,201 188,479 183,944 172,024 184,712 178,473 172,862 185,107 181,42 185,103 179,578 174,294 188,899 180 175,572 184,807 175,036 170,149 167,863 178,446 188,71 182,376 183,142 181,009 186,078 186,651 180,886 183,881 183,75 178,77 173,002 176,38 176,572 179,887 176,513 178,276 175,096 186,231 175,425 189,759 182,415 179,175

8246 7572 8381 8053 7776 7943 7260 8006 7634 6801 6903 5837 6958 0 6862 7128 6358 6449 5339 6661 6018 5666 5079 5726 5182 5095 5068 4514 3105 1508 6909 7864 8522 8865 8621 8360 8309 8556 8503 8090 8435 7964 8029 7776 8226 7839 7799 7887 7538 7391 7972 7260 7452 6525 7075 6864 6798 6559 7014 6475 6765 6404

32



Gambar 3.3 Data Aktual Heat Exchanger 20-E-106 Sebelum TA 20-E-106 Sebelum TA Tin( Tanggal 01/11/2016 02/11/2016 03/11/2016 04/11/2016 05/11/2016 06/11/2016 07/11/2016 08/11/2016 09/11/2016 10/11/2016 11/11/2016 12/11/2016 13/11/2016 14/11/2016 15/11/2016 16/11/2016 17/11/2016 18/11/2016 19/11/2016 20/11/2016 21/11/2016 22/11/2016 23/11/2016 24/11/2016 25/11/2016 26/11/2016 27/11/2016 28/11/2016 29/11/2016 30/11/2016 01/12/2016 02/12/2016 03/12/2016 04/12/2016 05/12/2016 06/12/2016 07/12/2016 08/12/2016 09/12/2016 10/12/2016 11/12/2016 12/12/2016 13/12/2016 14/12/2016 15/12/2016 16/12/2016 17/12/2016 18/12/2016 19/12/2016 20/12/2016 21/12/2016 22/12/2016 23/12/2016 24/12/2016 25/12/2016 26/12/2016 27/12/2016 28/12/2016 29/12/2016 30/12/2016 31/12/2016 01/01/2017

̊ C)

Shell Tout ( C ̊ )

15-HS-8104 20-MC-1216

211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211 211

220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220

Tube Flow (kg/jam) Tin( ̊ C) Tout ( C ̊ ) Flow (kg/jam) 20FC030

20TI047

20TI048

20fi029

2873 3444 3060 3780 3150 3606 3092 3174 3983 3744 3756 3838 3771 3622 3809 3962 4296 4261 4416 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 38087 2908 3327 3273 3337 2491 2314 1846 1606 0 3539 4424 4134 3965 4025 3116 3197 3311 3394 3346 3378 3394 3542 0 0 3497 3721 3928 3892 3856 5599 5539 6248

163,412 131,736 151,235 163,934 147,506 144,683 171,912 162,3 172,18 143,534 165,154 161,351 166,211 175,609 166,523 158,108 136,549 146,947 142,506 118,108 46,068 32,987 29,903 30,501 29,378 29,996 31,373 32,006 52,732 149,911 178,488 149,759 160,828 140,254 212,111 213,949 219,695 217,157 0 160,343 164,579 174,099 176,735 174,296 176,223 178,082 172,892 178,343 181,857 176,367 174,517 166,324 0 0 171,742 174,442 169,68 174,666 183,642 138,31 163,983 158,495

169,477 140,398 159,142 170,608 154,664 153,072 177,374 168,637 178,623 151,09 172,531 169,216 173,465 181,95 174,185 166,609 144,926 156,328 153,055 119,27 75,483 66,501 58,33 52,133 47,43 43,713 41,058 39,117 57,106 157,601 183,987 157,497 167,767 147,939 214,725 216,567 221,857 220,39 0 169,203 173,849 185,424 184,45 181,858 182,491 183,912 179,892 184,186 187,297 182,906 180,765 173,471 0 0 179,165 181,746 178,033 182,494 189,537 149,124 174,341 170,636

4993 7602 2290 4895 6664 6266 6515 6361 6570 7421 7105 6549 6624 6559 6837 6709 15933 7079 16666 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4816 8398 7677 8184 0 0 0 0 0 4467 9413 14018 7697 7127 4710 4541 4306 4072 4218 4764 4138 4258 0 0 8069 8018 7613 7545 7672 9024 7451 6400

33



3.2

Pengolahan Data

Dari data yang diperoleh baik primer maupun sekunder dapat dilakukan

pengolahan

data

melalui

perhitungan

dengan

metode

perhitungan Kern. Berikut ini adalah langkah-langkah perhitungan dengan menggunakan metode perhitungan Kern: 3.2.1

Perhitungan Neraca Panas

Persamaan umum untuk neraca panas

       

Keterangan :

Q : Jumlah panas yang dipindahkan m : Laju alir massa fluida, lb/hr Cp : Kapasitas panas dari fluida, Btu/lb°F ∆T : Perbedaan temperatur masuk dan keluar, °F

3.2.2

Log Mean Temperature Difference (LMTD)

        

Keterangan :

∆T1 : T inlet fluida panas – T outlet fluida dingin ∆T2 : T outlet fluida panas – T inlet fluida dingin Setelah didapat harga LMTD, menghitung Faktor koreksi dengan menghitung R dan S. Suatu koreksi LMTD dinyatakan dengan faktor Koreksi (FT), oleh sebab itu untuk tujuan tersebut dibutuhkan besaran R dan S. S menyatakan efisiensi temperatur dan R merupakan pembanding daya tampung kalor fluida dingin dan fluida panas,

  

34



  

Mencari FT dapat menggunakan R dan S pada Kern fig. 18. Selanjutnya mencari LMTD corr. LMTD corr. = FT x LMTD Keterangan : R : Temperature efficiency S : Temperature efficiency T1 : Temperatur inlet fluida panas, °F T2 : Temperatur outlet fluida panas, °F t1 : Temperatur inlet fluida dingin, °F t2 : Temperatur outlet fluida panas, °F

3.2.3

Perhitungan Temperatur Kalorik (Calorie Temperature)

Temperatur kalorik ditafsirkan sebagai temperatur rata-rata fluida yang terlibat dalam pertukaran panas.

             

didapat harga Kc dan Fc dengan perbandingan

3.2.4

Perhitungan F low Area

Flow area merupakan luas penampang yang tegak lurus arah aliran

Tube side Shell side

             

Keterangan :

as : Flow area shell, ft2 35



at : Flow area tube, ft2 ID : Inside diameter shell, ft C’ : Clearance, in B : Baffle space, in PT : Pitch, in Nt : Jumlah tube at’ : Flow area per tube, ft2 n : Jumlah passes 3.2.5

Perhitungan Mass Velocity

Kecepatan massa merupakan perbandingan laju alir dengan flow area

Tube side Shell side Keterangan :

       

Gs : Mass velocity shell, kg/jam.ft2 Gt : Mass velocity tube,kg/jam.ft2 W : Flow rate fluid di shell atau tube

3.2.6

Perhitungan Reynold Number

Reynold number menunjukkan tipe aliran fluida di dalam pipa

Tube side Shell side Keterangan :

         

Res : Reynold number shell Ret : Reynold number tube De : Diameter ekivalen shell, ft 36



D : Diameter ekivalen tube, ft µ : Viskositas pada temperatur kalorik, °F 3.2.7

Perhitungan Faktor Perpindahan Panas

Setelah mendapatkan Reynold number, menentukan nilai jH dari grafik pada Kern fig. 28 untuk shell dan fig. 24 untuk tube. Bila Reynold number over range, nilai jH dapat dihitung menggunakan persamaan:

 

Keterangan :

jH : Faktor perpindahan panas 3.2.8

Koefisien Perpindahan Panas

Shell side Harga ho :

              

Tube side Untuk harga hi dan hio:

3.2.9

                   

Menentukan Tube wall Temperature

Temperatur

dinding

rata-rata

tube

dapat

dihitung

dengan

temperature kalorik, jika diketahui nilai koefisien perpindahan panas fluida shell dan tube pada kondisi operasi sedang berlangsung.

     

Keterangan :

tw : Tube wall temperature,°F 37



3.2.10

Menentukan ho koreksi dan hio koreksi

Shell side

Tube side

3.2.11

       

Perhitungan Clean Overall Coefficient

Uc merupakan overall heat transfer coefficient jika tidak terjadi fouling/kerak.

Keterangan :

  

Uc : Clean overall coefficient, Btu/ft2.°F.hr 3.2.12

Perhitungan Dirty Overall Coefficient / Design Overall Heat TransferCoefficient

UD merupakan overall heat transfer coefficient jika terjadi fouling/kerak.

Maka :

Keterangan :

        

Ud : Design overall heat transfer coefficient, Btu/ft2.°F.hr 3.2.13

Dirt Factor

    

Jika Rd diketahui pada datasheet, maka bisa ditentukan Ud dengan menggunakan persamaan :

    38



3.2.14

Efisiensi

    

39



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1

Hasil

Berdasarkan data desain dan perhitungan data aktual pada tanggal 01 Agustus 2017 – 01 Oktober 2017 untuk paska TA, sedangkan sebelum TA pada tanggal 01 November 2016 – 01 Januari 2017 dari Heat Exchanger 20-E-106, didapat nilai Rd dan Δp. Tabel 4. 1 Data Perhitungan H eat E xchanger 20-E-106 Variabel Efisiensi Panas (%) F ouling F actor (Rd) (hr.ft .F/Btu) Pressure Drop Shell (Psi) Pressure Drop Tube (Psi)

Data Desain 74,49664 0,008223 5,2528 6,3041

40



Tabel 4. 2 Perhitungan heat exchanger 20-E-106 berdasarkan data aktual

Tanggal Paska TA 01/08/2017 02/08/2017 03/08/2017 04/08/2017 05/08/2017 06/08/2017 07/08/2017 08/08/2017 09/08/2017 10/08/2017 11/08/2017 12/08/2017 13/08/2017 14/08/2017 15/08/2017 16/08/2017 17/08/2017 18/08/2017 19/08/2017 20/08/2017 21/08/2017 22/08/2017 23/08/2017 24/08/2017 25/08/2017 26/08/2017 27/08/2017 28/08/2017 29/08/2017 30/08/2017 31/08/2017 01/09/2017 02/09/2017 03/09/2017 04/09/2017 05/09/2017 06/09/2017 07/09/2017 08/09/2017 09/09/2017 10/09/2017 11/09/2017 12/09/2017 13/09/2017 14/09/2017 15/09/2017 16/09/2017 17/09/2017 18/09/2017 19/09/2017 20/09/2017 21/09/2017 22/09/2017 23/09/2017 24/09/2017 25/09/2017 26/09/2017 27/09/2017 28/09/2017 29/09/2017 30/09/2017 01/10/2017

Rd Aktual Pressure Drop Shell 2

o

m h C/kcal

ΔPs (Psi)

0,05320092 0,05428222 0,04988087 0,04158473 0,04794109 0,03874637 0,04763083 0,04202161 0,0411014 0,04948284 0,05859042 0,07582741 0,05946889 #DIV/0! 0,06978775 0,05814044 0,06221089 0,0596036 0,07334916 0,04899932 0,06033084 0,06212282 0,08389648 0,08914724 0,08713825 0,0903639 0,10224121 0,08978893 0,14684286 0,27227907 0,04457058 0,04619197 0,02469643 0,03389696 0,03873479 0,03973946 0,03961307 0,03804128 0,04180537 0,04362679 0,03949961 0,04813818 0,05313474 0,04386183 0,03629941 0,04242576 0,04331554 0,04704204 0,05042094 0,05189413 0,05095819 0,06453311 0,05919205 0,07119093 0,06212712 0,07151686 0,07167519 0,08658575 0,07161793 0,079401 0,0780324 0,0975581

0,004190418 0,004786174 0,004851434 0,004696013 0,004255875 0,004545385 0,004538596 0,004615828 0,004199116 0,003670769 0,004372756 0,004730589 0,004361662 0 0,004346153 0,002974971 0,003501882 0,003309874 0,004086741 0,003734101 0,004572589 0,004273416 0,00465698 0,005468586 0,003858217 0,004749081 0,004106082 0,004973803 0,004545385 0,003933661 0,005658915 0,006114799 0,004765291 0,00510729 0,005803797 0,005259576 0,006046727 0,006468977 0,006199104 0,004877193 0,003812472 0,004330673 0,00387492 0,004863134 0,003415005 0,003634244 0,004629525 0,004264641 0,004177387 0,003563746 0,003656543 0,003937874 0,003061665 0,003595888 0,004388311 0,004790821 0,004080304 0,002840997 0,005623609 0,004783851 0,003806255 0,003495924

Data Aktual Pressur e Drop Tube Tanggal ΔPt (Psi)

9,72248E-05 8,19807E-05 0,000100434 9,27269E-05 8,64575E-05 9,0211E- 05 7,53639E-05 9,16477E-05 8,33287E- 05 6,61357E-05 6,81343E-05 4,87158E-05 6,92244E-05 0 6,73274E-05 7,26483E-05 5,78005E-05 5,94669E- 05 4,07577E-05 6,34409E-05 5,17839E-05 4,59033E-05 3,68847E- 05 4,68806E-05 3,83959E-05 3,71175E- 05 3,67251E-05 2,91349E-05 1,37852E-05 3,25157E-06 6,82528E-05 8,84255E-05 0,000103842 0,000112369 0,000106269 9,99316E-05 9,87161E-05 0,000104672 0,00010338 9,35809E-05 0,000101733 9,06886E-05 9,2175E- 05 8,64575E-05 9,67537E-05 8,78641E-05 8,69697E-05 8,89435E-05 8,12461E-05 7,81082E-05 9,08709E-05 7,53639E-05 7,94028E-05 6,08767E-05 7,1572E- 05 6,73666E-05 6,60774E-05 6,15128E-05 7,03432E-05 5,99473E- 05 6,54374E- 05 5,86399E- 05

Sebelum TA 01/11/2016 02/11/2016 03/11/2016 04/11/2016 05/11/2016 06/11/2016 07/11/2016 08/11/2016 09/11/2016 10/11/2016 11/11/2016 12/11/2016 13/11/2016 14/11/2016 15/11/2016 16/11/2016 17/11/2016 18/11/2016 19/11/2016 20/11/2016 21/11/2016 22/11/2016 23/11/2016 24/11/2016 25/11/2016 26/11/2016 27/11/2016 28/11/2016 29/11/2016 30/11/2016 01/12/2016 02/12/2016 03/12/2016 04/12/2016 05/12/2016 06/12/2016 07/12/2016 08/12/2016 09/12/2016 10/12/2016 11/12/2016 12/12/2016 13/12/2016 14/12/2016 15/12/2016 16/12/2016 17/12/2016 18/12/2016 19/12/2016 20/12/2016 21/12/2016 22/12/2016 23/12/2016 24/12/2016 25/12/2016 26/12/2016 27/12/2016 28/12/2016 29/12/2016 30/12/2016 31/12/2016 01/01/2017

Rd Aktual Pressur e Drop She ll 2

o

m h C/kcal

ΔPs (Psi)

0,07889855 0,05451047 0,18117368 0,07024927 0,06304268 0,05804899 0,05058919 0,05631856 0,03853225 0,05503609 0,03525799 0,0403502 0,03881629 0,03459361 0,03351354 0,0378012 0,01582495 0,03970695 0,00530086 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! 0,05889108 0,03918341 0,03960908 0,05023153 #NUM! #NUM! #NUM! #NUM! #DIV/0! 0,0585398 0,01377415 -0,00453017 0,01695621 0,02335414 0,05478223 0,05941735 0,05918867 0,06741762 0,0618112 0,05040548 0,0691144 0,07142261 #DIV/0! #DIV/0! 0,02192555 0,02008424 0,0210933 0,01922149 0,01986531 0,02623916 0,01786601 0,02113619

0,00232624 0,003342793 0,002638919 0,004026863 0,002796433 0,003664668 0,002694401 0,002839207 0,004470992 0,003950526 0,003975891 0,004151387 0,00400771 0,003697261 0,004088888 0,00442397 0,005201299 0,005116893 0,005495932 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,408824375 0,002383263 0,003119528 0,003019084 0,003138309 0,001748762 0,001509072 0,000960388 0,000726899 0 0,003529753 0,005515863 0,004816418 0,004430672 0,00456578 0,002736391 0,002880504 0,003089595 0,003246437 0,00315526 0,0032159 0,003246437 0,00353574 0 0 0,00344647 0,003902138 0,004348367 0,004269027 0,004190418 0,008834952 0,008646612 0,011001839

Pressure Drop Tube ΔPt (Psi) 3,56462E- 05 8,26316E-05 7,49827E-06 3,42607E-05 6,3498E- 05 5,61398E-05 6,06903E-05 5,7855E- 05 6,17193E-05 7,87436E-05 7,21803E-05 6,13254E- 05 6,2738E- 05 6,15128E-05 6,68377E-05 6,43585E- 05 0,000362982 7,1653E- 05 0,000397149 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3,31637E-05 0,000100842 8,42701E-05 9,57682E-05 0 0 0 0 0 2,85313E- 05 0,000126691 0,000280972 8,47097E-05 7,2628E- 05 3,17199E-05 2,94845E-05 2,65117E-05 2,37086E-05 2,54392E- 05 3,24514E-05 2,44834E- 05 2,5924E- 05 0 0 9,30957E- 05 9,19226E-05 8,28709E- 05 8,13971E-05 8,41603E-05 0,000116436 7,93815E-05 5,85666E-05

41



4.2

Pembahasan

4.2.1

Perbandingan Fouling Factor (Rd)

Nilai Rd (dirt factor ) merupakan nilai yang digunakan untuk menunjukkan besar kecilnya faktor pengotor yang terdapat dalam heat exchanger . Parameter Rd ini digunakan untuk mengetahui perlu tidaknya heat exchanger tersebut dibersihkan.Apabila Rd aktual < Rd desain maka heat exchanger perlu dibersihkan. Profil Rd (dirt factor ) pada heat exchanger 20-E-106 di Catalytic Condensation Unit pada tanggal 01 Agustus 2017 – 01 Oktober 2017 untuk paska TA, sedangkan sebelum TA pada tanggal 01 November 2016 – 01 Januari 2017 adalah sebagai berikut:

6

Grafik Perbandingan fouling factor (Rd)

5

l a c k / c̊ h

4

Paska TA

3

Sebelum TA

2

m 2

1 0 -1

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61

Hari

Gambar 4.1 Perbandingan nilai fouling factor

Pada grafik di atas dapat dilihat perbandingan antara nilai Rd paska TA dan nilai Rd sebelum TA pada heat exchanger 20-E-106. Pada grafik diatas dilihat bahwa nilai Rd sebelum TA hampir selalu mendekati angka 0, berbeda dengan nilai Rd paska TA selalu lebih dari nilai Rd desain.

42



4.2.1

Perbandingan pressure drop pada shell dan tube (ΔPt dan ΔPs)

Grafik Perbandingan pressure drop pada shell 0,5 0,4 ) i s 0,3 P ( s 0,2 P Δ

Paska TA

0,1

Sebelum TA

0 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61

Hari

Gambar 4.2 Perbandingan pressure drop pada shell

Grafik Perbandingan pressure drop pada tube 0,0005 0,0004 ) i s 0,0003 P ( t 0,0002 P Δ

Paska TA

0,0001

Sebelum TA

0 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61

Hari

Gambar 4.3 Perbandingan pressure drop pada tube

Dari gambar 4.2 terlihat bahwa pressure drop pada shell masih dibawah dari pressure drop dari data desain. Walaupun dalam beberapa saat ada kenaikan dari pressure drop sebelum TA. Hal ini terjadi akibat adanya fouling yang menempel pada dinding shell. Fouling tidak hanya menurunkan overall heat transfer coefficient secara signifikan tetapi juga mengakibatkan naiknya pressure drop secara signifikan. Dari data sebelum TA dan sesudah TA pun tidak banyak mengalami perubahan/ tidak terlalu 43



jauh perbedaan antara keduanya yang sama memiliki nilai pressure drop yang jauh dari nilai desain. Dari gambar 4.3 terlihat bahwa pressure drop tube sebelum TA apabila dirata-rata berada dibawah desain, hal ini menguntungkan karena bisa mengurangi jumlah cross flow. Apabila dibandingkan dengan data sesudah TA tidak banyak terlihat perbedaan, akan tetapi memiliki nilai rat-rata yang berada diatas desain. Berdasarkan

perhitungan

dan

pengamatan

hasil

maka

dapat

disimpulkan bahwa kinerja heat exchanger 20-E-106 mulai mengalami penurunan karena adanya fouling yang mengakibatkan transfer panas menjadi kurang efisien. Hal ini perlu dilakukan adanya turn around atau cleaning sehingga dapat mengurangi nilai Rd dan menaikkan kembali efisiensi penukar panas. Apabila tidak dilakukan

cleaning setelah

pemakaian dalam waktu yang lama, mengakibatkan banyaknya kerak yang menempel pada dinding luar tube dan dinding dalam tube.

44



BAB V PENUTUP 5.1

Kesimpulan

Berdasarkan perhitungan dan analisis yang telah dilakukan pada Heat Exchanger 20-E-106, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Pada tanggal tanggal 01 Agustus 2017 – 01 Oktober 2017 untuk paska TA nilai Rd yang diperoleh melebihi nilai desain denagan rata-rata 0,075 h.m 2.oC/kcal. Ini berarti heat exchanger 20-E-106 mempunyai faktor pengotor yang lebih besar dari nilai maksimum faktor pengotor. 2. Pada saat sebelum TA yaitu tanggal 01 November 2016 – 01 Januari 2017 diperoleh nilai Rd degan rata-rata sebesar 0.066 h.m 2.oC/kcal lebih kecil dari Rd desain yang bernilai 0.0016 h.m 2.oC/kcal. Ini berarti bahwa heat exchanger ini secara aktual pada rentang waktu sebelum TA mempunyai faktor pengotor yang lebih rendah dari nilai maksimum faktor pengotor yang telah ditentukan. 3. Nilai rata-rata pressure drop data sebelum TA berada dibawah dari nilai rata-rata desain, sedangkan dari nilai rata-rata paska TA melebihi dari desain. 5.2

Saran

Adapun saran yang dapat saya berikan dalam masa kerja praktek ini adalah: 1. Mengadakan monitoring harian secara continue terhadap kinerja dari heat exchanger 20-E-106 agar dapat mengetahui dengan cepat apabila kinerja HE menurun. 2. Perlu dilakukan perawatan dan pemeriksaan dari adanya kerak yang menempel pada shell maupun tube. 3. Perlu dilakukan cleaning untuk menghilangkan kerak yang berada di luar dinding tube maupun yang berada didalam dinding shell.

45



DAFTAR PUSTAKA

Khusus PT. PERTAMINA (PERSERO) RU VI Della Arimbi, Tita. Laporan Tugas Khusus BALONGAN . Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. 2016. Semarang. Holman, J.P. 1986. Heat Transfer.McGraw-Hill. New York. Iqbal, Aiman M . Laporan Magang Industri Residue Catalytic Cracking unit

(RCC) PT. PERTAMINA (PERSERO) RU VI BALONGAN-INDRAMAYU. Program Studi D-IV Teknik Kimia Produksi Bersih Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung. 2017. Bandung Kern, D.Q. 1974. Process Heat Transfer. McGraw-Hill International Book

Company. McCabe, Warren L. and Smith, Julian C . 1993.Unit Operations and Chemical

Engineering 4th Edition. McGraw-Hill Companies. th

Perry’s Chemical Chemical Engineer ’s HandBook 7 edition. Perry,R.H.,and Green. 1997. Perry’s McGraw-Hill International Book Company. New York. Sulistiawati, Endah . Evaluasi Kinerja Heat Exchanger 15-E-105 Pada Unit

RCC PT. PERTAMINA (PERSERO) RU IV BALONGAN . BALONGAN . Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh November. 2016. Surabaya.

58



LAMPIRAN LAMPIRAN PERHITUNGAN MENGGUNAKAN DATA DESAIN

Menghitung Heat Balance (Q) Balance (Q) 1. Menghitung Heat

                                                                                                                         306648,4

632425,7560

2. Menghitung ΔT LMTD Hot Fluid

Cold Fluid

723,74 oF

Higher temp

612,68 oF

Δt2 = 111,06 oF

606,2 oF

Lower temp

483,8 oF

Δt1= 122,4 oF

117,54 oF

Difference

122,88 oF

Δt2 – Δt – Δt1= -11,34 oF

59



                                     Evaluasi Perpindahan Panas (Rd)

                                                                                                                                                                                                                                                  



60



                                                                                                         ()     ( )                                                                                                                    61



                

               

                                                                                  

13.

14.

15.

62



63



64



65



66



67



68



69



70



71


LAPORAN TUGAS KHUSUS EVALUASI KINERJA HEAT EXCHANGER

Recommend Documents