Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
LAMPIRAN
A. CONTOH PERHITUNGAN Perhitungan Efisiensi GTG (Gas Tu r bin e Ge Generator) dan Waste Waste H eat Boi ler (WHB) dengan Metode Langsung ( Di r ect M ethod )
Asumsi yang digunakan
Gas yang masuk dalam sistem dianggap gas ideal
Reaksi Pembakaran terjadi secara sempurna
Konversi Gas Alam untuk proses pembakaran adalah 100%
Keadaan Standar adalah pada suhu 15°C (60°F) dan tekanan 1 atm
Keadaan Normal adalah pada suhu 0°C (32°F) dan tekanan 1 atm
O2 Excess yang terdapat pada Gas Buang di WHB adalah 2% (%v)
Temperatur udara masuk = 33°C dan udara yamg masuk ke Generator
Gas Turbine
(GTG) adalah udara kering
Komposisi setiap bahan baku dalam fraksi massa (% w)
Konversi Satuan
1 MMSCFD
= 1.000.000 SCFD
1 MMSCFD
= 1241,82 Nm 3/h
1 Nm3/h
= 805,27 SCFD
R
= 82,057 x 10 -3 m3.atm/kgmol .K = 82,057 cm 3.atm/mol .K
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
189
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
Generator (GTG) Neraca Massa di Gas Tu r bin e Ge
Gas Alam
Gas Turbine Generator
Exhaust Gas
Udara
Neraca Panas di Gas Tu r bin e Generator Generator (GTG)
Listrik
Gas Alam
Gas Turbine Generator
Exhaust Gas
Udara
Waste Heat Boil er (WHB) Neraca Massa dan Neraca Panas di Waste
Steam
BFW
Waste Heat Boiler
Flue gas Exhaust Gas
dari GTG
Natural Gas
Blowdown
(Additional Firing) Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
190
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
Penyelesaian :
Untuk menentukan laju alir udara yang dibutuhkan di GTG maka perhitungan dimulai dari O2 Excess yang ada di Gas Buang WHB
Tabel 1. Komposisi Gas Alam ( 22 Juni 2016) Komposisi Gas Alam
Fraksi Massa (%)
N2
0,506
CO2
0,455
CH4
97,892
C2H6
0,616
C3H8
0,312
I-C4H10
0,085
N-C4H10
0,063
I-C5H12
0,029
N-C5H12
0,015
C6+
0,027
Total
HHV / GHV (BTU/SCF)
100
1017.81
1017.81
1. Laju Alir Komponen Gas Alam di WHB
Tanggal 1 Juni 2016
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
191
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
a) Laju alir CH4 di WHB
b) Laju alir C2H6 di WHB
c) Laju alir C3H8 di WHB
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
192
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
d) Laju alir C4H10 di WHB
e) Laju alir C5H12 di WHB
f) Laju alir N2 di WHB
g) Laju alir CO2 di WHB
2. Laju Alir Mol Kompenen Gas Alam untuk Reaksi Pembakaran di Waste 3 H eat Boi l er (P = 1 atm, T = 0 ºC = 273,15 K, R = 0,082057 m atm/ kgmol.K
CH4
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
193
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
C 2 H6
C 3 H8
C4H10
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
194
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
C5H12
3. Laju Alir Oksigen yang masuk ke Waste H eat Boi l er
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
195
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
I.
Excess O2 = 2%
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
196
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
4. Laju Alir Gas Alam di GTG (per komponen)
a) Laju alir CH4 di GTG
b) Laju alir C2H6 di GTG
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
197
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
c) Laju alir C3H8 di GTG
d) Laju alir C4H10 di GTG
e) Laju alir C5H12 di GTG
f) Laju alir N2 di GTG
g) Laju alir CO2 di GTG
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
198
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
5. Laju Alir Mol Kompenen Gas Alam untuk Reaksi Pembakaran di Gas 3 Turbine Generator (P = 1 atm, T = 0 ºC = 273,15 K, R = 0,082057 m atm/ kgmol.K
CH4
C 2 H6
C 3 H8
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
199
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
C4H10
C5H12
6. Laju Alir Oksigen yang masuk ke Gas Tu r bin e Generator
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
200
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
7. Laju Alir Udara yang masuk ke Gas Tu r bin e Generator ( GTG)
T
= 33°C
Cp
= 0,9938 kJ/kg°C
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
201
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
Komposisi udara kering = 79% N2 ; 21% O2 (%w) Laju Alir Volume Udara Kering
Panas dari Udara
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
202
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
8. Konsumsi Energi Gas Alam di Gas Turbine Generator
Pada 1 Juni 2016 Laju alir gas alam = 7715.62 MSCFD HHV = 1017.81 BTU/SCF
1 MSCFD = 1000 SCFD
1 BTU = 1.05506 kJ
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
203
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
9. Perhitungan Efisiensi Gas Tu r bin e Generator (GTG)
Pada tanggal 1 Juni 2016 Listrik yang Dihasilkan = 24.38 MW = 24380 kW = 24380 kJ/s Energi gas alam = 95896.10312 kJ/s
10. Neraca Massa Overall pada Gas Tu r bin e Generator
11. Neraca Massa Komponen pada Gas Tu r bin e Generator
CO2 Hasil Pembakaran
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
204
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
H2O Hasil Pembakaran
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
205
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
12. Neraca Panas Overall pada Gas Tu r bin e Generator
13. Perhitungan Laju Alir Boi l er F eed Water (BFW) dan Blowdown di Waste H eat Boiler (WHB) dengan Neraca Massa Komponen SiO 2
Pada 1 Juni 2016 Laju alir steam (E)
= 76,43 ton/h
Kandungan SiO 2 di Steam = 6 ppb Kandungan SiO 2 di BFW = 11 ppb Kandungan SiO 2 di WHB = 5000 ppb (maks)
Berdasarkan 2 persamaan tersebut maka “BD” dapat di el iminasi menjadi persamaan
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
206
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
14. Konsumsi Gas Alam yang digunakan Waste Haste Boi l er (WHB)
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
207
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
15. Energi Boi l er F eed Water (BFW) di Waste H eat B oil er (WHB)
Dengan Feed water press (P BFW) = 6,4 kg/cm2 = 6.276256 bar dan TBFW =56 0C = 329.15 K diperoleh Cp air (KJ/kg.K): (sumber : perry) P (bar)
T ( C) 50
60
50
4.218
4.233
100
4.206
4.221
Interpolasi I : P = 50 bar
T = 100 0C
Cp = 4.218 KJ/kg.K
P =100 bar
T = 100 0C
Cp = 4.206 KJ/kg.K
Didapat Cp1= 4.216KJ/kg.K (interpolasi)
Interpolasi II P = 50 bar
T = 110 0C
Cp = 4.233 KJ/kg.K
P =100 bar
T = 1100C
Cp = 4.221 KJ/kg.K
Didapat Cp2= 4.231 KJ/kg.K (interpolasi)
Interpolasi III P = 56,87bar
T = 100 0C
Cp1= 4.216 KJ/kg.K
P =56,87bar
T = 1100C
Cp2= 4.231 KJ/kg.K
Didapat Cpair = 4.228 KJ/kg.K (interpolasi)
Maka,
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
208
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
16. Energi Pembangkitan Steam di Waste H eat Boi ler (WHB)
Dengan Tsteam rata= 464.9953 oC & Psteam rata = 65.23167 kg/cm2 = 63.97 bar Didapat H steam rata (kJ/kg) = 3331. 574 kJ/kg ( sumber : Felder)
17. Energi yang terbuang dari Blowdown di Waste Heat Boil er (WHB)
Pada aliran blowdown T = 365°C P = 96 kg/cm2 Didapat Cp = 3,479 kJ/kg°C
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
209
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
Catatan: Panas yang dibawa oleh arus
blow down
diabaikan karena massa air yang di
blowdown sangat kecil bila dibandinglan dengan massa steam yang terbentuk
18. Efisiensi Waste H aste Boil er (WHB)
19. Neraca Massa Overall pada di Waste H eat Boiler (WHB) a. Bahan Bakar
a. Bahan Baku (Air)
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
210
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
20. Neraca Massa Komponen Bahan Bakar pada di Waste H eat Boi ler (WHB)
CO2 Hasil Pembakaran
H2O Hasil Pembakaran
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
211
Laporan Kerja Praktek Unit Utilitas Departemen Produksi I PT. Petrokimia Gresik
21. Neraca Panas Overall pada di Waste H eat Boi ler (WHB)
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jendral Sudirman KM 03 , Cilegon - Banten
212
