TUGAS UJIAN AKHIR SEMESTER
TEKNOLOGI PINCH
Disusun Untuk Memenuhi Ujian Akhir Semester Mata Kuliah Pilihan II: Teknologi Pinch
DISUSUN OLEH: MOHAMMAD RAZAK SCESARIO 21030115140124
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2017
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Teknologi integrasi energi merupakan pendekatan yang luar biasa untuk mengurangi konsumsi energi dan meningkatkan profitabilitas di seluruh industri proses kimia. Analisis pinch adalah metode yang efisien untuk mengembangkan desain proses yang lebih baik dalam proses integrasi panas proses, kemajuan yang dicapai sebagai teknologi pinch oleh Linnhoff dan Vredeveld. Tujuan utama metode ini adalah menghemat biaya dengan memaksimalkan proses pemulihan panas proses. Konsep "target before design" diperkenalkan oleh Linnhoff dan Hindmarsh, untuk merancang proses individual yang mempertimbangkan pinch rules. Langkah pertama dalam tahap penargetan adalah menghitung persyaratan pemanasan dan pendinginan minimum untuk jaringan penukar panas. HEN yang dirancang dengan baik dapat secara signifikan berkontribusi pada penurunan konsumsi energi dan biaya energi. Hal ini dilakukan dengan meminimalkan penggunaan utilitas dan memaksimalkan pemulihan panas antara arus panas dan dingin yang ada. Beberapa teknik dan analisis telah dikembangkan baru-baru ini untuk masalah desain jaringan penukar panas: metode algoritma pencarian pohon, jaringan syaraf tiruan, pemrograman integer nonlinier campuran, algoritma genetika, analisis R-curve dan Site Source Sink Profile (SSSP), metode pintas, teknik grafis, dan lainnya. Meskipun analisis pinch bergantung pada peraturan heuristik dan tidak menjamin solusi HEN global yang optimal, ini adalah salah satu pendekatan yang paling menonjol untuk merancang HEN dan memaksimalkan pemulihan panas. Oleh karena itu, kami menggunakan analisis pinch dalam makalah ini. Pada makalah ini akan dibahas mengenai analisa pinch dan pembuatan Heat Exchanger Network (HEN) dari sumber jurnal berjudul “ Modification of Heat Exchanger Network Design by Considering Physical Properties Variation” oleh S. H. A. Nejad, F. Shahraki, M. R. S. Birjandi, A. Kovac Kralj, dan F. Fazlollahi dengan menggunakan aplikasi HINT versi 2.2.
1.2 Rumusan Masalah
1.
Mengidentifikasi aliran panas dan aliran dingin yang terdapat pada jurnal.
2.
Membuat Heat Eschanger Network berdasarkan data aliran panas dan aliran dingin yang ada pada suatu proses.
3.
Membuat kurva komposit dan kurva grand komposit berdasarkan kasus yang ada.
1.3 Tujuan
1. Untuk mengidentifikasi aliran panas dan aliran dingin yang terdapat pada jurnal. 2. Untuk membuat Heat Exchanger Network berdasarkan data aliran panas dan aliran dingin yang ada pada suatu proses. 3. Untuk membuat kurva komposit dan kurva grand komposit berdasarkan kasus yan g ada. 1.4 Manfaat
1. Mahasiswa mampu mengidentifikasi aliran panas dan aliran dingin yang terdapat pada jurnal. 2. Mahasiswa mampu membuat Heat Exchanger Network berdasarkan data aliran panas dan aliran dingin yang ada pada suatu proses. 3. Mahasiswa mampu membuat kurva komposit dan kurva grand komposit berdasarkan kasus yang ada.
BAB II HASIL ANALISA DAN PERHITUNGAN
2.1 Identifikasi Aliran Energi
Dengan merujuk pada jurnal berjudul “ Modification of Heat Exchanger Network Design by Considering Physical Properties Variation” oleh S. H. A. Nejad, F. Shahraki, M. R. S. Birjandi, A. Kovac Kralj, dan F. Fazlollahi didapatkan data-data stream atau aliran energi sebagai berikut : Tabel 2.1 Data aliran panas dan dingin Aliran Panas Stream
Ts (°C)
Tt (°C)
CP (MW °C – 1)
Enthalpy (MW)
H-1
998
360
0.084
53.6
H-2
325
40
0.042
11.9
H-2
445
26
0.241
101
H-3
214
38
0.234
41.2
H-4
414
173
0.079
19
H-6
103
89
0.581
8.1
H-7
100
38
0.314
19.5
Aliran Dingin Stream
Ts (°C)
Tt (°C)
CP (MW °C – 1)
Enthalpy (MW)
C-1
50
300
0.041
10.2
C-2
– 6
25
0.235
7.3
C-3
150
400
0.142
35.5
C-4
33
150
0.235
27.5
C-5
100
500
0.013
5.2
C-6
60
380
0.254
81.3
C-7
60
450
0.201
78.3
Dari data tabel di atas, dapat dilihat bahwa terdapat total 14 aliran. Empat belas aliran tersebut terdiri dari 7 aliran panas dan 7 aliran dingin. Dari data di atas kemudian dapat dibuat Heat Exchanger Network (HEN) nya dalam rangka untuk mengehemat penggunaan energi.
2.2 Kurva Komposit
Semua data-data pada tabel 2.1 kemudian dimasukkan ke dalam aplikasi HINT untuk kemudian di proses. Dari seluruh aliran tersebut baik aliran pan as maupun dingin kemudian dibuat kurva kompositnya di mana sumbu x menyatakan heat dan sumbu y menyatakan suhu. Dari data di atas didapatkan kurva komposit sebagai berikut :
Gambar 2.1 Kurva komposit
2.3 Kurva Grand Komposit
Kurva grand komposit sama halnya merupakan kurva komposit namun dalam bentuk yang berbeda. Jika kurva komposit aliran panas dan dinginnya digambarkan dengan dua garis yang berbeda, pada kurva grand komposit garis aliran panas dan aliran dingin digambarkan dengan satu garis. Kurva grand komposit pada kasus ini didapatkan sebagai berikut :
Gambar 2.2 Kurva grand komposit
2.4 Problem Table
Problem Table adalah salah satu cara untuk menentukan letak titik pinch dan untuk mengetahui nilai heat atau panas yang ada pada setiap interval suhunya. Pada problem table titik pinch dapat diketahui ketika nilai heat (H) nya sama dengan 0. Pada kasus ini, didapatkan problem table sebagai berikut :
H
Heating Duty
Titik Pinch
Cooling Duty
Gambar 2.3 Problem table
2.5 Diagram Grid
Diagram grid atau Heat Exchanger Network (HEN) dapat digunakan untuk menggambarkan atau menentukan pemasangan antara aliran panas dengan aliran dingin yang tepat sehingga didapatkan energi recovery yang maksimal dan efisien. Pembuatan HEN atau pemasangan antara aliran satu fengan lainnya tifak bisa sembarangan dan harus mengikuti aturan yang ada sebagai berikut :
Atas Pinch
Hpanas ≤ Hdingin Cppanas ≤ Cpdingin
Bawah Pinch
Hpanas ≥ Hdingin Cppanas ≥ Cpdingin
Pada kasus ini kemudian disusun Heat Exchanger Network nya dengan nilai ∆Tmin yang digunakan adalah 10 K. Dengan nilai ∆Tmin tersebut didapatkan titik pinch berada pada interval suhu 376 K dan 366 K. Dengan demikian didapatkan HEN seperti berikut :
Gambar 2.4 Heat Exchanger Network (HEN) Dari Heat Exchanger Network di atas dapat dilihat bahwa terdapat 14 Heat exchanger, 2 Heater dan 4 Cooler yang digunakan pada kasus ini. Heat Recovery = Σ Heat Cool Stream − Heating Duty Heat Recovery ={ ( 10250+7285+35500+27495+5200+81280+78390 ) – 16886 }KW Heat Recovery = 228414 KW
2.6 Spesifikasi Heat Exchanger
Dari total 14 heat exchanger, 2 heater dan 4 cooler yang terpasang, masing-masing memiliki spesifikasinya sendiri-sendiri. Spesifikasi dari masing-masing alat dapat dilihat sebagai berikut : Tabel 2.2 Spesifikasi Heat Exchanger
BAB III PENUTUP
3.1 Kesimpulan
1. Pada jurnal yang digunakan, terdapat total 14 aliran dengan rincian terdapat 7 aliran panas dan 7 aliran dingin. 2. Berdasarkan kurva komposit, kurva grand komposit dan problem table dengan ∆Tmin=10oC, maka didapatkan titik pinch berada pada suhu 171K dengan heating duty sebesar 16886 kW dan cooling duty sebesar 25852 kW. 3. Pada Heat Exchanger Network yang terbentuk, dibutuhkan total 14 buah heat exchanger, 2 heater dan 4 cooler. 3.2 Saran
1. Pahami dengan baik dan benar data-data aliran panas dan dingin yang berada pada sumber jurnal. 2. Pastikan keseluruhan perhitungan sudah benar dan tepat. 3. Dalam membuat HEN diusahakan untuk mengikuti aturan dasar untuk masing-masing atas dan bawah pinch.
DAFTAR PUSTAKA
Nejad., S. H. A., et al . 2012. Modification of Heat Exchanger Network Design by Considering Physical Properties Variation. Chemical, Biochemical Enginering. Vol. 26, No. 2, Hal. 79-87.
