Evaluasi Kinerja Unit Sekunder pada Kilang Minyak dengan Integrasi Panas

(1)

Evaluasi Kinerja Unit Sekunder pada Kilang

Minyak dengan Integrasi Panas

Dosen Pembimbing:

Ir. Musfil Ahmad Syukur, M.Eng.Sc

Veni Indah Christiana

2308100167

(2)

Outline Pembahasan

Pendahuluan

Tinjauan Pustaka

Metodologi penelitian

Hasil Penelitian & Pembahasan

Kesimpulan

(3)

(4)

Latar Belakang

1 Simulasi

Industri

Perminyakan

Teknik

Optimasi

Residue

Catalytic

Cracking &

Unsaturated

Gas Plant

Biaya operasional &

Total Annual Cost

Evaluasi

Kembali

Heat

Integration

Kebutuhan

Steam dan

Air

Pendingin

(5)

Bagaimana merancang model integrasi

jaringan penukar panas pada

Residue Catalytic Cracker (RCC) dan

Unsaturated Gas Plant

untuk mendapatkan Total Annual Cost

(TAC) yang lebih kecil

Perumusan Masalah

(6)

Batasan Masalah

Sistem yang ditinjau adalah Residue Catalytic Cracker (RCC)

dan Unsaturated Gas Plant di salah satu kilang minyak di

Indonesia.

Metode yang digunakan untuk perancangan HENs adalah

metode Pinch.

Simulasi dilakukan menggunakan software HYSYS dan

software HINT.

Optimasi dilakukan dengan membandingkan Capital Cost dan

Energy Cost dari desain yang ada dengan desain yang telah

diintegrasi panasnya yang bertujuan untuk memperoleh Total

Annual Cost (TAC).

(7)

Tujuan Penelitian

4 Merancang desain integrasi panas pada Residue Catalytic Cracker

(RCC) dan Unsaturated Gas Plant yang lebih optimum.

Membandingkan Energy Cost dari konfigurasi sistem Base Case pada

Residue Catalytic Cracker (RCC) dan Unsaturated Gas Plant dan

sistem integrasi panas yang lebih optimum.

Membandingkan Capital Cost dari konfigurasi sistem Base Case

pada Residue Catalytic Cracker (RCC) dan Unsaturated Gas Plant

dan sistem integrasi panas yang lebih optimum.

(8)

Manfaat Penelitian

5 Mengetahui dan memahami proses Residue Catalytic Cracker (RCC)

dan Unsaturated Gas Plant pada industri pengolahan minyak

bumi.

Evaluasi energy cost dari sistem base case dan sistem integrasi panas

yang optimum.

Evaluasi capital cost dari sistem base case dan sistem integrasi

panas yang optimum

Mendapatkan Total Annual Cost (TAC) dari sistem base case dan

sistem integrasi panas yang optimum.

(9)

Tinjauan

Pustaka

(10)

Metode Pinch Analysis

untuk memperkirakan

kebutuhan minimum utilitas panas dan dingin, jumlah

minimum Heat Exchanger dan biaya investasi minimum

untuk setiap aliran proses.

Tujuan : mencari struktur jaringan alat penukar

panas yang optimum dengan menetapkan ΔTmin,

untuk

mendapatkan Maximum Heat Recovery (MER)

,

luas area jaringan minimum

dan

jumlah penukar panas

minimum

.

Integrasi Panas

(11)

Proses Kilang Minyak

8 • unit yang hanya melibatkan peristiwa fisis

Primary Processing

• unit yang melibatkan reaksi kimia

Secondary Processing

• unit yang bertujuan memperoleh kembali minyak yang

diproduksi atau chemical yang digunakan di unit

primary dan secondary processing atau mengolah

limbah cair atau gas sebelum dibuang ke laut atau udara

luar/lingkungan sekitar

(12)

9 Residue Catalytic Cracking

Proses pada unit ini bertujuan untuk

merengkah minyak bumi dengan

rantai C yang panjang menjadi lebih

rendah dengan menggunakan katalis

Proses utama pada RCC terdiri dari:

Reaktor

Regenerator

(13)

(14)

11 Unsaturated Gas Plant

Wet Gas Compressor

Primary Absorber

Sponge Absorber

Amine Gas

Stripper

Debutanizer

Proses pada unit ini bertujuan untuk memisahkan produk

puncak column RCC unit menjadi stabilized gasoline, LPG, dan non

condensable lean gas, yang sebagian akan dipakai sebagai lift gas

sebelum di-treating di Amine Unit sebagai off gas.

(15)

(16)

Adalah : Total biaya yang dibutuhkan untuk

mengoperasikan suatu proses industri

Total Annual Cost (TAC)

13 TAC = Annualized Capital Cost + Utility Cost/Energy Cost

Utility Cost

Total Utility Cost = Ʃ m

_u

x C

_u

Annual Capital Cost

(17)

Peneliti Terdahulu

14 • Merancang integrasi panas pada jaringan Separation Split-Blend pada aliran sumber

dan produk multikomponen yang hemat energi untuk mendapatkan Total Annual

Cost minimal.

Ferawati S. Handayani dan Rully E. Ardianto (2006)

• Simulasi kinerja reaktor dan regenerator unit FCC yang didesain oleh UOP dengan

menggunakan Hysys yang bertujuan untuk mengetahui produk hasil dari reaktor

dengan kapasitas yang berbeda-beda.

I Gede Dharma Susila dan Yan Dwi Septadi (2009)

• Pengendalian reaktordan regenerator pada Fluid Catalytic Cracking Unit (FCCU)

menggunakan MPC dengan suhu reaktor dan regenerator serta level katalis sebagai

variabel pengendalinya.

(18)

Metodologi

Penelitian

(19)

Tahapan Penelitian

16 Start

Pengumpulan Data Assay Crude Oil dalam

Software HYSYS

Pembuatan Data Assay Crude Oil dalam Software HYSYS

Simulasi Steady State Pembuatan Base Case Menggunakan Software HYSYS

Simulasi Integrasi Base Case Menggunakan Software Heat Integration

Mendesain Integrasi Panas Menggunakan Metode Pinch Menggunakan Software Heat Integration Simulasi Integrasi Panas Menggunakan Software

HYSYS

Menghitung Total Annual Cost

(20)

Hasil Penelitian

& Pembahasan

(21)

Simulasi Menggunakan Hint

(22)

Integrasi Panas Base Case

(23)

Integrasi Panas Base Case

(24)

Integrasi Panas Optimum

21 Nama

Integrasi Aliran Dingin

A

(m

2

₎

13

14

19 Konfigurasi 1

Konfigurasi 2

Konfigurasi 3

Konfigurasi 4

Konfigurasi 5

Konfigurasi 6

Konfigurasi 7

Konfigurasi 8

6

7

9

6

7

6

7

6

7

6

7

6

7

6

7 520,054

518,416

519,252

518,973

518,457

519,726

518,832

520,353

(25)

Integrasi Panas Optimum

(26)

23 Integrasi Panas Optimum

(27)

24 Perhitungan TAC Sistem Base

Case

a. Capital Cost

Perhitungan Capital Cost didapat dari Literatur (Timmerhaus edisi 5,2002)

Asumsi : 1 $ = Rp 9.520 (BI, 22 Juni 2012)

Untuk heat exchanger tipe Shell and Tube dengan liquida sebagai hot

fluid dan cold fluid maka :

U

_D

= 50 - 250 BTU/hr.ft

2

_.

0

_F

(tabel 8.5 Walas, hal 176)

ditetapkan

U

_D

=

176 BTU/hr.ft

2

_.

0

_F

= 1.000 W/m

2

_.K

Maka

A =

Q

=

6.391 x 1.000

=

152 m

2

U

_D

x LMTD

1.000 x

42

(28)

25 Perhitungan TAC Sistem Base

Case

No. HE Q (kW) A ( m2 ) Cooler-1 12.444,00 26,768 Heat Exchanger-2 6.391,00 151,790 Cooler-3 7.100,96 20,739 Cooler-4 2.612,94 6,135 Heat Exchanger-5 1.829,00 33,001 Cooler-6 1.449,06 4,200 Heat Exchanger-7 8.817,00 139,220 Cooler-8 24,00 0,059 Cooler-9 1.115,00 2,442 Cooler-10 27.077,00 64,518 Cooler-11 52.375,00 98,733 Cooler-12 17.875,00 30,683 Cooler-13 16.226,00 26,943 Cooler-14 1.228,00 2,050 Cooler-15 17.368,00 51,581 Cooler-16 337,00 0,896 Cooler-17 22.849,00 67,315 Cooler-18 1.964,00 6,010 Cooler-19 519,00 1,620 Cooler-20 424,00 1,367 Cooler-21 1.989,06 3,529 Cooler-22 4.113,75 8,309 Cooler-23 4.430,19 11,075 TOTAL 758,981

(29)

26 Perhitungan TAC Sistem Base

Case

No. HE A ( m2 ) Harga $ Rp Cooler-1 26,768 5.200 49.504.000 Heat Exchanger-2 151,790 30.000 285.600.000 Cooler-3 20,739 4.100 39.032.000 Cooler-4 6,135 2.100 19.992.000 Heat Exchanger-5 33,001 6.700 63.784.000 Cooler-6 4,200 2.100 19.992.000 Heat Exchanger-7 139,220 28.000 266.560.000 Cooler-8 0,059 2.100 19.992.000 Cooler-9 2,442 2.100 19.992.000 Cooler-10 64,518 10.400 99.008.000 Cooler-11 98,733 20.000 190.400.000 Cooler-12 30,683 6.300 59.976.000 Cooler-13 26,943 5.400 51.408.000 Cooler-14 2,050 2.100 19.992.000 Cooler-15 51,581 10.500 99.960.000 Cooler-16 0,896 2.100 19.992.000 Cooler-17 67,315 12.000 114.240.000 Cooler-18 6,010 2.100 19.992.000 Cooler-19 1,620 2.100 19.992.000 Cooler-20 1,367 2.100 19.992.000 Cooler-21 3,529 2.100 19.992.000 Cooler-22 8,309 2.100 19.992.000 Cooler-23 11,075 2.200 20.944.000 1.560.328.000

(30)

27 Perhitungan TAC Sistem Base

Case

Dengan indeks indeks harga tahun 2012 = 443,278

Maka harga tahun 2012 adalah Rp. 1.771.667.713,07

Asumsi : Umur Peralatan (n) = 10 tahun

interest Rate (i) = 10 %

(31)

28 Perhitungan TAC Sistem Base

Case

b. Utilitas Cost

Plant beroperasi 330 hari

Dari Tabel 6.14 Timmerhaus :

• Harga steam 4,4 $ / 1000 kg

• Harga air pendingin 0,08 $ / 1000 kg

Total Biaya Steam

= Rp. 677.439.544,30

Total Biaya Air Pendingin = Rp. 50.026.871.144,45

Total Energy Cost

= Rp. 50.704.310.688,77

(32)

29 Perhitungan TAC Sistem Base

Case

C. Total Annual Cost

Capital Cost

= Rp. 288.303.761,56

Total Energy Cost

= Rp. 50.704.310.688,75

(33)

30 Perhitungan TAC Sistem Integrasi

Panas Optimum

No. HE

Q (kW)

A ( m

2

)

Heat Exchanger-1

1.829,00

6,172

Heat Exchanger-2

8.817,00

39,308

Heat Exchanger-3

6.391,00

25,708

Cooler-4

1.115,00

2,442

Cooler-5

27.077,00

64,518

Cooler-6

52.375,00

98,733

Cooler-7

25.936,00

63,724

Cooler-8

8.841,00

19,263

Cooler-9

9.655,00

17,101

Cooler-10

7.409,00

12,541

Cooler-11

1.228,00

2,050

Cooler-12

10.533,00

22,913

Cooler-13

17.368,00

51,581

Cooler-14

337,00

0,896

Cooler-15

22.849,00

67,315

Cooler-16

1.964,00

6,010

Cooler-17

5.891,00

15,155

Cooler-18

519,00

1,620

Cooler-19

424,00

1,367

TOTAL

518,416

(34)

31 Perhitungan TAC Sistem Integrasi

Panas Optimum

No. HE

A ( m

2

)

Harga

$

Rp

Heat Exchanger-1

6,172

2.100

19.992.000 Heat Exchanger-2

39,308

8.000

76.160.000 Heat Exchanger-3

25,708

5.100

48.552.000 Cooler-4

2,442

2.100

19.992.000 Cooler-5

64,518

13.000

123.760.000 Cooler-6

98,733

19.000

180.880.000 Cooler-7

63,724

14.000

133.280.000 Cooler-8

19,263

4.100

39.032.000 Cooler-9

17,101

3.900

37.128.000 Cooler-10

12,541

3.500

33.320.000 Cooler-11

2,050

2.100

19.992.000 Cooler-12

22,913

4.200

39.984.000 Cooler-13

51,581

11.000

104.720.000 Cooler-14

0,896

2.100

19.992.000 Cooler-15

67,315

14.000

133.280.000 Cooler-16

6,010

2.100

19.992.000 Cooler-17

15,155

3.700

35.224.000 Cooler-18

1,620

2.100

19.992.000 Cooler-19

1,367

2.100

19.992.000

1.125.264.000

(35)

32 Perhitungan TAC Sistem Integrasi

Panas Optimum

Total Biaya Steam

= Rp. 677.439.544,32

Total Biaya Air Pendingin = Rp. 50.026.881.484,80

Total Energy Cost

= Rp. 50.704.321.029,12

Capital Cost

= Rp. 207.805.506,08

Total Energy Cost

= Rp. 50.704. 321.029,10

(36)

33 Total Annual Cost

Keterangan

Total Capital

Cost

(10

6

_Rp./year)

Total Energy Cost

(10

6

_Rp./year)

Total Annual

Cost

(10

6

_Rp./year)

Sistem base Case

288

50.704

50.992 Sistem

integrasi

panas optimum

208

50.704

50.912 asumsi :

umur peralatan (n)

= 10 tahun

(37)

Kesimpulan

& Saran

(38)

Kesimpulan

35

Pada simulasi RCC dan Unsaturated Gas Plant menggunakan software HYSYS dan HINT

diperoleh konfigurasi yang lebih optimum dengan nilai

A = 518,416 m

2 lebih kecil

dibandingkan sistem base case dengan nilai

A = 758,981 m

2.

Energy Cost untuk sistem base case

Rp.50.704.310.688,77

dan energy cost untuk sistem

integrasi panas yang optimum (konfigurasi 2) sebesar

Rp.50.704.321.029,12.

Capital cost untuk sistem base case

Rp.288.330.761,56

dan capital cost untuk sistem

integrasi panas yang optimum (konfigurasi 2) sebesar

Rp.207.805.506,08

atau dapat

mereduksi

27,93 %

dari sistem base case.

TAC untuk sistem base case

Rp.50.992.641.450,33

dan TAC untuk sistem integrasi panas

yang optimum (konfigurasi 2) sebesar

Rp.50.912.126.535,20

atau tiap tahunnya dapat

(39)

Saran

36 Perlu adanya recycle cooling water

untuk mengurangi jumlah cooling

water yang digunakan sehingga

dapat menekan energy cost .

Mengurangi pemakaian cooler

sehingga capital cost dapat

(40)