OPTIMASI REGENERATOR 101 R-502 DENGAN ANALISA WATER SUPPLY OPTIMUM PADA CATALYST COOLER SYSTEM DI RESIDUAL FLUID CATALYTIC CRACKING UNIT PT.

558

OPTIMASI REGENERATOR 101 R-502 DENGAN ANALISA WATER SUPPLY OPTIMUM PADA CATALYST COOLER SYSTEM

DI RESIDUAL FLUID CATALYTIC CRACKING UNIT PT. XX

Kartika Eka Sari Dewi, Woro Rukmi Hatiningrum

Prodi Teknik Pengolahan Migas, PEM Akamigas Cepu E-mail : Kartikaeka101@gmail.com

ABSTRAK

Unit Residue Fluid Catalytic Cracking (RFCC) di PT XXX bertugas untuk mengonversi fraksi berat minyak bumi menjadi fraksi yang lebih ringan dan berharga dengan menggunakan proses Catalytic Cracking . Dalam peroses, pengonversian terjadi pada reaktor 101 R-501 dengan bantuan katalis yang memiliki struktur zeolite dan berbentuk dari susunan dasar silica alumina. Regenerator 101 R-502 berfungsi untuk mengembalikan aktivitas katalis dengan menghilangkan coke yang terbentuk pada katalis dengan menggunakan udara panas. Pengendalian temperature pada upper dan lower regenerator dilakukan dengan menggunakan catalyst cooler jenis flowtrough. Agar penggunaan catalyst cooler lebih efektif maka, dengan menggunakan metode optimasi, berdasarkan hasil perhitungan dapat diketahui bahwa ∆Hremoved pada regenerator memiliki peranan yang sangat penting dalam menentukan efisiensi regenerator sehingga dilakukan optimasi terhadap besarnya net steam production dan water supply pada catalyst cooler regenerator untuk mengoptimalkan efisiensi regenerator. Batasan perhitungan yang digunakan adalah temperature regenerator, serta flow dari net steam production dan water supply pada catalyst cooler. Dari hasil perhitungan optimasi dengan menganalisa besarnya water supply dan net steam production pada catalyst cooler didapatkan efisiensi regenerator optimum dengan total water supply sebesar 3442.63 ton/jam dapat menghemat penggunaan Steam sebesar 46% dari penggunaan steam pada umumnya.

Kata Kunci : Fluid Catalytic Cracking, Regenerator, Water Supply,Catalystcooler.

1. PENDAHULUAN

Seiring dengan pesatnya pertumbuhan penduduk terutama di Indonesia membuat naiknya angka kebutuhan khususnya disektor industry, rumah tangga, dan transportasi, sehingga dibutuhkan pasokan yang cukup untuk dapat memenuhi kebutuhan penduduk Indonesia. Salah satu penyuplai kebutuhan disektor industry adalah PT. XX dan merupakan kilang minyak terbesar di Indonesia yang bertugas mengolah crude oil menjadi BBM untuk memenuhi kebutuhan di Pula Jawa. Salah satu unit di PT. XX adalah Residual Fluid Catalytic Cracking (RFCC). Unit ini berfungsi untuk mengolah feed berupa Low Sulphur Wax Residue (LSWR) ex- CDU II secara catalytic cracking menjadi beberapa produk yaitu Overhead Vapor Main Column (Naphta, LPG), Light Cycle Oil (LCO), Decant Oil (DCO).

Feed tersebut dikonversi pada reaktor dengan bantuan panas dan katalis sehingga menghasilkan produk berupa uap hydrocarbon yang akan dialirkan ke kolom fraksinasi. Katalis yang telah digunakan dan jenuh dengan coke akan dialirkan ke dalam Regenerator 101 R-502 untuk diregenerasi dengan cara membakar coke yang menempel pada permukaan katalis. Proses regenerasi tersebut dapat mengembalikan aktivitas katalis serta menghasilkan panas yang akan disuplai ke reaktor untuk proses cracking.

Proses pembakaran coke yang menempel pada permukaan katalis dilakukan dengan menggunakan oksigen dari udara panas yang di-supply oleh main air blower. Katalis akan mengalir turun dari bagian upper ke lower Regenerator, di mana pembakaran yang terjadi di bagian upper merupakan pembakaran parsial sedangkan di bagian lower regenerator terjadi pembakaran sempurna. Pada bagian upper regenerator, pembakaran dilakukan secara parsial

559

untuk menghindari tingginya temperatur regenerator akibat panas reaksi pembakaran bila dilakukan pembakara sempurna. Suhu katalis pada bagian upper regenerator dapat diturunkan karena pada Regenerator 101 R-502 terdapat dua buah catalyst cooler (101 E-501A/B) yang berfungsi untuk menyerap panas hasil pembakaran coke pada katalis yang dipergunakan untuk menghasilkan steam.

Regenerasi katalis berkaitan dengan energi panas sehingga perlu dipastikan bahwa energi yang digunakan dapat dimanfaatkan secara optimum untuk meregenerasi katalis. Salah satu caranya adalah dengan menjaga aliran air pada catalyst cooler agar katalis pada bagian lower regenerator masih mendapatkan panas yang cukup.

2. METODE

Metode dalam penelitian ini merupakan suatu cara untuk mendapatkan data hasil dari suatu variabel yang diamati. Metode tersebut meliputi variabel penelitian, metode kerja, dan metode analisis. Variabel penelitian merupakan suatu hal yang harus didefinisikan atau ditentukan terlebih dahulu sebelum sebuah penelitian dilakukan. Variabel ini terdiri dari variabel bebas atau independent variable (x) dan variabel terikat atau dependent variable (y), yang keduanya mempunyai hubungan yang sangat erat. Dalam penelitian ini, yang menjadi variabel bebas adalah kondisi operasi temperatur upper dan lower regenerator, water supply catalys cooler, dan net steam production. Adapun variabel terikat adalah variabel yang nilainya tergantung atau dipengaruhi oleh nilai variabel bebas yang diproses. Variabel terikat pada penelitian ini adalah ∆Removed, Efisiensi Regenerator.

Selanjutnya adalah metode kerja yang berisi tahapan-tahapan dari awal sampai dengan akhir penelitian. Secara umum, metode kerja terdiri dari tahap persiapan, pelaksanaan, dan penyelesaian. Tahap persiapan meliputi penyusunan proposal penelitian dan studi pustaka, kemudian tahap pelaksanaan mencakup desain peralatan dan simulasi proses, serta yang terakhir adalah tahap penyelesaian yang terdiri dari analisis hasil, keekonomian, simpulan dan saran. Kemudian yang terakhir adalah metode analisis yang merupakan suatu cara untuk menganalisis dan mengevaluasi hasil perhitungan optimasi suatu peralatan. Metode analisis ini ditujukan untuk meninjau keekonomiannya.

3. PEMBAHASAN

A. Regenerator 101 R-502

Regenerator 101-R-502 merupakan bagian dari unit pengolahan di kilang RFCC PT. XX dengan tipe double stage regenerator. Fungsi dari regenerator 101-R-502 adalah untuk mengembalikan aktivitas katalis dan memberikan pasokan panas yang diperlukan untuk proses perengkahan di dalam reactor. Regenerasi katalis di dalam regenerator 101-R-502 terjadi dengan bantuan udara panas sebagai supply oksigen untuk pembakaran coke. Pada bagian Upper Regeneration (1^st stage regenerator) dikehendaki pembakaran parsial coke hal ini untuk menghindari tingginya temperature regenerator akibat panas reaksi pembakaran bila dilakukan pembakaran secara sempurna, di mana sekitar 70%-80% coke dapat dihilangkan pada bagian upper regenerator ini. Dari upper regenerator, katalis mengalir turun ke bagian lower regenerator dan sisa coke pada katalis dibakar dengan menggunakan udara panas berlebih sehingga terjadi pembakaran sempurna. Pada bagian upper regenerator temperature katalis mencapai 700-735°C, sedangkan di bagian lower regenerator temperature katalis yang dihasilkan mencapai 685°C. Pada bagian upper regenerator, suhu yang dihasilkan dapat diturunkan hal ini dikarenakan terdapat catalyst cooler (101-E-501A/B) yang berfungsi sebagai

560

penyerap panas hasil pembakaran coke pada katalis di upper regenerator yang digunakan untuk menghasilkan steam. Jumlah penyerapan panas pada catalys cooler tersebut dilakukan dengan menjaga kuantitas aliran katalis yang mengalir dari upper regenerator ke lower regenerator lewat catalyst cooler.

Setelah katalis diregenerasi secara sempurna di bagian lower regenerator, regenerator catalyst dialirkan ke reactor riser untuk digunakan pada proses cracking kembali. Sedangkan untuk flue gas akan mengalir melalui 20 buah double stage cyclone pada upper regenerator guna memisahkan flue gas dengan katalis yang terikat. Flue gas tersebut akan dialirkan ke UOP third stage separator (101-V-509) untuk mengambil kembali partikel katalis yang terikut dan tekanannya diturunkan dengan menggunakan orifice chambery (101-V-510). Kemudian flue gas panas dengan tekanan rendah akan digunakan untuk membangkitkan superheat steam dalam CO Boiler .

Tabel 1 Data Konstanta Perhitungan

Constants :

Moist cont. (C1) kg H2O /kg dry air 0,025

N2 + Ar fg % 80,36

O2 fg % 0,1

CO fg % 4,85

CO2 fg % 14,69

Molecular Weight of Water MWH2O kg/kmol 18

Molecular Weight of Carbon MWC kg/kmol 12,01

Molecular Weight of H2 MWH2 kg/kmol 2,016

Molecular Weight of Lift Gas MWLG kg/kmol

Specific Heat of Air Cpair BTU/lb°F 0,26

Cpair kJ/kg°C 1,09

Specific Heat of Water Vapor CpH2O vapor kJ/kg°C 2,03

Specific Heat of Coke CpCoke kJ/kg°C 1,67

Specific Heat of Catalyst CpCatalyst kJ/kg°C 1,15

Specific Heat of Lift Gas CpLift Gas kJ/kg°C 2,03

Constants in equation to determine the combustion heat per mole : Constants in equation to determine the

combustion heat per mole of CO (h = a1*T+b1)

a1 BTU / lbmol °F 1,47

a1 kJ/kmol K 6,155

b1 BTU / lbmol 46216

b1 kJ/kmol K 1,074,988,782

Constants in equation to determine the combustion heat per mole of CO2 (h = a2*T+b2)

a2 BTU / lbmol °F 0,5

a2 kJ/kmol K 2,093

b2 BTU / lbmol 169135

b2 kJ/kmol K 3,934,097,014

Constants in equation to determine the combustion heat per mole of H2O (h = a3*T+b3)

a3 BTU / lbmol °F 1,585

a3 kJ/kmol K 6,636

b3 BTU / lbmol 104546

b3 kJ/kmol K 2,431,750,415

Enthalpy for Heat Balanced : Enthalpy of BFW makeup to the

disenganging drums HBFW kJ/kg 647,222

Enthalpy Steam out Cat. Cooler Hsteam kJ/kg 2798,92

Enthalpy Blowdown HBD kJ/kg 628,175

dh Loss HLoss kJ/kg coke 581,47

b3 BTU / lbmol 104546

b3 kJ/kmol K 2,431,750,415

Sumber : GOM Unit 101 Rg-Rx RFCC PT.XX

561

B. Data Desain Heat Exchanger 240E-127

Data kondisi operasi yang diambil merupakan data kondisi operasi selama 2 minggu di bulan maret dari tanggal 12 maret 2021 sampai tanggal 16 maret 2021. Data ini nantinya akan dijadikan sebagai parameter operasi yang diperlukan dalam perhitungan Heat balance di regenerator 101-R-502. Perhitungan Heat Balance tidak terlepas dari konstanta-konstanta perhitungan yang telah dirumuskan oleh UOP sebagai licensor. Data kondisi operasi lengkap dari tanggal 12 maret 2021 sampai 16 maret 2021.

Tabel 1 merupakan data konstanta yang akan digunakan untuk pada perhitungan efisiensi regenerator. Konstanta -konstanta tersebut didapatkan dari buku General Operating Manual (GOM) Unit 101 RG-RX RFCC PT. XX

C. Analisa Efisinesi Regenerator

Hasil Perhitungan dengan data kondisi operasi dilakukan berdasarkan rumusan yang diberikan oleh licencor UOP, seperti yang telah disebutkan di bab tiga. Efisiensi desain dari regenerator adalah 66.8%. Hasil kalkulasi efisiensi regenerator 101-R-502 tiap hari pada bulan maret 2021 dapat dilihat di lampiran. Hasil dari perhitungan tersebut dapat dilihat bahwa kondisi operasi maksimum didapatkan pada tanggal 18 Maret 2021 dengan nilai efisiensi 54.27%. Adapun kondisi operasi pada tanggal 18 Maret 2021 sebagai berikut :

Tabel 2 Kondisi Operasi pada Tanggal 18 Maret 2021

Kondisi Operasi

Variable Unit 18 Maret

2021

Total Rg air (Qwet air) Nm3/hr 342607.06

Feed m3/hr 452.0627

tons/hr 417.0278

Density feed kg/m3 0.922500

Temp Flue Gas °C 654.4652

Disc. Temp MAB °C 198.00

Temp Reactor °C 537.5043

Temp. Upper RG °C 708.6672

K 981.81718

Temp RG Dense (Lower) °C 698.0

Differential Temp. °C 160.50

Tabel 2 di atas merupakan data kondisi operasi pada regenerator yang akan digunakan sabagai data perhitungan efisiensi regenerator.

Tabel 2 Kondisi Operasi Tanggal 18 Maret 2021 pada Catalyst Cooler

Catalyst Cooler

Variable Unit

Catalyst Cooler 501 A

Temp, WBH to catcooler °C 151.23

Temp, Out Steam Catcooler °C 226.44

Pressure Steam Out Catcooler kg/cm2G 44.06

Temp, Blowdown °C 149,056

Pressure Blowdown kg/cm2G 3.8

Flow Circ, Water m3/hr 2299.16

Ton/hr 2299.16

Flow Steam Ton/hr 67.55

Flow Continuous Blowdown Ton/hr 0.42

562

Data kondisi operasi pada tabel 2 dan 3 akan digunakan untuk sebagai basis perhitungan optimasi. Proses optimasi dilakukan agar mencapai efisiensi optimum desain dengan menggunakan batasan batasan variabel sesuai dengan kondisi operasi maksimum tanggal 18 Maret 2021.

D. Perhitungan Neraca Massa dan Panas pada Regenerator 101-R-502

Perhitungan neraca massa dan panas regenerator dilakukan berdasarkan rumusan dari licensor UOP yang telah dituliskan di bab tiga dengan menggunakan satuan SI hal ini disamakan dengan satuan kondisi operasi aktual yang diambil di lapangan. Berikut Adapun langkah-langkah perhitungan neraca panas dan massa regenerator 101-R-501 :

a. Neraca Massa Regenerator 101-R-502 1. Mass Flow Ait to Regenerator

Berdasarkan rumus dengan konstanta densitas udara sebesar 1.295 kg/m³ maka besar udara yang mengalir pada regenerator adalah sebagai berikut :

Wwetair = 342607.06 Nm³x 1.295 kg/m³

= 443676.1427 Kg/jam 2. Konversi Udara Basah ke Udara Kering

Dalam pengkonversian udara menjadi udara kering, membutuhkan adanya grafik psikometrik untuk menentukan moinsture content yang terkandung dalam udara. Dengan data berupa suhu udara sebesar 30°C dan Relative Humidity sebesar 92%, maka berdasarkan lampiran.. nilai C1 yang didapar sebesar 0.025. Berdasarkan rumus (3.5) maka besar konversi udara setelah dikonversi menjadi udara kering adalah sebagai berikut

W dry air = 443676.1427 Kg/hr 1+0.025

W dry air = 432854.7734 Kg/jam

3. Mengkonversi Flow Udara ke Basis Molar Flow

Berdasarkan rumus maka perhitungan molar udara kering yang didapat sebagai berikut :

Ndry air = 432854.7734 Kg/jam

28.966 kg/kmol

Ndry air = 14943.54669 kgmol/jam

Flow Blowdown Intermittent kg/hr 0

Variable Unit

Catalyst Cooler 501 B

Temp. WBH to catcooler °C 151.23

Temp. Out Steam Catcooler °C 226.44

Pressure Steam Out Catcooler kg/cm2G 44.03

Temp. Blowdown °C 149,056

Pressure Blowdown kg/cm2G 3.8

Flow Circ. Water m3/hr 2277,3

Ton/hr 2277,3

Flow Steam Ton/hr 67.477

Flow Continuous Blowdown Ton/hr 0.89

Flow Blowdown Intermittent kg/hr 0

563

4. Mol H2O dalam Udara Basah

Berdasarkan rumus maka besarnya molar H2O dalam udara basah adalah sebagai berikut :

𝑛

Water in = 14943.54669 kgmol/jam x 0.025 kgH2O/kgudara 18 kg/kmol

𝑛

Water in = 601.1871852 kmol/jam 5. Molar Flow of Flue Gas

Berdasarkan rumus maka besarnya molar flue gas dapat dilihat pada perhitungan sebagai berikut :

𝑛

Flue Gas = 14943.54669 kgmol/jam x 79 80.36%

𝑛

Flue Gas = 14690.64445 kgmol/jam 6. Mol Carbon dalam Flue Gas

Berdasarkan rumus maka besarnya mol carbon dalam flue gas dapat dilihat pada perhitungan sebagai berikut :

𝑛

Carbon = 14690.64445 kgmol/jam x (4.85+ 14.69) 100

𝑛

Carbon = 2870.551926 kgmol/jam 7. Mol O2 yang masuk Regenerator

Berdasarkan rumus maka besarnya mol O2 yang masuk ke dalam regenerator adalah sebagai berikut :

𝑛

O2 to regen = ₁₀₀²¹ x 14943.54669 kgmol/jam

𝑛

O2 to regen = 3138.144804 kgmol/jam 8. Mol O2 di Flue Gas

Berdasarkan rumus maka besarnya mol O2 yang terkandung dalam flue gas adalah sebagai berikut :

𝑛

O2 tin flue gas = 14690.64445 kgmol/jam x o.1 100

𝑛

O2 tin flue gas = 14.69064445 kgmol/jam 9. Mol O2 yang digunakan untuk membentuk CO

Berdasarkan rumus maka besarnya mol O2 yang terkandung dalam flue gas adalah sebagai berikut :

𝑛

O2 in CO = 0.5 x 14690.64445 kgmol/jam x ( ^4.85 ₁₀₀)

𝑛

O2 in CO = 356.248128 kgmol/jam

10. Mol O2 yang digunakan untuk membentuk CO2

564

Berdasarkan rumus maka besarnya mol O2 yang bereaksi dalam pembentukan CO2

dapat dilihat sebagai berikut :

𝑛

o2 in CO2 = 14690.64445 kgmol/jam x ( ^14.69 ₁₀₀ )

𝑛

o2 in CO2 = 2158.05567 kgmol/jam 11. Mol H2O dari Pembakaran Coke

Berdasarkan rumus maka besarnya mol H2O yang bereaksi dalam pembentukan coke dapat dilihat pada perhitungan berikut :

𝑛

water from coke= (3138.144804 -(14.69064445 +356.248128-2158.05567)x 2))

𝑛

water from coke= 1218.300723 kgmol/jam 12. Produksi Coke

Berdasarkan rumus maka besarnya mol H2O yang bereaksi dalam pembentukan coke dapat dilihat pada perhitungan sebagai berikut :

W coke = (1218.300723 kgmol/jam x 2.016) + (2870.551926 kgmol/jam x 12.01) W coke = 36931.42289 kg coke/jam

13. Coke yang Dihasilkan Reaktor

Berdasarkan rumus maka besarnya coke yang terbentuk pada reactor dapat dilihat pada perhitungan berikut :

Coke Yield = 36931.42289 kg coke/jam

1000 x 417.0278071 x 100%

Coke Yield = 8.855 %wt coke 14. Hydrogen (H2) pada Coke

Berdasarkan rumus maka besarnya hydrogen yang terbentuk pada reactor dapat dilihat pada perhitungan berikut :

H2 in coke = 1218.300723 kgmol/jam x 2.06) x 100%

36931.42289 kg coke/jam

H2 in coke = 6.650418711 %wt H2

15. Rasio Udara : Coke

Berdasarkan rumus maka besarnya rasio udara terhadap coke dapat dilihat pada perhitungan berikut :

Air to coke = 432854.7734 Kg/jam 36931.42289 kg coke/jam

Air to coke = 11.72050085 kg udara/ kg coke

Tabel 4 Neraca Massa Regenerator 101 R-502

Sumber : Data diolah

Pada tabel 4 diatas menunjukan nilai neraca panas pada regenerator 101 R- 502 dan merupakan rangkuman hasil perhitungan neraca massa yang telah dilakukan sebelumnya.

NO Ket Value Masuk Keluar

1 Coke Production Wcoke 37383.85692

2 Air with wet basis Wwet air 449111.4649

3 Flue Gas Wflue gas 486495.3218

TOTAL 486495.3218 486495.3218

565

b. Neraca Panas Regenerator 101-R-502 1. Panas Pembakaran CO

Berdasarkan rumus maka besaranya panas yang dihasilkan pembakaran CO dapat dilihat sebagai berikut :

𝛥𝐻𝐶omb. CO = 356.248128 kgmol/jam x 2 x(6.155 x 981.8171 x 107498.8782) 𝛥𝐻𝐶omb. CO = 80898223.479 kJ/jam

2. Panas Pembakaran CO2

Berdasarkan rumus maka besarnya panas pembakaran dapat dilihat pada perhitungan berikut :

𝛥𝐻𝐶omb. CO2 = 2158.05567 kgmol/jam x (2.093 x 981.8171 x + 393409,7014) 𝛥𝐻𝐶omb. CO2 = 853434719.022 kJ/jam

3. Panas Pembakaran H2O

Berdasarkan rumus maka besarnya panas pembakaran H2O dapat dilihat pada perhitungan berikut :

𝛥𝐻𝐶omb. H2O = 1218.300723 kgmol/jam x (6.636 x 981.8171 x 243175,0415) 𝛥𝐻𝐶omb. H2O = 304197970.9 kJ/jam

4. Panas Pembakaran Coke Total

Berdasarkan rumus setelah mendapat nilai pembakaran CO,CO2 dan H2O maka panas pembakaran yang dibutuhkan untuk total coke yang dihasilkan regenerator adalah :

𝛥𝐻𝐶ombustion = 80898223.479+ 853434719.022+ 304197970.9 kj/jam 36931.42289 kg coke/jam

𝛥𝐻𝐶ombustion =33535.96521 kJ/jam

5. Panas Pembakaran Coke Total dengan Koreksi H2 pad Coke

Berdasarkan rumus maka nilai koreksi dan nilai panas pembakaran coke yang telah dikoreksi adalah sebagai berikut :

Correction = 2635,358 kJ.kg coke - 313,08 kJ/kg coke x 6.650 Correction = 553,248 kJ / kgcoke

Sehingga :

𝛥𝐻𝐶𝑜𝑚𝑏. 𝑐𝑜𝑟 = 33535.96521 kJ/jam - 553,248 kJ / kgcoke 𝛥𝐻𝐶𝑜𝑚𝑏. 𝑐𝑜𝑟 = 34089.34121 kJ/kgcoke

6. Panas yang Dibutuhkan untuk Memanaskan Udara Pembakaran

Berdasarkan rumus maka panas yang dibutuhkan untuk memanaskan udara pembakaran adalah sebagai berikut :

𝛥𝐻air = 432854.7734 x (708.67°C −198°C )x 1.09 36931.42289 kg coke/jam

𝛥𝐻air =6523.949817 kJ/ kg coke

7. Panas yang Dibutuhkan untuk Memanaskan H2O (Uap Air)

Berdasarkan rumus maka panas yang dibutuhkan untuk memanaskan Uap Air adalah sebagai berikut :

𝛥𝐻 𝐻2𝑂 𝑉𝑎𝑝𝑜r =

601.1871852 kgmol/jam x 18 kg/kgmol (708.67°C −198°C ) 36931.42289 kg coke/jam

𝛥𝐻 _{𝐻2𝑂 𝑉𝑎𝑝𝑜r} = 303.7527094 kJ/kg

566

8. Panas yang Diperlukan untuk Memanaskan Coke

Berdasarkan rumus maka panas yang dibutuhkan untuk memanaskan coke adalah sebagai berikut :

𝛥𝐻𝐶𝑜𝑘𝑒 = 1.67 kJ/k g°C x (708.67°C – 537.50°C) 𝛥𝐻𝐶𝑜𝑘𝑒 = 285.8419997 kJ/kg coke

9. Beban Panas Catalyst Cooler

Berdasarkan rumus maka beban panas pada Catalyst cooler adalah sebagai berikut : 1. Beban Panas pada Cataltyst Cooler A

𝑄𝑐atc𝑜𝑜𝑙𝑒𝑟 A = ((67.55 x 1000 x (2798.92 kJ/kg – 647.222 kJ/kg) + (0.42 x 1000 x (628.175 – 647.222))

𝑄𝑐atc𝑜𝑜𝑙𝑒𝑟 A = 145346823.8 kJ/kg coke 2. Beban Panas pada Catalyst Cooler B

𝑄𝑐atc𝑜𝑜𝑙𝑒𝑟 A = ((67.48 x 1000 x (2798.92 kJ/kg – 647.222 kJ/kg) + (0.89 x 1000 x (628.175 – 647.222))

𝑄𝑐atc𝑜𝑜𝑙𝑒𝑟 A = 145172504.3 kJ/kg coke 10. Beban Panas Total Catalyst Cooler

Berdasarkan rumus dari hasil perhitungan diatas maka dapat dihitung beban panas pada catalyst cooler yang digunakan untuk memanaskan steam pada catalyst cooler, perhitungan yang digunakan sebagai berkut :

𝛥𝐻removed =

145346823.8+ 145172504.3 36931.42289 kg coke/jam

𝛥𝐻removed =7866.453693 kJ/kg coke 11. Regenerator Heat Balance

Berdasarkan rumus dengan menggunakan rata-rata Regenerated Heat Loss sebesar 250 BTU/lb, dimana :

250 𝐵𝑇𝑈/ 𝑙𝑏 × 1,055 𝐾𝑗 / 𝐵𝑇𝑈 × 2,20462 𝑙𝑏 / 𝐾𝑔= 581,47𝐾𝑗/𝐾𝑔 Maka , panas yang digunakan untuk memanaskan catalyst :

𝛥𝐻𝑅𝑒𝑔en = 34089.34121– (6523.949817 +303.752 + 285.8419997 + 7866.453+

581.47)

𝛥𝐻𝑅𝑒𝑔en = 18527.87299 kJ/kg coke 12. Catalyst Circulation Rate (CCR)

Berdasarkan rumus maka didapatlah nilai catalyst circulation rate dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

CCR = 36931.42289 x 18527.87299 1.15 x (708.67°C – 537.50°C)

CCR = 3390497.588 kg/jam = 56.508293 ton/menit 13. Catalyst / Oil Ratio

Berdasarkan rumus maka nilai catalyst to oil ratio dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

C/O = 56.508293 ton/menit x 60 417.02 𝑡𝑜𝑛/𝑗𝑎𝑚

C/O = 8.130147492

567

14. Delta Coke %Wt

Berdasarkan rumus maka besaran nilai delta coke dengan menggunakan rumus adalah sebagai berikut :

𝛥𝐶𝑜𝑘𝑒 36931.42289 kg coke/jam

3390497.588 kg/jam = x 100%

𝛥𝐶𝑜𝑘𝑒 = 1.079904922 % 15. Regenerator Efficiency

Berdasarkan rumus maka didapatlah efisiensi dari regenerator dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

Regenerator Efficiency = 7866.453693 𝑘𝐽/𝑘𝑔 𝑐𝑜𝑘𝑒 34089.34121 kJ/kgcoke

Regenerator Efficiency = 54.3509 % E. Menentukan Kondisi Optimal

Tujuan utama perhitungan kondisi optimal adalah untuk mendapatkan kondisi operasi yang sesuai agar water supply di catalyst cooler dapat optimal, oleh karena itu untuk dapat menentukan nilai optimal dari water supply catalyst cooler harus didapatkan kondisi operasi regenerator yang optimal, dalam hal ini harus mendekati nilai optimal efisiensi desain regenerator.

Penentuan kondisi operasi yang optimal dilakukan dengan pemodelan stastistika dari data yang ada. Pemodelan dilakukan menggunakan excel.

F. Korelasi antara Efficiency Regenerator dengan Variabel Operasi

Dalam hal ini dibutuhkan definisi secara matematis dari perubahan kondisi operasi untuk menghasilkan efisiensi regenerator yang optimal sehingga dapat nilai water supply optimum. Dalam hal ini efisiensi regenerator dijadikan variabel dependen dimana dalam pengoperasiannya, efisiensi regenerator dipengaruhi oleh perubahan perubahan kondisi operasi. Sejalan dengan hal tersebut variabel operasi regenerator dijadikan sebagai variabel independent.

Hasil dari kalkulasi Regenerator 101 R-502, dapat diketahui bahwa parameter perhitungan yang mempengaruhi efisiensi regenerator adalah Hregenerator dan Total heat of coke combustion corrected (Hcombustion corr). Namun dalam hal ini Total heat of coke combustion corrected (Hcombustion corr) tidak dapat diubah karena mengacu pada jumlah coke yang masuk ke dalam regenerator, maka variabel yang dapat diubah untuk optimasi adalah Hregenerator

G. Korelasi H regenerator dengan Hair, HH2O vapor , Hcoke, serta Hremoved.

Dengan melihat persamaan diketahui bahwa besarnya nilai dari Hregenerator dipengaruhi oleh Hair, HH2O vapor , Hcoke, dan Hremoved., untuk dapat mengetahui variabel yang paling berpengaruh terhadap efisiensi regenerator, maka dilakukan analisis korelasi (R²), nilai korelasi paling tinggi dalam hal ini mendekati 1 menandalan bahwa variabel tersebut merupakan variabel yang paling berperan penting dalam mendapat nilai efisiensi optimum pada regenerator. Analisi ini menggunakan grafik antara nilai efisiensi dengan berbagai H (Hair, HH2Ovapor , Hcoke, dan Hremoved).

568

a. Korelasi Regenerator Efficiency dengan Hair,

Gambar 1 Regenerator Efficiency Vs H Air

Berdasarkan korelasi grafik polynomial antara Regenerator efisiensi dengan H Air didapatkan nilai korelasi R² sebesar 0.17, nilai korelasi ini berada dibawah nilai 0.5, sehingga HAir dianggap kurang mempu mempengaruhi nilai efisiensi regenerator.

b. Korelasi Regnerator efficiency dengan H Coke

Gambar 2Regenerator Efficiency vsH Coke

Berdasarkan gambar 2 diatas menunjukan korelasi antara Regenerator Efficienscy dengan ∆HCoke dengan nilai korelasi R² adalah sebesar 0.2, nilai korelasi tersebut masih berada jauh di bawah 0.5 sehingga dapat diketahui bahwa variabel ∆HCoke dianggap kurang mempengaruhi nilai Effisiensi Regenerator.

c. Korelasi Regenerator efficiency dengan H Vapor

Gambar 3 Regenerator Efficiency Vs H Vapor

Berdasarkan gambar 3 diatas mengenai korelasi Regenerator efisiensi dengan ∆H

569

Vapor didapat nilai korelasi R² sebesar 0.17, nilai korelasi tesebut cukup jauh dibawah 0.5, sehingga dapat diketahui bahwa variabel ∆H Vapor dianggap kurang mempengaruhi nilai effisiensi regenerator.

d. Korelasi Regenerator Efficiency dengan H Removed

Gambar 4 Regenerator efficiency Vs H Removed

Berdasarkan gambar 4 diatas menunjukan nilai korelasi R² antara efisiensi regenerator dengan ∆H Removed sebesar 0.7, nilai ini diatas 0.5 dan hampir mendekati 1.

Sehingga dari keempat grafik polinomial diatas dapat dibuktikan jika variabel yang paling berpengaruh terhadap efisiensi regenerator adalah variabel dari nilai ∆H Removed dimana merupakan panas yang digunakan untuk memanaskan steam pada catalyst cooler. Maka

∆H Removed dipilih sebagai parameter yang akan dioptimasik untuk menentukan efisiensi regenerator 101 R – 502 sehingga mencapai efisiensi desain.

H. Perhitungan Kondisi Optimal

Setelah mengetahui parameter yang berpengaruh terhadap nilai efisiensi regenerator yang optimum. Selanjutnya dilakukan beberapa perhitungan untuk mendapatkan HRemoved yang optimum, dalam menentukannya dapat ditinjau dari parameter yang mempengaruhi nilai H Removed , dalam hal ini yang mempengaruhi nilai

HRemoved pada regenerator adalah temperatur regenerator bagian upper dan lower regenerator, serta net steam production. Data dibawah ini merupakan Batasan desain regenerator untuk temperaturr upper dan lower regenerasi, net steam production, dan water supply pada catalyst cooler.

Tabel 5 Batasan Operasi Regenerator 101 -502

No. Variabel Satuan Batasan

Min. Max.

1

Temperatur Regenerator

- Upper Regenerator °C 680 730

- Lower Regenerator °C 680 730

2 Water Supply Cat. Cooler Ton / hr 1000 2500

3 Net Steam Production Ton / hr 20 80

Sumber : GOM Unit 101 Rg-Rx RFCC RU IV Cilacap

Tabel 5 di atas merupakan batasan operasi dari regenerator 101 R-502 yang akan

570

digunakan sebagai dasar dari penentuan nilai trial and error pada perhitungan optimasi.

a. Mencari Hremoved Optimum

Hremoved merupakan besarnya panas yang digunakan untuk memanaskan steam pada catalyst cooler didapatkan dati total Hremoved pada catalyst cooler 5001 A dan B (Hcatcooler A dan B). ipe dan desain dari catalyst cooler 501 A dan B adalah sama yaitu tipe flowthrough, hal ini dapat diasumsikan jika heat duty yang butuhkan oleh catalyst cooler 501 A dan B adalah sama. Maka dari itu untuk mendapatkan nilai

Hremoved dan Hcatcooler A dan B, maka dilakukan lah trial and error. Dari nilai trial and error ini akan dipilih nilai Hremoved yang menghasilkan efisiensi regenerator mendekati efisiensi desain. Dan dari nilai Hremoved tersebut didapat nilai Hcatcooler A dan B dengan membagi dua Hremoved untuk masing masing Hcatcooler A dan B.

b. Mencari Net Steam Optimum

Dengan mengetahui nilai heat duty dari catalyst cooler, maka dengan menggunakan rumus UOP yang terdapat dipersamaan.., besarnya net steam optimum akan didapat dengan menggunakan trial and error. Trial dianggap valid jika selisih Hremoved pada trial and error pada net steam production dengan Hremoved optimum yang telah didapatkan sebelumnya tidak lebih dari 1% atau 0.01.

c. Mencari Jumlah Circulation Water to Catalyst Cooler

Nilai yang didapat dari net steam production optimum pada perhitungan sebelumnya jika dikolerasikan dengan Hremoved maka akan didapatkan nilai Hremoved

optimum berdasarkan net steam production. Selanjutnya, dengan nilai Hremoved dan net steam production optimum akan didapatkan nilai jumlah water supply yang akan dibutuhkan tiap catalyst cooler yaitu masing masing catalyst cooler. Untuk water to steam ratio sendiri dapat di dapatkan dengan perbandingan antara circulation water dan steam yang dihasilkan, maka dari itu nilai dari water to steam ratio pada masing masing catalyst cooler sebesar 54.3.

Dengan melakukan korelasi antara total water supply dan emperatur Upper dan Lower regenerator, korelasi tersebut akan menunjukan besarnya sirukulasi air yang dibutuhkan untuk menurunkan tiap 1°C suhu katalis.

- Water Supply = water to steam ratio x net steam production - Total Water Supply = Water Supply Catalyst Cooler A + Water

Supply Catalyst Cooler B

- Circulation Water per Degree = Total Water Supply

∆emperatur Upper dan Lower

d. Mencari Total Water Supply per emperatur Optimum

Temperatur Upper dan Lower Regenerator pastinya akan berubah berubah mengikuti proses yang ada, maka water supply untuk catalyst cooler juga harus mengikuti kebutuhan agar dapat menghasilkan efisiensi yang optimum. Water supply to catalyst cooler akan mempengaruhi ΔHregenerator, maka pentingnya mencari nilai water supply to catalyst cooler optimum yang men-support emperatur regenerator.

Berikut merupakan batasan yang digunakan dalam perhitungan trial untuk mencapai water supply optimum dengan emperatur regenerator agar nantinya dapat mencapai efisinesi optimum mendekati desain.

571

Tabel 6 Perbandingan Temperatur Aktual dan Desain

Parameter Aktual (°C) Desain (°C)

Kondisi Min. Max.

Temp. Upper 700,581 680 730 Normal

Temp. Lower 678,716 675 730 Normal

I. Perhitungan Efficincy Regenerator

Hasil perhitungan efisiensi dari regenerator pada tanggal 18 Maret 2021 yang disajikaN dalam tabel 7

Tabel 7 Tabel Hasil Perhitungan dari Efficiency Regenerator

Catalyst Ciruclation Rate CCR kg/hr 3390497.588

ton/menit 56.508293

Catalyst to Oil Ratio Cat:Oil 8.13014749

Delta Coke Delta Coke % 1.0799049

Regenerator Efficiency ∆Regen % 54.3509

Pada tabel 7 di atas merupakan rangkuman data hail perhitungan efisiensi

Parameter Simbol Unit Hasil

Neraca Massa

Total Air Flow to Regenerator Qwet air Nm3/hr 342607.06

Calculate Mass flow of Air to Regen Wwet air kg ub/hr 443676.1427

Convert air to dry basis Wdry air kg uk/hr 432854.7734

Convert air to dry molar flow basis ndry air kmol/hr 14943.54669

Calculate the moles of Water in wet air nwater in kmol/hr 601.187182

Fluegas rate (Molar Flow of Flue Gas) nflue gas kmol/hr 14690.64445

Calculate moles of carbon in Flue Gas ncarbon kmol/hr 2870.551926

Moles of O2 into Regen nO2 to Regen kmol/hr 3138.144804

Moles of O2 in Flue Gas nO2 in FG kmol/hr 14.69064445

Moles of O2 consumed to make CO nO2 in CO kmol/hr 356.248128

Moles of O2 consumed to make CO2 nO2 in CO2 kmol/hr 2158.05567

H2 Burned by O2 nwater from coke kmol/hr 1218.300723

Coke Production (sum of C and added H2 in flue gas) Wcoke kg/hr 36931.42289

Coke Yield from RCC Reactor CokeYield %wt coke 8.8558657

Hydrogen in Coke H2inCoke %wt H2 6.650418

Air to Coke Ratio kg uk/kg coke 11.72050085

Neraca Panas

Heat of Combustion for CO ∆HComb.CO kJ/hr 80898223.479

Heat of Combustion for CO2 ∆HComb.CO2 kJ/hr 853434719.022

Heat of Combustion for H2O ∆Hcomb.H2O kJ/hr 304197970.9

Total Heat of Combusion of Coke ∆HCombustion kJ/hr 33535.96521

Total Heat of Combusion per kg coke production ∆HCombustion kJ/kg coke 33532,246

Correction kJ/kg coke 553.376

Heat of Coke Combustion CORRECTED for Hydrogen

∆HComb. Corr kJ/kg coke 34089.34121 Heat to heat up air going to regenerator ∆HAir kJ/kg coke 6523.949817 Heat required to heat up water vapor ∆HH2O vapor kJ/kg coke 303.7527094

Heat required to heat up coke ∆HCoke kJ/kg coke 285.8419997

Heat consumed to Generate Steam in the Cat Coolers A ∆HCatClrA kJ/kg 145346823.8 Heat consumed to Generate Steam in the Cat Coolers B ∆HCatClrB kJ/kg 145172504.3 Total Heat consumed to Generate Steam in the Cat

Coolers

∆HRemoved kJ/kg coke 7866.453693

Regenerator Heat Balance ∆HRegen kJ/kg coke 18527.87299

572

regenerator pada tanggal 18 Maret 2021. Data ini akan digunakan sebagai batasan perhitungan optimasi Regenerator 101 R-502. Jika dilihat pada tabel tersebut nilai efisiensi yang didapat sebesar 54.35% dan nilai ini akan dinaikan hingga mendekati efisiensi optimum yaitu mendekati efisiensi desain sebesar 66.8%

J. Hremoved Optimum

Dengan menggunakan metode trial and error maka akan didapat nilai

Hremoved Optimum yang didasarkan pada perhitungan effisiensi regenerator.

Tabel 8 Data Hasil Trial and Error Hremoved Optimum

NO ∆H removed ∆H catcooler A ∆H catcooler B efisiensi regen %

1 5000 2500 2500 62.760

2 4900 2450 2450 63.053

3 4800 2400 2400 63.346

4 4500 2250 2250 64.226

5 4000 2000 2000 65.693

6 3800 1900 1900 66.280

7 3700 1850 1850 66.573

8 3690 1845 1845 66.602

9 3500 1750 1750 67.160

10 3550 1775 1775 67.013

K. Hasil Net Steam Optimum

Pada tabel 9 dapat dilihat hasil dari trial and error antara net steam production dengan

Hremoved optimum

Tabel 9 Data Hasil Trial and Error net steam production dengan ∆Hremoved optimum

NO

Net Steam prod cacooler A

Net Steam prod cacooler B

∆regen ∆removed trial 2 ∆removed

trial 1 %selisih

1 40 40 22899.28564 4660.3 3690 20.82

2 35 35 22316.6658 4077.7 3690 9.51

3 34 34 22433.18977 3961.1 3690 6.84

4 32 32 22666.23771 3728.1 3690 1.02

5 31.7 31.7 22701.1949 3693.1 3690 0.08

6 31.6 31.6 22712.84729 3681.5 3690 0.23

7 30 30 22899.28564 3495.0 3690 5.28

8 29 29 23015.80961 3378.5 3690 8.44

9 27 27 23248.85755 3145.4 3690 14.76

L. Total Water Supply per Δtemperatur Optimasi

Pada tabel 10 dapat dilihat hasil dari trial and error antara Δtemperatur, Water Supply per degree terhadap ΔHregen, dan dengan batasan efisiensi regenerator sebesar 66.8%

Tabel 10 Hasil Perhitungan Trial and Error Water Supply per Degree

Total Water Supply (ton/jam)

∆Hregenerator (kJ/kgcoke ∆T Water Supply Efficiency

140 24859.22088 11.5 1610 72.94

145 24799.92659 12 1740 72.77

573

155 23606.33989 17 2635 69.25

160 23887.64701 15 2400 70.08

169.9 22768.25147 20 3363.1 66.8

170 22530.21685 21 3570 66.09

175 22070.29139 22.5 3937.5 64.74

M. Optimasi Regenerator 101 R- 502

Dari analisis korelasi antara nilai efisiensi regenerator dengan variabel ∆Hregenerator dan Total heat of coke combustion corrected (Hcombustion corr.) yang didapat dari perhitunga effisiensi terdapat pada tabel 5.8. Jika berdasarkan hasil perhitungan korelasi dengan menggunakan garfik antara efisiensi regenerator dengan Hair, HH2O vapor , Hcoke, serta Hremoved, hasil yang didapat mengatakan bahwa korelasi yang paling berpengaruh terhadap efisiensi regenerator adalah Hregenerator dilihat pada gambar 5.4 . Maka data yang dapat diubah untuk optimasi adalah Hregenerator

Pada rumus Hregenerator yang terdapat dipersamaan (3:30), Total heat of coke combustion (Corrected) tidak dapat diubah ubah, begitu pula dengan ∆Hair, ∆H2O vapor ,dan

∆HCoke tidak dapat diubah dikarenakan berkaitan dengan Wcoke yang mengacu pada jumlah coke yang masuk pada regenerator. Sehingga parameter atau variabel yang dapat diubah- ubah adalah parameter ∆Hcatcooler, dan jika ditinjau dari persamaan berkaitan dengan

Hremoved,, parameter operasi yang mempengaruhi nilai dari Hremoved adalah temperatur Upper dan Lower dari regenerator, net steam production, dan water supply pada catalyst cooler, maka untuk dapat mengoptimasi regenerator hingga mencapai kondisi operasi desain, menaikan angka operasi pada variabel bebas dengan menggunakan batasa batasan yang terdapat di lapangan dan melakukan trial and error adalah metode yang akan penulis gunakan pada penilitian ini.

N. Hasil Optimasi Hremoved

Data dari hasil trail and error korelasi antara Hremoved dengan efisiensi regenerator pada tabel 5.9 di atas, bahwa nilai efisien optimum mendekati nilai desain didapat pada saat Hremoved sebesar 3690 kJ/kg coke dan untuk nilai Hcat.cooler A dan B masing masing sebesar 1845 kJ/kg coke. Dari hasil ini nilai Heat duty (Q) dari masing masing catalyst cooler akan didapatkan dengan rumus :

Hcat.cooler = ^Qcooler

Wcoke

Qcat cooler = Hcat.cooler x Wcoke

Dengan asumsi bahwa Qcooler A = Qcooler B, maka

Q cat cooler = 1845 kJ/kg coke x 36931.42289 kgcoke/ jam Q cat cooler = 68138475.24 kJ/jam

Nilai dari heat duty ini jika dimasukan ke rumusan UOP seperti persamaan (3.21) maka besar nilai net steam optimum dapat diketahui.

O. Hasil Optimasi Net Steam Optimum

Dari hasil trial and error yang didapat pada tabel 5.10 yang telah dilakukan dapat dilihat bahwa net steam production untuk menghasilkan Qcooler yang hampir sama dengan Qcooler optimum adalah sebesar 31.7 ton/jam untuk masing masing catalyst cooler A dan B.

Nilai dari net steam production optimum hasil trial akan didapat jumlah water supply yang dibutuhkan tiap catalyst cooler dengan mengkalikan water to steam ratio dengan net steam production, masing masing catalyst cooler. Selain itu kolerasi antara total water supply dengan Temperatur Upper dan Lower regenerator dapat diketahui, korelasi tersebut akan menunjukan jumlah sirkulasi air yang dibutuhkan unutk menurunkan tiap

574

1°C suhu katalis. Temperatur Upper dan Lower regenerator adalah sebesar 10.67°C (diambil dari data operasi maksimum pada tanggal 18 Maret 2021). Adapun kalkulasi dari total water supply yang dibutuhkan serta korelasi antara total water supply dan

Temperatur Upper dan Lower regenerator.

- Water Supply = 54.3 x 31.7 - Water Supply = 1721.31 Ton/jam

Water Supply catalyst cooler A = Water Supply catalyst cooler B Sehingga, water supply total untuk kedua catalyst cooler adalah sebesar : - Total Water Supply = 1721.31 Ton/jam + 1721.31 Ton/jam

Total Water Supply = 3442.62 Ton/ jam

Untuk nilai sirkulasi air yang dibutuhkan untuk menurukan tiap 1°C suhu katalis : - Circ Water Per Degre = 322.730236 Ton/ jam °C

P. Menghitung Total Water per ΔTemperatur Optimum

Dari hasil perhitungan trial and error ΔT dan Water Supply per degree terhadap ΔHregen

dan dengan batasan efisiensi regenerator sebesar 66.8% dapat dilihat di tabel 5.10, didapatkan effisiensi optimum 66.8% dengan nilai ΔT sebesar 20°C dan Water Supply per degree sebesar 169.9 ton/jam, serta Hregenerator yang dihasilkan sebesar 22768.25147 kJ/kgcoke. Hasil dari trial tersebut ditampilkan dalam bentuk grafik sehingga lebih mudah untuk dapat mengetahui korelasi antara kedua parameter tersebut terhadap efisiensi regenerator yang dihasilkan, dimana titik optimum diambil saat terjadi persingggungan antara garis Hregenerator dengan dengan ΔT. Berikut merupakan grafik hasil trial and error

Gambar 5 Grafik Hasil Trial dan Error antara ΔT dengan Efisiensi Regenerator Dari gambar grafik 5, efisiensi regenerator yang didapat sebesar 66.8% , didapatkan Ketika terjadi perpotongan antara garis Hregenerator dengan T penurunan suhu. Pada perpotongan tersebut nilai Hregenerator adalah sebesar 22768 kJ/kgcoke sendangkan untuk besarnya water supply per degree dan Tpenurunan suhu secara berurutan adalah 169.9 ton/°C dan 20 °C dan untuk nilai total optimum water supply didapatka 3363.1 ton/jam Q. Hasil Optimasi Regenerator 101 R-502

Dari hasil kalkulasi optimasi dengan metode trial and error, maka hasil optimasi akan sajikan dalam bentuk tabel sebagai hasil rangjuman dari optimasi yang telah dilakukan :

575

Tabel 11 Hasil Optimasi Regeneraator 101 R-502

Trial 2 dengan Mencari titik Optimum antara ∆Hregeneartor ∆𝑇

∆H regen Total Water

Supply (Ton/jam) ∆T Water Supply

% Efficiency

22768.25147 3363.1 20 169.9 66.8

Trial 1 dengan mencari ∆H removed yang sesuai

∆Hregen Total Water Supply

(Ton/jam) ∆T Water

Supply

% Efficiency

22702.52286 3442 21 163 66.8

Dari tabel 11 diatas, dapat dilihat terdapat perbedaan nilai dari Hregeneratortrial 1 dan 2, untuk mengetahui apakah optimal berhasil atau tidak dapat dilihat berdasarkan %selisih anatara trial 1 dan trial 2 dan tidak boleh lebih dari 1 %

Maka :

- %Selisih = deltaHregenerator trial 1− deltaHregenerator trial 2 deltaHregenerator trial 1

%Selisih = 0.28%

Hasil dari selisih Hregenerator trial 1 dan 2 tidak lebih dari satu%, dan dapat simpulkan optimasi yang dilakukan berhasil.

R. Analisis Keekonomian

Analisis keekonomian bisa dilakukan dengan menghitungan jumlah penghematan steam yang dilakukan dengan menambahkan water supply pada catalyst cooler.

Tipe boiler yang digunakan adalah (THW – I NT E 100/90), dengan data desain sebagai berikut :

Ket :

Efisiensi : 92.3 – 92.8 % Flow Boiler : 145 m³/jam

576

Daya (P) : 10.000 Kw Density Steam :0.59 kg/m³

Flow Boiler : 0.59 kg/m³ x 145 m³/jam = 85.55 kg/jam

Penghematan untuk steam dari hasil pengoptimalan water supply sebesar

Penghematan steam = Steam yang digunakan – Steam yang digunakan setelah water supply dioptimalkan

Penghematan steam = 67.55 -31.7 = 35.85

%penghematan Steam = 46.92%

Jika nilai penghematan ini di convert kedalam satuan Kwh dan dihitung besar energi yang digunakan maka didapatlah

Waktu Produksi = ^35.85

85.55 = 419.05 jam Penghematan Energi = P x t

= 10.000 x 419.05 jam

= 4190531.853 Kwh Harga Listrik 1 Kwh = Rp. 996.74,-

Harga Penghematan = 4190531.853 Kwh x Rp. 996.74,-

= Rp. 4.176.870.718,878,- 4. SIMPULAN

Berdasarkan hasil perhitungan optimasi dan analisis kinerja Regenerator 101 R-502 yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan yaitu :

1. Nilai hasil efisiensi dari regenerator 101 R-502 menunjukan untuk mendapatkan nilai efisiensi yang optimal dalam hal ini mendekati nilai efisiensi desain yaitu 66.8, maka parameter atau variabel yang perlu di ditinjau adalah DHregenerasi dan DHcombustion corr dan dengan menentukan nilai efisiensi optimal dari regenerator maka dapat ditentukan pula nilai optimal dari water supply optimum yang diperlukan untuk catalyst cooler.

2. Jenis Dalam menghitung efisiensi dari regenerator hasil korelasi menggunakan grafik didapatkan parameter yang paling mempengaruhi adalah DHremoved pada catalyst coolerer, DHremoved sendiri merupakan beban panas yang dibutuhkan untuk memanaskan steam pada catalyst cooler, hal tersebut dibuktikan dengan korelasi dari nilai R² antara efisiensi regenerator dengan DHremoved sebesar 0.71 dan hal ini diperkuat dengan teori yang menyebutkan bahwa penambahan cat cooler digunakan untuk mengontrol dan memvariasiakan kondisi operasi sehingga feedstock dengan kualitas rendah dapat meningkat yang dijelaskan dalam buku Fluid Catalytic Cracking Handbook 3^rd by Reza Sadeghbeigi.

3. Berdasarkan perhitungan optimasi yang dilakukan, diperoleh kondisi operasi optimum dari ΔHregenerator pada pengoperasian Regenerator 101 R-502 agar efisiensi regenerator dapat ditingkatkan hingga efisiensi desain. Hasil optimasi tersebut antara lain :

- ΔHregenerator = 22701.1949 kJ / kgcoke - ΔHremoved = 3690 kJ/kgcoke

- Total water supply = 3442 ton / jam - ΔT Lower dan upper Regenerator = 21°C

- Water supply per degree = 160 ton / jam. °C

4. Dari pengoptimalan water supply yang dilakuka dengan menaikan efisiensi dari regenerator dapat mengurangi pemasokan steam dari semula 67.55 menjadi 31.7 ton/jam dan jika hal ini dikaitkan dengan penghematan energi, dapat menghemat energi sebanyak 46% dari pengunaan steam pada umumnya.

577

5. DAFTAR PUSTAKA

[1] Meyers, Robert A.,…., “Handbook of Petroleum Refining Processes”, 3^rd Edition, The McGraw-Hill Companies, Inc., USA.

[2] Sadeghbeigi, Reza, 2012, “Fluid Catalytic Cracking Handbook”, 3^rd Edition, Elsevier Inc., USA.

[3] “Pocket Book RFCC - GCU”, PT. PERTAMINA (Persero) RU IV Cilacap.

[4] Kern, Donald Q., 1983, “Process Heat Transfer”, The McGraw-Hill Companies, Inc., USA.

[5] ---, “Operating Manual Unit 101 – RFCC RX-REG”, PT. PERTAMINA (Persero) RU IV Cilacap.