BAB I BAB I
PENDAHULUAN PENDAHULUAN
1.1
1.1 Latar BelakangLatar Belakang
Alat penukar panas adalah alat yang dibuat untuk penukaran panas yang efisien dari Alat penukar panas adalah alat yang dibuat untuk penukaran panas yang efisien dari satu fluida ke fluida lainnya. Antara fluida penukar panas dengan fluida yang ditukar satu fluida ke fluida lainnya. Antara fluida penukar panas dengan fluida yang ditukar panasnya, bisa dipisahkan dengan pembatas yang rapat (sehingga tidak tercampur), tetapi panasnya, bisa dipisahkan dengan pembatas yang rapat (sehingga tidak tercampur), tetapi bisa juga kontak antara mereka secara langsung. Salah satu alat penukar panas yaitu bisa juga kontak antara mereka secara langsung. Salah satu alat penukar panas yaitu heat heat
exchanger
exchanger (HE) adalah suatu alat yang memungkinkan perpindahan panas dan bisa(HE) adalah suatu alat yang memungkinkan perpindahan panas dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai
uap lewat panas (
uap lewat panas ( super heated steam super heated steam) dan air biasa sebagai air pendingin () dan air biasa sebagai air pendingin (cooling water cooling water ).). Salah satu jenis alat penukar panas yaitu reboiler. Alat penukar panas (heat exchanger) Salah satu jenis alat penukar panas yaitu reboiler. Alat penukar panas (heat exchanger) banyak digunakan sebagai pemanas ruangan, refrigerasi, pendingin ruangan, pembangkit banyak digunakan sebagai pemanas ruangan, refrigerasi, pendingin ruangan, pembangkit listrik, pabrik kimia, petrochemical plants, pabrik pengolahan minyak bumi, pabrik listrik, pabrik kimia, petrochemical plants, pabrik pengolahan minyak bumi, pabrik pengolahan gas bumi, dan pabrik pengolahan limbah domestik (sewage).
pengolahan gas bumi, dan pabrik pengolahan limbah domestik (sewage).
Salah satu jenis reboiler yaitu jenis shell and tube. Shell and tube reboiler merupakan Salah satu jenis reboiler yaitu jenis shell and tube. Shell and tube reboiler merupakan bejana tekanan dengan mengandung beberapa tube sejajar di dalam shell. Shell and tube bejana tekanan dengan mengandung beberapa tube sejajar di dalam shell. Shell and tube reboiler digunakan saat suatu proses membutuhkan fluida untuk dipanaskan atau reboiler digunakan saat suatu proses membutuhkan fluida untuk dipanaskan atau didinginkan dalam jumlah besar. Berdasarkan desainnya, shell and tube reboiler memiliki didinginkan dalam jumlah besar. Berdasarkan desainnya, shell and tube reboiler memiliki area penukaran panas yang besar dan menyediakan efisiensi perpindahan panas yang tinggi. area penukaran panas yang besar dan menyediakan efisiensi perpindahan panas yang tinggi. Untuk membuat perpindahan panas yang lebih baik dan untuk menyangga tube yang ada di 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 dalam shell, maka sering dipasang baffle. Efektifitas perpindahan panas meningkat dengan dipasangnya baffle. Efektifitas meningkat seiring dangan mengecilnya jarak antar baffle dipasangnya baffle. Efektifitas meningkat seiring dangan mengecilnya jarak antar baffle hingga suatu jarak tertentu kemudian menurun.
hingga suatu jarak tertentu kemudian menurun. 1.2 Permasalahan
1.2 Permasalahan
P
Permasalahan dari penulisan makalah ini yaermasalahan dari penulisan makalah ini yaitu:itu:
1.
1. Apa reboiler jenis shell and tube Apa reboiler jenis shell and tube itu?itu? 2.
2. Bagaimana prinsip kerja dari reboiler jenis shell and tBagaimana prinsip kerja dari reboiler jenis shell and t ube?ube? 3.
4
4.. Apa saja bagian instrumentasi pengukuran dan pengendalian pad reboiler jenis shell andApa saja bagian instrumentasi pengukuran dan pengendalian pad reboiler jenis shell and
tube? tube? 5.
5. Bagaimana perawatan untuk reboiler jenis shell and tube?Bagaimana perawatan untuk reboiler jenis shell and tube? 1.3 Tujuan
1.3 Tujuan
Tujuan dari penulisan makalah ini yaitu : Tujuan dari penulisan makalah ini yaitu : 1.
1. MMengetahui reboiler jenis shell and tubeengetahui reboiler jenis shell and tube
2.
2. MMengetahui prinsip kerja dari reboengetahui prinsip kerja dari reboiler jenis shell and tubeiler jenis shell and tube
3.
3. MMengetahui tipe dan bagian reboiler jenis shell and tubeengetahui tipe dan bagian reboiler jenis shell and tube 4
4.. MMengetahui basian instrumentasi pengukuran dan pengendalian pada reboiler jenis shellengetahui basian instrumentasi pengukuran dan pengendalian pada reboiler jenis shell
and tube and tube 5.
BAB II
ISI
2.1 Reboiler
R eboiler adalah alat semacam heat exchanger yang berfungsi untuk merubah fase
liquid menjadi fase gas (sebagai pemanas). Tipe reboiler dapat diklasifikasikan berdasarkan sirkulasi dan posisi reboiler. Aliran reboiler dapat disirkulasikan secara alami dengan head yang cukup. Aliran ³Forced Circulation´ dilakukan dengan memakai pompa sebagai alat pensirkulasi.Posisi reboiler pun dapat diletakkan secara horizontal ataupun vertikal. Berikut
ini adalah gambar beberapa tipe reboiler : a. K ettle reboiler
K ettle reboiler juga telah diketahui sebagai kelompok dari reboiler yang sering
digunakan untuk suatu fluida dengan kadar hidrokarbon yang rendah ( contoh : propane dan butane ). R eboiler ketel terdiri atas seperangkat tube di dalam shell ukuran besar. Biasanya
rasio tinggi puncak terhadap diameter adalah 1,5 sampai 2. Temperatur di dalam ketel secara substansial seragam. R eboiler tipe ini menangani proses aliran yang berubah ± ubah dan
perubahan temperature yang tinggi. Lebih baik dari rancangan reboiler lain, tetapi kettle reboiler mempunyai kecenderungan yang tinggi terhadap pencemaran ketika proses berlngsung. Hal ini berarti, tipe kettle reboiler sangat mudah terjadinya kerak yang berasal dari fluida yang digunakan. K etinggian cairan kondensat harus dijaga agar selalu sejajar
dengan tinggi tabung, dengan kata lain harus ada pengendalian ketinggian (control level).Pada jenis ini, harus dibuat ruang yang cukup pada bagian atas untuk tempat
pemisahan fasa cair dari fasa gas. R eboiler ini tidak baik bila digunakan pada tekanan tinggi
dikarenakan ukuran shell yang berdiameter lebar. b. R eboiler Internal
Salah satu variasi dari tipe ketel ialah sebuah internal atau ³stab-in´ tube bundle yang disisipkan secara langsung ke dalam kolom.K arakter dari reboiler stab ± in ini hampir sama
dengan kettle reboiler, sedangkan perbedaannya adalah pada reboiler stab ± in perubahan panas yang terjadi kecil karena aukuran kapasitasnya terbatas. Biaya yang dikeluarkan untuk
stab - in lebih murah namun perawatannya lebih rumit disbanding dengan kettle reboiler.
c. R eboiler Termosifon
Termosifon reboiler pada pengoperasiannya menggunakan sirkulasi alami, maksud dari alami disini adalah dengan memanfaatkan adanya gaya gravitasi bumi, dengan aliran proses pada shell ± side dikondisikan pada posisi vertical.R eboiler tipe ini tidak
memerlukan pompa. Dan kemungkinan terbentuknya kerak sangat sedikit/kecil sekali dikarenakan proses dengan kecepatan relatif tinggi. Seperti pada forced recirculation
reboiler, terjadi perpindahan panas sensible yang diikuti dengan pendidihan nukleat. Berdasarkan posisi shell dan tubenya terdiri dari t ipe horizontal dan vertikal.
y Tipe Horizontal
Biasanya fraksi yang dipanaskan di reboiler ini lebih sedikit dibandingkan pada reboiler ketel. Perbedaan static head yang kecil dibutuhkan sebagai pengendali
gaya/dorongan untuk resirkulasi. Laju sirkulasi ini bisa dikontrol dengan menutup-buka pipa masukan (inlet line). Adanya gaya dari aliran tersebut menyebabkan temperatur bubble point masukan berbeda dengan keluaran. Berbeda dengan reboiler ketel yang temperaturnya lebih mendekati keseragaman. Akibatnya, perbedaan temperature rata-rata antara shell dan tube akan lebih besar untuk thermosyphon dari pada ketel, atau untuk perbedaan temperature rata-rata yang sama, persentasi penguapan bisa dibuat lebih sedikit. Tabung horizontal ini lebih mudah dibuat dari pada yang vertical.
y Tipe Vertikal
Sirkulasi ditimbulkan oleh perbedaan pada static head dari suplay cairan dan kolom pada bagian material yang dipanaskan. Fraksi berat keluaran yang teruapkan biasanya berkisar antara 0,1 sampai 0,35 untuk hidrokarbon dan 0,02 sampai 0,10 untuk larutan aqueus. Sirkulasi biasa dikendalikan dengan valve pada jalur masukan. Area aliran pada pipa keluaran biasanya dibuat sama pada semua tube. Perubahan panas maksimum lebih rendah
dari pada reboiler ketel. R eboiler vertical ini tidak cocok digunakan untuk temperature
rendah dikarenakan tingginya titik didih yang disebabkan oleh static head. R eboiler ini
kadang-kadang digunakan ketika media pemanas tidak bisa dilewatkan pada shell. d. R eboiler Forced Circulation
R eboiler tipe ini menggunakan pompa untuk memindahkan cairan proses, pompa
yang umum digunakan adalah pompa sentrifugal. Forced recirculation reboiler mempunyai dua mekanisme dalam perpindahan panas, yaitu perpindahan panas sensible yang diikuti dengan pendidihan nukleat. Aliran proses yang khas pada tube side dalam penukar standar (standar exchanger ) dikondisikan pada posisi vertical. Pada kecepatan proses yang lambat,
unit ini cenderung terjadi pencemaran.K ekurangan: memboroskan energi.
e. Once-through natural circulation
Pada tipe ini fluida dingin yang berubah menjadi fasa liquid dan fasa gas akan
diteruskan masuk kolom. Namun, fasa liquid yang jatuh ke bawah kolom tidak akan dialirkan ke dalam shell and tube Heat Exchanger.
K elebihan dan kekerungan dari masing-masing tipe reboiler :
TipeR eboiler K elebihan K ekerungan K eterangan
K attle reboiler y Mempunyai persen
penguapan yang tinggi
y Dapat dianggap
sebagai satu teoritical plate y Mudah perawatannya dan pembersihannya y Dipakai untuk kecepatan sirkulasi yang rendah.
yBiaya instalasi mahal yWaktu tinggalnya lama yTidak baik untuk
operasional tekanan tinggi
yTransfer panasnya
rendah
yMudah terjadi
polimerisasi zat yang dapat menyebabkan f ouling Perlu dirancang blowdown untuk menguras secara kontinu, sehingga dapat mereduksi terjadinya f ouling Internal reboiler
yBiaya instalasi rendah yTidak butuh ruangan
luas disekitar menara
yBaik untuk reboiler
dengan beban rendah.
yK ecepatan perpindahan
panasnya rendah.
ySukarnya pemasangan
isolasi disekitar boiler
yPembersihan dan
perawatannya sukar
yPanjang tube reboiler
akan sangat tergantung dengan diameter menara destilasi Biasanya, tidak dianjurkan dianjurkan untuk dipakai. Vertical Thermosyphon y K ecepatan perpindahan panasnya tinggi y Tidak membutuhkan
ruang yang besar
y Waktu tinggalnya
kecil (cepat)
yUmumnya prosen
penguapannya tidak dapat lebih dari 30%
yPanjang tube, tidak
boleh lebih dari 5 meter
yAkses perawatan tidak
mudah y Untuk destilasi tertentu (critical destillation), dibutuhkan 2 reboiler, dengan 70% kapasitas. y Overall koefisien
y Pengontrolnya mudah perpindahan panas berada dalam range 90-160 Btu/jam ft2 0F, untuk reboiler hidrokarbon. Horisontal Thermosyphon y Mempunyai besaran perpindahan panas yang cukup
y Dapat didesain untuk
beban panas tinggi
y Waktu tinggal rendah y Sukar terjadinya f ouling y Mudah dikontrol y Biaya instalasi murah yProsen penguapannya sekitar 35% yFase pemisahan
mungkin terjadi jika kecepatan air di shell rendah y Overall perpindahan panas pada range 70-100 untuk heavy hidrokarbon dan diatas 150 untuk light hidrokarbon. Once-through natural circulation y Dapat diposisikan
secara horisotal atau vertikal, dilihat dari elevasi menara.
y Mempunyai transfer
panas yang cukup
y Setara dengan 1
stage teoritical Plate
y Waktu tinggalnya
cepat
y Sukar terjadinya
f ouling
yK ondisi sirkulasi sukar
dikontrol
yDapat terjadi kelebihan
ratio peguapan untuk pemasangan vertikal
Penguapan dapat
dinaikkan hingga mencapai40% dari
Forced circulation
y Cocok untuk larutan
pekat, high f ouling, dan caian
berkandung padatan
y Pengontrolan
sirkulasi sangat baik
y Untuk kecepatan
sirkulasi tinggi
y Untuk kebutuhan
sur f ace area yang sangat luas
y Fase pemisahan
dapat dihindari
y Pemasan lanjut
kemungkinan terjadi
yBiaya tinggi untuk pmpa
perpipaan dan instrumen kontrol
yBisa terjadi kebocoran
di bagian seal pompa
yPenambahan area untuk
instalasi pompa
yBiaya operasinyatinhhi
Tipe ini dianjurkan jika reboiler tipe
kattle atau tipe horisontal
thermosyphon tiak dapa bekerja pada suatu sistem
2.2 Reboiler Jenis Shell and Tube
Alat penukar panas tipe shell and tube terdiri atas beberapa pipa yang dihubungkan secara parallel dan ditempatkan dalam sebuah bejana. Fluida yang satu mengalir di dalam pipa,
sedangkan fluida yang lain mengalir di luar pipa pada arah yang sama, berlawanan, atau bersilangan.K edua ujung pipa tersebut dilas pada penunjang pipa yang menempel pada bejana.
Untuk meningkatkan effisiensi pertukaran panas, biasanya pada alat penukar panas shell and tube dipasang sekat (bu ff le). Ini bertujuan untuk membuat turbulensi aliran fluida dan menambah waktu tinggal (residence time), namun pemasangan sekat akan memperbesar pressure drop operasi dan menambah beban kerja pompa, sehingga laju alir fluida yang
Prinsip kerja dari reboiler tipe shell and tube yaitu dua cairan,dengan temperatur awal
yang berbeda, mengalir melalui penukar panas. Satu mengalir melalui tabung (sisi tube) dan aliran lain di luar tabung tapi di dalam shell (sisi shell). Panas dipindahkan dari satu fluida
ke yang lain melalui dinding tabung, baik dari sisi tube ke shell samping atau sebaliknya. Cairan dapat berupa cairan atau gas baik pada shell atau sisi tabung. Dalam rangka untuk mentransfer panas secara efisien, maka besar perpindahan panas daerah harus digunakan, yang mengarah ke penggunaan tabung banyak. Dengan cara ini, limbah panas dapat dimanfaatkan. Ini adalah cara yang efisien untuk menghemat energi.
Setiap cairan yang melalui reboiler memiliki sifat yang berbeda-beda berikut ini adalah ketentuan untuk meletakan cairan sesuai dengan sifatnya dalam tube atau shell :
a. Corrosion : fluida yang lebih korosif harus ditempatkan didalam tube. Hal ini akan mengurangi biaya material yang mahal, jika fluida korosif ditempatkan dalam shell akan menyebabkan korosi pada dinding luar tube sehingga sukar dibersihkan.
b. Fouling : fluida yang lebih mudah membentuk kerak (fouling) lebih baik ditempatkan di tube agar memudahkan pengontrolan kecepatan fluida. Dengan kecepatan fluida yang lebih besar akan mengurangi pembentukan kerak didalam tube.
c. Temperature fluida : fluida yang memiliki temperature tinggi sebaiknya ditempatkan didalam tube, karena dapat mengurangi kelebihan panas. Jika kita tempatkan didalam shell, maka akan banyak panas yang terbuang keluar shell.
d. Tekanan operasi : fluida yang bertekanan tinggi sebaiknya ditempatkan didalam tube.
Pipa tekanan lebih murah dibandingkan shell bertekanan.
e. Pressure drop : untuk pressure drop yang sama, koefisien perpindahan panas akan lebih
besar jika fluida berada didalam tube. Fluida yang memiliki pressure drop lebih rendah harus ditempatkan didalam tube.
f. Viscosity : jika aliran turbulen, cairan yang viskos ditempatkan didalam shell. Jika aliran laminar, cairan yang viskos ditempatkan didalam tube.
g. K ecepatan aliran : fluida yang alirannya lambat harus ditempatkan d idalam shell.
2.3 Tipe Reboiler Shell and Tube
Dalam hal design Shell and Tube Heat Exchanger (STHE), standar yaag dipakai adalah ASME Section VIII dan TEMA Class R , atau API 660. Ada dua sisi utama dalam
design STHE, Shell Side dan Tube Side. Berdasarkan konstruksinya, STHE dapat dibagi atas beberapa type, masing masing type diberi kode berdasarkan kombinasi type Front Head, Shell, danR ear Head. Tabel berikut adalah type Head dan Shell yang dimaksud :
2.3.1 Fixed TubeSheet atau Fixed Head (Type L, M, atau N)
Pada type ini kedua tubsheet dilaskan ke shell membentuk sebuah Box, oleh karena itu
terkadang type ini disebut Box-type Exchanger. K arena tube bundle tidak dapat dilepaskan
maka pembersihan bagian luar pipa dilakukan dengan metoda chemical.Penggunaan fixed
tubesheet terbatas, dimana fluida yang melewati shell side harus benar benar bebas dari kotoran, fluida yang tidak bebas dari kotoran dimungkinkan mengalir melalui tube side. Di sini tidak memungkinkan melepaskan dan mengganti tube bundle tanpa memotong shell, akan tetapi penggantian tube secara individual dapat dilakukan dengan menggunakan spesial tube cutters dan extractors. Pada kontruksinya shell barrel dan tubesheet harus dibuat dari
metal yang dapat dilaskan secara langsung antara satu dengan lainya seperti steel - steel, tidak dapat dilakukan dengan steel - aluminium ataupun steel - brass.
Altrnative untuk mengatasi persoalan incompatible metal tersebut mungkin dapat dilakukan dengan melaskan flange pada masing masing ujung shell dengan material yang sama dengan shell, dan kemudian bolting dengan tubesheet dengan menggunakan gasket yang sesuai. Fixed Tubesheet R eboiler ini memiliki kelebihan yang penting yaitu tidak
adanya internal joint sehingga sumber sumber kebocoran dari fluida yang satu ke yang lain dapat diminimalisir.
2.3.2 U Tube atau Hairpin (type U)
Tipe U tube hanya memiliki satu tubesheeet dengan masing-masing tube dilepaskan dari shell, dilain hal juga sangat memungkinkan untuk memindahkan tube side dan shell side secara terpisah. Bagian permukaan luar dan permukaan dalam tube dapat dibersihkan dengan metode chemical. Pada tipe ini, fluida yang melewati tube side harus fluida yang
bebas dari kotoran fluida yang tidak bebas kotoran dimungkinkan untuk melewati shell side.
Meskipun U tube dibentuk dari tube yang masing-masing identik, akan tetapi terdapat
masalah yang essensial dimana hanya tube dengan radius arc atau yang bagian tepi yang dimungkinkan untuk diganti jika terjadi kebocoran, sedangkan untuk tube yang terkurung dibagian dalam mesti di plug.
Satu tubesheet fix dengan baik pada shell dan tubesheet satunya terapung, dan dimungkinkan untuk memindahkan secara terpisah antara shell side dan tube side, serta seluruh tube bundle dapat dilepas. Untuk memisahkan antara fluida pada shell dengan fluida yang melewati tube side, maka dipergunakan flanged cover yang dibautkan pada split backing ring pada sisi lain tubesheet. Akses ke tube end pada stationary end hanya dapat
dilakukan dengan melepaskan head cover, sedangkan akses ke tube end pada floating head end dilakukan dengan melepas shell cover, split back ring dan floating head cover. Ada internal joint pada type ini sehingga membutuhkan design yang sangat hati hati dan cermat. 2.3.4 Kettle type ReBoiler (type K)
K ettle type R eboiler adalah spesial untuk aplikasi U Tube danPull Through. Terdapat
vapor space yang kalkulasinya bergantung pada kuantitas vapor, density dan jumlah vapor yang keluar melalui nozzle, akan tetapi pada kasus yang umum biasanya satu hingga tiga kali diameter silinder dan minimal 225 mm. Type ini terkadang juga menggunakan dry pipe dan demister pad. Penguapan pada tipe ini terbatas hanya hingga 80% dari liquid yang
2.3.5 Packed Lantern ring floating head (Type W)
Fluida shell dan tube side masing-masing berisi dengan cincin terpisah dari kemasan terpisah dengan suatu lantern ring dan dipasang pada floating tube sheet. Lantern ring dilengkapi dengan weep holes. K ebocoran yang melewati packing pergi melewati weep
holes dan kemudian menetes ke tanah. K ebocoran di packing tidak akan mengakibatkan
pencampuran dua cairan di dalam exchanger.Lebar floating tube sheet harus cukup besar agar dapat mudah untuk packing, lantern ring dan differential expansion. Terkadang skirt digabungkan dengan tube sheet tipis untuk memberikan permukaan pada packing dan lantern ring. Jarak antara batas tabung yang luar dan bagian dalam shell adalah sedikit lebih besar dari yang untuk fixed-tube-sheet dan U-tube exchangers.Penggunaan
floating-tube-skirt menyebabkan peningkatan jarak ini. Tanpa floating-tube-skirt, jarak harus dipertimbangkan untuk gangguan lubang tabung selama tabung menggoncang dekat tepi luar tabung atau untuk pengelasan ujung tube pada floating tube sheet.
Packing ring dipasang antara sisi luar floating tubesheet dengan sisi rear head flange
untuk menetapkan pemisah antara fluida yang mengalir melalui shell side dengan fluida yang melalui tube side.Pemakaian type ini terbatas hanya pada non-lethal service dan untuk
2.3.6 Outside Packed floating head (Type P)
Fluida dari sisi shell mengandung balutan dari banyak cincin, yang ditekan diantara kotak isian dengan balutan penyokong cincin. Untuk memasukkan fluida dari tube side ke floating head, salah satu silindrical barrel (Skirt) dilaskan pada sisi luar floating tubesheet, sementara lainya ditetapkan dengan sebuah slip on backing flange dan flat cover. Backing flange dipasang dengan sebuah split shear ring yang ditempatkan dalam celah pada skirt, keberadaan split shear ring memungkinkan bagi flange dan cover untuk dilepas. Tekanan dan temperatur pada shell side terbatas pada 20 bar dan 3000C.
Saat floating-tube-sheet skirt mengalami kontak dengan balutan dari cincin, dapat menghaluskan akhir mesin. Split-shear-ring masuk pada alur floating-tube-sheet skirt. Slip on backing flange, pada saat penggunaannya, ditahan di tempat untuk shear ring, terpasang pada external floating-head cover.
Floating head cover biasanya berupa cakram bundar, dengan sejumlah ganjil dari tube-side passes, nozzle aksial bisa dipasang pada floating-head cover. Jika sisi nozzle diperlukan, cakram bundar diganti oleh dished head atau channel barrel (sama seperti gam
Dulu, konstruksi ini sering digunakan di industri kimia, tapi beberapa tahun belakangan ini penggunaannya telah berkurang.K onstruksi bundle yang dapat dipindahkan
perbaikan bagian shell hingga4137 k Pa dan 600 lbf/ in2 pada 3160C (6000F). Tidak terdapat
batasan angka pada jumlah dari sisi tube yang dilalui atau pada desain tekanan dan temperature bagian tube. Outside-packed floating heat exchanger merupakan tipe umum yang sering digunakan untuk konstruksi bundle yang dapat dipindahkan di industri kimia. 2.3.7 Pull through floating head (Type T)
K onstruksinya sama seperti internal-floating-head split-backing ring exchanger kecua li
floating-head covernya yang terpasang tepat pada floating tube sheet, Tube bundle dapat diambil tanpa memindahkan shell cover atau floating-head cover. Hal ini dapat mengurangi waktu perawatan saat pemeriksaan dan perbaikan.Jarak yang besar antara shell dan tube harus tesedia untuk gasket dan baut pada floating-head cover. Jaraknya sekitar 2-2,5 kali dibandingkan dengan desain yang dibutuhkan split-ring. Sealing strips atau dummy tubes biasanya dipasang untuk mengurangi tube bundle yang melewati.
2.3.8 Double bundle Vaporizer
Double type ini adalah spesial design non-TEMA dan cocok dipergunakan untuk
penguapan liquid pada temperatur yang rendah.Meskipun dapat dipenuhi dengan single
bundle, akan tetapi spesial design diperlukan untuk mencegah pembekuan kondensate. Bundle bagian bawah berperan sebagai kettle yang memanaskan fluida dalam shell dan pendinginan terjadi pada fluida pada tube side, sementara itu bundle bagian atas berperan menurunkan kembali temperatur fluida dapam shell dan menyerap panasnya
untuk menguapkan fluida dingin pada tibe side pada bundle atas ini. 2.3.9 Bayonat tube
Type ini cocok untuk perbedaan temperatur yang extrim antara kedua fluda di shell side dan tube side. Free end masing masing pipa bagian luar di seal ke sebuah cover.
Shell side biasanya dilengkapi dengan buffle seperti halnya type lain, akan tetapi
untuk ukuran shell vertikal yang relative pendek kadang tidak diperlukan adanya buffle.
Secara garis besarnya ada dua Tahap Detail Design untuk Shell and Tube Heat
Exchanger, Tahap pertama adalah Thermal Design dan selanjutnya diteruskan dengan
Mechanical Design. Output atau hasil yang diperoleh pada Thermal design akan menjadi data
input untuk Mechanical design.
2.4 Bagian-Bagian / Komponen shell and Tube Reboiler
K eterangan,,
y Connections ukuran yang distandarkan untuk pemasangan yang mudah,
penambahan galur (thread) permukaan pelindung untukmemudahkan pemasangan.
y Gasket fiber berkualitas tinggi yang dikompres y Head berbahan standar cast iron atau steel head
y Tubesheet Ubend tubes diperluas terhadap tubesheet yang membiarkan
untukperluasan dan penyusutan tabung karena fluktuasi suhu
y Mounting saddles yang diganbungkan dengan unit standar untuk mounting
yang cepat dan mudah
y Shell welded shell dilindungi dengan cat berkualitas tinggi untuk menghambat
korosi
y Tube bundles berbahan stainless steal, tampilan tube bundle yang
unikmeminimalisasi permasalahan yang muncul dan mengoptimumkan media aliran dalam unit
y Baffles adanya celah baffles dengan jarak minimum antara tabung untuk
2.5 Instrumentasi Pengukuran dan Pengendalian Shell and Tube Reboiler
R eboiler sebagai suatu sistem memerlukan peralatan ta mbahan lebih, reboiler tidak
dapat berdiri sendiri. nstrumentasi pada reboiler di antaranya ada lah sebagai berikut:
y Steam traps digunakan untuk menangkap kondesat yang terbawa pada aliran steam. Juga
membuang kondensat dari reboiler, untuk mencegah flooding. Flooding dapat meningkatkan resiko korosi. Flooding juga mereduksi efisiensi transfer panas sejak transfer permukaan di bawah air hanya panas sensibel, ketika permukaan tube kontak dengan steam, dengan transfer panas laten vaporasi dan sensibel
y Pengukur suhu: Termometer atau termokopel, digunakan untuk mengetahui suhu pada
aliran cairan masuk Heat Exchanger. Sistem kontrol temperature secara akurat mengontrol aliran steam dan perpindahan panas. Sumumnya sistem kontrol temperatur biasanya terdiri atas valve pengendali aliran/tekanan pada system steam masukan pada
reboiler yang terhubung ke temperature keluaran.
y Pengukur tekanan:Manometer, untuk mengukur tekanan operasi dan mengontrol tekanan
proses.
y Flowmeter untuk mengukur laju alir cairan dingin yang dialirkan. Bisa dikaitkan dengan
sistem kontrol temperatur. Fluktuasi temperatur proses dikendalikan oleh modulasi valve pengendali aliran steam. Adanya variasi di dalam aliran fluida membutuhkan algoritma
kontrol proses yang kompleks yang digunakan untuk laju alir atau kombiasi antara laju alir dengan suhu untuk menjalankan valve pengendali steam.
y Pengukur level, untuk mengendalikan tinggi cairan proses, baik pada kolom maupun
Heat Exchanger. Bisa digunakan untuk mencegah flooding. Flooding dapat meningkatkan resiko korosi.
y Venting. Ditempatkan untuk meningkatkan efisiensi operasional pada beberapa reboiler.
Misalkan dengan mengeluarkan (venting) non-condensable gas (gas yang tidak bisa
terkondensasi), seperti karbon dioksida, amonia, dan udara dari reboiler akan meningkatkan efisiensi transfer panas. Vent hasrunya ditempatkan dekat bagian atas bagian atas tube sheets (pada reboiler orientasi vertikal) dan downstream (hilir) dari
ruangan uap sedekat mungkin ke level cairan pada reboiler orientasi horizontal maupun vertikal.
2.6 Perawatan Shell and Tube Reboiler
Perawatan pada reboiler shell and tube salah satunya adalah dengan perawatan kimia. Pada perawatan kimia ini yang dikendalikan adalah pengkaratan.Perawatan ini dilakukan
dengan menambahkan zat-zat kimia diantaranya:
y Filiming amines
Filming amines membentuk lapisan tipis pada permukaan tube, membentuk penghambat fisik pada permukaan tube yang dapat mencegah korosi. K ekuatan dari lapisan kimia ini
tergantung dari pH dan konsentrasi larutan.
y Neutralizing amines
Neutralizing amines merupakan program yang paling baik untuk mencegah terjadinya korosi pada system kondensat uap. Terdapat beberapa keuntungan, termasuk metoda control yang sederhana dan perawatan kimiawi yang cocok untuk banyak jenis reboiler. Semua kontaminan yang bersifat asam akan dinetralkan ketika konsentrasi neutralisasi amine sesuai dengan kosentrasi kontaminan asam secara stokhiometri.
y Filming amines with neutralizing amines
Seringkali filming amines dikombinasikan dengan neutralisasi amine untuk menaikkan pH sampai dengan range control yang diinginkan.Program pelapisan cocok digunakan
untuk system kompleks seperti penyulingan. Neutralisasi amine akan terakumulasi pada fasa uap di dalam tangkii ketika hampir semua filming amine tertinggal di fasa liquid.
y Passivating Agents
Di dalam system di mana oksigen terlarut adalah kontaminan, oksigen buangan ditambahkan untuk mengurangi korosi dan melindungi permukaan logam. Oksigen tersebut diketahui sebagai passivating agents karena reaksi kimia antara scavenger dan oksigen terlarut dan reaksi reduksi elektrokimia mirip dengan reaksi reduksi iron oxide dengan oksigen terlarut intuk membentuk magnet. Pada kebanyakan system, passivating
y Amina Penetral dengan Passivators
Seringkali passivating agent dicampurkan dengan amina penetral dalam produk berformula penuh. Laju umpan diatur oleh system pHirip dengan program amina penetral.
Selain perawatan dengan cara kimia ada pula perawatan dan pemeliharaan lainnya yang dapat dilakukan, diantaranya :
1. Melakukan pembersihan secara berkala seperi di bawah ini :
Alirkan minyak panas atau hasil penyulingan melalui tabung atau shell dengan kecepatan yang baik,pada umumnya secara efektif dapat memindahkan kotoran atau hal serupa yang masih tersimpan didalamnya.
Garam yang tersimpan mungkin dapat dicuci bersih dengan mengalirkan air panas
yang bersih.
Beberapa campuran pembersih komersil seperti ³Oakite´ dan ³Dowell´ mungkin efektif dalam menghilangkan kotoran yang sulit dihilangkan.
Jika tidak satupun dari metoda diatas efektif untuk menghilangkan sesuatu dalam skala besar, coke mungkin dapat digunakan.
2. Amati kondisi bagian dalam dan luar dari seluruh tabung dan jaga kebersihannya.
Melalaikan dalam pemeliharaan kebersihan semua tabung dapt mengakibatkan
kemacetan aliran yang mengalir sepanjang tabung, dengan konsekuensi tabung menjadi terlalu panas dibandingkan dengan sekitar tabung, yang akan menghasilkan perluasan tegangan dan membocorkan tabung hingga tube-sheet-joint.K etika shutting
down untuk perbaikan, hal yang penting bahwa semua cairan dikeringkan dari heat exchanger dan dikendurkan sampai tekanan atmosfer dan temperature lingkungan. 3. Jangan mencoba untuk membersihkan tabung dengan mengeluarkan uap air melalui
tabung individu. Hal ini menjadikan tabung terlalu panas dan mengakibatkan perluasan tegangan dan membocorkan tube hingga tube-sheet-joint.
4. Jangan menangani tube bundle dengan pengait atau perkakas lain yang mungkin
dapat merusak tabung.
5. Untuk memperat suatu sambungan tabung, gunakan roller tipe tube expander yang sesuai.
6. Untuk membersihkan dan memeriksa di dalam tabung, pindahkan channel cover (atau bonnet) dan jangan memindahkan channel.197. Untuk menempatkan kebocoran sambungan antara tabung dan lembar tabung atau suatu tabung terpisah, prosesnya sebagai berikut :
a. Tipe Channel
Pindahkan channel cover
Menerapkan tekanan hidrolik di dalam shell
b. Tipe bonnet
Pindahkan bonnet
Bolt test ring pada tempatnya dengan gasket dan packing
Menerapkan tekanan hidrolik di dalam shell.Gunakanlah hanya air dingin
untuk tes hidrostatis. Titik dimana jalannya air ke luar menandakan adanya tabung atau sambungan yang bocor.
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
Shell and tube heat reboiler merupakan jenis alat penukar panas yang berfungsi sebagai pemanas. Shell and tube heat exchanger memiliki area penukaran panas yang besar dan menyediakan efisiensi perpindahan panas yang tinggi. Terdapat banyak variasi pada desain shell and tube. Secara khusus, ujung dari tiap tabung dihubungkan ke plenums (terkadang disebut water boxes) melalui lubang da lam tube sheets.
Prinsip kerja dari reboiler tipe shell and tube secara umum yaitu dua cairan dengan
temperatur awal yang berbeda, mengalir melalui penukar panas. Satu mengalir melalui tabung (sisi tube) dan aliran lain di luar tabung tapi di dalam shell (sisi shell). Panas
dipindahkan dari satu fluida ke yang lain melalui dinding tabung.
R eboiler jenis shell and tube memiliki beberapa tipe. Dalam hal design Shell and Tube
Heat Exchanger (STHE), standar yang dipakai adalah ASME Section VIII dan TEMA Class R , atau API 660. Tipe-tipe dari boiler yaitu, fixed tubesheet, U tube, split-baking-ring
floating head, pull through floating head, packed lantern ring floating head, outside packed floating head, kettle, double bundle vaporizer, dan bayonat tube.
Pada reboiler memiliki bagian-bagian yaitu connections, gasket, head, tubesheet,
mounting, shell, tube bundle dan baffles. Alat instrumentasi yang ada pada reboiler yaitu temperature control.
Perawatan dan pemeliharaan pada reboiler yaitu pembersihan dengan minyak panas,
DAFTAR PUSTAKA
Dwinanto, Ibnu.2001. M engoptimalisasikan Perancangan Reboiler.(online) tersedia: http//www..(24 November 2011)
Anonym : 1. 2010. Alat Penukar Kalor .(online) tersedia:
http://www.scribd.com/doc/36100973/makalah-apk-koe (17 November 2010) 2. 2010.Shell and Tube Heat Exchanger .(online) tersedia :
http://en.wikipedia.org/wiki/Shell_and_tube_heat_exchanger (19 November 2011)
3. 2010. Preventive M aintenance Tips. (online) tersedia :
http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&sl=en&u=http://www.s cribd.com/doc/19752704/Maintenance-Tips-for-Heat (22 November 2011)
