Laporan Khusus Alzrin 13012031 Pabrik Amoniak PKG

(1)

i TK-4090 KERJA PRAKTEK

EVALUASI KONSUMSI GAS ALAM SEBAGAI BAHAN BAKU DAN

ENERGI SPESIFIK PABRIK AMONIAK PT. PETROKIMIA GRESIK

LAPORAN TUGAS KHUSUS

KERJA PRAKTEK DI PT PETROKIMIA GRESIK

GRESIK – JAWA TIMUR

Oleh :

Alzrin Aulyna (13012031)

Pembimbing : Prof. Dr. Herri Susanto Rully Eko Ardiyanto, S.T.

SEMESTER I 2015/2016

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

(2)

i

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN KERJA PRAKTEK

DI DEP. PRODUKSI I

PT PETROKIMIA GRESIK

Periode :01/06/2015 – 31/07/2015

Disusun oleh :

Alzrin Aulyna (NIM. 13012031)

Menyetujui ,

Manager Produksi I Pembimbing

( ) (RULLY EKO ARDIYANTO ,ST.)

Manager Pendidikan dan Pelatihan

(3)

ii KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas rahmat serta karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Kerja Praktek di PT Petrokimia Gresik pada periode 1 Juni-31 Juli 2015 dan menyelesaikan laporan khusus kerja praktek dengan baik.

Tujuan penyusunan laporan khusus ini adalah menentukan konsumsi energi dan bahan baku spesifik produksi amoniak PT. Petrokimia Gresik secara aktual sehingga dapat dievaluasi konsumsi energi dan bahan baku tersebut dan metode pengoptimalan konsumsi energi dan bahan baku yang tepat. Pelaksanaan dan penyusunan laporan dalam kerja praktek ini tidak lepas dari peran berbagai pihak sehingga penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Dr. IGBN Makertihartha, selaku Koordinator Mata Kuliah TK 4090 Kerja Praktek ITB yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk melaksanakan kerja praktek di PT. Petrokimia Gresik,

2. Prof. Herri Susanto selaku Dosen Pembimbing yang telah memberikan arahan, bimbingan, nasihat, kritik dan saran dalam pelaksanaan kerja praktek,

3. Rully Eko Ardianto, S.T selaku pembimbing lapangan yang telah mengajarkan dan membimbing penulis untuk memahami banyak hal selama pelaksanaan kerja praktek, 4. PT. Petrokimia Gresik yang telah memberikan kesempatan kepada mahasiswa untuk

melaksanakan kerja praktek,

5. Segenap karyawan PT. Petrokimia Gresik dan pihak-pihak lain terkait yang tidak dapat disebutkan satu persatu oleh penulis.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu, diharapkan kritik dan saran yang membangun sehingga isi laporan ini dapat lebih baik. Penulis berharap agar laporan umum kerja praktek ini dapat bermanfaat bagi pihak-pihak yang membutuhkan.

Gresik, 2015

(4)

iii DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ... i

KATA PENGANTAR... ii

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR GAMBAR ... v DAFTAR TABEL ... vi BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Permasalahan ... 2 1.3 Tujuan ... 3 1.4 Ruang Lingkup ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1 Perkembangan Konsumsi Bahan Baku dan Energi Amonia di Dunia ... 5

2.2 Pabrik Amoniak di Indonesia ... 7

2.3 Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku dan Energi di Pabrik Amoniak ... 9

2.3.1 Gas Alam sebagai Bahan Baku ... 11

2.3.2. Gas Alam sebagai Bahan Bakar (Energi) ... 11

2.3.2.1 Energi Steam ... 12

2.3.2.2 Energi Listrik ... 13

2.3.3.3 Bahan Bakar di Primary Reformer dan Superheater ... 13

2.3.3.4 Energi Kredit ... 14

BAB III METODOLOGI PENYELESAIAN ... 19

3.1 Sumber Data ... 19

3.1.1 Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku ... 19

3.1.2 Konsumsi Gas Alam sebagai Energi ... 20

3.1.2.1 Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Bakar di Primary Reformer dan Superheater ... 20

3.1.2.2 Konsumsi Gas Alam sebagai Energi Listrik ... 20

3.1.2.3 Konsumsi Gas Alam sebagai Energi Steam ... 21

3.1.2.4 Konsumsi Energi Kredit ... 22

(5)

iv

3.2.1 Gas Alam sebagai Bahan Baku ... 23

3.2.2 Gas Alam sebagai Bahan Bakar ... 23

3.2.2.1 Gas Alam sebagai Bahan Bakar di Primary Reformer dan Superheater ... 23

3.2.2.2 Gas Alam sebagai Bahan Bakar Pembangkitan Steam ... .. 24

3.2.2.3 Gas Alam sebagai Energi Listrik ... 24

3.2.2.4 Kredit Energi ... 25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 27

4.1 Perbandingan Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku dan Energi Pabrik Amoniak antara Perhitungan Aktual, Data Candal, dan Data Performance test ... 27

4.2 Analisis Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku dan Bahan Bakar Primary Reformer dan Superheater ... 30

4.3 Analisis Konsumsi Steam ... 31

4.4 Analisis Konsumsi Energi Listrik ... 32

4.5 Analisis Kredit Energi ... 33

4.6 Rekomendasi Metode Pengoptimalan Konsumsi energi dan bahan baku Pabrik Amoniak PT. Petrokimia Gresik ... 40

4.6.1 Jangka Pendek ... 40

4.6.2 Jangka Panjang ... 41

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 43

5.1 Kesimpulan ... 43

5.2 Saran ... 44

DAFTAR PUSTAKA ... 45

LAMPIRAN A DATA LITERATUR ... 46

LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN... 47

LAMPIRAN C HASIL ANTARA ... 54

(6)

v DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Total produksi amoniak di dunia pada 2002-2012 (kiri) dan sepuluh

negara utama produsen amoniak di dunia (kanan) ... 1 Gambar 1.2 Konsumsi energi dan bahan baku Departemen Produksi I Petrokimia

Gresik Juli 2015 ... 2 Gambar 2.1 Data perkembangan konsumsi energi dan bahan baku spesifik pabrik

amoniak di dunia ... 5 Gambar 2.2 Skema konsumsi energi dan bahan baku total pabrik amoniak PT.

Petrokimia Gresik ... 10 Gambar 2.3 Skema unit utilitas yang memasok steam ke pabrik amoniak

Petrokimia Gresik ... 12 Gambar 2.4 Batasan minimum nilai range dan approach sebuah cooling tower ... 15

Gambar 2.5 Skema cooling tower dengan tipe mechanical draft aliran counter

dan cross ... 15 Gambar 4.1 Skema konsumsi energi dan bahan baku total pabrik amoniak PT.

Petrokimia Gresik pada 6 hari pengamatan ... 29 Gambar B.1 Kurva hubungan konsumsi energi dan bahan baku terhadap

(7)

vi DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Konsumsi energi dan bahan baku proses produksi amoniak

menggunakan konfigurasi teknologi steam reforming ... 7

Tabel 2.2 Produksi amoniak di PT. Pupuk Sridwijaya Palembang (PUSRI) ... 8

Tabel 2.3 Produksi amoniak di PT. Pupuk Kujang Cikampek (PKC) ... 8

Tabel 2.4 Produksi amoniak di PT. Pupuk Petrokimia Gresik (PKG) ... 8

Tabel 2.5 Produksi amoniak di PT. Pupuk Kalimantan Timur (PKT) ... 9

Tabel 2.6 Produksi amoniak di PT. Pupuk Iskandar Muda (PKT) ... 9

Tabel 2.7 Karakteristik gas alam pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik ... 10

Tabel 2.8 Perbandingan berbagai parameter pada pabrik amoniak terhadap bahan baku yang digunakan relatif terhadap gas alam ... 11

Tabel 4.1 Perbandingan konsumsi bahan baku dan energi spesifik produk amoniak data aktual, Candal dan performance test 2 Juni 1994 ... 28

Tabel 4.1 Perbandingan konsumsi bahan baku dan energi spesifik produk amoniak data aktual, Candal dan performance test 2 Juni 1994 (lanjutan) ... 29

Tabel 4.2 Konsumsi gas alam sebagai energi di pabrik amoniak Petrokimia Gresik .... 31

Tabel 4.3 Konsumsi bahan baku dan bahan bakar primary reformer dan superheater pabrik amoniak ... 31

Tabel 4.4 Konsumsi energi steam pabrik amoniak PKG (rinci) ... 33

Tabel 4.5 Konsumsi energi listrik produksi amoniak 30 Juni 2015 PKG (rinci) ... 34

Tabel 4.6 Temperatur CW pada 6 titik pengambilan data dan performance test 1994 ... 35

Tabel 4.7 Komposisi purge gas dari unit 103 L dan 103 E ... 36

Tabel 4.8 Energi kredit pengaruh purge gas pabrik amoniak PKG ... 37

Tabel 4.9 Energi kredit pengaruh unjuk kerja 115-C/130-C PKG ... 37

Tabel 4.10 Energi kredit pengaruh unjuk kerja 109-C ... 38

Tabel 4.11 Energi kredit akibat temperatur HP steam pada pabrik amoniak PKG ... 39

Tabel 4.12 Energi kredit pangaruh temperatur rata-rata produk amoniak PKG ... 40

Tabel A.1.1 Data recommended velocity untuk aliran steam pada pipa ... 47

Tabel C.1.1 Hasil antara konsumsi gas alam sebagai bahan baku ... 55

Tabel C.1.2 Hasil antara konsumsi gas alam sebagai bahan bakar primary reformer dan superheater ... 55

Tabel C.2.1 Hasil antara konsumsi energi steam dari boiler B-1102 ... 56

Tabel C.2.2 Hasil antara konsumsi energi steam dari WHB utilitas ... 56

Tabel C.2.3 Hasil antara penentuan laju alir steam pada interkoneksi amoniak-urea ... 57

Tabel C.2.4 Hasil antara ekspor energi steam pada interkoneksi amoniak-urea... 57

Tabel C.3.1 Hasil antara penentuan efisiensi GTG ... 57

Tabel C.3.2 Hasil antara konsumsi energi dan bahan baku listrik 17 Juni 2015 ... 58

(8)

vii

Tabel C.4.1 Hasil antara credit energy 17 Juni 2015 ... 61

Tabel C.4.6 Hasil antara credit energy 30Juni 2015 ... 66

Tabel C.5.1 Hasil antara penentuan efisiensi GTG secara desain ... 67

Tabel D.1.1 Data mentah konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan bahan bakar secondary reformer dan superheater ... 68

Tabel D.2.1 Data mentah konsumsi energi dan bahan baku aktual steam dari boiler B-1102 ... 68

Tabel D.2.2 Data mentah konsumsi energi dan bahan baku aktual steam dari WHB ... 68

Tabel D.2.3 Data mentah bukaan valve HC1204 pada interkoneksi amoniak-urea ... 69

Tabel D.3.1 Data mentah konsumsi energi dan bahan baku listrik aktual ... 69

Tabel D.3.1 Data mentah konsumsi energi listrik aktual (lanjutan 1) ... 70

Tabel D.4.1 Data mentah credit energy produksi amoniak 17, 21, dan 24 Juni 2015 ... 75

Tabel D.4.2 Data mentah credit energy produksi amoniak 26, 29, dan 30 Juni 2015 ... 75

Tabel D.5.1 Data mentah konsumsi energi dan bahan baku produksi amoniak berdasarkan Candal ... 76

Tabel D.5.2 Data mentah konsumsi energi dan bahan baku produksi amoniak berdasarkan Performance test 2 Juni 1994 ... 76

(9)

1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Amoniak merupakan produk bahan kimia dasar dengan tonnase produksi tertinggi ke-2 di dunia setelah asam sulfat. Total produksi amoniak di dunia pada tahun 2012 adalah 166.584.000 ton dengan kecenderungan pertumbuhan produksi sebesar 2,3% per tahun dari tahun 2002. Dari total produksi amoniak di dunia, sebanyak 140.000.000 ton digunakan pada pabrik pupuk terutama pada pembuatan urea yang mencapai 46% atau setara dengan 81.000.000 ton. Hal ini menyebabkan amoniak terutama diproduksi oleh pabrik pupuk. Kapasitas produksi dan negara utama produsen amoniak ditunjukkan oleh Gambar 1.1.

Gambar 1.1 Total produksi amoniak di dunia pada 2002-2012 (kiri) dan sepuluh negara utama produsen amoniak di dunia (kanan).

(sumber : Yara Fertilizer Industry Handbook , Februari 2014)

Di Indonesia, kapasitas produksi amoniak sekitar 5.100.000 ton yang diproduksi oleh 5 perusahaan anggota PIHC (Pupuk Indonesia Holding Company). Akselerasi industrialisasi termasuk industri pupuk sesuai dengan amanah Perpres 28 Tahun 2008 tentang Kebijakan Industri Nasional berdampak pada peningkatan kapasitas produksi amoniak di Indonesia. Hal ini ditunjukkan oleh pembangunan pabrik amoniak baru di Petrokimia Gresik dan Pupuk Kalimantan Timur.Pada industri pupuk, pabrik amoniak merupakan salah satu pabrik dengan konsumsi energi yang tinggi.

(10)

2 PT. Petrokimia Gresik yang merupakan salah satu anggota PIHC dan termasuk perusahaan pupuk terlengkap di Indonesia, mengonsumsi energi yang tinggi per tahunnya. Konsumsi energi tertinggi terutama pada pabrik amoniak. Terkait dengan konsumsi energi di Indonesia, penggunaan sumber energi yang melebihi 6 ribu TOE (Ton Oil Equivalent) per tahun mewajibkan Perusahaan melakukan konservasi energi sesuai Peraturan Pemerintah yaitu PP Nomor 70 Tahun 2009 pasal 12 ayat 3. Seiring bertambahnya kapasitas produksi amoniak kedepannya, pabrik amoniak Petrokimia Gresik pun wajib melakukan manajemen energi sehingga dapat dilakukan penghematan energi.

Untuk mengetahui potensi penghematan energi dari pabrik amoniak tersebut, perlu dilakukan evaluasi terhadap konsumsi pabrik amoniak melalui perhitungan secara aktual konsumsi energi pabrik amoniak. Perhitungan ini mencakup energi gas alam untuk listrik, steam, dan bahan bakar di primary reformer dan superheater. Selain itu, perlu dilakukan pula perhitungan energi kredit sehingga dapat diperoleh konsumsi energi pabrik amoniak pada kondisi normal. Melalui evaluasi perhitungan konsumsi energi ini, maka dapat ditinjau penggunaan masing-masing energi dan dapat dilakukan optimalisasi penggunaan energi pabrik amoniak di PT. Petrokimia Gresik.

1.2. Permasalahan

Energi sering digunakan sebagai suatu parameter tingkat keberhasilan dan keandalan proses sehingga menjadi salah satu aspek penting dalam suatu proses produksi, begitupun pada produksi amoniak. Pada Petrokimia Gresik, pabrik amoniak merupakan pabrik yang mengonsumsi energi yang tinggi pada Departemen Produksi I seperti ditunjukkan oleh Gambar 1.2.

Gambar 1.2. Konsumsi Energi Departemen Produksi I Petrokimia Gresik Juli 2015 37% 24% 12% 11% 16% Amoniak Urea ZA-I ZA-III Utilitas

(11)

3 Definisi konsumsi energi yang ditunjukkan pada Gambar 1.2 adalah konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan bahan bakar. Konsumsi gas alam sebagai bahan baku digunakan untuk memproduksi amoniak sedangkan konsumsi gas alam sebagai bahan bakar digunakan untuk menghasilkan energi listrik sebagai penggerak motor, energi steam sebagai penggerak turbin, dan energi untuk bahan bakar di primary reformer, superheater dan start-up burner. Penggunaan definisi tersebut cukup luas digunakan pada pabrik pupuk di Indonesia padahal terdapat kekeliruan yaitu konsumsi gas alam sebagai bahan baku seharusnya tidak termasuk konsumsi energi.

Pada pabrik amoniak, perhitungan konsumsi gas alam sebagai energi biasanya didasarkan pada perkiraan saja seperti penentuan daya motor melalui nameplate spesifikasi motor. Hal ini menyebabkan data konsumsi energi menjadi kurang akurat sehingga diperlukan perhitungan konsumsi energi pabrik amoniak secara aktual. Selain itu, salah satu aspek yang harus diperhatikan pada perhitungan konsumsi energi adalah pengaruh energi kredit. Dengan mempertimbangkan pengaruh energi kredit, akan diperoleh konsumsi energi pabrik amoniak aktual pada keadaan normal. Selain itu, perhitungan energi kredit pun dilakukan untuk mengevaluasi jaminan lisensor saat didirikannya pabrik amoniak tersebut. Melalui perhitungan konsumsi energi pabrik amoniak secara aktual ini, dapat diperoleh dan dianalisis kegiatan-kegiatan yang dapat dilakukan untuk mengoptimalkan konsumsi energi pabrik amoniak Petrokimia Gresik.

1.3. Tujuan

Tujuan dari penugasan khusus terkait konsumsi energi pabrik amoniak Departemen Produksi I Petrokimia Gresik adalah sebagai berikut.

1. Menentukan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik secara aktual

2. Membandingkan perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak secara aktual dengan data bagian Candal (Perencanaan dan Pengendalian) dan

performance test PT. Petrokimia Gresik.

3. Menentukan metode-metode pengoptimalan penggunaan energi pabrik amoniak Petrokimia Gresik

(12)

4 1.4. Ruang Lingkup

Ruang lingkup dari tugas khusus ini meliputi hal-hal sebagai berikut.

1. Perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik secara aktual dilakukan pada 6 hari dibulan Juni 2015 yaitu pada tanggal 17 Juni 2015, 21 Juni 2015, 24 Juni 2015, 26 Juni 2015, 29 Juni 2015, dan 30 Juni 2015.

2. Hasil perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak secara aktual dibandingkan dengan data konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak bagian Candal (Perencanaan dan Pengendalian) pada hari yang sama dan data pada performance test 1994 (dari 1 Juni 1994 hingga 5 Juni 1994).

3. Perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak dilakukan pada saat kondisi operasi normal, yaitu dengan pompa Benfield digerakkan oleh JAHT(hidraulik) dan JCM700 (motor).

4. Perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi berupa energi listrik, energi steam, bahan bakar di primary reformer, superheater, dan start-up burner serta energi kredit dilakukan dengan menggunakan metode perhitungan yang ada pada referensi yang disesuaikan dengan kondisi pabrik.

5. Data aliran dan data pendukung dalam perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak secara aktual diperoleh dari process flow diagram yang berada pada DCS amoniak dan utilitas, log sheet, serta equipment list.

6. Penentuan rekomendasi metode optimalisasi penggunaan energi pabrik amoniak diperoleh melalui studi pustaka yang sesuai dengan proses produksi amoniak di PT. Petrokimia Gresik.

(13)

5 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Perkembangan Konsumsi Bahan Baku dan Energi Amoniak di Dunia

Konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak di dunia tidak lepas dari teknologi pemrosesan yang terus berkembang untuk mencapai suatu hasil proses yang semakin baik. Peningkatan efisiensi penggunaan energi pada produksi amoniak telah dilakukan hingga lebih dari 30 tahun terakhir. Saat ini, beberapa pabrik amoniak telah dilengkapi dengan teknologi-teknologi maju dan akan terus berkembang mengarah pada peningkatan unjuk kerja proses yang lebih baik melalui penurunan konsumsi bahan baku dan ebergi spesifik amoniak.. Sebagai salah satu contoh, pabrik amoniak saat ini telah mampu

mengonsumsi energi lebih rendah 30% per ton amoniak dibandingkan pabrik amoniak yang dikonstruksi 40 tahun lalu. Gambar 2.1 berikut menunjukkan data perkembangan konsumsi bahan baku spesifik pabrik amoniak di dunia ang ditampilkan dalam satuan energi.

Gambar 2.1. Data perkembangan konsumsi bahan baku spesifik pabrik amoniak di dunia

(sumber : Global efficiency, benchmark IFA 2012)

Berdasarkan Gambar 2.1, dapat dilihat bahwa konsumsi bahan baku spesifik amoniak terus berkurang seiring perkembangan teknologi dan menuju suatu nilai tertentu yang disebut nilai energi minimum. Secara termodinamika, kebutuhan gas alam sebagai bahan baku untuk

(14)

6 menghasilkan 1 mol NH3 sebesar 0,44 mol CH4 atau setara dengan 20,75 GJ/ton NH3 (basis

LHV CH4 = 50,1 MJ/kg).

Peningkatan efisiensi energi yang digunakan pada pabrik amoniak tidak lepas dari perkembangan proses-proses produksi amoniak. Secara umum, terdapat dua proses produksi amoniak berdasarkan bahan bakunya yaitu steam reforming dan partial oxidation process.

Steam reforming menggunakan bahan baku berupa gas alam atau light carbon lainnya seperti

nafta sedangkan partial oxidation menggunakan bahan baku berupa batubara atau fraksi berat karbon lainnya. Tipe dari bahan baku yang digunakan memiliki peranan yang signifikan dalam konsumsi energi dan bahan baku pabrik amoniak. Secara global, sekitar 72% produksi amoniak menggunakan proses steam reforming disebabkan oleh rendahnya konsumsi energi dan bahan baku dan juga emisi CO2 dibandingkan dengan proses partial oxidation.

Pada pabrik amoniak, proses steam reforming menghasilkan surplus energi yang cukup tinggi yaitu berasal dari proses primary reforming, secondary reforming, shift conversion, dan sintesis amoniak. Panas yang dihasilkan ini biasanya digunakan untuk memproduksi steam bertekanan tinggi (HP steam) yang digunakan pada turbin untuk menggerakkan pompa, kompresor dan fan. Secara umum, pabrik amoniak modern menggunakan seluruh HP steam yang dihasilkan pabrik pada steam turbin untuk menjalankan synthesis gas compressor, sehingga pabrik amoniak tidak perlu lagi mengimpor energi untuk menggerakkan peralatan pendukung pabrik.

Saat ini, pabrik amoniak dengan proses steam reforming menggunakan gas alam antara 28 hingga 35,5 GJ/ton amoniak, dengan rincian 20-22 GJ/ton digunakan sebagai bahan baku, 7,2 – 9,0 GJ/ton dikonsumsi sebagai bahan bakar di primary reformer, dan 0,5-4,2 GJ/ton digunakan pada auxiliary boilers dan lain-lain. Proses steam reforming pada pabrik amoniak juga mengalami pembaharuan-pembaharuan teknologi. Saat ini, telah terdapat berbagai macam teknologi produksi amoniak yang telah dikembangkan oleh beberapa lisensor seperti Kellog, Topsoe, Uhde, Casale, dan lain-lain. Beberapa konfigurasi baru yang diimplementasikan yaitu penggunaan panas secondary reformer untuk primary reformer

(heat exchange autothermal reforming) hingga terdapat teknologi yang tidak menggunakan secondary reformer. Setiap konfigurasi proses memiliki konsumsi energi dan bahan baku

yang berbeda-beda. Tabel 2.1 menunjukkan konsumsi energi dan bahan baku pada berbagai konfigurasi teknologi terbaru proses produksi amoniak berbasis steam reforming di dunia.

(15)

7 Tabel 2.1. Konsumsi energi dan bahan baku proses produksi amoniak menggunakan

konfigurasi teknologi steam reforming

Nama proses Penggunaan energi (GJ/t NH3)

Advanced conventional primary reforming

Kellog Low-Energy Ammonia Process 27.9 (27.01)

Haldor Topsoe Process 27.9

Uhde Process 28.0 (27.0)

LEAD Process 29.3

Exxon Chemical Process 29.0

Fluor Process 32.0

Lummus Process 29.6 – 33.5

Processes with reduced primary refiner firing

Braun Purifier Process 28.0 (27.0)

ICI AMV Process 28.5

Foster Wheeler AM2 Process 29.3

Humphreys & Glasgow BYAS Process 28.7

Jacobs Plus Ammonia Technology 28.8 (26.8)

Montedison Low-Pressure Process 28.1

Kellogg’s LEAP Process <28.0

Processes without a primary reformer

ICI LCA Process 29.3

Kellog Brown and Root (KBR) KAAPplus Process 27.2

Chiyoda Process N/A

Processes without a secondary reformer

KTI PARC Process 29.3 – 31.8

Linde LAC Process 28.5 (29.32)

Humphreys & Glaslow MDF Process 32.82

(Sumber : Industrial Efficiency Technology Database- Ullmann’s, 2011) 1

. Energy use when steam is exported 2

. Energy use when CO2 is recovered

2.2. Pabrik Amoniak di Indonesia

Kebutuhan amoniak di Indonesia diproduksi oleh 5 anak perusahaan PT. Pupuk Indonesia yang tergabung dalam PIHC (Pupuk Indonesia Holding Company) yaitu PT. Petrokimia Gresik (PKG), PT. Pupuk Kujang (PKC), PT. Pupuk Kaltim (PKT), PT. Pupuk Iskandar Muda (PIM), dan PT. Pupuk Sriwidjaya Palembang. Berdasarkan data dari PT. Pupuk Indonesia, kapasitas produksi amoniak existing di Indonesia pada tahun 2013 sekitar 5.236.500 ton. Selain itu, teknologi proses produksi amoniak juga beraneka ragam yaitu Kellog, ICI, Topsoe dan Lurgi. Kapasitas produksi existing, teknologi, serta konsumsi energi

(16)

8 dan bahan baku pada masing-masing anak produsen amoniak di Indonesia ditunjukkan oleh Tabel 2.2 hingga Tabel 2.6.

Tabel 2.2 Produksi amoniak di PT. Pupuk Sridwijaya Palembang (PUSRI)

Dekripsi Unit PT. Pupuk Sriwidjaya Palembang

P-II P-III P-IV P-IB Total

Kapasitas

produksi Ton/Tahun 262.000 396.000 396.000 445.500 1.499.500

Tahun Beroperasi Tahun 1974 1976 1977 1994

Teknologi Teknologi Kellog Kellog + ICI Kellog + ICI Kellog + ICI (Sumber : http://pupuk-indonesia.com/ )

Rerata konsumsi bahan baku dan energi spesifik pabrik amoniak di PT. PUSRI ini adalah 39,45 MMBTU/ton NH3 (data laporan tahun 2013 PT.PUSRI). Pembangunan pabrik baru

berupa P-IIB sebagai pengganti pabrik II sedang dilakukan dengan teknologi KBR Purifier berkapasitas produksi amoniak 660.000 ton/tahun dengan konsumsi bahan baku dan energi sebesar 31,49 MMBTU/ton NH3.

Tabel 2.3 Produksi amoniak di PT. Pupuk Kujang Cikampek (PKC) Dekripsi Unit PT. Pupuk Kujang Cikampek

K-1A K-1B Total

Kapasitas produksi Ton/Tahun 330.000 330.000 660.000 Tahun Beroperasi Tahun 1979 2006

Teknologi Teknologi Kellog Kellog

(Sumber : http://pupuk-indonesia.com/ )

Konsumsi bahan baku dan energi pabrik K-1A ini adalah 46,58 MMBTU/ton NH3 sedangkan

pabrik K-1B adalah 33,81 MMBTU/ton NH3 (data laporan tahun 2013 PT. PKC). Disebabkan

ketidakefisienan pabrik K-1A, maka pabrik ini akan diganti dengan pabrik K-1C berkapasitas produksi 2000 MTPD dengan konsumsi bahan baku dan energi 32 MMBTU/ton NH3.

Tabel 2.4 Produksi amoniak di PT. Pupuk Petrokimia Gresik (PKG) Dekripsi Unit PT. Petrokimia Gresik

Total Kapasitas produksi Ton/Tahun 445.000

Tahun Beroperasi Tahun 1994

Teknologi Teknologi Kellog

(17)

9 Konsumsi bahan baku dan energi pabrik amoniak di PKG ini sekitar 36,4 MMBTU/ton NH3

(data Candal Juni 2015). PKG sedang membangun pabrik amoniak baru untuk memenuhi kebutuhan amoniak yang selama ini pemenuhannya melalui impor amoniak.

Tabel 2.5 Produksi amoniak di PT. Pupuk Kalimantan Timur (PKT)

Dekripsi Unit PT. Pupuk Kalimantan Timur

K-I K-II K-III K-IV Total

Kapasitas produksi Ton/Tahun 595.000 595.000 330.000 330.000 1.850.000

Tahun Beroperasi Tahun 1984 1984 1989 2002

Teknologi Teknologi Lurgi Kellog Topsoe Topsoe

Konsumsi bahan baku dan energi pada pabrik amoniak di PKT bervariasi tergantung pada proses yang digunakan. Secara keseluruhan, konsumsi bahan baku dan energi PKT dari ke-4 pabrik adalah 37,55 MMBTU/ ton NH3 (data 2012). Saat ini, PT. Kaltim sedang melakukan

pembangunan pabrik Kaltim V dengan kapasitas pabrik amoniak 2500 MTPD dan konsumsi bahan baku dan energi sebesar 32 MMBTU/ton NH3.

Tabel 2.6 Produksi amoniak di PT. Pupuk Iskandar Muda (PKT) Dekripsi Unit PT. Pupuk Kujang Cikampek

PIM-I PIM-II Total Kapasitas produksi Ton/Tahun 386.000 396.000 782.000 Tahun Beroperasi Tahun 1994 1974

Teknologi Teknologi Kellog Kellog

Konsumsi bahan baku dan energi pabrik amoniak PIM I adalah 41 MMBTU/ton NH3

sedangkan pabrik PIM II adalah 34 MMBTU/ton NH3 (data laporan tahunan PIM 2013).

2.3 Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku dan Energi di Pabrik Amoniak

Konsumsi energi pada pabrik amoniak dengan proses steam reforming terdiri dari energi listrik, energi steam, energi bahan bakar di primary reformer dan superheater. Konsumsi energi tersebut juga dipengaruhi oleh faktor-faktor internal yang berada pada proses produksi yang disebut sebagai energi kredit. Pada steam reforming, bahan baku yang digunakan adalah gas alam. Hal ini menunjukkan bahwa pada produksi amoniak, gas alam dikonsumsi sebagai bahan baku dan energi. Gas alam digunakan sebagai bahan baku untuk menghasilan H2. Gas

(18)

10

steam di boiler, dan api di primary reformer dan superheater. Konsumsi gas alam sebagai

bahan baku dan energi pada pabrik amoniak ditunjukkan oleh gambar 2.2.

B %

Bahan bakar Bahan baku

Gas Alam

NH3

Gas Turbine Generator (Efisiensi ± 22%)

Listrik

Waste Heat Boiler B-2221 Boiler B-1102 (Efisiensi ± 80%) MP Steam Primary reformer Exhausted gas A % C % D % E % F % G % Pompa Kompresor Fan Blower Superheater HP Steam

Gambar 2.2 Skema konsumsi energi dan bahan baku total pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik

Tabel 2.7 menunjukkan karakteristik gas alam yang digunakan di pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik.

Tabel 2.7 Karakteristik gas alam pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik

No. Parameter Nilai

1. Komposisi Gas Alam (% mol) N2 CH4 CO2 C2H4 C3H8 i-C4H10 n- C4H10 i- C5H12 n- C5H12 C6+ 0,363 98,687 0,336 0,338 0,124 0,037 0,013 0,016 0,069 0,017

2. High Heating Value ( BTU/ft3) 1014,06

3. Lower Heating Value (Kcal/Kg) 11748,7

(19)

11 Pada pembahasan selanjutnya akan dibahas mengenai konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan bahan bakar (energi) secara umum dan secara khusus pada pabrik amoniak Petrokimia Gresik.

2.3.1. Gas Alam sebagai Bahan Baku

Bahan utama untuk proses pembuatan amoniak adalah N2 dan H2. Kebutuhan H2 ini dapat

diperoleh dari berbagai sumber, tergantung pada proses pembuatan amoniak yang akan digunakan. Perbandingan beberapa jenis sumber bahan baku H2 pada proses produksi

amoniak ditunjukkan oleh Tabel 2.8.

Tabel 2.8 Perbandingan berbagai parameter pada pabrik amoniak terhadap bahan baku yang digunakan (relatif terhadap gas alam)

Natural gas Heavy oil Coal

Konsumsi energi 1 1,3 1,7

Biaya investasi 1 1,4 2,4

Biaya produksi 1 1,2 1,7

(Sumber : http://www.ceps.eu/system/files/Ammonia.pdf )

Pada proses steam reforming, bahan baku yang digunakan umumnya adalah gas alam. Beberapa kelebihan gas alam dibandingkan bahan baku lainnya adalah tingginya kandungan CH4 yang dimiliki sehingga menghasilkan lebih banyak H2 dibandingkan bahan baku lainnya

pada massa yang sama. Selain itu, pada Tabel 2.8 dapat dilihat bahwa konsumsi energi, biaya investasi dan biaya produksi menggunakan gas alam lebih rendah dibandingkan bahan baku lainnya. Penggunaan gas alam sebagai bahan baku memiliki persentase yang lebih besar dibandingkan penggunaan gas alam sebagai bahan bakar/energi yaitu sekitar 75%.

2.3.2. Gas Alam sebagai Bahan Bakar (Energi)

Pada proses produksi amoniak, selain digunakan sebagai bahan baku, gas alam ini biasanya juga digunakan sebagai bahan bakar/energi. Gas alam sebagai energi digunakan untuk menghasilkan listrik di gas turbine generator (GTG), steam di boiler, panas/api di primary

reformer dan superheater. Selain itu, pengaruh dari energi kredit pun perlu diperhitungkan

terhadap total konsumsi energi produksi amoniak. Persentasi gas alam yang digunakan sebagai bahan bakar terhadap seuruh gas alam yang digunakan pada produksi amoniak adalah sekitar 25%. Penjelasan mengenai berbagai jenis konsumsi energi dijelaskan sebagai berikut.

(20)

12 2.3.2. 1. Energi Steam

Steam merupakan bagian penting dan tidak terpisahkan dari teknologi produksi amoniak

berbasiskan steam reforming. Steam merupakan salah satu bahan baku pada proses produksi amoniak. Steam diperlukan untuk menghasilkan syn gas melalui pereaksiannya dengan gas alam. Selain itu, steam diperlukan sebagai penyuplai energi untuk menjalankan berbagai mesin pabrik seperti pompa, kompresor, dan fan. Dalam penyediaan energi, steam memberikan suatu cara pemindahan sejumlah energi yang terkendali dari suatu pusat pembangkit steam sehingga dihasilkan energi yang efisien dan ekonomis sampai pada titik penggunaannya. Pusat pembangkit steam didalam suatu pabrik biasanya berupa boiler dan

waste heat boiler (WHB). Selain itu, beberapa proses produksi amoniak juga menghaslkan

panas yang digunakan untuk membangkitkan steam seperti secondary reformer. Gambar 2.3 berikut menunjukkan skema unit utilitas yang memasok steam ke pabrik amoniak Petrokimia Gresik. WHB Utilitas B-2221 WHB Secondary Ref. NH3 NH3 B-1102 UBB UREA P = 65 kg/cm2 F = 71 T/jam 173C PC 22220 HPS 123Kg/cm2 PCA 1015 PCA 702 GT 101 Cond S/D MGS 6477 PC 703 Vent MPS 22 Kg/cm2 HC 1042 PCA 1014 Vent MPS 42 Kg/ cm2 Cond Cond 103 JT 101 JT Vent Vent HC 610 Turbine PCA 1016 Vent PCA 1017 To D 1105 ZA I Vent P = 44 kg/cm2 F = 105 T/jam

Gambar 2.3 Skema unit utilitas yang memasok steam ke pabrik amoniak Petrokimia Gresik

Pada pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik, kebutuhan steam diperoleh dari unit utilitas. Pembangkitan steam yang digunakan pada pabrik amoniak ini disuplai dari boiler B1102 dengan bahan bakar gas alam dan WHB B-2221 dari gas buangan unit gas turbin generator (GTG). Seperti pabrik amoniak pada umumnya, panas yang dihasilkan unit secondary

(21)

13

reformer dari pabrik amoniak ini digunakan sebagai pembangkit steam. Steam yang

dibangkitkan ini adalah berjenis high pressure (HP steam) dengan tekanan 120 kg/cm2. HP

steam ini selanjutnya digunakan untuk turbin dan medium pressure steam.

2.3.2.2 Energi Listrik

Salah satu jenis energi primer yang dibutuhkan dalam pabrik amoniak adalah energi listrik. Energi listrik digunakan untuk menjalankan mesin-mesin listrik pabrik amoniak dan unit pendukung (utilitas) amoniak seperti pompa motor, fan, dan blower pada tekanan dan temperatur yang tinggi. Pentingnya kontinuitas suplai energi listrik menyebabkan beberapa pabrik memiliki unit pembangkit energi listrik. Keandalan kapasitas pembangkit listrik ini sangat penting yaitu persesuaian antara kapasitas pembangkit yang terpasang terhadap kebutuhan beban sehingga pasokan energi diharuskan selalu tersedia untuk melayani beban. Terdapat berbagai jenis pembangkit listrik tergantung pada bahan bakarnya. Saat ini, terdapat 5 jenis bahan bakar utama pembangktan tenaga listrik skala besar, yaitu minyak, gas, batubara, hidro dan nuklir serta beberapa pembangkit dengan energi terbarukan berupa biomassa dan geotermal.

Energi listrik yang digunakan pada pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik berasal dari unit pembangkit listrik berbahan bakar gas alam. Unit pembangkit ini adalah gas turbine

generator (GTG) dengan kapasitas terpasang 33 MW. Suplai bahan bakar dari pembangkit

ini diperoleh dari Pulau Kangean melalui pipa gas milik PT Pertamina. Gas yang dibutuhkan adalah 7,5 MMSCFD pada load 22 MW. GTG Pabrik I dilengkapi dengan sistem bahan bakar pengganti, sehingga ketika terjadi gangguan pada pasokan gas maka digunakan bahan bakar kedua sebagai penggantinya yaitu solar.

2.3.2.3 Bahan Bakar di Primary Reformer dan Superheater

Gas alam juga digunakan untuk menyuplai panas di primary reformer dan superheater. Gas alam dan steam masuk melalui pipa-pipa berisi katalis dan bereaksi menghasilkan gas sintesis. Reaksi yang terjadi pada primary reformer adalah sebagai berikut.

CH4 + H2O <===> CO + 3 H2 ∆H = 49,3 kkal/mol (2.1)

(22)

14 Melalui kedua reaksi diatas, secara keseluruhan reaksi yang terjadi bersifat endotermis sehingga memerlukan panas yang diperoleh melalui pembakaran gas alam di dalam tungku yang menghasilkan temperatur sekitar 950-1000 0C.

Pembakaran gas alam untuk superheater digunakan untuk memanaskan uap lanjut pada

superheater pipe sehingga menghasilkan uap yang superheated dan memenuhi persyaratan

untuk menggerakkan turbin uap.

2.3.2.4 Energi Kredit

Energi kredit pada produksi amoniak adalah energi yang diterima oleh pabrik amoniak sebagai pengaruh dari faktor-faktor internal dalam pabrik amoniak tersebut. Energi kredit dapat bersifat negatif ataupun positif terhadap konsumsi energi total produksi amoniak tergantung pada hasil dari faktor-faktor internal yang terjadi. Pada saat pembangunan proses produksi suatu pabrik, lisensor akan memberikan nilai batas tertentu terhadap energi kredit dari teknologi produksi tersebut sehingga perhitungan energi kredit tidak terlalu sering dilakukan. Selain itu, besarnya energi kredit ini relatif kecil dibandingkan energi-energi primer lainnya. Namun, dengan memperhitungkan pengaruh energi kredit, dapat diperoleh konsumsi energi aktual suatu teknologi proses pada keadaan normal sehingga dapat dibandingkan keefisienan antar teknologi produksi dengan lebih akurat. Perhitungan kredit energi ini juga dibutuhkan untuk mengevaluasi jaminan lisensor teknologi yang digunakan. Selain itu, melalui pengevaluasian energi kredit dapat dilakukan perbaikan-perbaikan ataupun modifikasi untuk meningkatkan unjuk kerja proses produksi amoniak secara keseluruhan. Beberapa jenis faktor-faktor internal yang diperhitungkan sebagai kredit energi adalah sebagai berikut.

1. Temperatur Cooling Water (CW) ke Pabrik Amoniak

Cooling water (CW) dihasilkan pada cooling tower (CT) dengan cara mengontakkannya

dengan udara dan menguapkan sebagian air sehingga mendinginkan air umpan masuk CT. Performa dari suatu CT biasanya diekspresikan dalam approach dan range. Approach adalah selisih antara temperatur CW yang dihasilkan CT dengan udara sekitar sedangkan range

(23)

15 adalah selisih antara temperatur air umpan CT dan temperatur CW yang dihasilkan. Gambar 2.4 menunjukkan batasan minimum nilai range dan approach CT.

Gambar 2.4 Batasan minimum nilai range dan approach sebuah cooling tower

(sumber : Z. K. Morvay, D. D. Gvozdenac. Applied Industrial Energy and Environmental Management. 2011. John Wiley and Son)

Pada industri petrokimia, jenis CT yang biasanya digunakan adalah mechanical draft dengan arah aliran counter (berlawanan) ataupun cross (bersilangan). Gambar skema dari CT dengan aliran counter dan cross ditunjukkan oleh gambar 2.5 berikut.

Gambar 2.5 Skema cooling tower dengan tipe mechanical draft aliran counter dan cross

(sumber : Z. K. Morvay, D. D. Gvozdenac. Applied Industrial Energy and Environmental Management. 2011. John Wiley and Son)

Pada konsumsi energi di pabrik amoniak, temperatur CW yang masuk ke pabrik amoniak mempengaruhi konsumsi daya listrik pompa CW. Saat temperatur CW lebih rendah dibandingkan desain, jumlah CW yang harus dialirkan oleh pompa menjadi lebih rendah juga

(24)

16 sehingga memperkecil jumlah konsumsi energi listrik. Kondisi tersebut memberikan kredit energi yang positif terhadap konsumsi energi total pabrik amoniak.

2. Energi Purge Gas

Pada pabrik amoniak, purge gas adalah gas yang dibuang ke lingkungan dengan tujuan mencegah akumulasi gas inert pada syn loop. Gas inert pada pabrik amonia berupa Ar, N2,

dan CH4. Aliran purge gas ini pada awalnya mengandung Ar, N2, CH4, H2, dan sedikit NH3.

Kandungan H2 dan NH3 yang terdapat pada aliran biasanya diserap kembali. Purge gas ini

dapat dimanfaatkan juga sebagai bahan bakar untuk memasok kebutuhan panas di primary

reformer. Adanya purge gas dalam produksi amoniak menunjukkan terdapatnya energi yang

terbawa purge gas sehingga akan mempengaruhi konsumsi energi pabrik amoniak.

3. Performa Kompresor

Kompresor adalah peralatan mekanik yang digunakan untuk memberikan energi pada fluida gas/udara agar dapat mengalir dari satu tempat ke tempat lain secara kontinu atau untuk menaikkan tekanan. Penambahan energi tersebut dapat tejadi karena adanya gerakan mekanik sehingga kompresor mengubah energi mekanik (kerja) ke dalam energi tekanan (potensial) dan panas yang tidak berguna.

Salah satu hal yang mempengaruhi kinerja dari suatu kompresor adalah temperatur aliran masuk gas. Kompresor menghasilkan panas pada operasinya yang kontinyu. Panas ini dilepaskan ke kamar/ruang kompresor sehingga memanaskan udara masuk. Hal ini mengakibatkan rendahnya efisiensi volumetrik dan pemakaian daya menjadi lebih besar sehingga, sebelum masuk kompresor, aliran gas masuk didinginkan terlebih dahulu. Hal ini dimaksudkan karena saat temperatur rendah maka rapat massa gas akan naik (pada kapasitas aliran yang sama) sehingga laju aliran massa akan meningkat pada laju volumetrik yang tetap yang menyebabkan daya yang dibutuhkan kompresor untuk mengalirkan gas yang sama menjadi lebih rendah. Perbedaan temperatur aliran masukan ini akan berpengaruh pada jumlah total energi yang dikonsumsi. Temperatur aliran masuk yang rendah akan meningkatkan efisiensi energi kompresor. Hal ini pun berlaku pada pabrik amoniak yang mencakup banyak kompresor seperti pada kompresi gas sintesis.

(25)

17 4. Kandungan CO2

Gas CO2 adalah salah satu produk samping dari proses steam reforming. Keberadaan CO2 ini

harus dihilangkan karena merupakan racun bagi katalis Fe2O5 dalam konverter amoniak. Pada

pabrik pupuk, CO2 yang dihasilkan oleh pabrik amoniak ini digunakan untuk bahan baku

pabrik urea. Salah satu metode yang umum digunakan pada penghilangan gas CO2 di pabrik

amoniak adalah melalui absorbsi dengan absorben tertentu seperti larutan Benfield.

Proses penghilangan CO2 dengan metode tersebut dilakukan dalam 2 tahapan yaitu absorbsi

gas CO2 dan pelepasan gas CO2 untuk regenerasi larutan Benfield di stripper. Proses absorbsi

dilakukan pada tekanan tinggi dan temperatur rendah sedangkan proses stripping dilakukan pada tekanan rendah dan temperatur tinggi sehingga sebelum dilakukan daur ulang, larutan Benfield didinginkan terlebih dahulu. Hal ini menunjukkan bahwa performa unit pendingin sebelum absorber cukup berpengaruh terhadap performa penghilangan gas CO2.

Selain dengan absorbsi, penghilangan kandungan CO2 pun dilakukan lebih lanjut pada

metanator. Hal ini disebabkan kadar CO2 maksimum pada sintesis amoniak adalah 10 ppm.

Pada metanator, dibutuhkan gas H2 untuk mengubah CO2 menjadi CH4. Hal ini menunjukkan

kadar CO2 yang tinggi pada aliran masukan metanator akan menyebabkan konsumsi gas H2

yang tinggi pula sehingga akan mengurangi gas H2 yang akan bereaksi membentuk NH3.

Berkurangnya gas H2 menyebabkan konversi kesetimbangan bergeser ke kanan sehingga

produk amoniak yang terbentuk lebih sedikit.

5. Temperatur Produk Amoniak

Terdapat beberapa produk amoniak yang dihasilkan oleh suatu pabrik amoniak yaitu hot

product dan cold product. Temperatur dari cold product sekitar -330C sedangkan hot product 300C. Temperatur dari total produk amoniak ini berpengaruh pada konsumsi energi amoniak. Hal ini terjadi karena konsumsi energi yang cukup besar diperlukan untuk mengkondensasi amoniak yang terbentuk hingga memenuhi spesifikasi produk tertentu. Jika produk amoniak dapat disuplai dalam bentuk gas, konsumsi energi menjadi lebih relatif lebih kecil dibandingkan jika produk amoniak harus disuplai dalam keadaan liquid pada -330C.

(26)

18 6. Temperatur HP Steam

High pressure steam adalah steam yang dihasilkan melalui pemanfaatan panas aliran

keluaran secondary reformer. Tekanan HPS adalah sekitar 120 kg/cm2. HPS ini selanjutnya akan digunakan pada turbin dan juga diubah menjadi MP steam (42,2 kg/cm2) untuk kebutuhan mesin-mesin pabrik amoniak. MP steam selanjutnya pun akan digunakan pada turbin. Untuk menjaga steam tidak mengalami kondensasi saat pemanfaatannya, maka temperatur HP steam diatur pada nilai tertentu. Semakin rendah temperatur HPS maka kebutuhan HPS akan semakin banyak untuk beban yang sama begitupun sebaliknya. Hal ini menunjukkan bahwa perbedaan temperatur HPS berdampak pada konsumsi energi pabrik amoniak.

7. Rasio S/C

Rasio steam to carbon (S/C) adalah perbandingan jumlah steam yang dipasok ke dalam proses primary reforming terhadap karbon yang berada pada gas alam. Literatur menyarankan penggunaan rasio S/C yang tinggi untuk mencegah masalah mekanikal selama proses keberjalanan pabrik. Rasio S/C yang tinggi menjadi lebih efektif karena beberapa faktor yaitu akan mengonversi CH4 pada keadaan setimbang sehingga methane slip menjadi

lebih sedikit. Selain itu, rasio S/C yang tinggi pun akan menghambat pembentukan karbon di reformer. Salah satu kelemahan dari pemakaian rasio S/C yang tinggi adalah konsumsi steam menjadi lebih besar karena adanya kelebhan steam yang tidak bereaksi. Melalui rasio S/C yang rendah, konsumsi energi memang menjadi lebih kecil tetapi akan meningkatkan

methane slip dan deposit karbon di reformer yang akan menyebabkan local overheating. Hal

ini menyebabkan perlu dilakukannya optimasi pada rasio S/C.

Berdasarkan data literatur, rasio S/C yang optimum adalah sekitar 3. Pada S/C sebesar 4, kebutuhan energi cukup besar perbedaannya dengan rasio S/C sebesar 3 sehingga kenaikan total biaya menjadi lebih besar dibandingkan performa yang dihasilkan. Pada rasio 2,5 jumlah

methane slip cukup besar sehingga tidak direkomendasikan. Pada pabrik amoniak, perbedaan

rasio S/C dengan S/C desain akan berpengaruh terhadap total konsumsi energi secara keseluruhan.

(27)

19 BAB III

METODOLOGI PENYELESAIAN

3.1. Sumber Data

Data-data yang dibutuhkan dalam perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pada pabrik amoniak berupa data komponen dalam suatu aliran, komposisi, tekanan, temperatur, dan laju alir. Seluruh data tersebut diperoleh dari bagian distributed control

system (DCS) amoniak serta utilitas Departemen Produksi I. Sebelum proses pengambilan

data, penentuan titik pengambilan data diperoleh dari piping and instrumentation diagram (P&ID). Selain itu terdapat pula data nilai kalor gas alam yang diperoleh dari bagian Laboratorium Produksi I.

Data spesifikasi berbagai alat yang digunakan pada perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi diperoleh dari equipment list yang bagian Dokumen dan Teknologi Informasi (Doktekin) serta dari bagian listrik Departemen Pemeliharaan I. Sebagai data pembanding perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak secara aktual, digunakan data bagian Perencanaan dan Pengendalian Produksi I (Candal) dan data desain pabrik ( performance test) yang diperoleh dari bagian Departemen Proses dan Pengelolaan Energi (PPE). Berbagai data yang digunakan pada setiap bagian perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi dijelaskan sebagai berikut.

3.1.1. Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku

Gas alam digunakan sebagai bahan baku pada pabrik amoniak Petrokimia Gresik. Data-data yang dibutuhkan untuk konsumsi gas alam sebagai bahan baku adalah sebagai berikut.

- Nilai GHV (Gross Heating Value) dari gas alam, diperoleh dari Laboratorium Produksi I - Data laju alir gas alam total sebagai bahan bakar diperoleh dari aliran FI1028B bagian

amoniak

- Data laju alir gas alam sebagai bahan baku diperoleh dari selisih antara aliran FI1042B (laju alir masuk total gas alam) dan aliran FI1028B (laju alir gas alam untuk primary

(28)

20 - Kapasitas produksi amoniak pada saat titik pengambilan data, diperoleh dari aliran

FI1058D bagian amoniak

3.1.2. Konsumsi Gas Alam sebagai Energi

Gas alam digunakan sebagai bahan bakar di Petrokimia Gresik yang meliputi bahan bakar di

primary reformer dan superheater, pembangkitan steam di boiler dan WHB, dan penghasil

listrik di GTG. Berikut ini adalah penjelasan sumber data dari masing-masing konsumsi gas alam untuk kebutuhan energi tersebut.

3.1.2.1 Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Bakar di Primary Reformer dan Superheater

Gas alam digunakan sebagai bahan bakar pada primary reformer dan superheater pabrik amoniak Petrokimia Gresik. Data-data yang dibutuhkan untuk konsumsi gas alam sebagai bahan bakar tersebut adalah sebagai berikut.

- Nilai GHV (Gross Heating Value) dari gas alam, diperoleh dari Laboratorium Produksi I - Data laju alir gas alam sebagai bahan bakar di primary reformer dan superheater

diperoleh dari aliran FI1028B

- Kapasitas produksi amoniak pada saat titik pengambilan data, diperoleh dari aliran FI1058D bagian amoniak

3.1.2.2 Konsumsi Gas Alam sebagai Energi Listrik

Energi listrik yang dibutuhkan oleh pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik diperoleh dari unit

gas turbine generator (GTG) bagian utilitas. Energi listrik ini mencakup penyediaan daya

motor-motor untuk pompa-pompa dalam menyokong pemenuhan kebutuhan steam dari B-1102, CW dari T-2211A dan T-1201A, air demineralisasi dari DP-I dan DP-II, soft water dari produk LSU, instrument air dari C-2231 ABD, dan power untuk unit amoniak. Data-data yang dibutuhkan untuk konsumsi energi dan bahan baku listrik adalah sebagai berikut.

- Daya masing-masing motor listrik yang sedang beroperasi, baik pada pabrik amoniak ataupun utilitas pendukung pabrik amoniak serta lamanya waktu operasi. Daftar motor-motor listrik yang sedang beroperasi pada saat pengambilan data diperoleh dari bagian DCS amoniak dan DCS utilitas. Daya aktual masing-masing motor diperoleh dari

(29)

21 SS-2, dan SS-4. Selain itu, pengambilan rekapan data beberapa daya motor dapat dilakukan melalui DCS utilitas. Untuk motor-motor berkapasitas kecil yang tidak memiliki alat ukur, daya yang digunakan adalah daya desain motor (dari bagian listrik di Departemen Pemeliharaan).

- Load dari GTG, diperoleh dari DCS Utilitas

- Laju alir gas alam yang dibutuhkan GTG, diperoleh dari DCS Utilitas

- Nilai GHV (Gross Heating Value) dari gas alam, diperoleh dari Laboratorium Produksi I - Kapasitas produksi amoniak pada saat titik pengambilan data, diperoleh dari aliran

FI1058D bagian amoniak

3.1.2.3 Konsumsi Gas Alam sebagai Energi Steam

Steam untuk pabrik amoniak diperoleh dari boiler B-1102 dan WHB pada bagian utilitas.

Data-data yang dibutuhkan untuk konsumsi energi dan bahan baku steam adalah sebagai berikut.

- Nilai GHV (Gross Heating Value) dari gas alam, diperoleh dari Laboratorium Produksi I - Laju alir gas alam yang digunakan sebagai bahan bakar pada boiler B-1102, diperoleh

dari data harian DCS Utilitas

- Laju alir gas alam yang digunakan untuk tambahan bahan bakar pada WHB utilitas, diperoleh dari data harian DCS Utilitas

- Laju alir steam yang diproduksi unit boiler B1102 bagian utilitas dengan menggunakan data laju alir boiler feed water (BFW) total FIC600, laju alir BFW ke desuperheater FIQR616, dan blowdown (sebanyak 3% dari laju alir BFW yang masuk boiler B1102), diperoleh dari DCS utilitas

- Laju alir steam yang diproduksi oleh WHB utilitas, diperoleh dari data harian DCS Utilitas

- Laju alir steam yang dikonsumsi pabrik amoniak dari boiler B1102, diperoleh dari data aliran FI1092 dari DCS amoniak

- Laju alir steam yang dikonsumsi pabrik amoniak dari WHB utilitas, diperoleh dari data aliran FI1091B dari DCS amoniak

- Bukaan valve HC1402 interkoneksi steam dari pabrik amoniak ke urea, dapat diperoleh dari DCS amoniak maupun DCS Utilitas

- Kapasitas produksi amoniak pada saat titik pengambilan data, diperoleh dari aliran FI1058D bagian amoniak

(30)

22 3.1.2.4 Konsumsi Energi Kredit

Terdapat beberapa jenis energi yang termasuk dalam energi kredit pada pabrik amoniak. Data-data yang dibutuhkan untuk credit energy adalah sebagai berikut.

a. Temperatur CW

- Temperatur CW ke pabrik amoniak (TI1817), diperoleh dari DCS amoniak - Temperatur CW ke pabrik amoniak desain, diperoleh dari bagian PPE b. Purge gas

- Laju alir purge gas dari 103 L (hydrogen recovery unit), dengan data aliran FI1075 di DCS amoniak

- Komposisi aliran purge gas dari 103 L, diperoleh dari data desain pabrik

- Laju alir purge gas dari 103 E LP scrubber, diperoleh dari data desain pabrik (tidak dilengkapi FI)

- Komposisi aliran purge gas dari 103 E, diperoleh dari data desain pabrik c. Unjuk Kerja 150-C/130-C

- Temperatur aliran keluaran 115 C (cooling sebelum memasuki kompresor syn gas tahap 1)

- Temperatur aliran keluaran 130 C (cooling sebelum memasuki kompresor syn gas tahap 2)

d. Unjuk Kerja 109-C

- Jumlah CO2 yang keluar dari KO drum 102-F2, diperoleh dari laporan analisa harian

PPE

- Jumlah CO2 yang keluar dari KO drum 102-F2 desain, diperoleh dari data desain

dari PPE e. Kondisi HP Steam

- Temperatur HP steam, diperoleh dari TI1553 bagian DCS amoniak - Temperatur HP steam desain, diperoleh dari data desain di PPE f. Temperatur Produk NH3

- Temperatur warm product, diperoleh melalui data TIC1796 di DCS amoniak - Laju alir warm product, diperoleh melalui data FQI1060 di DCS amoniak - Temperatur cold product, diperoleh melalui data TIC1796 di DCS amoniak - Laju alir cold product, diperoleh melalui data FQI1060 di DCS amoniak

- Kurva hubungan antara energi terhadap temperatur produk amoniak, diperoleh dengan ekstrapolasi data performance test

(31)

23 g. Rasio S/C

- Rasio S/C aktual yang diperoleh dari data FFY1201 di DCS amoniak

3.2. Pengolahan Data

Data-data aktual dan desain yang telah dikumpulkan kemudian diolah sehingga diperoleh konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik. Data diperoleh pada 6 titik percobaan yaitu pada 17 Juni 2015, 21 Juni 2015, 24 Juni 2015, 26 Juni 2015, 29 Juni 2015, dan 30 Juni 2015. Beberapa asumsi dalam pengolahan data pun dilakukan karena tidak tersedianya beberapa data yang dibutuhkan. Perhitungan dan asumsi-asumsi yang dilakukan pada perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak adalah sebagai berikut.

3.2.1 Gas Alam sebagai Bahan Baku

Penentuan energi gas alam yang digunakan sebagai bahan baku ditunjukkan oleh persamaan 3.1 berikut.

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑠𝑝𝑒𝑠𝑖𝑓𝑖𝑘 [_{𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻}𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈

3] =

𝐺𝐻𝑉 [_{𝑆𝐶𝐹𝐷}𝐵𝑇𝑈 ] 𝑥 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝐴𝑙𝑖𝑟 𝐺𝑎𝑠 𝐴𝑙𝑎𝑚 [𝑀𝑀𝑆𝐶𝐹𝐷 ]

𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑁𝐻3[𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3] (3.1)

Nilai GHV gas alam diasumsikan sama pada bulan Juni karena nilai GHV dianalisis per bulan di Laboratorium Produksi I.

3.2.2 Gas Alam sebagai Bahan Bakar

3.2.2.1 Gas Alam sebagai Bahan Bakar di Primary Reformer dan Superheater

Penentuan energi gas alam yang digunakan sebagai bahan bakar di primary reformer dan

superheater ditunjukkan pula oleh persamaan 3.1 yang digunakan pada penentuan energi gas

(32)

24 3.2.2.2 Gas Alam sebagai Bahan Bakar Pembangkitan Steam

Penentuan energi steam diperoleh melalui pengolahan data pada boiler B1102, WHB, dan interkoneksi pabrik amoniak dan pabrik urea. Penentuan energi steam yang digunakan baik pada boiler B1102 maupun pada WHB ditunjukkan oleh persamaan 3.2 berikut.

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈

𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3 =

𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑃𝑟𝑜𝑑 . 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 _{𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚}𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 𝑥 𝐾𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢 𝑕𝑎𝑛 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑁𝐻3 [𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 ]

𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑁𝐻3[𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3] (3.2)

Berdasarkan persamaan 3.2 diatas, nilai laju produksi steam baik pada boiler B1102 maupun WHB ditentukan melalui persamaan 3.3 berikut.

𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈

𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 =

𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎 𝑕 𝐺𝑎𝑠 𝐴𝑙𝑎𝑚 𝑀𝑀𝑆𝐶𝐹𝐷 𝑥 𝐺𝐻𝑉 [𝐵𝑇𝑈_𝑆𝐶𝐹]

𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎 𝑕 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 [𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 ] (3.3)

Penentuan energi steam yang melewati interkoneksi antara pabrik amoniak dan urea diperoleh dengan menggunakan recommended velocity dari bukaan valve HC1402 untuk penentuan laju alir steam di pipa interkoneksi. Hal ini dilakukan karena tidak terdapat FI pada pipa tersebut. Asumsi-asumsi yang digunakan pada penentuan recommended velocity ini adalah kecepatan volumetrik dan densitas steam di dalam pipa interkoneksi dianggap homogen. Nilai laju produksi steam pada pipa interkoneksi diperoleh dari persamaan 3.4 berikut.

𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑃𝑟𝑜𝑑. 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑘𝑜𝑛𝑒𝑘𝑠𝑖 = 𝐿𝑎𝑗𝑢 .𝑃𝑟𝑜𝑑 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝐵𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟 𝑥 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎 𝑕 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑃𝑟𝑜𝑑 .𝑁𝐻3

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑘𝑒 𝑃𝑎𝑏𝑟𝑖𝑘 𝑁𝐻3 + 𝐿𝑎𝑗𝑢 .𝑃𝑟𝑜𝑑 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑊𝐻𝐵 𝑥 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎 𝑕 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑃𝑟𝑜𝑑 .𝑁𝐻_{𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑘𝑒 𝑃𝑎𝑏𝑟𝑖𝑘 𝑁𝐻} 3

3 (3.4)

Selanjutnya, nilai energi steam yang melalui pipa interkoneksi ditunjukkan oleh persamaan 3.5 berikut.

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 _{𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻}𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 3 =

𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑃𝑟𝑜𝑑 . 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑘𝑜𝑛𝑒𝑘𝑠𝑖 _{𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚}𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 𝑥 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 𝐸𝑘𝑠𝑝𝑜𝑟 [𝑡𝑜𝑛 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 ]

𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡 𝑎𝑠 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑁𝐻3[𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3] (3.5)

3.2.2.2 Gas Alam sebagai Bahan Bakar untuk Energi Listrik

Penentuan konsumsi energi listrik yang digunakan untuk memproduksi amoniak diperoleh dengan menentukan jumlah energi listrik yang dibutuhkan oleh setiap motor dengan ditunjukkan oleh persamaan 3.6 berikut.

(33)

25 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐿𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘 𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 = 𝐷𝑎𝑦𝑎 𝐴𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟 𝐾𝑊 𝑥 𝑊𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑠𝑖 𝑗𝑎𝑚 𝑥3600𝑥 0,9447

1.000.000 (3.6)

Energi listrik yang dikonsumsi oleh motor-motor tersebut diperoleh dari GTG yang berbahan bakar gas alam. Energi yang terkandung dalam gas alam yang digunakan pada GTG ditunjukkan oleh persamaan 3.7 sebagai berikut.

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐺𝑎𝑠 𝐴𝑙𝑎𝑚 𝐺𝑇𝐺 [𝐾𝐽_𝑠] = 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝐴𝑙𝑖𝑟 𝐺𝑎𝑠 𝐴𝑙𝑎𝑚 𝑀𝑀𝑆𝐶𝐹𝐷 𝑥 𝐺𝐻𝑉

𝐵𝑇𝑈

𝑆𝐶𝐹𝐷 𝑥 106𝑥 1055

1000 𝑥 24 𝑥 3600 (3.7)

Panas yang hilang pada GTG menjadi exhausted gas ditunjukkan oleh persamaan 3.8 sehingga efisien GTG diperoleh dari persamaan 3.9

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐸𝑥𝑕𝑎𝑢𝑠𝑡𝑒𝑑 𝐺𝑎𝑠 𝐺𝑇𝐺 𝐾𝐽_𝑠 = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑔𝑎𝑠 𝑎𝑙𝑎𝑚 𝐺𝑇𝐺 𝐾𝐽_𝑠 − 𝐿𝑜𝑎𝑑 𝐺𝑇𝐺 𝐾𝐽_𝑠 (3.8) 𝐸𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛𝑠𝑖 𝐺𝑇𝐺 = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐺𝑎𝑠 𝐴𝑙𝑎𝑚 𝐺𝑇𝐺 𝐾𝐽 𝑠 − 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐸𝑥𝑕𝑎𝑢𝑠𝑡𝑒𝑑 𝐺𝑎𝑠 𝐺𝑇𝐺 [ 𝐾𝐽 𝑠] 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐺𝑎𝑠 𝐴𝑙𝑎𝑚 𝐺𝑇𝐺 𝐾𝐽_𝑠 (3.9)

Sehingga, konsumsi energi listrik total pabrik amoniak ditunjukkan oleh persamaan 3.10 berikut. 𝐾𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑠𝑖 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑙𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘 _{𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻}𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 3 = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐿𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘 𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟 [𝑀𝑀𝐵𝑇𝑈 ] 𝐸𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛𝑠𝑖 𝐺𝑇𝐺 𝑥 𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑃𝑟𝑜𝑑 .𝑁𝐻3[𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3] (3.10) 3.2.2.3 Energi Kredit

Penentuan konsumsi energi dan bahan baku pabrik amoniak yang termasuk pada energi kredit adalah sebagai berikut.

a. Temperatur cooling water (CW)

Setiap kenaikan temperatur CW yang masuk ke pabrik amoniak sebesar 30C dari desain, maka diperlukan konsumsi energi dan bahan baku ekstra sebesar 0,089 Gcal/ ton NH3.

Temperatur CW desain adalah 320C. Penentuan credit energy pada temperatur CW ditunjukkan oleh persamaan 3.11 berikut.

Energi kredit 𝐶𝑊 [_{𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻}𝐺𝑐𝑎𝑙 3] = 𝑇𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 −𝑇𝑑𝑒𝑠𝑎𝑖𝑛 3 𝑥 0,089[ 𝐺𝑐𝑎𝑙 𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻3] (3.11)

(34)

26 b. Purge gas

Penentuan energi kredit akibat adanya purge gas ditunjukkan oleh persamaan 3.12 sebagai berikut. Energi kredit 𝑃𝑢𝑟𝑔𝑒 𝐺𝑎𝑠 [ 𝐺𝑐𝑎𝑙 𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻3] = 𝐺𝐻𝑉[𝐺𝑐𝑎𝑙_𝑘𝑔 ]𝑥 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑃𝑢𝑟𝑔𝑒 𝐺𝑎𝑠 [_𝑗𝑎𝑚𝑘𝑔 ] 𝑥 24[𝑗𝑎𝑚 ] 𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑃𝑟𝑜𝑑 .𝑁𝐻3[𝑡𝑜𝑛 𝑁𝐻3] (3.12) c. Unjuk Kerja 115-C/130-C

Penentuan energi kredit pengaruh dari unjuk kerja 150-C/130-C ditunjukkan oleh persamaan 3.13 sebagai berikut. Energi kredit 115𝐶 130𝐶 [_{𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻}𝐺𝑐𝑎𝑙 3] = 𝑇𝑜𝑢𝑡 115𝐶 [𝑜𝐶]− 𝑇𝑜𝑢𝑡 130𝐶 [𝑜 𝐶] 10,5 [𝑜_𝐶] 𝑥 0,011 [ 𝐺𝑐𝑎𝑙 𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻3] (3.13) d. Unjuk Kerja 109-C

Penentuan kredit energi pengaruh dari unjuk kerja 180C ditunjukkan oleh persamaan 3.14 sebagai berikut. Jumlah CO2 desain keluaran KO drum adalah 600 ppm.

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑘𝑟𝑒𝑑𝑖𝑡 109𝐶 _{𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻}𝐺𝑐𝑎𝑙 3 = 𝐶𝑂2𝑜𝑢𝑡 𝐾𝑂 𝑑𝑟𝑢𝑚 𝑝𝑝𝑚 − 600 [𝑝𝑝𝑚 ] 100 [𝑝𝑝𝑚 ] 𝑥 0,0011 𝐺𝑐𝑎𝑙 𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻3 (3.14) e. Kondisi HP Steam

Penentuan energi kredit pengaruh dari kondisi HP steam ditunjukkan oleh persamaan 3.15 sebagai berikut. Temperatur HP steam desain adalah 510 0C.

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑘𝑟𝑒𝑑𝑖𝑡 𝑇𝐻𝑃 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 _{𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻}𝐺𝑐𝑎𝑙 3 = 510 [𝑜_{𝐶] − 𝑇} 𝐻𝑃 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚 [𝑜𝐶] 15 [𝑜_𝐶] 𝑥 0,011 𝐺𝑐𝑎𝑙 𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻3 (3.15) f. Temperatur Produk NH3

Penentuan energi kredit pengaruh temperatur produk NH3 diperoleh dari kurva hubungan

konsumsi energi dan bahan baku amoniak terhadap temperatur rata-rata seluruh produk amoniak.

g. Rasio S/C

Penentuan energi kredit pengaruh dari rasio S/C ditunjukkan oleh persamaan 3.16 sebagai berikut. Rasio S/C desain adalah 3,2.

𝐾𝑟𝑒𝑑𝑖𝑡 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑟𝑎𝑠𝑖𝑜 𝑆/𝐶 𝐺𝑐𝑎𝑙 𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻3 = 𝑅𝑎𝑠𝑖𝑜 𝑆/𝐶 − 3,2 0,1 𝑥 0,02 𝐺𝑐𝑎𝑙 𝑇𝑜𝑛 𝑁𝐻3 (3.16)

(35)

27 BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Perbandingan Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku dan Energi Pabrik Amoniak antara Perhitungan Aktual, Data Candal, dan Data Performance test

Hasil perbandingan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak pada 6 titik percobaan (17 Juni 2015, 21 Juni 2015, 24 Juni 2015, 26 Juni 2015, 29 Juni 2015, dan 30 Juni 2015) antara perhitungan aktual, data bagian Candal (Perencanaan dan Pengendalian), dan data performance test (2 Juni 1994) ditunjukkan oleh tabel 4.1 sebagai berikut.

Tabel 4.1 Perbandingan konsumsi bahan baku dan energi spesifik produk amoniak data aktual, Candal dan performance test 2 Juni 1994

Tanggal Konsumsi gas alam

Perhitungan

Aktual Data Candal

Performance test 2 Juni 1994 Konsumsi gas alam (MMBTU/ton NH3) Konsumsi gas alam (MMBTU/ton NH3) Galat (%) Konsumsi gas alam (MMBTU/ton NH3) Galat (%) 17 Juni 2015 Gas alam (bahan baku dan bahan bakar di primary reformer dan superheater) 28,97 29,06 0,32 29,13 0,56 Konsumsi steam 4,88 5,13 5,10 2,64 45,91 Konsumsi listrik 2,37 2,10 11,23 1,79 24,44 Energi kredit 0,77 2,04 164,62 Total 35,44 36,29 2,38 31,52 11,07 21 Juni 2015 Gas alam (bahan baku dan bahan bakar di primary reformer dan superheater) 29,28 29,23 0,17 29,13 0,53 Konsumsi steam 4,79 5,07 5,45 2,64 44,90 Konsumsi listrik 2,44 2,10 13,91 1,79 26,67 Energi kredit 0,87 2,04 135,27 Total 35,64 36,40 2,11 31,52 11,57

(36)

28 Tabel 4.1 Perbandingan konsumsi bahan baku dan energi spesifik produk amoniak data

aktual, Candal dan performance test 2 Juni 1994 (lanjutan)

Tanggal Konsumsi gas alam

Perhitungan

Aktual Data Candal

Performance test 2 Juni 1994 Konsumsi gas alam (MMBTU/ton NH3) Konsumsi gas alam (MMBTU/ton NH3) Galat (%) Konsumsi gas alam (MMBTU/ton NH3) Galat (%) 24 Juni 2015 Gas alam (bahan baku dan bahan bakar di primary reformer dan superheater) 29,52 29,22 1,03 29,13 1,33 Konsumsi steam 4,79 4,90 1,77 2,64 45,05 Konsumsi listrik 2,48 2,15 13,39 1,79 27,82 Energi kredit 0,71 2,04 186,90 Total 36,08 36,26 0,50 31,52 12,63 26 Juni 2015 Gas alam (bahan baku dan bahan bakar di primary reformer dan superheater) 29,33 29,43 0,33 29,13 0,70 Konsumsi steam 4,79 5,03 3,16 2,64 44,89 Konsumsi listrik 2,38 2,15 9,77 1,79 24,90 Energi kredit 0,76 2,04 167,15 Total 35,74 36,60 2,42 31,52 11,81 29 Juni 2015 Gas alam (bahan baku dan bahan bakar di primary reformer dan superheater) 29,76 29,13 2,14 Konsumsi steam 4,87 2,64 45,84 Konsumsi listrik 2,49 1,79 28,10 Energi kredit 0,72 2,04 181,88 Total 36,40 36,40 2,15 31,52 11,54 30 Juni 2015 Gas alam (bahan baku dan bahan bakar di primary reformer dan superheater) 29,91 29,34 1,91 29,13 1,33 Konsumsi steam 4,81 5,01 4,08 2,64 44,91 Konsumsi listrik 2,53 2,18 13,62 1,79 27,82 Energi kredit 0,83 2,04 186,90 Total 36,41 36,52 0,31 31,52 12,63