EVALUASI KINERJA HEAT EXCHANGER 11E-25 PADA
PREHEATING SECTION DALAM CRUDE DISTILLING UNIT I
DI PT PERTAMINA (Persero) REFINERY UNIT IV CILACAP
Evaluation of 11E-25 Heat Exchanger Perfomance Preheating Section in Crude Distilling Unit I at PT PERTAMINA (Persero) Refinery Unit IV Cilacap
TUGAS AKHIR
OLEH
INDAH HANA PRATIWI NIM. 091411049 LINNA NOVIARTI NIM. 091411054
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
JURUSAN TEKNIK KIMIA
PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA
JULI 2012
ABSTRAK
Heat exchanger yang digunakan oleh PT PERTAMINA (Persero) Refinery Unit IV Cilacap
adalah jenis shell and tube. Shell and Tube Heat Exchanger 11E-25 merupakan heat
exchanger yang bertugas memanaskan crude dengan media pemanas long residu. Masalah
yang sering terjadi pada shell and tube heat exchanger yaitu adanya fouling sehingga dapat menurunkan kinerja heat exchanger. Penurunan kinerja heat exchanger dapat dilihat melalui parameter-parameter seperti duty, koefisien perpindahan panas (UA), dan Log Mean
Temperature Difference (LMTD). Penentuan parameter heat exchanger tersebut melibatkan
banyak perhitungan matematika dengan melakukan pendekatan analisis termal dari proses perpindahan panas yang berlangsung di dalam heat exchanger sendiri. Untuk mempermudah perhitungan matematika tersebut digunakan simulator proses yaitu Hysys dan Microsoft Excel. Metode simulator tersebut dapat menunjukkan ketebalan kerak (∆x) yang terbentuk pada heat exchanger 11E-25. Dari hasil analisis yang telah dilakukan, kurva duty mengalami penurunan sebesar 3,57 x 105 Btu/hr tiap hari. Koefisien perpindahan panas mengalami penurunan hingga mencapai nilai 1,114 x 104 Btu/hr.oF tiap hari. Kurva LMTD menunjukkan peningkatan karena telah mengalami fouling. Ketebalan kerak pada tube meningkat dengan laju penebalan sebesar 7 x 10-9 ft tiap hari.
Kata Kunci : Heat Exchanger, Shell and Tube, Kinerja, Duty, Koefisien Perpindahan Panas,
Log Mean Temperature Difference (LMTD), Ketebalan Kerak (r).
ABSTRACT
Heat exchangers used by PT Pertamina (Persero) Cilacap Refinery Unit IV are a kind of shell and tube. Shell and Tube Heat Exchanger 11E-25 is used to heat crude using long residual heating medium. The problem that often by occurs in the shell and tube heat exchanger is the fouling that can decrease the performance of heat exchanger. Performance degradation can be indicated through the heat exchanger parameters such as duty, heat transfer coefficient, and the Log Mean Temperature Difference (LMTD). Determination of parameters of the heat exchanger involves a lot of mathematical calculations to approach the thermal analysis of heat transfer processes that take place in the heat exchanger itself. To simplify the mathematical calculations, simulator called Hysys and Microsoft Excel were employed. Simulator method may indicate crustal thickness (Δx) that formed on the heat exchanger 11E-25. From the analysis that has been done, duty curve decreased by 3,57 x 105 Btu / hr each day. Heat transfer coefficient decreased to reach a value of 1,114 x 104 Btu / hr.oF every day. LMTD curve shows an increase due to fouling has been experienced. Crustal thickness on the tube increases with the thickness of 7 x 10-9 ft per day.
Keyword : Heat Exchanger, Shell and Tube, Performance, Duty (Q), Heat Transfer Coefficient Overall (UA), Log Mean Temperature Difference (LMTD), Crustal Thickness
(r).
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Allah SWT atas limpahan berkat dan rahmat-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir dengan judul “EVALUASI KINERJA HEAT EXCHANGER 11E-25 PADA PREHEATING SECTION DALAM CRUDE DISTILLING UNIT I DI PT PERTAMINA (Persero) REFINERY UNIT IV CILACAP”. Laporan ini merupakan salah satu syarat kelulusan akademik yang telah ditentukan oleh Program Studi Teknik Kimia, Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Bandung.
Penyusunan Laporan Tugas Akhir ini telah mendapatkan bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak, yaitu:
1. Ir. Nurcahyo, M.T. selaku dosen pembimbing tugas akhir 2. Akhmad Syaiful Hasan, S.T. selaku pembimbing lapangan
3. Rispiandi, M.T. selaku Ketua Program Studi D3 Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung dan Koordinator Tugas Akhir Program Studi D3 Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.
4. Ir. Dwi Nirwantoro Nur, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.
5. Para staf bagian Process Engineering PT PERTAMINA (Persero) Refinery Unit IV Cilacap
6. Seluruh staf Tata Usaha JurusanTeknik Kimia Politeknik Negeri Bandung
Penyusun menyadari bahwa laporan ini jauh dari sempurna dan masih banyak kekurangan mengingat keterbatasan pengalaman dan kemampuan penyusun. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan penyusun demi hasil yang lebih baik di masa mendatang. Bandung, Juli 2012 Penyusun
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...i
LEMBAR PENGESAHAN ...iii
CURRICULUM VITAE ...iv
ABSTRAK...v
ABSTRACT ...vi
KATA PENGANTAR...vii
DAFTAR ISI ...viii
DAFTAR GAMBAR ...x
DAFTAR TABEL ...xi
DAFTAR LAMPIRAN ...xii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ...1
1.2 Maksud dan Tujuan ...2
1.3 Ruang Lingkup Masalah ...2
1.4 Tahapan Percobaan ...2
1.5 Sistematika Laporan ...3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Mekanisme Perpindahan Panas ...5
2.2 Jenis dan Fungsi Alat Perpindahan Panas ...6
2.3 Heat Exchanger ...7
2.4 Pemilihan Fluida yang Dilewatkan Shell dan Tube ...20
2.5 Fluida Heat Exchanger 11E-25 ...21
2.6 Analisis Kinerja Heat Exchanger ...22
2.7 Fouling ...26
2.8 Pembersihan Heat Exchanger ...29
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Pengumpulan Data ...31
3.2 Pengolahan Data ... 32 3.3 Diagram Alir Pembuatan Simulasi Proses Preheating Section
33
3.4 Diagram Alir Perhitungan Ketebalan Kerak Berdasarkan Sifat Perpindahan Panas dengan Menggunakan Microsoft Excel .. 35
BAB IV HASIL dan PEMBAHASAN
4.1 Analisis Kinerja Heat Exchanger ... 37 BAB V KESIMPULAN dan SARAN
5.1 Kesimpulan ...43 5.2 Saran ...43 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Spesifikasi Long Residu ...21 Tabel 2.2 Spesifikasi Arabian Light Crude ...22
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tipe aliran counter current flow (berlawanan arah) ... 9
Gambar 2.2 Tipe aliran parallel flow / co-current (searah) ...9
Gambar 2.3 Tipe aliran cross flow (silang) ...10
Gambar 2.4 Desain TEMA untuk Shell and Tube Heat Exchanger ...11
Gambar 2.5 Kontruksi alat penukar kalor jenis Shell and Tube ...12
Gambar 2.6 Jenis Tube Pitch ...15
Gambar 2.7 Kontruksi alat penukar kalor jenis Fixed Tubesheet Heat Exchanger .17 Gambar 2.8 Kontruksi alat penukar kalor jenis U Tube Heat Exchanger...18
Gambar 2.9 Kontruksi alat penukar kalor jenis Floating Tube Sheet Heat Exchanger 19 Gambar 2.10 Aliran co-current dan counter current pada heat exchanger ...25
Gambar 3.1 Diagram Alir Pembuatan Simulasi dengan Menggunakan Hysys 3.2 ...34
Gambar 3.2 Diagram Alir Perhitungan Data dengan Menggunakan Microsoft Excel 36 Gambar 4.1 Kondisi operasi duty 11E-25 ...38
Gambar 4.2 Kondisi operasi UA 11E-25 ...39
Gambar 4.3 Kondisi operasi LMTD 11E-25 ...40
Gambar 4.4 Nilai rk terhadap Waktu ...41
Gambar 4.5 Nilai ∆r terhadap Waktu ...42
DAFTAR PUSTAKA
Admin. 2012. Pemilihan Fluida Pada Shell and Tube Heat Exchanger. (online 20 Maret 2012). Tersedia. http://pelatihanguru.net/latar-belakang-pemilihan-fluida-pada-shell-and-tube-heat-exchanger.
Agustin, Novembri. 2011. Heat Exchanger (Alat Penukar Panas). (online 5 April 2012). Tersedia.http://irbmevonnovembri.blogspot.com/2011/08/heat-exchanger-alat-penukar-panas.html
FK, Ikhsan. 2012. Makalah Alat-Alat Heat Exchanger. (online 29 Juni 2012). Tersedia. http://beck-fk.blogspot.com/2012/05/alat-heat-exchanger.html
Geankoplis, Christie John . 2003. Transport Processess And Separation Process Principles. New Jersey : Pearson Education, Inc.
Kern, D.Q. 1950. Process Heat Transfer. New York: McGraw Hill Book Company.
Morris, M. 2011. Mechanical Design Of Heat Exchangers. (online 1 Juli 2012). Tersedia http://beck-fk.blogspot.com/2012/05/alat-heat-exchanger.html.
PERTAMINA, 1997, “Operating Manual for Fuel Oil Complex I”, Cilacap Refinery Expansion Project, Java, Indonesia.
PERTAMINA, 1997, “Operating Manual for Crude Distilling Unit I (Unit 1100)”, Cilacap Refinery Expansion Project, Java, Indonesia.
Perry, Robert H. 1997. Perry’s Chemical Engineering Handbook. North America : The Mc Graw-Hill Companies, Inc.
Setioko, Bambang. Evaluasi Kinerja Heat Exchanger Dengan Metode Fouling Faktor. (online 18 April 2012).Tersedia.https://docs.google.com/viewer/heat exchanger.undip.ac.id/index.php/teknik/article/download.
Sukma, Indra Wibawa Dwi. Heat Exchanger. (online 28 Juni 2012). Tersedia. http://indrawibawads.files.wordpress.com/2012/01/heatexchanger.pdf.
Tendra,Za. 2011. Heat Exchanger. (online 28 Juni 2012). Tersedia. http://www.scribd.com/doc/86317468/Heat-Exchanger .
Wikipedia. 2011. Turn Around (refining). (online 28 Juni 2012). Tersedia. http://en.wikipedia.org/wiki/Turnaround_%28refining%29.
CURRICULUM VITAE
.
Nama : Indah Hana Pratiwi NIM : 091411049
Alamat : Komperta Sidanegara No.173 B, Cilacap – Jawa Tengah
Tempat Tanggal Lahir : Cilacap, 19 Desember 1991 SD Lulus Tahun : 2003 di SD YKPP 01Cilacap SMP Lulus Tahun : 2006 di SMPN 2 Cilacap SMA Lulus Tahun : 2009 di SMAN 1 Cilacap
Nama : Linna Noviarti NIM : 091411054
Alamat : Kebon Kelapa RT 04/RW 01 Desa Kertajaya Kec. Ngamprah Kab. Bandung Barat
Tempat Tanggal Lahir : Bandung, 24 November 1990 SD Lulus Tahun : 2003 di SD Santo Yusup Cimahi
