LAMPIRAN A NERACA MASSA

(1)

LAMPIRAN A

NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 720 ton/tahun

1 tahun operasi = 300 hari = 720 jam 1 hari operasi = 24 jam

Basis perhitungan = 1 jam operasi Kapasitas produksi dalam 1 jam opersi =

tahun ton 720 x ton kg 1000 x hari tahun 300 1 x jam hari 24 1 = 100 kg/jam = 50 kmol/jam Berat molekul hidrogen = 2,0 kg/kmol

Kemurnian hidrogen yang dihasilkan adalah 99% = 99,99 % x 100 kg/jam = 99,99 kg/jam

Impuritis terdiri air sebesar 0,01 % = 0,01 % x 100 kg/jam = 0,01 kg/jam Komposisi gas alam

CH4 = 94,3996% C2H6 = 3,1% C3H8 = 0,5 % i-C4H10 = 0,1% n-C4H10 = 0,1% C5H12 = 0,2 % H2S = 0,0004 % CO2 = 0,5 % N2 = 1,1 %

(2)

Dengan menggunakan perhitungan neraca massa alur maju. Asumsi :Kapasitas bahan baku (F) = 218,5 kg/jam

Fin_CH4 ₌ 100 3996 , 94 x 218,5 kg/jam = 206,2631 kg/jam Nin _CH 4 = 12,8825 kmol/jam FinC2H6 = 100 1 , 3 x 218,5 kg/jam = 6,7735 kg/jam NinC2H6 = 0,2256 kmol/jam FinC3H8 = 100 5 , 0 x 218,5 kg/jam = 1,0925 kg/jam NinC3H8 = 0,02481 kmol/jam Fini-C4H10 = 100 1 , 0 x 218,5 kg/jam = 0,2185 kg/jam Nini-C4H10 = 0,00376 kmol/jam Finn-C4H10 = 100 1 , 0 x 218,5 kg/jam = 0,2185 kg/jam Ninn-C4H10 = 0,00376 kmol/jam FinC5H12 = 100 2 , 0 x 218,5 kg/jam = 0,437 kg/jam NinC5H12 = 0,00606 kmol/jam FinH2S = 100 0004 , 0 x 218,5 kg/jam = 0,000875 kg/jam NinH2S = 0,000025 kmol/jam FinCO2 = 100 5 , 0 x 218,5 kg/jam = 1,0925 kg/jam NinCO2 = 0,02482 kmol/jam FinN2 = 100 1 , 1 x 218,5 kg/jam = 2,4035 kg/jam NinN2 = 0,08530 kmol/jam

(3)

A.1 Desulfurisasi (R-101)

Berfungsi menghilangkan sulfur yang terdapat didalam gas alam berisi katalis ZnO. Diharapkan sulfur yang keluar dari reactor <0,5 ppm

CH4 CH4 C2H6 3 4 C2H6 C3H8 C3H8 i-C4H10 i-C4H10 n-C4H10 n-C4H10 C5H12 C5H12 H2S H2S CO2 CO2 N2 N2 H2O

Konversi reaksi H2S 97,5% (freepatendonline.com)

r =   x Nain_. r = ) 1 ( 975 , 0 . 000025 , 0   = 0,0000243 H2S + ZnO ZnS + H2O Nin (kmol/jam) 0,000025 Nin Bereaksi (- 0,0000243 ) (- 0,0000243) 0,0000243 0,0000243 ( .r) + Nout (kmol/jam)0,0000007 (Nin – 0,0000243) 0,0000243 0,0000243 Jadi ZnO yang di butuhkan untuk menyerap H2S:

r =   x Nain_. 0,0000243 = ) 1 ( 975 , 0 .   in Na = 0,0000249 kmol Berat Molekul ZnO = 81,38 kg/kmol

(4)

Berat ZnO yang dibutuhkan = 0,0000249 kmol x 81,38 kg/kmol = 0,0020 kg Sulfur yang diserap oleh ZnO menjadi ZnS = 0,0000243 kmol/jam

H2O yang terbentuk (N4 H2O) = 0,0000243 kmol/jam

F4 H2O = 0,0000243 kmol/jam x 18 kg/kmol

F4 H2O = 0,000437 kg/jam

(N4 H2S) = 0,0000007 kmol/jam

F4 H2S = 0,0000007 x 34,066 kg/kmol

F4 H2S = 0,00002384 kg/jam

Tabel L.A.1 Neraca Massa desulfurisasi Komponen Alur Masuk

Alur 3 Alur Keluar Alur 4 F (kg/jam) F (kg/jam) CH4 206,2631 206,2631 C2H6 6,7735 6,7735 C3H8 1,0925 1,0925 i-C4H10 0,2185 0,2185 n-C4H10 0,2185 0,2185 C5H12 0,437 0,437 H2S 0,000875 0,00002384 CO2 1,0925 1,0925 N2 2,4035 2,4035 H2O 0 0,000437 218,5 218,5 A. 2. Mixing point 1

Berfungsi untuk mengontakan gas alam dengan steam

CH4 Steam CH4 C2H6 5 C2H6 C3H8 4 6 C3H8 i-C4H10 i-C4H10 n-C4H10 n-C4H10 C5H12 C5H12 H2S H2S CO2 CO2 N2 N2 H2O H2O X-101

(5)

Rasio penambahan steam 3 mol H2O/mol C

Total mol C dalam umpan (NinC total) = NinCH4 + NinC2H6 + NinC3H8 + Nini-C4H10

+ Ninn-C4H10 + NinC5H12 + NinCO2

= 12,8825 kmol/jam + 0,2256 kmol/jam + 0,02481 kmol/jam + 0,00376 kmol/jam + 0,00376 kmol/jam +0,00606 kmol/jam + 0,02482kmol/jam

= 13,17131 kmol/jam

Steam yang masuk ke mixing point N5_H

2O = Nin C total) x 3

N5 H2O = 13,17131 kmol/jam x 3

N5 H2O = 39,51393 kmol/jam

F5 H2O = 39,51393 kmol/jam x 18 kg/kmol

F5H2O = 711,25074 kg/jam

Tabel. L.A.2 Neraca Massa Mixing point Komponen Neraca Massa Alur 4 Neraca Massa Alur 5 Neraca Massa Alur 6 F (kg/jam) F (kg/jam) F (kg/jam) CH4 206,2631 0 206,2631 C2H6 6,7735 0 6,7735 C3H8 1,0925 0 1,0925 i-C4H10 0,2185 0 0,2185 n-C4H10 0,2185 0 0,2185 C5H12 0,437 0 0,437 H2S 0,00002384 0 0,00002384 CO2 1,0925 0 1,0925 N2 2,4035 0 2,4035 H2O 0,000437 711,2507 711,2511 Total 218,5 711,2507 929,7507 929,7507

(6)

A. 3. Reformer furnace

Berfungsi sebagai tempat terjadinya proses steam reforming yaitu bereaksinya antara steam dan gas alam.

Gas proses terdiri dari CH4, C2H6, C3H8, i-C4H10, n- C4H10, C5H10, H2S, CO, CO2 N2, H2O

5200C, 29 bar

320_{C ,1 bar}

Udara pembakaran

Flue gas

Gas Pembakaran terdiri dari 9000C, 1bar PSA off gas dan gas alam

420C,1bar

Gas proses

8500C, 27,5 bar

Neraca massa yang terdapat di reformer furnace

Terdapat 6 reaksi yang terjadi didalam reformer furnace.

Asumsi: konversi reaksi CH4, C2H6, C3H8, i-C4H10, n-C4H10, C5H12 adalah 99 %

Reaksi 1 r =   x CH N 7 ₄. r = ) 1 ( 99 , 0 . 8825 , 12   r = 12,7536 Ni CH4 + H2O CO + 3H2 Nin 12,8825 39,51393 Reaksi (-1).12,7536 (-1). 12,7536 12,7536 (3). 12,7536 + Nout 0,1289 26,76033 12,7536 38,2610 R-201

(7)

N8CH4 = 0,1289 kmol/jam

F8CH4 = 0,1289 x 16,011 kg/kmol = 2,06381 kg/jam

N8 CO = 12,7536 kmol/jam

F8 CO = 12,7536 kmol/jam x 28,011 kg/kmol = 357,2411 kg/jam N8 H2 =38,2610 kmol/jam

F8 H2 = 38,2610 kmol/jam x 2 kg/kmol = 76,522kg/jam

Reaksi 2 r =   x H C N7 ₂ ₆. r = ) 1 ( 99 , 0 . 2256 , 0   r = 0,2233 Ni C2H6 + 2H2O 2CO + 5H2 Nin 0,2256 26,76033 Reaksi (-1).0,2233 (-2).0,2233 (2). 0,2233 (5).0,2233 + Nout 0,0023 26,31373 0,4466 1,1167 N8 C2H6 = 0,0023 kmol/jam F8 C2H6 = 0,0023 x 30,022 kg/kmol = 0,06905 kg/jam N8 CO = 0,4466 kmol/jam

Reaksi 3 r =   x H C N7 ₃ ₈.

(8)

r = ) 1 ( 99 , 0 . 02481 , 0   r = 0,02456 Ni C3H8 + 3H2O 3CO + 7H2 Nin 0,02481 26,31373 Reaksi (-1).0,02456 (-3).0,02456 (3).0,02456 (7).0,02456 + Nout 0,00025 26,24005 0,07368 0,17193 N8 C3H8 = 0,00025 kmol/jam F8 C3H8 = 0,00025 x 44,033 kg/kmol = 0,01101 kg/jam N8 CO = 0,07368 kmol/jam

Reaksi 4 r =   C H x i N7 ₄ ₁₀. r = ) 1 ( 99 , 0 . 00376 , 0   r = 0,00372 Ni i-C4H10 + 4H2O 4CO + 9H2 Nin 0,00376 26,24005 Reaksi (-1).0,00372 (-4).0,00372 (4).0,00372 (9).0,00372 + Nout 0,00004 26,22517 0,01488 0,03348 N8 i-C4H10 = 0,00004 kmol/jam

F8 i-C4H10 = 0,00004 x 58,044 kg/kmol = 0,00232 kg/jam

(9)

F8 H2 = 0,03348 kmol/jam x 2 kg/kmol = 0,06696 kg/jam

Reaksi 5 r =   C H x n N7 ₄ ₁₀. r = ) 1 ( 99 , 0 . 00376 , 0   r = 0,00372 Ni n-C4H10 + 4H2O 4CO + 9H2 Nin 0,0014 26,22517 Reaksi (-1).0,00133 (-4).0,00372 (4).0,00372 (9).0,00372 + Nout 0,00004 26,21029 0,01488 0,03348 N8 n-C4H10 = 0,00004 kmol/jam F8 n-C4H10 = 0,00004 x 58,044 kg/kmol = 0,00232 kg/jam N8 CO = 0,01488 kmol/jam

F8 H2 = 0,03348 kmol/jam x 2 kg/kmol = 0,06696 kg/jam

Reaksi 6 r =   x N .7 r = ) 1 ( 99 , 0 . 00606 , 0   r = 0,00599 C5H12 + 5H2O 5CO + 11H2

(10)

Nin 0,00606 26,21029 Reaksi (-1).0,00599 (-5).0,00599 (5).0,00599 (11).0,00599 + Nout 0,00007 26,18034 0,02995 0,06589 N8 n-C4H10 = 0,00007 kmol/jam F8 n-C4H10 = 0,00007 x 72,055 kg/kmol = 0,00504kg/jam N8 CO = 0,02995 kmol/jam

F8_H

2 = 0,06589 kmol/jam x 2 kg/kmol = 0,13178 kg/jam

H2 yang dihasilkan dari reformer furnace

F8 H2 = 76,522 kg/jam +2,2334 kg/jam +0,34386 kg/jam + 0,06696 kg/jam

+0,06696 kg/jam + 0,13178 kg/jam = 79,36496 kg/jam

F8 CO = 357,2411 kg/jam + 12,5097 kg/jam + 2,0638 kg/jam + 0,4168 kg/jam + 0,4168 kg/jam + 0,8389 kg/jam = 373,48718 kg/jam

Tabel. LA.3 Neraca Massa reformer furnace Komponen Alur Masuk Alur Keluar

Alur 7 Alur 8 F (kg/jam) F (kg/jam) CH4 206,2631 2,06381 C2H6 6,7735 0,06905 C3H8 1,0925 0,011008 i-C4H10 0,2185 0,002321 n-C4H10 0,2185 0,002321 C5H12 0,437 0,005043 H2S 0,000023 0,000023 CO2 1,0925 1,0925 N2 2,4035 2,4035 H2O 711,5211 471,24612 CO 0 373,48718 H2 0 79,36496 Total 929,7507 929,7507

(11)

A. 4. Neraca Massa di high temperature shift CH4 CH4 C2H6 C2H6 C3H8 9 10 C3H8 i-C4H10 i-C4H10 n-C4H10 n-C4H10 C5H12 C5H12 H2S H2S CO2 CO2 H2O H2O CO CO H2 H2

Koversi reaksi CO 92% (Freepatentonline.com) r =   x CO N9 . r = ) 1 ( 92 , 0 . 33358 , 13   r = 12,26689 CO + H2O CO2 + H2 T= 3500_C Nin 13,33358 26,18034 Reaksi (-1). 12,26689 (-1). 12,26689 12,26689 12,26689 + Nout 1,06669 13,91345 12,26689 12,26689

H2 yang dihasilkan di high temperature shift = 12,26689 kmol/jam x 2 kg/jam

F10 H2 = 24,53378 kg/jam

CO2 yang dihasilkan di high temperature shift = 12,26689 kmol/jam

x44,011kg/kmol

F10CO2 = 539,87809 kg/jam

(12)

Tabel. LA.4 Neraca Massa high temperature shift Komponen Alur Masuk Alur Keluar

Alur 9 Alur 10 F (kg/jam) (kg/jam) F CH4 2,06381 2,06381 C2H6 0,06905 0,06905 C3H8 0,011008 0,011008 i-C4H10 0,002321 0,002321 n-C4H10 0,002321 0,002321 C5H12 0,005043 0,005043 H2S 0,00002384 0,00002384 CO2 1,0925 540,97059 N2 2,4035 2,4035 H2O 471,24612 250,4421 CO 373,48718 29,8849 H2 79,36496 103,89874 Total 929,7507 929,7507

A. 5. Neraca Massa di low temperature shift

CH4 CH4 C2H6 C2H6 C3H8 11 12 C3H8 i-C4H10 i-C4H10 n-C4H10 n-C4H10 C5H12 C5H12 H2S H2S CO2 CO2 N2 N2 H2O H2O CO CO H2 H2

Koversi reaksi CO 92% (freepatentonline.com) r =   x CO N7 . r = ) 1 ( 92 , 0 . 06669 , 1   R-203

(13)

r = 0,98135

CO + H2O CO2 + H2

Nin 1,06669 13,91345

Reaksi (-1).0,98135 (-1). 0,98135 0,98135 0,98135 + Nout 0,08534 12,9321 0,98135 0,98135

H2 yang dihasilkan di low temperature shift = 0,98135 kmol/jam x 2 kg/jam

F12 H2 = 1,9627 kg/jam

CO2 yang dihasilkan di high temperature shift = 0,98135 kmol/jam x 44,011

kg/kmol

F12CO2 = 43,19019 kg/jam

Tabel. LA.5 Neraca Massa di low temperature shift Komponen Alur Masuk Alur Keluar

Alur 11 Alur 12 F (kg/jam) (kg/jam) F CH4 2,06381 2,06381 C2H6 0,06905 0,06905 C3H8 0,011008 0,011008 i-C4H10 0,002321 0,002321 n-C4H10 0,002321 0,002321 C5H12 0,005043 0,005043 H2S 0,00002384 0,00002384 CO2 540,97059 584,16078 N2 2,4035 2,4035 H2O 250,4421 232,7778 CO 29,8849 2,39045 H2 103,89874 105,86144 Total 929,7507 929,7507 A.6. Neraca Massa di knok out drum (KOD-301)

(14)

CH4 H2S CH4 C2H6 CO2 C2H6 C3H8 N2 C3H8 i- C4H10 H2O i-C4H10 15 n- C4H10 CO n-C4H10 C5H12 H2 C5H12 H2S 13 CO2 N2 H2O 14 CH4 H2S CO C2H6 CO2 H2 C3H8 N2 i- C4H10 H2O n- C4H10 CO C5H12 H2

Neraca massa dapat dihitung dengan menggunakan keseimbangan uap cair (vapor liquid equilibrium, VLE). Algoritma perhitunganya sebagai berikut :

1. Menghitung tekanan uap masing – masing pada kondisi masuk knok out drum (D-301). Ln Pv = A - C K T B  ) ( ( (Reaklaitis, 1983) Dimana:

Pv = Tekanan uap , Kpa

A, B, C = Konstanta Antoine untuk masing-masing komponen T = Temperatur absolute, K

2. Trial fraksi uap aliran keluar knok out drum (KOD-302) sampai komposisi uapnya  1.



 _ _ c i F V ki zi ki 1₁ ₍ ₁₎

= 1 i = 1,2,3 …..C (Per 13-12, perry,s CEH)

Dimana :

Ki = konstanta keseimbangan uap cair komponen i Zi = Fraksi mol komponen i

V/F = Fraksi uap aliran keluar

3. Menghitung mol uap dan liquid aliran keluar knok out drum (KOD-301) KOD-301

(15)

Tabel. LA.6 Persamaan antoin untuk komponen tekanan uap murni pada T = 430C (316,15 K) Komponen Kmol Zi A B C Pv CH4 0,12889 0,001622521 13,584 968,13 -3,72 35891,739 C2H6 0,002299 0,000028940 13,8797 1582,18 -13,7622 5725,0009 C3H8 0,000249 0,0000031345 13,7097 1872,82 -25,1011 1453,31073 i-C4H10 0,0000399 0,0000005022 13,9836 2292,44 -27,8623 419,8712 n-C4H10 0,0000399 0,00000050227 13,8137 2150,23 -27,6228 583,4777 C5H12 0,0000699 0,00000087993 13,9778 2554,6 -36,2529 129,1068 H2S 0,000000499 0,000000006281 14,5513 1964,37 -15,2417 3070,6974 CO2 13,27306 0,167086851 15,3768 1956,25 -2,1117 9446,503 N2 0,08530 0,001073792 13,4477 658,22 -2,854 84859,311 H2O 12,9321 0,162794703 16,5362 3985,44 -38,9974 8,774 CO 0,08534 0,001074296 13,6722 769,93 1,6369 1350101,051 H2 52,9307 0,66631387 12,7844 232,32 8,08 174299,43 Total 79,4380882 1,00

(16)

Dengan Trial and error didapat V/F = 0,9999

Temperatur 430C (316, 15 K) dan tekananya 24,4 bar (2440 kpa)

Tabel. LA.7 Komponen fraksi uap aliran keluar pada T = 1660C (439,15 K)

dan tekananya 24,4 bar (2440 kpa)

Komponen Kmol Zi Ki =(Pv/Pt) yi xi

CH4 0,12889 0,001622521 14,70973 0,001928854 0,000131128

C2H6 0,002299 0,000028940 2,346312 3,20771E-05 1,36713E-05

C3H8 0,000249 0,0000031345 0,595619 2,80949E-06 4,71692E-06

i-C4H10 0,0000399 0,0000005022 0,172078 2,76E-07 1,60392E-06

n-C4H10 0,0000399 0,0000005022 0,23913 3,25693E-07 1,36199E-06 C5H12 0,0000699 0,0000008799 0,052913 2,17267E-07 4,10614E-06 H2S 0,0000004 0,0000000062 1,258483 5,21799E-09 4,14626E-09 CO2 13,27306 0,167086851 3,871518 0,191259412 0,049401664 N2 0,08530 0,001073792 34,77841 0,00128675 3,69985E-05 H2O 12,9321 0,162794703 0,003596 0,003376301 0,938930307 CO 0,08534 0,001074296 553,3201 0,001294476 2,33947E-06 H2 52,9307 0,66631387 71,43419 0,800872061 0,011211327 Total 79,438088 1,00 1,000053564 1,00000000 Komponen Top (kmol/jam) Top (kg/jam) Bottom (kmol/jam) Bottom (kg/jam) CH4 0,127115 2,035239 0,001775 0,028419 C2H6 0,002114 0,063465 0,000185 0,005556 C3H8 0,000185 0,008153 6,38E-05 0,002811

i-C4H10 1,82E-05 0,001056 2,17E-05 0,00126

n-C4H10 2,15E-05 0,001246 1,84E-05 0,00107

C5H12 1,43E-05 0,001032 5,56E-05 0,004005

H2S 3,44E-07 1,17E-05 5,61E-08 1,91E-06

CO2 12,60435 554,7299 0,668713 29,43074 N2 0,084799 2,375734 0,000501 0,014031 H2O 0,222504 4,00508 12,7096 228,7727 CO 0,085308 2,389572 3,17E-05 0,000887 H2 52,77894 105,5579 0,151759 0,303519 Total 65,90537 671,1684 13,53272 258,565 929,7334

(17)

Tabel. LA.8 Neraca Massa di knok out drum (KOD-301)

Komponen Alur masuk Alur keluar

Alur 13 Alur 14 Alur 15

Kg/jam Kg/jam Kg/jam

CH4 2,06381 0,028419 2,035239 C2H6 0,06905 _0,005556 _0,063465 C3H8 0,011008 _0,002811 _0,008153 i-C4H10 0,002321 _0,00126 _0,001056 n-C4H10 0,002321 0,00107 0,001246 C5H12 0,005043 0,004005 0,001032 H2S 0,00002384 _1,91E-06 _1,17E-05 CO2 584,16078 _29,43074 _554,7299 N2 2,4035 _0,014031 _2,375734 H2O 232,7778 228,7727 4,00508 CO 2,39045 0,000887 2,389572 H2 105,86144 _0,303519 _105,5579 Subtotal 258,565 671,1684 Total 929,7507 929,7507

(18)

A. PSA (Pressure Swing Adsorpsi)

Berfungsi untuk memisahkan H2 dari impuritisnya

Asumsi:

 H2 mengandung impurities berupa air sebanyak 0,1 %

 Hidrogen (H2) yang masuk ke PSA 80 % mol maka diharapkan terkonversi

sebanyak 94,7 % H2 dengan kemurnian 99,9 % dan sedikit impuritis terikut

bersama-sama dengan hidrogen dan tidak dapat dihindarkan sebagian kecil dari hidrogen ikut terserap oleh adsorben. Air yang masuk ke PSA (pressure swing adsorpsi) harus < 0,5 %mol (freepatent, 2003) maka diharapkan air akan diserap adsorben sebanyak 99,75%.

 100 % CO2, CH4, CO2,CO, CH4, C2H6, C3H8, i-C4H10, n-C4H10, C5H12, H2S,

N2 di serap adsoben

F20 H2

H2O

CH4, C2H6, C3H8, i-C4H10, n-C4H10, CO2, CO, CH4, C2H6, C3H8, i-C4H10, , C5H12, H2S, N2 F18 F19 n-C4H10, C5H12 , H2S, N2, H2O, H2

Konversi H2 = 94,7%

H2 yang dihasilkan 94,7 % (N20 H2) = 0,947 x 52,77893 kmol/jam

F20 H2 = 99,9 kg/jam N20 H2O = 100 25 , 0 x 0,222496 kmol/jam = 0,000556 kmol/jam F20 H2O = 0,01 kg/jam

(19)

Komponen Alur masuk Alur keluar Alur 15 Alur 16 Alur 17

Kg/jam Kg/jam Kg/jam

CH4 2,035238 2,035238 C2H6 0,063465 0,063465 C3H8 0,008153 0,008153 i-C4H10 0,001056 0,001056 n-C4H10 0,001246 0,001246 C5H12 0,001032 0,001032 H2S 0,00002384 0,00002384 CO2 554,7296 554,7296 N2 2,375733 2,375733 H2O 4,004934 3,9949 0,01 CO 2,389572 2,389572 H2 105,5579 5,59456 99,99 Subtotal 571,1679 100 Total 671,1679 671,1679

A. 9. Neraca Massa mixing point 2

 Menghitung HHV ( heating value) PSA off gas yang diperoleh dari PSA ( pressure swing adsorpsi)

a. Komponen Carbon (C) PSA off gas Komponen mi Kg Bm Kg/kmol i Kg/kmol BCi BCBmi/ i mi x BCi/ Bmi CH4 2,035238 16,011 12,011 0,75017 1,52677 C2H6 0,063465 30,022 24,022 0,80014 0,05078 C3H8 0,008153 44,033 36,033 0,81831 0,006671 i-C4H10 0,001056 58,044 48,044 0,82771 0,000874 n-C4H10 0,001246 58,044 48,044 0,82771 0,00103 C5H12 0,001032 72,055 60,055 0,83346 0,000860 H2S 1,46E-05 34,066 0 0 0 CO2 554,7296 44,011 12,011 0,2729 151,3857 N2 2,375733 28,176 0 0 0 H2O 3,9949 18 0 0 0 CO 2,389572 28,011 12,011 0,42879 1,02468 H2 5,59456 2 0 0 0 Subtotal 571,1223 153,9973

(20)

b. Komponen Hidrogen (H) PSA off gas Komponen mi Kg Bmi Kg/kmol BHi Kg/kmol BHi/ Bmi mi x BHi/ Bm CH4 2,035238 16,011 4 0,2498 0,50840 C2H6 0,063465 30,022 6 0,1998 0,01268 C3H8 0,008153 44,033 8 0,18168 0,00148 i-C4H10 0,001056 58,044 10 0,17228 0,000181 n-C4H10 0,001246 58,044 10 0,17228 0,000214 C5H12 0,001032 72,055 12 0,1665 0,000171 H2S 1,46E-05 34,066 2 0,05870 0,000000857 CO2 554,7296 44,011 0 0 0 N2 2,375733 28,176 0 0 0 H2O 3,9949 18 2 0,1111 0,4438 CO 2,389572 28,011 0 0 0 H2 5,59456 2 1 0,5 2,7972 Subtotal 571,1233 3,7641

c. Komponen Oksigen (O) off gas Komponen mi Kg Bmi Kg/kmol BHi Kg/kmol BHi/ Bmi mi x BHi/ Bm CH4 2,035238 16,011 0 0 0 C2H6 0,063465 30,022 0 0 0 C3H8 0,008153 44,033 0 0 0 i-C4H10 0,001056 58,044 0 0 0 n-C4H10 0,001246 58,044 0 0 0 C5H12 0,001032 72,055 0 0 0 H2S 1,46E-05 34,066 0 0 0 CO2 554,7296 44,011 32 0,72709 403,3383 N2 2,375733 28,176 0 0 0 H2O 3,9949 18 16 0,88888 3,55066 CO 2,389572 28,011 16 0,57120 1,36492 H2 5,59456 2 0 0 0 Subtotal 571,1233 408,2538

(21)

d. Komponen Nitrogen (N) PSA off gas Komponen mi Kg Bmi Kg/kmol BNi Kg/kmol BHi/ Bmi mi x BHi/ Bm CH4 2,035238 16,011 0 0 0 C2H6 0,063465 30,022 0 0 0 C3H8 0,008153 44,033 0 0 0 i-C4H10 0,001056 58,044 0 0 0 n-C4H10 0,001246 58,044 0 0 0 C5H12 0,001032 72,055 0 0 0 H2S 1,46E-05 34,066 0 0 0 CO2 554,7296 44,011 0 0 0 N2 2,375733 28,176 14,008 0,5 1,1878 H2O 3,9949 18 0 0 0 CO 2,389572 28,011 0 0 0 H2 5,59456 2 0 0 0 Subtotal 571,1233 1,1878

(22)

e. Komponen Sulfur (S) PSA off gas Komponen mi Kg Bmi Kg/kmol BHi Kg/kmol BHi/ Bmi mi x BHi/ Bm CH4 2,035238 16,011 0 0 0 C2H6 0,063465 30,022 0 0 0 C3H8 0,008153 44,033 0 0 0 i-C4H10 0,001056 58,044 0 0 0 n-C4H10 0,001246 58,044 0 0 0 C5H12 0,001032 72,055 0 0 0 H2S 1,46E-05 34,066 32,066 0,94129 0,0000137 CO2 554,7296 44,011 0 0 0 N2 2,375733 28,176 0 1 0 H2O 3,9949 18 0 0 0 CO 2,389572 28,011 0 0 0 H2 5,59456 2 0 0 0 Total 571,1233 0,0000137 HHV = 0,3491 Zc + 1,1783 ZH – 0,1034 ZO – 0,0151 ZN + 0,1005 ZS HHV = 0,3491 x 153,9973 kg + 1,1783 x 3,7641 kg – 0,1034 x 408,2538 kg – 0,0151 x 1,1878 kg + 0,1005 x 0,0000137 kg = 53,7604 kg + 4,4352 kg – 42,2134kg – 0,01793 kg + 0,00000137 kg = 15,9642 Mj/kg (Prins, M; 2005) Jumlah gas alam yang ditambahkan 10 % dari HHV PSA off gas

= 10% x 15,9642 Mj/kg = 0,1 x 15,9642 Mj/kg = 1,59642 Mj/kg =1,59642/15,9642

= 0,1 x dari HHV gas alam untuk basis 1 mol  Komposisi gas alam yang ditambahkan

CH4 : 94,3996 % = 0,943996 x 0,1 = 0,943996 kmol C2H6 : 3,1% = 0,31 x 0,1 = 0,031 kmol C3H8 : 0,5 % = 0,005 x 0,1 = 0,0005 kmol i-C4H10 : 0,1 % = 0,001 x 0,1 = 0,0001kmol n_-C 4H10 : 0,1 % = 0,001 x 0,1 = 0,0001 kmol C5H12 : 0,2 % = 0,002 x 0, 1 = 0,0002 kmol

(23)

H2S : 0,0004 % = 0,00004 x 0,1 = 0,000004 kmol

CO2 : 0,5 % = 0,005 x 0,1 = 0,0005 kmol

N2 : 1,1 % = 0,011 x 0,1 = 0,0011 kmol

Tabel L.A.13 Neraca Massa di mixing point 2 Komponen Neraca Massa Alur 22 Neraca Massa Alur 23 Neraca Massa Alur 24 F (kg/jam) F (kg/jam) F (kg/jam) CH4 2,035238 15,1143 17,1495 C2H6 0,063465 0,9306 0,9940 C3H8 0,008153 0,02201 0,03016 i-C4H10 0,001056 0,0058 0,0068 n-C4H10 0,001246 0,0058 0,0070 C5H12 0,001032 0,0144 0,01543 H2S 0,00002384 0,00013 0,000153 CO2 554,7296 0,0220 554,7516 N2 2,375733 0,03099 2,4067 H2O 3,9949 - 3,9949 CO 2,389572 - 2,389572 H2 5,59456 - 5,59456 Total 571,1679 16,1460 - 587,3139 587,3139

(24)

A. 10 Neraca Massa Pembakaran pada R-201

Dalam reaksi pembakaran terjadi reaksi antara hidrokarbon dan oksigen., ada 6 reaksi yang terjadi.

Asumsi : semua hidrokarbon yang digunakan dalam pembakaran direformer furnace dapat rubah menjadi CO2 dan H2O.

O2 teoritis = 2r CH4 + 7/2 rC2H6 + 5r C3H8 + 6r i-C4H10 + 6r n-C4H10 + 8r C5H12

O2 teoritis = 2 x 1,0711 +7/2 x 0, 0331+ 5 x 0,0006 + 6 x 0,00011 + 6 x 0,00012

+ 8 x 0,0002

= 2,1422 kmol/jam + 0,11585 kmol/jam + 0,003 kmol/jam + 0,00066 kmol/jam + 0,00072 kmol/jam + 0,0048 kmol/jam = 2,26723 kmol/jam

O2 teoritis dibuat berlebih 12% berlebih = 0,12 x 2,26723 = 0,27206 kmol/jam

Jadi O2 teoritis = 2,26723 kmol/jam + 0,27206 kmol /jam = 2,53929 kmol/jam

N30 O2 = 2,53929 kmol/jam

F30 O2 = 2,53929 x 32 = 81,2572 kg/jam

Udara terdiri dari 21% O2 dan 79% N2

N30 N2 = 2,53929 21 , 0 79 , 0 = 9,5525 kmol/jam F30 N2 = 9,5525 x 28,176 = 269,1512 kg/jam Reaksi 1 r =   x Nain_. r = ) 1 ( 1 . 0711 , 1   r = 1,0711 CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O Nin 1,0711 2,53929 Reaksi (-1).1,0711 (-2). 1,0711 1,0711 (2). 1,0711 +

(25)

Nout 0 0,39709 1,0711 2,1422 Reaksi 2 r =   x Nain_. r = ) 1 ( 1 . 033 , 0   r = 0, 0331 C2H6 + 2 7 O2 2CO2 + 3H2O Nin 0,0331 0,39709 Reaksi (-1).0,0331 ( 2 7 ). 0,0331 (2). 0,0331 (5).0,0331 + Nout 0 0,28129 0,0662 0,1655 Reaksi 3 r =   x Nain_. r = ) 1 ( 1 . 0006 , 0   r = 0,0006 C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O Nin 0,0006 0,28129 Reaksi (-1).0,0006 (-5).0,0006 (3).0,0006 (7).0,0006 + Nout 0 0,27829 0,0018 0,0042 Reaksi 4 r =   x Nain_. r = ) 1 ( 1 . 00011 , 0   r = 0,00011

(26)

i-C4H10 + 2 13 O2 4CO2 + 5H2O Nin 0,0001 0,27829 Reaksi 1).0,0001 (-2 13 ).0,00011 (4).0,00011 (5).0,00011 + Nout 0 0,277575 0,00044 0,00055 Reaksi 5 r =   x Nain_. r = ) 1 ( 1 . 00012 , 0   r = 0,00012 n-C4H10 + 2 13 O2 4CO2 + 5H2O Nin 0,0001 0,277575 Reaksi 1).0,00012 (-2 13 ).0,00012 (4).0,00012 (5).0,00012 + Nout 0 0,27679 0,00048 0,0006 Reaksi 6 r =   x Nain_. r = ) 1 ( 1 . 0002 , 0   r = 0,0002 C5H12 + 8O2 5CO2 + 6H2O Nin 0,0002 0,27679 Reaksi (-1).0,0002 (-8).0,0002 (5).0,0002 (6).0,0002 + Nout _{0 0,27519 0,001} _0,0012

Dalam pembakaran hidrokarbon dengan O2 dihasilkan karbon dioksida dan air

CO2 yang dihasilkan = 1,0711 kmo/jam + 0,0662 kmol/jam +0,0018 kmol/jam

(27)

= 1,14102 kmol/jam x 44,011 kg/kmol F31CO2 = 50,2174 kg/jam

H2O yang dihasilkan = 2,1422 kmol/jam + 0,1655 kmol/jam + 0,0042 kmol/jam

+ 0,00055 kmol/jam + 0,0006 kmol/jam + 0,0012kmol/jam

F31H2O = 2,31425 kmol/jam x 18 kg/kmol = 41,6565 kg/jam

O2 yang bersisa = 0,27519 kmol/jam

F31O2 = 0,27519 kmol/jam x 32 kg/kmol = 8,75488 kg/jam

Tabel L.A.17 Neraca Massa di pembakaran di R-201

Komponen Neraca Massa Alur 23 Neraca Massa Alur 25 Neraca Massa Alur 26 F (kg/jam) F (kg/jam) F (kg/jam) CH4 17,1495 0 C2H6 0,9940 0 C3H8 0,03015 0 i-C4H10 0,006856 0 n-C4H10 0,00704 0 C5H12 0,01543 0 H2S 0,0001506 0,0001506 CO2 554,7516 604,969 N2 2,40672 269,1512 271,5579 H2O 3,96487 45,62137 O2 - 81,25728 8,75488 CO 2,389572 2,389572 H2 5,36233 5,36233 Total 939,1613 939,1613

(28)

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA PANAS

Basis perhitungan : 1 jam

Satuan operasi : kiloJoule/jam (kJ/jam) Temperatur Basis : 25oC (298,15 K) Kapasitas produksi : 720 ton / tahun

Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas

Komponen a b c d e

CH4 18,3670 -7,36639E-02 2,90981E-04 -2,63849E-07 8,00679E-11

C2H6 33,6339 -1,55175E-02 3,76892E-04 -4,11770E-07 1,38890E-10

C3H8 47,2659 -1,31469E-01 1,17000E-03 -1,69695E-06 8,18910E-10

i-C4H10 52,9035 -1,07178E-01 1,38044E-03 -2, 06667E-06 1,00888E-09

n-C4H10 66,7088 -1,85523E-01 1,52844E-03 -2,18792E-06 1,04577E-09

C5H12 83,1454 -2,41925E-01 1,94653E-03 -2,80749E-05 1,35276E-09

H2S 14,5234 -1,76481E-02 6,76664E-05 -5,32454E-08 1,40695E-11

CO2 19,0223 7,96291E-02 -7,37067E-05 3,74572E-08 - 8,13304E-10

N2 29,4119 -3,00681E-03 5,45064E-06 5,13186E-09 -4,25308E-12

H2O 34,0471 -9,65064E-03 3,29983E-05 -2,04467E-08 4,30228E-12

CO 29,0063 2,492350E-03 - 1,86440E-05 4,79892E-08 - 2,87266E-10

H2 17,6386 6,70055E-02 -1,31485E-05 1,05883E-07 -2,91803E-11

(Reklaitis, 1983) Cpg = a + bT + cT2 + dT3 + eT4 [J/mol K]



2 1 T T Cpg dT = [a(T2–T1) + b/2(T22–T12) + c/3(T23–T13) + d/4(T24–T14) + e/5(T25–T15)]

(29)

Tabel LB.2 Data Panas Reaksi Pembentukan (Kcal/mol) Komponen Hf CH4 -17,89 C2H6 -20,24 C3H8 -24,82 i-C4H10 -30,15 n-C4H10 -32,15 C5H12 -35,00 H2S -4,82 CO2 -94,05 N2 0,0 H2O -57,80 CO -26,42 H2 0,0 Sumber : : Reklaitis, 1983

Tabel LB.3 Data Air Pemanas dan Air Pendingin yang Digunakan T (oC) H (kJ/kg) λ (kJ/kg) air superheated steam 25 90 388 600 104,8 377 - - - 3202,913 3681 (Reklaitis,1983)

(30)

LB. 1 . Kompresor 1(G-101)

Berfungsi untuk menaikan tekanan sebelum di umpankan ke desulfurisasi.

250C, 10 bar 550C, 30,2 bar

Panas masuk pada 25 0C alur 1 Contoh perhitungan kapasitas panas

4 CH Cp = a + bT + cT2 + dT3 + eT4 [ J/mol°K ]



2 1 T T 4 CH Cp dT = [a(T2–T1) + b/2(T22–T12) + c/3(T23–T13) + d/4(T24–T14) + e/5(T25– T15)] 4 CH Cp dT = 18,3670 (298,15-298,15) + (298,15 298,15 ) 2 0736639 , 0 2 _ 2  + ₍₂₉₈_,₁₅3 ₂₉₈_,₁₅3 3 0002909 , 0 _ ) + ) 15 , 298 15 , 298 ( 4 000000263 , 0 4 _ 4  + (298,15 298,15 ) 5 8006 0000000000 , 0 5 _ 5 = 0 kj/ kmol. K

Dengan cara yang sama diperoleh kapasitas panas untuk komponen lainnya

Panas masuk Qin =  N



15 , 288 15 , 298 Cp . dT CH4(g) = (12,8825 kmol/jam ).( 0 kj/kmol .K ).( 298,15 – 298,15 K) = 0 Kj/jam

Jumlah panas masuk ke kompresor = 0 kj/kmol Panas keluar pada 55 0C alur 2

Panas keluar Qout =  N



15 , 328 15 , 298 Cp . dT G-101

(31)

CH4(g) = (12,8825 kmol/jam ).( 8743,0025 kj/kmol .K ).(328,15K – 298,15

K)

= 39421105,47 kj/jam

Tabel LB.4 Panas keluar Kompresor I

Komponen Nout



Cp dT 15 , 328 15 , 298 N



C_p dT 15 , 328 15 , 298 CH4 12,8825 495,238269 191397,21 C2H6 0,2256 1632,897713 11051,45172 C3H8 0,2256 4,12E+02 3,07E+02 i-C4H10 0,00376 3028,521918 341,6172724 n-C4H10 0,00376 3041,134326 343,0399519 C5H12 0,00606 -19578,90594 -3559,445099 H2S 0,000025 424,0386778 0,318029008 CO2 0,02482 900,6215144 670,6027796 N2 0,0853 873,6629393 2235,703462 Total 202787,1863 dQ / dt = dQ / dt (2) – dQ / dt (1) = 202787,1863 – 0 kj/jam = 202787,1863kj/jam

Tabel . LB. 5 Neraca panas Kompresor I

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam) Umpan ₀ Produk _202787,1863 dq/dt _202787,1863 Total 202787,1863 202787,1863

(32)

LB. 2. Heater 1 (E-101)

Fungsi : memanaskan suhu gas alam dari suhu 550C menjadi 3750C Gas telah dimaanfaatkan 2000C 550C 3750C CH4 CH4 C2H6 F2 F3 C2H6 C3H8 C3H8 i-C4H10 i- C4H12 n-C4H10 n- C4H12 C5H12 Gas proses yang berasal dari High temperature shift C5H12

H2S 4300C H2S N2 N2 CO2 CO2

Panas masuk pada 55 0C alur 2 Contoh perhitungan kapasitas panas

4 CH Cp = a + bT + cT2 + dT3 + eT4 [ J/mol°K ]



2 1 T T 4 CH Cp dT = [a(T2–T1) + b/2(T22–T12) + c/3(T23–T13) + d/4(T24–T14) + e/5(T25– T15)] 4 CH Cp dT = 18,3670 (328,15-298,15) + (328,15 298,15 ) 2 0736639 , 0 2 _ 2  + (328,153 298,153 3 0002909 , 0 _ ) + ) 15 , 298 15 , 328 ( 4 000000263 , 0 4 _ 4  + (328,15 298,15 ) 5 8006 0000000000 , 0 5 _ 5 = 495,238269 kj/ kmol. K

Dengan cara yang sama diperoleh kapasitas panas untuk komponen lainnya E-101

(33)

Panas masuk Qin =  N



15 , 328 15 , 298 Cp . dT CH4(g) = (12,8825 kmol/jam ).(495,238269 kj/kmol .K ).( 328,15 – 298,15 K) = 191397,21Kj/jam Tabel LB.6 Panas masuk Heater I



Cp dT 15 , 328 15 , 298 N



C_p dT 15 , 328 15 , 298 CH4 12,8825 495,238269 191397,21 C2H6 0,2256 1632,897713 11051,45172 C3H8 0,2256 4,12E+02 3,07E+02 i-C4H10 0,00376 3028,521918 341,6172724 n-C4H10 0,00376 3041,134326 343,0399519 C5H12 0,00606 -19578,90594 -3559,445099 H2S 0,000025 424,0386778 0,318029008 CO2 0,02482 900,6215144 670,6027796 N2 0,0853 873,6629393 2235,703462 Total 202787,1863 Panas keluar pada 375 0C alur 3



15 , 648 15 , 298 Cp . dT CH4(g) = (12,8825 kmol/jam ).( 8743,00252 kj/kmol .K ).(648,15K – 298,15 K) = 39421105,47 kj/jam

Tabel LB.7 Panas keluar Heater I

Komponen N3 out



Cp dT 15 , 648 15 , 298 N



C_p dT 15 , 648 15 , 298 CH4 12,8825 8743,00252 39421105,47 C2H6 0,2256 25837,9292 2040162,887 C3H8 0,2256 37000 322000 i-C4H10 0,00376 49368,6884 64969,1939 n-C4H10 0,00376 49068,1868 64573,73385

(34)

C5H12 0,00606 -1004398,6 -2130329,413 H2S 0,000025 5775,58452 50,53636453 CO2 0,02482 -2838,4947 -24658,00359 N2 0,0853 10363,7758 - 309410,5279 Total 40066868,22 dQ / dt = dQ / dt (2) – dQ / dt (1) = 40066868,22 – 202787,1863 = 39842600,41 kj/jam

Untuk memanaskan gas alam digunakan gas proses yang berasal dari high temperatur shift pada 4300C, dari neraca massa diperoleh jumlah gas proses yang keluar dari high temperatur shift (R-202) adalah 929,7507 kg/jam.

Tabel .LB 8 Neraca panas Heater 1 (E-101)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam) Umpan 202787,1863 - Produk - 40066868,22

Gas yang berasal dari HTS _39842600,41

Total _40066868,22 _40066868,22

LB.3 Desulfurisasi (R-101)

Berfungsi menghilangkan sulfur yang terdapat didalam gas alam

F3 F4 3750C, 30,2 bar 3610C, 30 bar CH4 CH4 C2H6 C2H6 C3H8 C3H8 C4H10 C4H10 C4H10 C4H10 C5H12 C5H12 H2S H2S CO2 CO2 R-101

(35)

N2 N2

Panas masuk desulfurisasi = panas keluar dari heater I = 40066868,22 Kj/jam

Panas keluar pada 361 0C alur 4 Panas keluar Qout =  N



15 , 634 15 , 298 Cp . dT CH4(g) = (12,8825 kmol/jam).( 8256,6197 kj/kmol .K ).(634,15 K – 298,15 K) = 35738943,54 Kj/jam

Tabel LB.9 Panas keluar Desulfurisasi (R-101)



Cp dT 15 , 634 15 , 298 N



C_p dT 15 , 634 15 , 298 CH4 12,8825 8256,619709 35738943,54 C2H6 0,2256 24528,12047 - 1859270,777 C3H8 0,2256 35600 296000 i-C4H10 0,00376 59080,09271 74639,42593 n-C4H10 0,00376 46602,39353 58875,59989 C5H12 0,00606 -914190,7958 -1861438,731 H2S 0,0000007 5504,428117 1,294641493 CO2 0,02482 -1609,069408 -13418,86651 N2 0,0853 9938,754945 - 284852,6677 H2O 0,0000243 11741,78505 95,86932657 Total 36438309,86 Panas reaksi H2S + ZnO ZnS + H2O(g)

H2S yang bereaksi = 0,0000243 kmol/jam

ZnO yang bereaksi = 0,0000243 kmol/jam ZnS yang terbentuk = 0,0000243 kmol/jam H2O yang terbentuk = 0,0000243 kmol/jam

 Hr(250C) = [0,0000243 x (-189535,2 kj/kmol) + (0,0000243 x (-241835,2 )]

– [ 0,0000243 x (-20157,24) + (0,0000243 x (348611,52 )]

(36)

= - 18,4636 kj/jam dq/ dt = Qout – Qin +  Hr

= 36438309,86 - 40066868,22 + (-18,4636)

= -3628576,824 kj/jam

Tabel . LB. 10 Neraca panas Desulfurisasi (R-101)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam) Umpan _40066868,22 Produk _36438309,86 Hr  _-18,4636 dQ/dt _-3628576,824 Total 36438291,4 36438291,4 LB. 4. Mixing point

Berfungsi untuk memcampur gas alam dengan steam Superheated steam 3880C, 30 bar F5 3610_{C, 30 bar} ₃₇₁0_{C, 30 bar} F4 _F6 CH4 CH4 C2H6 C2H6 C3H8 C3H8 n-C4H10 n-C4H10 i-C4H10 i-C4H10 C5H12 C5H12 H2S H2S N2 N2 CO2 CO2 H2O H2O

Panas masuk mixing point = panas keluar dari (R-101) + Panas masuk alur 5 Panas keluar dari desulfurisasi (R-101) = 36438309,86 kj/jam

(37)

Panas masuk pada 388 0C alur 5 Panas masuk Qin =  N



15 , 661 15 ,` 298 Cp . dT H2O(g) = (39,51393 kmol/jam).(12736,4842Kj/kmol.K).(661,15 K- 298,15 K) = 182686483 Kj/jam

Panas keluar pada 371 0C alur 6



15 , 644 298 Cp. dT CH4(g) = (12,8825 kmol/jam).( 8602,86703 kj/kmol .K ).(644,15 K-298,15 K) = 38345946,38 Kj/jam

Tabel LB.11 Panas keluar Mixing point (X-101)



Cp dT 15 , 634 15 , 298 N



C_p dT 15 , 634 15 , 298 CH4 12,8825 8602,867038 38345946,38 C2H6 0,2256 25461,57322 1987469,298 C3H8 0,2256 36914,36377 316882,4963 i-C4H10 0,00376 48655,38376 63298,70805 n-C4H10 0,00376 48360,10418 62914,56114 C5H12 0,00606 -978004,127 -2050639,933 H2S 0,0000007 5697,745475 -21217,05012 CO2 0,02482 -2470,626676 -21217,05012 N2 0,0853 10242,22456 302286,9673 H2O 39,5139 12109,16984 165554471,5 Total 204561414,3 dQ / dt = Qout (6) – Qin (4) + Qin (5) = 204561414,3 - (36438309,86 + 182686483)

(38)

= 204561414,3 - 219124792,9 = -14563378,6 kj/jam

Tabel .LB 12 Neraca panas Mixing point (X-101)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam) Umpan _219124792,9 Produk _204561414,3 dq/dt -14563378,6 Total 204561414,3 204561414,3 LB. 5.Heater 2 (E-102)

Berfungsi untuk memanaskan gas alam sebelum masuk ke reformer furnace Super heated steam

600 0_{C, 30 bar} T = 3710C F6 F7 T = 5200C P = 30 bar P = 29 bar CH4 CH4 C2H6 C2H6 C3H8 C3H8

i-C4H10 kondensat i-C4H10

n-C4H10 124 0C, 10 bar n-C4H10 C5H12 C5H12 H2S H2S CO CO CO2 CO2 N2 N2 H2O H2O

Panas keluar dari mixing point = panas masuk heater 2 = 204561414,3 Kj/jam Panas keluar pada 520 0C alur 7 (E-102 )



15 , 793 15 , 298 Cp . dT E-102

(39)

CH4(g) = (12,8825 kmol/jam).( 14426,012 kj/kmol .K ).(793,15 K – 298,15

K)

= 91992334,3 Kj/jam

Tabel LB.13 Panas keluar Heater II (E-102)



Cp dT 15 , 793 15 , 298 N



C_p dT 15 , 793 15 , 298 CH4 12,8825 14426,012 91992334,3 C2H6 0,2256 40540,30633 4527217,088 C3H8 0,2256 58629,15497 720021,7208 i-C4H10 0,00376 77109,53134 143516,2597 n-C4H10 0,00376 76632,13112 142627,7224 C5H12 0,00606 -2355550,474 -7065944,758 H2S 0,0000007 8792,70948 3,046673835 CO2 0,02482 -27726,4866 -340644,8417 N2 0,0853 14837,75857 626502,0991 H2O 39,5139 17728,97043 346768117,2 Total 437513749,9 dQ / dt = Qout (8) – Qin (7) = 437513749,9 – 204561414,3 = 232952335,6 kj/jam

Digunakan steam pada 6000C,  = 3681 kj/kg ((Reklaitis,1983) Steam yang digunakan berasal dari waste heat boiler (WHB)

Jumlah steam yang dibutuhkan, m =

705 , 520 3681 6 , 232952335  = 73712,212 kg/jam

Tabel . LB 14 Neraca panas Heater II (E-102)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam) Umpan 204561414,3 Produk _437513749,9 Steam _232952335,6

(40)

Total

437513749,9 437513749,9 LB. 6. Reformer furnace

Berfungsi sebagai tempat terjadinya proses steam reforming yaitu bereaksinya antara steam dan gas alam.

Gas proses terdiri dari CH4, C2H6, C3H8, i- C4H10, n- C4H10, C5H10, H2S, CO, CO2 N2, H2O 5200C, 29 bar F7 320C, 1 bar Udara pembakaran Flue gas

Flue gas terdiri dari 9000C, 1 bar PSA off gas dan gas alam

420_{C, 1 bar} _F8

Gas proses pada 8500C, 27, 5 bar

Panas keluar dari heater II = panas masuk (R-201) = 437513749,9Kj/jam Panas keluar pada 850 0C alur 8 (R-201)



15 , 1123 15 , 298 Cp . dT CH4(g) = (12,882 kmol/jam ).(30954,6175 kj/kmol .K ).(1123,15 K – 298,15 K) = 3291791,415 kj/jam

Tabel LB.15 Panas keluar Reformer furnace (R-201)



Cp dT 15 , 1123 15 , 298 N



C_p dT 15 , 1123 15 , 298 CH4 0,1289 30954,61753 3291791,415 C2H6 0,0023 79898,70374 151607,7903 C3H8 0,00025 124738,1918 25727,25206 i-C4H10 0,00004 162619,1163 5366,430838 n-C4H10 0,00004 161837,0284 5340,621938 C5H12 0,00007 -9801645,9 -566045,0507 R-201

(41)

H2S 0,0000007 16939,5388 9,782583655 CO2 0,02482 525958,3309 10769785,76 N2 0,0853 25541,16371 1797395,543 H2O 26,18034 31165,50121 673136819,7 CO _13,3335 _-66801,14144 _-734821740,9 H2 39,6824 79239,54337 2594142586 Total 2547938644 Panas Reaksi Terdapat 6 reaksi: Reaksi 1 CH4 (g) + H2O (g) Ni H2 (g) + CO (g) Reaksi 2 C2H6 (g) +2H2O (g) Ni 5H2 (g) + 2CO (g) Reaksi 3 C3H8 (g) + 3H2O (g) Ni 7H2 (g) + 3CO (g) Reaksi 4 i-C4H10 (g) + 4H2O (g) Ni 9H2 (g) + 4CO (g) Reaksi 5 Ni i-C4H10 (g) + 4H2O (g) 9H2 (g) + 4CO (g) Reaksi 6 Ni C5H12 (g) + 5H2O (g) 11H2 (g) + CO (g)

Panas reaksi Standar : AHr =



n. H0fproduk - n. H 0f realtan Reaksi 1

CH4 yang bereaksi = 12,7536 kmol/jam

H2O yang bereaksi = 12,7536 kmol/jam

H2 yang bereaksi = 12,7536 kmol/jam

CO yang bereaksi = 12,7536 kmol/jam

 Hr1(250C) = [12,7536 x (0) + (12,7536 x (-110,54 x103 )] – [ 12,7536 x (-74,85 x

103)

+ (12,7536 x (-241,8352 x 103 )]

(42)

= 2629093,423 kj/jam Reaksi 2

C2H6 yang bereaksi = 0,2233 kmol/jam

H2O yang bereaksi = 2 x 0,2233 kmol/jam = 0,4466 kmol/jam

H2 yang bereaksi = 5 x 0,2233 kmol/jam = 1,1165 kmol/jam

CO yang bereaksi = 2 x 0,2233 kmol/jam = 0,4466 kmol/jam

 Hr2(250C) = [1,1165 x (0) + (0,4466 x (-110,54 x103 )] – [ 0,2233 x (-84,684 x 103)

+ (0,4466 x (-241,8352 x 103 )]

= (-49367,164) - (-18909,9372 + (-108003,6003) = 77546,3735 kj/jam

Reaksi 3

H2O yang bereaksi = 3 x 0,02456kmol/jam = 0,07368 kmol/jam

 Hr3(250C) =[ 0,1719 x (0) + (0,07368 x (-110,54 x103 )] – [ 0,02456 x (-103,8468 x 103) + (0,07368 x (-241,835 x 103 )] = (-8144,5872) - (- 2550,477 + (-17818,4028) = 12224,2926 kj/jam Reaksi 4

i-C4H10 yang bereaksi = 0,00372 kmol/jam

 Hr4(250C)=[ 0,03348 x (0) + (0,01488 x (-110,54 x103 )] – [ 0,00372 x (-126,1476 x 103) + (0,03348 x (-241,835 x 103 )] = (-1644,8352) - (- 469,2690 + (-8096,6358) = 6921,0696 kj/jam Reaksi 5

(43)

CO yang bereaksi = 4 x 0,00372 kmol/jam = 0,01488 kmol/jam  Hr5(250C)= [ 0,03348 x (0) + (0,01488 x (-110,54 x103 )] – [ 0,00372 x (-134,5156 x 103) + (0,03348 x (-241,835 x 103 )] = (- 1644,8352) - (- 500,3980 + (-8096,6358) = 6952,1986 kj/jam Reaksi 6

CO yang bereaksi = 5x 0,00599 kmol/jam = 0,02995 kmol/jam

 Hr6(250C)= [0,06589 x (0) +(0,02995 x (-110,54 x103 )] – [0,00599 x (- 146,44 x

103)

+ (0,02995 x (- 241,835 x 103 )]

= (- 3310,673) - (- 877,1756 + (-7242,9582) = 4809,4608 kj/jam

Panas Reaksi Standar

 Hr = 2629093,423 + 77546,3735 +12224,2926 + 6921,0696 + 6952,1986 + 4809,4608 = 2737546,818 kkal/jam dq/dt = Qout - Qin +  Hr = 2547938644 - 437513749,9 + 2737546,818 = 2547938644 – 437518559,4 = 2113162441 kj/jam

Massa bahan bakar yang digunakan yang diperlukan adalah PSA off gas + gas alam sebesar 10% dari HHV PSA off gas sebesar 587,3139 kg/jam

(44)

Tabel . 16 Neraca panas Reformer furnaces (R-201) Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam) Umpan _437513749,9 Produk 2547938644 Hr  _2737546,818 Flue gas _2113162441 Total _2550676191 _2550676191

LB. 7. Waste Heat Boiler (WHB) (E-103)

Berfungsi untuk mendinginkan gas proses dari 8500C menjadi 3500C Air proses 900_C F8 F9 8500C, 27,5 bar 3500C, 27,2 bar CH4 CH4 C2H6 C2H6

C3H8 Super heated Steam C3H8

i-C4H10 6000C, 30 bar i-C4H10

n-C4H10 n-C4H10 C5H12 C5H12 H2S H2S CO2 CO2 CO CO H2O H2O H2 H2

Panas keluar dari R-201 = Panas masuk Waste Heat Boiler (WHB) (E-103) = 2547938644 kj/jam



15 , 623 298 Cp. dT CH4(g) = (0,1289 kmol/jam).( 4621,74322 kj/kmol .K).(635,15 K – 298,15 K) = 193616,3778 Kj/jam E-103

(45)

Tabel LB.16 Panas keluar Waste Heat Boiler (WHB) (E-103) Komponen Nout



Cp dT 15 , 635 15 , 298 N



C_p dT 15 , 635 15 , 298 CH4 0,1289 4621,74322 193616,3778 C2H6 0,0023 23513,73212 17576,51476 C3H8 0,00025 34100,15231 2770,637375 i-C4H10 0,00004 44957,39753 584,4461679 n-C4H10 0,00004 44689,73404 580,9665425 C5H12 0,00007 -847488,0535 -19280,35322 H2S 0,0000007 5293,891146 1,204360236 CO2 0,02482 -753,4219506 -6077,478165 N2 0,0853 9605,603114 266291,3323 H2O 26,18034 11339,03838 96479461 CO _13,3335 _4912,140976 _21286210,3 H2 39,6824 18067,32902 233010367,5 Total 351232102,5

Panas yang diserap air proses, dQ/dt = Qin – Qout

= 2547938644 - 351232102,5

= 2196706542 kj/jam

Air proses yang digunakan adalah air pada suhu 90 oC dengan tekanan 30 bar untuk menghasilkan superheated steam pada suhu 600 oC yang bertekanan 30 bar

Massa air proses yang diperlukan adalah :



  ₈₇₃_,₁₅ 15 , 363 ) 600 ( C dT cpl Qin Qout m o  = 2196706542 kJ/jam (66726,2872 + 3681) kj/kg = 31199,9883 kg/jam

(46)

Tabel . LB 17 Neraca panas Waste Heat Boiler (WHB) (E-103) Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam) Umpan _2547938644 Produk 351232102,5 Air pendingin -2196706542 Total 351232102,5 351232102,5 LB.8. High Temperatur Shift

Berfungsi untuk merubah CO menjadi CO2

Air pendingin 250C 350 0C, 27, 2 bar F9 F10 4300C, 26, 8 bar CH4 CH4 C2H6 C2H6 C3H8 C3H8

i-C4H10 Air pendingin bekas i-C4H10

n- C4H10 900C n-C4H10 C5H12 C5H12 H2S H2S CO2 CO2 CO CO N2 N2 H2O H2O H2 H2

Panas keluar dari cooler 1 = panas masuk HTS (R-202) = 351232102,5 Kj/jam



15 , 703 15 , 298 Cp . dT CH4(g) = (0,1289 kmol/jam ).(10763,0783 kj/kmol .K ).(703,15 K – 298,15 K) = 561881,1236 kj/jam R-202

(47)

Tabel LB.18 Panas keluar HTS (R-202) Komponen Nout



Cp dT 15 , 635 15 , 298 N



C_p dT 15 , 635 15 , 298 CH4 0,1289 10763,07835 561881,1236 C2H6 0,0023 31179,61282 29043,80934 C3H8 0,00025 45146,20781 4571,053541 i-C4H10 0,00004 59459,09343 963,2373135 n-C4H10 0,00004 59088,4428 957,2327733 C5H12 0,00007 -1421410,903 -40296,99911 H2S 0,0000007 6875,482295 1,949199231 CO2 0,02482 -9401,093354 -46799944,77 N2 0,0853 12044,91532 416109,6669 H2O 13,9134 14301,43533 80587544,05 CO _1,06689 _3355,0038 _1449665,102 H2 51,9493 24594,59273 517457109,9 Total 553667605,4 Panas Reaksi CO(g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)



n. H0fproduk - n. H 0f realtan

CO yang bereaksi = 12,26689 kmol/jam H2O yang bereaksi = 12,26689 kmol/jam

CO2 yang bereaksi = 12,26689 kmol/jam

AHr =[ 12,26689 x (0) + (12,26689 x (- 393,5052 x103 )] – [12,26689 x (-110,54x 103) + (12,26689 x (- 241,835 x 103 )] = (- 4827085,003) – (-1355982,02 + (-2966563,343) = -504539,64 Kj/jam dq/dt = Qout - Qin + Hr dq/dt = 553667605,4 – (351232102,5 + (-504539,64) = 553667605,4 - 350727562,9

(48)

= 201930963,3 kj/jam

Massa air pendingin yang diperlukan adalah :

kg/jam 1 741847,771 kj/kg 272,2 kj/jam 3 201930963, C) H(25 -C) H(90 Qin -Qout m ₀ ₀   

Tabel . LB 19 Neraca panas HTS (R-202)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam) Umpan 351232102,5 Produk _553667605,4 r H  -504539,64 Air pendingin 201930963,3 Total 553163065,8 553163065,8 LB. 9. Low Temperatur Shift

Berfungsi untuk merubah CO menjadi CO2

Air pendingin 250C F11 F12 200 0C, 26,5 bar 2330C, 26, 1 bar CH4 CH4 C2H6 C2H6

C3H8 Air pendingin bekas C3H8

i-C4H10 i-C4H10 n- C4H10 900C n-C4H10 C5H12 C5H12 H2S H2S CO2 CO2 CO CO N2 N2 H2O H2O H2 H2 R-203

(49)

Panas masuk pada 200 0C alur 11 Panas masuk Qin =  N



15 , 473 298 Cp. dT CH4(g) = (0,1289 kmol/jam).( 3503,40660 kj/kmol .K ).(473,15 K – 298,15 K) = 79028,09442 kj/jam Tabel LB.20 Panas masuk LTS (R-203)



Cp dT 15 , 437 15 , 298 N



C_p dT 15 , 437 15 , 298 CH4 0,1289 3503,406602 79028,09442 C2H6 0,0023 11063,81379 4453,185048 C3H8 0,00025 15961,31435 698,3075028 i-C4H10 0,00004 21067,79414 147,474559 n-C4H10 0,00004 20992,31395 146,9461976 C5H12 0,00007 -240770,2631 -2949,435722 H2S 0,0000007 2640,067178 0,22638576 CO2 0,02482 3672,993803 7900784,138 N2 0,0853 5124,449865 76495,22536 H2O 13,9134 5983,10024 14567921,7 CO _1,06689 _4030,160553 _752454,1486 H2 51,9493 8253,633542 75034834,86 Total 98414014,88



15 , 506 298 Cp. dT CH4(g) = (0,1289 kmol/jam ).( 4351,223 kj/kmol .K ).(506,15 K -298,15 K) = 116661,5106 kj/jam

(50)

Tabel LB.21 Panas keluar LTS (R-203) Komponen Nout



Cp dT 15 , 506 15 , 298 N



C_p dT 15 , 506 15 , 298 CH4 0,1289 4351,223 116661,5106 C2H6 0,0023 13573,102 6493,371874 C3H8 0,00025 19632,619 1020,896172 i-C4H10 0,00004 25910,496 215,5753229 n-C4H10 0,00004 25795,943 214,6222429 C5H12 0,00007 -332845,47 -4846,230077 H2S 0,0000007 3189,989 0,464462402 CO2 0,02482 3602,9983 9947099,971 N2 0,0853 6101,4166 108253,7737 H2O 12,9321 7140,7732 19207800,22 CO _0,08533 _4520,032 _80224,42089 H2 52,9072 10169,53 111962356,8 Total 141425495,4 Panas Reaksi CO(g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)



n. H0fproduk - n. H 0f realtan

CO yang bereaksi = 0,98135 kmol/jam H2O yang bereaksi = 0,98135 kmol/jam

CO2 yang bereaksi = 0,98135 kmol/jam

AHr = [0,98135 x (0) + (0,98135 x (- 393,5052 x103 )] – [0,98135 x (-110,54x 103) + (0,98135 x (- 241,835 x 103 )] = (- 386166,328) – (-10847,8429 + (-237324,7773) = -137993,7078 kj/jam dq/dt = Qout - Q in +  Hr dq/dt = 141425495,4 – 98414014,88 + (-137993,7078) = 42873486,81 Kj/jam

(51)

Massa air pendingin yang diperlukan adalah : kg/jam 1 157507,299 kj/kg 272,2 kj/jam 1 42873486,8 C) H(25 -C) H(90 Qin -Qout m ₀ ₀   

Tabel . 22 Neraca panas LTS (R-202)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam) Umpan _98414014,88 Produk _141425495,4 r H  -137993,7078 Air pendingin 42873486,81 Total 141287501,7 141287501,7 LB. 10. Cooler (E-104)

Berfungsi untuk mendinginkan gas proses dari 2330 C menjadi 43 0C Air pendingin 250_C F12 F13 2330C 430C CH4 CH4 C2H6 C2H6 C3H8 C3H8

i-C4H10 Air pendingin bekas i-C4H10

n-C4H10 900 n-C4H10 C5H12 C5H12 H2S H2S CO2 CO2 CO CO H2O H2O H2 H2

Panas yang keluar dari LTS (R-203) = Panas yang masuk ke cooler 1 = 141425495,4 kj/jam

(52)

Panas keluar pada 43 0C alur 13 panas keluar Qout =  N



15 , 439 15 , 298 Cp . dT CH4(g) = (0,1289 kmol/jam).( 292,720097 kj/kmol .K ).(316,15 K – 298, 15 K) = 679,168 kj/jam

Tabel LB.23 Panas keluar cooler 1 (E-104)



Cp dT 15 , 316 15 , 298 N



C_p dT 15 , 316 15 , 298 CH4 0,1289 292,7200978 679,168 C2H6 0,0023 967,1492864 40,03998046 C3H8 0,00025 1356,883024 6,105973608 i-C4H10 0,00004 1787,597161 1,287069956 n-C4H10 0,00004 1796,966999 1,293816239 C5H12 0,00007 -10973,38098 -13,82646 H2S 0,0000007 253,2521564 0,003190977 CO2 0,02482 546,4818341 244,1462242 N2 0,0853 524,04551 804,6194761 H2O 12,9321 605,5606885 140961,0848 CO _0,08533 _483,1752211 _742,1281491 H2 52,9072 716,2051497 682063,3637 Total 825529,414

Panas yang diserap air pendingin, Q = Qout – Qin

= 825529,414– 141425495,4

= -140599966kj/jam Massa air pendingin yang diperlukan adalah :

kg/jam 516531,837 kj/kg 272,2 kj/jam 140599966 C) H(25 -C) H(90 Qin -Qout m ₀ ₀   

(53)

Tabel . 24 Neraca panas Cooler 1 (E-104) Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam) Umpan _141425495,4 Produk 825529,414 Air pendingin -140599966 Total _825529,414 _825529,414

LB. 12 . PSA (pressure swing adsorpsi)

Berfungsi untuk memisahkan gas hidrogen yang diperoleh dari impuritisnya. 430_{C, 24,4 bar} F20 H2 H2O T = 43 0C P = 24,4 bar 42,20C, 1 bar CH4, C2H6, C3H8, n-C4H10, i-C4H10 F19_CH 4, C2H6, C3H8, n-C4H10, i-C4H10, C5H12 H2S, CO2, CO, H2O, H2 F18 H2S, CO2, CO, H2O, H2

Panas masuk pada 430C alur 18 Panas Masuk Qour =  N



15 , 316 15 , 298 Cp . dT CH4(g) = (0,12711 kmol/jam ).( 292,72009 kj/kmol .K ). (316,15 K–298,15 K) = 669,7640741 kj/jam

(54)

Tabel LB.28 Panas Masuk PSA (D-401A/D) Komponen N15out



Cp dT 15 , 316 15 , 298 N



C_p dT 15 , 316 15 , 298 CH4 0,127115 292,7200978 669,7640741 C2H6 0,002114 967,1492864 36,80196465 C3H8 0,000185 1356,883024 4,52 i-C4H10 0,0000182 1787,597161 0,586 n-C4H10 0,0000215 1796,966999 0,695 C5H12 0,0000143 -10973,38098 -2,82 H2S 0,000000602 253,2521564 0,00274 CO2 12,60434 546,4818341 123984,7711 N2 0,084799 524,04551 799,8936337 H2O 0,222496 605,5606885 2425,226957 CO 0,085308 483,1752211 741,9368117 H2 52,77893 716,2051497 680409,7463 Total 809071,1186

Panas keluar pada 42,20C alur 16 Panas keluar Qour =  N



35 , 315 15 , 298 Cp . dT CH4(g) = (0,127115 kmol/ja ).(287,73464 kj/kmol .K ).(315,35 K- 298,15 K ) = 647,3844035 kj/jam

Tabel LB.29 Panas Keluar PSA alur 19 (D-401A/D) Komponen N19out



Cp dT 35 , 315 15 , 298 N



C_p dT 35 , 315 15 , 298 CH4 0,127115 287,7346499 647,3844035 C2H6 0,002114 950,7221845 35,57393256 C3H8 0,000185 17206,69537 56,34332397 i-C4H10 1,82E-05 1757,078909 0,566 n-C4H10 2,15E-05 582,3085833 0,222 C5H12 1,43E-05 -12247,93732 -3,10 H2S 6,02E-07 1463,61246 0,0156 CO2 12,60434 669,6000619 149385,6431 N2 0,084799 665,2893651 998,5609499 H2O 2,22E-01 595,4536016 2340 CO 0,085308 475,2006065 717,5299161 H2 2,72728 393,0230761 18972,34636 Total 173150,1228

(55)

Panas keluar pada 42,70C alur 20 Panas keluar Qour =  N



85 , 315 15 , 298 Cp . dT H2O(g) = (0,00055 kmol/jam).( 595,453601Kj/kmol.K). (315,85 K- 298,15 K) = 5,95 Kj/jam H2(g) = (49,995 kmol/jam).( 393,0230761 Kj/kmol.K). (315,85 K- 298,15 K) = 353685,3964 Kj/jam

Tabel LB.30 Panas Keluar PSA alur 19 (D-401A/D) Komponen N20out



Cp dT 85 , 315 15 , 298 N



C_p dT 85 , 315 15 , 298 H2O 0,000555 595,4536016 5,95 H2 49,995 393,0230761 353685,3964 Total 353691,3464 dQ/dt = Q out – Qin = (173150,1228 + 353691,3464) - 809071,1186 = - 282229,6494 kj/jam

Tabel . LB. 31 Neraca panas PSA (D-401A/D)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam) Umpan _809071,1186 Produk _526841,4692 dq/dt _{- 282229,6494} Total _526841,4692 _526841,4692 LB. 13 . Kompresor 2(G-112)

(56)

42,70C, 24,4 bar 600C, 70 bar

Panas masuk pada 42,7 0_{C alur 19}

Panas yang masuk ke kompresor 2 = Panas yang keluar dari PSA alur 19 = 353691,3464 kj/jam



15 , 390 15 , 298 Cp . dT CH4(g) = (12,8825 kmol/jam ).( -1374,757768kj/kmol .K ).(333,15K – 298,15 K) = kj/jam

Tabel LB.32 Panas Keluar Kompresor 2 Komponen N21out



Cp dT 15 , 333 15 , 298 N



C_p dT 15 , 333 15 , 298 H2O 0,000555 -1374,757768 -26,70466964 H2 49,995 -2721719,42 -5,07E+07 Total -233365672 dQ / dt = dQ / dt (2) – dQ / dt (1) = -233365672 kj/jam - 353691,3464 = -233719363,3 kj/jam

Tabel . LB. 33 Neraca panas Kompresor 2

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam) Umpan _353691,3464 Produk -233365672 dq/dt _-233719363,3 Total _-233365672 _-233365672 G-101

(57)

LAMPIRAN C

SPESIFIKASI PERALATAN

LC.1 Tangki Penyimpanan gas alam (T-101) Fungsi :Tempat penyimpanan gas alam Jumlah : 3 unit

Tipe : Tangki berbentuk bola

Bahan : Carbonsteel (Brownell & Young,1959) Kondisi operasi : 25oC. 10 bar

Laju alir bahan masuk = 234, 646 kg/jam

Kebutuhan = 15 hari

Faktor keamanan = 20%

A. Volume Tangki

Berat molekul rata – rata gas alam

94,3996% x 16,011 x 3,1% x 30,022 x 0,5% x 44,033 x 0,1 % x 58,044 x 0,1 % x 58,044 0,2% x 72,055 x 0,0004% 34,066 x 0,5 % x 44,011 x 1,1 % x 28,0176 = 17,0481 kg/kmol ρgas = av ₃ 6,9754 / 3 K) K)(298,15 atm/kmol m (0,082 kg/kmol) 0481 (17, atm) (10 RT BM P m kg  

Gas alam untuk kebutuhan per jam = 234,646 kg/jam Gas alam dalam kmol

=

0481 , 17 / 646 , 234 kg jam

₌

13,7637 kmol/jam

Volume gas, Vgas =

atm K K mol l atm jam mol P RT n 10 15 , 298 . / . 0821 , 0 / 37 , 1376    = 33,69 m3/jam

Total volume gas dalam tangki = 33,69 m3 /jam×24 jam/hari×15 hari = 12128,7395 m3

Direncanakan membuat 3 tangki dan faktor kelonggaran 20%, maka

:

(Perry dan Green, 1999)

(58)

= 3 7395 , 12128 2 , 1 x = 4851,4958 m 3 Diambil tinggi tangki; Hs = Dt

Volume tangki; Vt = 3 6 1 Dt  4851,4958 m3 = Dt Dt 3 4 ) 14 , 3 ( 4 1 2 4851,4958 m3 = 1,0466Dt3 Diameter tangki; Dt = 16,673 m Jari – jari tangki, R =

2 m 16,673

= 8,33 m = 327,952 in Tinggi tangki; Hs = 16,673 m = 54,7041 ft

Tekanan operasi = 10 bar = 10 atm Faktor keamanan untuk tekanan = 20 %

P desain = (1 + 0,2)  (10+ 1) = 11 atm = 194,04 psia Tebal tangki, ts = nc P SE R x P   60, Dimana; P = Tekanan disain

S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi E = Efesiensi sambungan; 80%

n = Umur alat 10 tahun

c = laju kecepatan korosi 0,01 in/tahun

ts = tahun x in tahun x x / 01 , 0 10 194,04Psi 6 , 0 0,8 x psi 18.750 in 327,952 Psi 194,04 _  = 4,27 in

Digunakan silinder dengan ketebalan 4,27 in

Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Spesifikasi Tangki

(59)

 Tinggi Tangki; HT = 16,673 m

 Tebal silinder; ts = 4,27 in  Bahan konstruksi = Carbonsteel  Faktor korosi = 0,01 in/tahun LC.2 Kompresor I(G-101)

Fungsi : Menaikkan tekanan gas alam sebelum diumpankan ke dalam desulfurisasi (R-101).

Tipe : Reciprocating compressor Jumlah : 1 unit dengan 2 tahap Data perhitungan

Laju alir gas alam masuk = 218,5 kg/jam

ρgas = av ₃ 6,9754 / 3 K) K)(298,15 atm/kmol m (0,082 kg/kmol) 0481 (17, atm) (10 RT BM P m kg   n n a b p p p p 1 1       a b p p _       12 1000 3020 1,737 (Geankoplis,2003) P2 = 1,737 x 1000 kpa = 1737 kpa                          ₁ P P 1 -k k P m N 10 78 , 2 P st N k / ) 1 k ( 1 2 1 vl st 4 ad (Peters, 2004)

Laju alir volumetrik gas, Q = ₃ / 9754 , 6 / 5 , 218 m kg jam kg F   = 31,3243 m 3_{/jam = 0,0087} m3/det                              ₁ 1000 1737 1 -1,113 113 , 1 1000 3243 , 31 2 10 78 , 2 P ) 2 113 , 1 /( ) 1 113 , 1 ( 4 ad Pad = 4,808 hp P =  P_ad = 75 , 0 4,808 = 6,41 hp

dimana : Nst = jumlah tahap kompresi

mvl = laju alir gas volumetrik (m3/jam)

P1 = tekanan masuk = 10 bar = 1000 kPa

P2 = tekanan keluar = 17, 37 bar = 1737 kPa

(60)

k = rasio panas spesifik gas alam = 1,113 (Perry, 1997) Digunakan kompresor dengan daya motor standar 6,5186 hp

Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan :

De = 0,363 (mvl)0,45()0,13 (Peters, 2004)

= 0,363 (0,0087 m3/detik)0,45 (6,9754 kg/m3) 0,13 = 0,0549 m = 2,1630 in

b. perancangan Intercooler

Digunakan : 2-4 Shell and tube exchanger, OD tube1 3/4 in,

16 15

pitch triangular pitch, BWG 18, panjang 15 feet , 8 Pass

Fluida Panas (gas alam)

Temperatur masuk; T1 = 50oC = 122 oF

Temperatur keluar; T2 = 30oC = 86 oF

Fluida dingin (udara)

Temperatur masuk; T1 = 30oC = 85 oF

Temperatur keluar; T2 = 35oC = 95 oF

Dari Neraca panas; Panas yang dibutuhkan Q = 202787,1863 kj/jam

= 192204,4114 Btu/jam

t = beda suhu sebenarnya

Fluida Panas Fluida dingin Selisih

T1 = 122 oF  Temperatur lebih tinggi t2 = 95oF t1 = 27 oF

T2 = 86 oF Temperatur lebih rendah t1 = 85 oF t2 = 1 oF

T1 – T2 = 36F Selisih t2 – t1 = 10F t2 – t1 = -26 oF LMTD = 1 2 1 2 ln t t t t      27 1 ln 26  = 10,94 oF R = (T1 – T2) / (t2 – t1) = (122 – 86) / (95 – 85) = 3,6 S = (t2 – t1)/(T1- t1) = (95-85)/(122-85) = 5760F /6750F = 0,27 Fr = 0,97 (F igur 18 kern,1965) t  = 0,97 x 10,74 = 10,61 oF

(61)

Tc dan tc 104 2 86 122 2 T T T 1 2 c      F 90 2 95 85 2 t t t 1 2 c      F

Dari Tabel 8 hal.840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas campuran gas dan fluida dingin campuran 0,5 cP <  (light organic), diperoleh UD = 100-200, faktor

pengotor (Rd) = 0,003

Diambil UD = 190 Btu/jam ft2 F

Luas perpindahan panas; A

A = t U Q D  = 61 , 10 190 4 192204,411 x = 201,282 ft 2

Luas permukaan luar (a”) = 0,1963 ft2/ft (Tabel 10 Kern, 1965) Jumlah tube = _ll Lxa A = 1963 , 0 15 201,282 x = 67,094 buah

Dari tabel 9 Kern,1965 Nilai terdekat 62 tube dengan ID shell 10 in

Dipilih material pipa commercial steel 2 in Schedule 40 :  Diameter dalam (ID) = 2,067 in = 0,6300 ft  Diameter luar (OD) = 2,375 in = 0,7239ft

 Luas penampang (A) = 0,0233 ft2 _(Geankoplis,

2003) LC.3 Heater I

Fungsi :Memanaskan feed dari 550C jadi 3750C Jenis : Shell and tube exchanger

Digunakan : 2-4 Shell and tube exchanger, OD tube 3/4 in, 15/16 pitch triangular pitch, BWG 18, panjang 20 feet , 4 Pass

Fluida Panas (gas proses yang berasal dari higt temperature shift)

Laju alir bahan masuk W = 929,7507 kg/jam = 2049,7601 lbm/jam