PERTAMINA (Persero) RU VI Balongan dan mampu menyusun laporan kerja praktek yang berlangsung selama satu bulan, waktu kerja praktek pada tanggal 1 – 31 Oktober 2017. Penyusunan laporan kerja praktek ini tidak dapat terselesaikan tanpa adanya dukungan, bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. PERTAMINA (Persero) RU VI Balongan atas penjelasan, bimbingan, bantuan dan kesabarannya dalam melaksanakan kerja praktek dan dalam penyusunan laporan.
Tn. Yanto yang memfasilitasi proses administrasi sebagai peserta praktek lapangan dan memberikan referensi dalam penulisan laporan pelatihan kerja.
- Latar Belakang
- Rumusan Masalah
- Tujuan
- Manfaat
Bagaimana kinerja heat exchanger 20-E-106 pada kondisi sebenarnya berdasarkan faktor fouling (Rd) dan pressure drop (Δp) setelah TA dan sebelum TA. Bagaimana kinerja heat exchanger 20-E-106 pada kondisi sebenarnya setelah TA dan sebelum TA dibandingkan dengan data desain berdasarkan faktor fouling (Rd) dan pressure drop (Δp). Untuk mengetahui kinerja heat exchanger 20-E-106 pada kondisi sebenarnya berdasarkan faktor fouling (Rd) dan pressure drop (Δp) setelah TA dan sebelum TA.
Bandingkan kinerja heat exchanger 20-E-106 pada kondisi sebenarnya setelah TA dan sebelum TA dengan data desain berdasarkan faktor fouling (Rd) dan pressure drop (Δp).
Perpindahan Panas
- Konduksi
- Konveksi
- Radiasi
Tanda minus (-) digunakan untuk memenuhi hukum kedua termodinamika yaitu “kalor mengalir ke tempat yang lebih rendah pada skala suhu” (Holman, 1986). Konveksi merupakan fenomena makroskopis dan terjadi hanya jika ada gaya yang bekerja pada partikel atau ada aliran fluida yang dapat bergerak melawan gaya gesekan tersebut (McCabe, 1993). Tanda minus (-) digunakan untuk memenuhi hukum kedua termodinamika, sedangkan perpindahan panas selalu bertanda positif.
Menurut hukum radiasi termal Stefan Boltzmann, yang hanya berlaku pada benda hitam, panas yang dipancarkan (dari benda hitam) dengan laju yang sebanding dengan pangkat empat suhu absolut benda dan berbanding lurus dengan permukaan benda. .
Alat Penukar Panas
Pada industri pengolahan minyak, heat exchanger yang banyak digunakan adalah shell and tube heat exchanger. Proses perpindahan panas pada alat penukar panas dapat terjadi karena adanya perbedaan suhu antara fluida panas dan fluida dingin, dan karena pertukaran panas terjadi pada suatu sistem, maka panas yang hilang dari suatu benda akan sama dengan panas yang diterima benda lain. obyek. Koefisien perpindahan panas keseluruhan menggambarkan betapa mudahnya panas berpindah dari fluida panas ke fluida dingin dan juga menunjukkan aliran panas keseluruhan sebagai kombinasi proses konduksi dan konveksi.
Permukaan perpindahan panas tidak konstan karena dinding partisi merupakan dinding pipa, sehingga dalam prakteknya permukaan perpindahan panas dipilih berdasarkan luas permukaan dinding luar.
Klasifikasi Alat Penukar Panas
Arah Aliran Fluida Pada Alat Penukar Panas
Penukar panas tipe preheater memastikan panas dari produk bersuhu tinggi dipindahkan ke makanan sebelum masuk ke oven, sehingga kerja oven lebih ringan. Pada jenis aliran ini, fluida panas dan dingin masuk melalui ujung-ujung penukar panas yang berbeda, dengan masing-masing fluida mengalir dalam arah yang berlawanan menuju ujung keluaran penukar panas. Pada aliran jenis ini, cairan panas dan cairan dingin mengalir tegak lurus satu sama lain.
Penukar panas dengan tipe aliran ini banyak digunakan untuk pemanasan dan pendinginan udara atau gas.
Tipe Heat Exchanger
Shell and tube heat exchanger (STHE) adalah jenis heat exchanger yang banyak digunakan dalam proses seperti perminyakan, industri kimia dan HVAC (pemanas, ventilasi, pengkondisian udara). Penukar panas cangkang adalah bejana bertekanan yang terdiri dari beberapa tabung paralel di dalam cangkang. Keuntungan dari penukar panas shell and tube adalah sebagai berikut: 1) Memiliki luas permukaan perpindahan panas per satuan volume yang lebih besar.
Heat exchanger jenis ini hanya digunakan untuk area perpindahan panas yang kecil, dapat digunakan untuk gas-liquid maupun gas-gas.
Pemilihan Fluida
Hal ini dikarenakan tabung tersebut tahan korosi, relatif murah, dan kekuatan tabung berdiameter kecil melebihi casing. Kerang dengan tekanan tinggi dan diameter besar memerlukan dinding tebal, yang biayanya mahal. Biasanya lebih ekonomis untuk menempatkan fluida yang bersuhu lebih tinggi pada sisi tabung karena panas dipindahkan seluruhnya ke permukaan luar tabung atau ke jaket sehingga fluida yang mengalir di dalam jaket akan menyerapnya sepenuhnya.
Apabila fluida yang suhunya lebih tinggi dialirkan ke arah sisi cangkang, maka perpindahan panas tidak hanya terjadi ke dalam tabung saja, namun ada kemungkinan perpindahan panas juga terjadi ke bagian luar cangkang (ke lingkungan). Jika cairan yang mengandung padatan tersuspensi dialirkan melalui cangkang, sedimen akan terakumulasi di zona stagnan di sekitar baffle, sehingga pembersihan sisi cangkang tidak mungkin dilakukan tanpa melepaskan ikatan tabung. Cairan yang kental atau mempunyai kecepatan perpindahan yang rendah dilewatkan melalui shell karena dapat menggunakan baffle.
Koefisien perpindahan panas yang lebih tinggi dapat dicapai dengan menempatkan fluida yang lebih kental pada sisi cangkang karena peningkatan turbulensi aliran silang (terutama karena efek baffle). Koefisien perpindahan panas yang lebih tinggi terdapat pada sisi shell karena aliran turbulen akan melewati bagian luar tabung secara melintang dan baffle.
Heat Exchanger 20-E-106
Permasalahan Pada Heat Exchanger
Fouling
Pengotoran ini terjadi karena terkumpulnya partikel-partikel padat yang terbawa oleh fluida pada permukaan perpindahan panas, seperti debu, pasir, dan lain-lain. Pencemaran ini terjadi akibat reaksi kimia pada cairan yang berlangsung di atas permukaan perpindahan panas dimana material permukaan perpindahan panas tidak bereaksi.Contohnya adalah reaksi polimerisasi. Pengotoran ini terjadi akibat reaksi kimia antara fluida kerja dan material permukaan perpindahan panas.
Penyebab terjadinya fouling pada heat exchanger adalah adanya pengotor berat (hard deposit) yaitu kerak keras yang berasal dari korosi atau hard coke dan pengotor berpori (porous deposit) yaitu kerak lunak yang berasal dari pemecahan kerak keras. Adanya fouling pada suatu heat exchanger sangat merugikan karena dapat menurunkan efisiensi perpindahan panas, sehingga perlu dilakukan tindakan preventif seperti menggunakan bahan konstruksi yang tahan terhadap korosi, mengurangi resiko terjadinya fouling, misalnya dengan penyaringan, injeksi antifoulant. ke dalam cairan dan posisikan nosel (sisi cangkang dan sisi tabung) pada permukaan penukar panas terendah atau tertinggi untuk menghindari kantong gas atau kantong dengan volume cairan konstan. Penggunaan HE jenis tertentu dapat mengurangi terbentuknya fouling karena luas dead space lebih kecil dibandingkan jenis lainnya seperti plate and spiral heat exchanger, namun jenis HE ini hanya mampu menangani tekanan desain hingga 20 – 25 bar dan desain suhu 250 oC (pelat ) dan 400 oC (spiral).
Untuk HE yang digunakan untuk cairan yang dapat menimbulkan pengotoran tinggi, disarankan untuk menggunakan margin 30-40% antara penurunan tekanan yang diijinkan dan penurunan tekanan yang dihitung. Hal ini dilakukan untuk mengantisipasi penurunan tekanan yang tinggi akibat penggunaan kecepatan tinggi, tinggi. Jika HE digunakan untuk cairan yang dapat menyebabkan pengotoran yang sangat berat, maka sebaiknya digunakan bundel tabung cadangan. Penggunaan pipa bersirip kawat dapat mengurangi terbentuknya kotoran. Awalnya, penambahan tabung bersirip kawat digunakan untuk meningkatkan perpindahan panas tabung dalam aliran.
Untuk perpindahan panas yang hanya melibatkan panas sensibel (seperti heater atau cooler) disarankan untuk tidak menempatkan baffle secara vertikal, untuk perpindahan panas yang melibatkan panas laten atau perubahan fasa (seperti kondensor, evaporator) disarankan untuk menempatkan baffle menjadi ditempatkan secara vertikal. Kecepatan tinggi, sama seperti pada tabung, penggunaan kecepatan tinggi pada cangkang akan mengurangi terbentuknya fouling, dan dapat meningkatkan koefisien perpindahan panas pada cangkang.
Analisa Performance Heat Exchanger
- Clean Overall Coefficient (Uc)
- Design Overall Coefficient (Ud)
- Heat Balance
- Pressure Drop (ΔP)
- Fouling factor (Rd)
Umumnya pitch pipa yang digunakan adalah 1,25 kali OD untuk pitch segitiga dan 6mm lebih besar dari OD untuk persegi. Untuk mengetahui seberapa baik suatu fluida dapat mempertahankan tekanan yang dimilikinya selama fluida mengalir. Penurunan tekanan pada suatu alat penukar kalor dapat disebabkan oleh dua hal yaitu gesekan yang disebabkan oleh aliran dan pembelokan aliran. Penurunan tekanan yang tinggi dapat disebabkan oleh jarak. antara penyekat terlalu dekat dan jelas tidak diharapkan karena meningkatnya biaya pengoperasian. Setelah digunakan selama beberapa waktu, permukaan perpindahan panas suatu alat penukar panas mungkin akan terlapisi dengan berbagai endapan yang biasanya terdapat pada sistem fluida, atau permukaan tersebut dapat mengalami korosi akibat interaksi antara fluida dengan bahan yang digunakan dalam sistem tersebut. konstruksi penukar panas. Dalam kedua kasus di atas, lapisan ini memberikan resistensi tambahan terhadap aliran panas, dan hal ini mengakibatkan penurunan kemampuan kerja pahat. Efek keseluruhan dari hal ini biasanya dinyatakan dengan faktor pengotoran atau ketahanan pengotoran (Rd), yang harus diperhitungkan bersama dengan ketahanan termal lainnya dalam perhitungan.
METODOLOGI
- Pengumpulan Data
- Pengumpulan Data Primer
- Pengumpulan Data Sekunder
- Pengolahan Data
- Perhitungan Temperatur Kalorik (Calorie Temperature)
- Perhitungan Flow Area
- Perhitungan Mass Velocity
- Perhitungan Reynold Number
- Perhitungan Faktor Perpindahan Panas
- Menentukan Tube wall Temperature
- Menentukan ho koreksi dan hio koreksi
- Perhitungan Clean Overall Coefficient
- Perhitungan Dirty Overall Coefficient / Design Overall Heat
- Dirt Factor
- Efisiensi
- Hasil
- Pembahasan
Pengumpulan data sekunder yang digunakan sebagai bahan perhitungan pada analisis evaluasi Heat Exchanger 20-E-106 pada Catalytic Condensation Unit diperoleh dari data lapangan dan data literatur. Data studi lapangan diperoleh dengan melihat kondisi operasi dan alur proses aktual Heat Exchanger 20-E-106 pada laporan harian DKD (sistem kendali terdistribusi) pada tanggal 04 – 12 Oktober 2017 dengan data yang diperlukan berupa in dan data suhu keluar, serta data laju aliran untuk setiap fluida yang mengalir, baik di dalam shell maupun di dalam tabung. Dalam studi literatur, data yang diperoleh berupa langkah-langkah perhitungan heat exchanger serta grafik dan tabel.
Nilai Rd (faktor fouling) merupakan nilai yang digunakan untuk menunjukkan besarnya faktor fouling pada heat exchanger. Parameter Rd ini digunakan untuk menentukan apakah heat exchanger harus dibersihkan. Jika Rd sebenarnya < Design Rd maka heat exchanger harus dibersihkan. Pada grafik diatas terlihat perbandingan antara nilai Rd setelah TA dengan nilai Rd sebelum TA pada heat exchanger 20-E-106.
Gambar 4.2 menunjukkan bahwa penurunan tekanan shell masih berada di bawah penurunan tekanan data desain. Terlihat dari Gambar 4.3 bahwa pressure drop pipa sebelum TA rata-rata lebih rendah dari desain, hal ini bermanfaat karena dapat mengurangi besarnya crossflow. Berdasarkan perhitungan dan pengamatan hasil, dapat disimpulkan bahwa kinerja heat exchanger 20-E-106 mengalami penurunan akibat adanya kotoran sehingga perpindahan panas menjadi kurang efisien.
Artinya heat exchanger 20-E-106 mempunyai faktor fouling yang lebih besar dari nilai faktor fouling maksimumnya. Artinya heat exchanger ini sebenarnya mempunyai faktor fouling pada periode waktu sebelum TA yang lebih rendah dari nilai faktor fouling maksimal yang telah ditentukan. Nilai rata-rata data pressure drop sebelum TA berada di bawah nilai rata-rata desain, sedangkan nilai rata-rata pasca TA melebihi nilai rata-rata desain.
Lakukan pemantauan harian berterusan prestasi penukar haba 20-E-106 untuk mengetahui dengan cepat apabila prestasi HE menurun.
PENUTUP
Kesimpulan
Saran
