TK-3205 OPTIMASI DAN TROUBLESHOOTING TUGAS PERANCANGAN
“PERANCANGAN ALKENES DISTILLATION DAN E-102”
Disusun oleh :
Rani Setyowati 121280012
Dhea Mila Sriani 121280015
Tri Wahyu Prasetyo 121280052 Salsabilla Zakina Sutarman 121280056 Fathurahman Faisal 121280076 Raimundus Brilian Danu 121280115
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA
MEI 2024
ii
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ... ii
DAFTAR GAMBAR ... iii
DAFTAR TABEL ... iv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.3 Tujuan ... 3
BAB II METODOLOGI ... 4
2.2 Kondisi Operasi dan Komposisi Umpan ... 5
2.3 Asumsi yang Digunakan ... 6
BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN ... 7
3.1 Distillation Column ... 7
3.2 Heat Exchanger ... 9
3.3 Utilitas ... 16
BAB IV KESIMPULAN ... 18
4.1 Kesimpulan ... 18
4.2 Rekomendasi ... 19
DAFTAR PUSTAKA ... 20
LAMPIRAN ... 22
iii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Gambaran umum distilasi ... 1
Gambar 2.1 Simulasi proses distilasi alkena ... 4
Gambar 3.1 Hidrodinamika kolom distilasi C-101 ... 8
Gambar 3.2 Hidrodinamika kolom distilasi C-102 ... 8
Gambar 3.3 Hidrodinamika kolom distilasi C-103 ... 9
Gambar 3.4 Setting plan and tubesheet layout shell and tube ... 14
Gambar 3.5 Tube sheet layout ... 14
Gambar 3.6 Grafik panjang shell terhadap vapor fraction ... 15
Gambar 3.7 Grafik fluida kerja terhadap biaya setiap fluida... 17
iv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.2 Komposisi dan Kondisi Operasi Umpan ... 5
Tabel 2.3 Tabel material streams ... 6
Tabel 3.1 Hasil sizing kolom distilasi C-101, C-102, dan C-103 ... 7
Tabel 3.2 Perbandingan nilai pressure drop asumsi dan kalkulasi EDR ... 11
Tabel 3.3 Overall summary heat exchanger ... 12
Tabel 3.4 Tema sheet heat exchanger ... 13
Tabel 3.5 Kebutuhan utilitas pada sistem proses distilasi alkena ... 16
Tabel 3.6 Biaya operasional utilitas pada sistem distilasi alkena ... 16
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Proses distilasi merupakan proses yang paling utama di industri. Proses distilasi merupakan sebuah teknik pemisahan campuran yang terdiri dari dua atau lebih komponen. Komponen tersebut terpisah berdasarkan perbedaan nilai volatilitas, yang kemudian menjadi komponen-komponen yang mempunyai tingkat kemurnian sesuai dengan kebutuhan di suatu industri tertentu [1]. Pemisahan yang berlangsung di dalam kolom distilasi disebabkan oleh panas yang ditambahkan ke reboiler menyebabkan aliran uap yang diproduksi di reboiler naik melalui kolom dan mengalami kontak dengan aliran cairan dari umpan dan kondenser yang mengalir ke bawah kolom. Dalam pra-rancangan pabrik, keberadaan kolom distilasi sebagai salah satu alat vital pada tahap pemisahan, menjadi bagian yang hampir selalu ada dalam rancangan proses lengkap. Pemahaman secara khusus mengenai alat ini dinilai sangat penting dan penting khususnya bagi mahasiswa agar penguasaan perancangan dan akurasi hasil perhitungan perancangan dapat dipertanggungjawabkan secara ilmiah.
Gambar 1.1 Gambaran umum distilasi
Pemisahan campuran liquid dengan distilasi bergantung pada perbedaan volatilitas antar komponen. Komponen yang memiliki relative volatility yang lebih besar akan lebih mudah pemisahannya. Uap akan mengalir menuju puncak kolom sedangkan liquid menuju ke bawah kolom secara counter-current (berlawanan
2 arah). Uap dan liquid akan terpisah pada plate atau packing. Sebagian kondensat dari condensor dikembalikan ke puncak kolom sebagai liquid untuk dipisahkan lagi, dan sebagian liquid dari dasar bolom diuapkan pada reboiler dan dikembalikan sebagai uap. Distilasi didefinisikan sebagai sebuah proses dimana campuran dua atau lebih zat liquid atau vapor dipisahkan menjadi komponen fraksi yang murni, dengan pengaplikasian dari perpindahan massa dan panas.
Campuran etilen (C2H4), propene (C3H6), 1-butene (C4H8) dan cyclopentane (C5H10) akan dimurnikan menggunakan kolom distilasi yang disusun seri.
Komposisi umpan terdiri dari 25% mol etilen, 30%mol propene, 20% mol 1-butene dan 25% mol cyclopentane. Laju alir umpan sebesar 75.000 kg/jam pada P 18 bar dan kondisi saturated liquid. Fluid package yang digunakan adalah Peng Robinson.
Proses pemisahan ini terbagi menjadi tiga tahap distilasi. Selain itu, pressure drop (delta P) pada shell & tube masing-masing diasumsikan sebesar 5 dan 10 kPa.
Preheat 2 (E-102) pada simulasi kali ini digunakan untuk memanaskan umpan hingga 79,5oC dengan fraksi mol propane pada produk atas minimal 0,99 (Produk cair) dan fraksi mol propane pada produk bawah maksimal 1000 ppm. Dimana Ptop dan Pbottom masing-masing adalah 14 dan 14,5 bar
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan sebelumnya, berikut ini beberapa rumusan masalah yang akan dibahas antara lain:
1. Bagaimana analisis hasil sizing pada kolom distilasi?
2. Bagaimana analisis hidrodinamkia kolom distilasi?
3. Berapa nilai fouling factor pada bagian shell dan tube?
4. Bagaimana perbandingan nilai pressure drop yang diasumsikan pada HE dengan hasil kalkulasi EDR?
5. Berapa kebutuhan media pendingin condenser kolom distilasi?
6. Berapa kebutuhan pemanas berupa pada reboiler kolom distilasi?
7. Bagaimana nilai biaya operasional utilitas pada sistem distilasi tersebut?
3 1.3 Tujuan
Terdapat beberapa tujuan yang ingin dicapai dalam pelaksanaan perancangan tugas besar ini, antara lain:
1. Mengetahui hasil sizing pada kolom distilasi 2. Mengetahui hasil hidrodinamika kolom distilasi
3. Mengetahui nilai fouling factor pada bagian shell dan tube
4. Mengetahui perbandingan nilai pressure drop yang diasumsikan pada HE dengan hasil kalkulasi EDR
5. Mengetahui kebutuhan media pendingin pada condenser kolom distilasi 6. Mengetahui kebutuhan pemanas pada reboiler kolom distilasi
7. Mengetahui nilai biaya operasional utilitas pada sistem distilasi tersebut?
4
BAB II METODOLOGI
2.1 Hysys model
Pada simulasi Perancangan distilasi Alkena ini menggunakan Sofware aspen Hysys. Dalam simulasi ini digunakan alat alat proses seperti cooler, heater dan menara distilasi dengan kondisi operasi yang di sesuaikan terhadap karakteristik komponennya juga terhadap keadaan optimumnya. Pada Gambar 2.1 menunjukkan gambaran dan kondisi operasi mengenai perancangan distilasi alkena yang dibuat.
Gambar 2.1 Simulasi proses distilasi alkena
Bahan baku umpan alkena pada aliran 1 dengan komposisi umpan 25% mol etilen, 30% mol propena, 20% mol i-butana dan 25% mol siklopentena pada kondisi Saturated liquid dan pada tekanan 18 bar dipompa (P-100) hingga 28 bar. Bahan baku tersebut dipanaskan dengan memanfaatkan keluaran bottom product dari kolom distilasi pertama (C-101) sebelum memasuki kolom distilasi hingga temperatur 60oC. Pada kolom distilasi (C-101) terjadi proses pemurnian etilen pada produk atas hingga mencapai fraksi mol 0,99 sedangkan keluaran produk bawah dengan campuran Propena, siklopentan dan i-Butena, Kemudian ditukarkan panasnya pada aliran umpan sebelumnya, setelah itu produk bawah tersebut dibawa menuju kolom distilasi kedua dengan meleati expansion valve (VLV-100) untuk menurunkan tekananya menjadi 16 bar kemudian dipanaskan menggunakan keluaran produk bawah kolom distilasi kedua (C-102) hingga temperatur 79,50oC.
Pada kolom distilasi kedua menghasilkan produk atas dengan kemurnian propena mencapai 0,99
5 Produk bawah distilasi kedua (C-102) akan diturunkan tekananya menggunakan expansion valve (VLV-101) menjadi 14 bar, selanjutnya akan dipanaskan hingga temperatur 90,50oC menggunakan keluaran produk bawah distilasi ketiga (C-103). Pada distilasi ketiga digunakan untuk menghasilkan produk atas berupa i-butana hingga kemurnianya gencapai 0,99 fraksi mol dan produk bawah digunakan untuk memanaskan umpan masuk distilasi ketiga tersebut.
Produk bawah pada distilasi ketiga memiliki komposisi siklopentan mencapai 0,99 faksi mol.
2.2 Kondisi Operasi dan Komposisi Umpan
Umpan merupakan campuran etilen (C2H4), propene (C3H6), 1-butene (C4H8) dan cyclopentane (C5H10) akan dimurnikan menggunakan kolom distilasi yang disusun seri. Untuk menghasilkan kemurnian masing masinh produk mencapai 99%. Laju alir umpan sebesar 75.000 kg/jam dan fluid package yang digunakan adalah Peng Robinson dengan kondisi operasi sebagaimana tertera pada Tabel 2.1 berikut.
Tabel 2.1 Komposisi dan Kondisi Operasi Umpan
Komponen Fraksi mol Molar Flow (kmol/jam)
Temperatur (oC)
Tekanan (bar)
Ethylene 0,30 387,453
25,97 18
Propene 0,20 464,944
1-Butane 0,25 309,962
Cyclopentane 0,25 387,453
6 Tabel 2.2 Tabel material streams
Proses pemisahan ini terbagi menjadi tiga tahap distilasi. Distilasi pertama memiliki komposisi produk atas >0,99 fraksi mol etilen dan Tekanan top dan bottom masing masing 25 dan 25,5 bar. Distilasi kedua memiliki komposisi produk atas >0,99 fraksi mol propene dan Tekanan top dan bottom masing masing 14 dan 14,5 bar. Sedangkan Distilasi ketiga memiliki komposisi produk atas >0,99 fraksi mol 1-Butene dan Tekanan top dan bottom masing masing 7 dan 7,5 bar.
Selain data di atas, Heat Exchanger memiliki pressure drop (delta P) pada shell & tube masing-masing diasumsikan sebesar 5 dan 10 kPa digunakan untuk memanaskan umpan masuk distilasi kedua hingga mencapai temperatur 110oC.
2.3 Asumsi yang Digunakan
Berikut beberapa asumsi yang digunakan pada evaluasi kinerja proses ini.
1. Kolom distilasi (C-101) jumlah tahap 21, inlet stage 9, temperatur reboiler -20,36oC, temperatur kondensor 104,8oC.
2. Kolom distilasi (C-102) jumlah tahap 38, inlet stage 30, temperatur reboiler 32,75oC, temperatur kondensor 119,9oC.
3. Kolom distilasi (C-103) jumlah tahap 28, inlet stage 22, temperatur reboiler 56,14oC, temperatur kondensor 126,6oC
4. Pressure drop Heat Exchanger yaitu 5 kPa pada shell dan 10 kPa pada tube 5. Menggunakan tipe shell dengan tube passes 2, shell pass 1, first pass
counter current.
7
BAB III
HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Distillation Column
3.1.1 Sizing Distillation Column
Berikut ini merupakan hasil sizing kolom distilasi C-101, C-102, dan C-103 yang diperoleh melalui simulasi:
Tabel 3.1 Hasil sizing kolom distilasi C-101, C-102, dan C-103
C-101 C-102 C-103
Total Height (m) 16,80 30,40 22,40
Diameter (m) 1,781 2,500 2,130
Internal tipe Trayed Trayed Trayed
Tray or packing type Sieve Sieve Sieve
Pressure Drop (mbar) 182,9 248,0 187,3
Number of Hole 850 2839 2200
External Refluks Ratio 3,150 4,000 3,000
Jumlah Tahap 21 38 28
Optimal Feed Stage 9 30 22
Tray Spacing 0,8000 0,8000 0,8000
Hasil simulasi yang diperoleh pada perancangan kali ini dapat dilihat pada Tabel 3.1, dalam perancangan ini baik kolom distilasi C-101, C102, dan C-103 menggunakan type tray yang sama yaitu sieve. Etilen (C2H4), 1-Butene (C4H8), dan Cyclopentane (C5H10) merupakan senyawa-senyawa yang memiliki sifat fisik yang hampir serupa, contohnya titik didih yang saling berdekatan satu sama lain. Proses pemisahan ketiga campuran ini biasanya melibatkan metode distilasi fraksional, yang memanfaatkan perbedaan rentang titik didih campuran [2]. Untuk memperoleh hasil yang lebih efisien dari pemisahan ketiga senyawa ini, maka diperlukan kondisi operasi yang berbeda sesuai dengan senyawa yang ingin dipisahkan [3]. Hal ini sesuai dengan perancangan yang telah dilakukan, setiap kolom menggunakan kondisi operasi yang beberbeda sesuai dengan senyawa yang ingin dipisahkan.
8 3.1.2 Hidrodinamika Distillation Column
Berikut ini merupakan hasil analisis hidrodinamika pada kolom distilasi C- 101, C-102, dan C-103 yang diperoleh melalui simulasi:
Gambar 3.1 Hidrodinamika kolom distilasi C-101
Gambar 3.2 Hidrodinamika kolom distilasi C-102
9 Gambar 3.3 Hidrodinamika kolom distilasi C-103
Pada Gambar 3.1, Gambar 3.2, dan Gambar 3.3. dapat diketahui keseluruhan kolom pada setiap menara distilasi telah berwarna biru yang mengartikan bahwa kolom-kolom distilasi tersebut berada pada zona aman. Saat hidrodinamika berwarna biru, tidak akan terjadi flooding ataupun weeping pada proses distilasi ini, serta menandai bahwa perhitungan dari sisi perancangan internal sudah tepat. Untuk kolom yang berwarna kuning, sebenarnya sudah berada pada zona aman akan tetapi masih perlu diperhatikan karena hal ini menandakan bahwa dapat terjadi flooding ataupun weeping pada kolom sedangkan kolom yang berwarna merah, menandakan bahwa kolom berada pada zona yang tidak aman atau dapat dikatakan bahwa perhitungan teknis dari sisi internal belum tepat. Flooding adalah peristiwa yang terjadi karena aliran uap berlebih sehingga menyebabkan liquid terjebak pada uap di atas kolom [4] sedangkan weeping sendiri adalah peristiwa saat cairan yang menetes ke bawah tray belum sepenuhnya berkontak dengan gas atau uap yang dapat menurunkan efisiensi distilat yang diperoleh, hal ini disebabkan karena tekanan yang dihasilkan uap tidak cukup untuk menahan liquid pada tray.
3.2 Heat Exchanger
Heat Exchanger adalah peralatan yang digunakan untuk melakukan proses pertukaran kalor antara dua fluida, baik cair (panas atau dingin) maupun gas,
10 dengan kondisi fluida yang mempunyai temperatur yang berbeda. Dalam sintesis, rancangan dan rating heat exchanger yang tepat sangat penting untuk memastikan efisiensi, kapasitas, kualitas, keselamatan, dan biaya yang efektif dalam aplikasi industri [5]. Sizing heat exchanger dilakukan pada aspen Exchanger Design &
Rating (EDR) dan didapatkan hasil seperti yang tertampil pada Tabel 3.2 Heat exchanger digunakan tipe BEM dengan Outside Diameter shell 16 in dan Outside diameter tube 0,75 in. length heat exchanger sebesar 18 ft dan untuk Transfer rate service, dirty, dan clean diperoleh berturut sebesar 187,18; 189,08; dan 189,08 BTU/(h-ft2-F).
3.2.1 Fouling Factor pada Bagian Shell dan Tube
Hasil analisis menggunakan aspen Exchanger Design & Rating (EDR) diperoleh fouling factor pada bagian shell and tube sebesar 0 Ft2hF/BTU. Fouling factor pada heat exchanger adalah suatu nilai yang digunakan untuk menghitung resistansi yang timbul karena adanya pengotoran atau endapan pada permukaan heat exchanger. Semakin kecil nilai fouling factor, kinerja heat exchanger akan meningkat [6]. Nilai fouling factor yang lebih rendah berarti resistansi yang timbul karena adanya pengotoran atau endapan pada permukaan heat exchanger lebih kecil, sehingga efisiensi heat exchanger dalam melakukan transfer panas akan lebih tinggi [7].
11 3.2.2 Perbandingan Nilai Pressure Drop Asumsi dengan Hasil Kalkulasi EDR Berikut ini merupakan perbandingan nilai pressure drop asumsi dan kalkulasi EDR:
Tabel 3.2 Perbandingan nilai pressure drop asumsi dan kalkulasi EDR
Asumsi Kalkulasi EDR
Allowable Calculated
Pressure Drop Shell (kPa) 5 49,987 34,662
Pressure Drop Tube (kPa) 10 25,855 16,71
Pressure drop merupakan penurunan tekanan maksimal yang diperbolehkan dalam heat exchanger apabila suatu fluida melaluinya. Pressure drop yang memiliki penurunan tekanan yang tinggi perlu perawatan agar tidak menimbulkan erosi dan korosi [8]. Perbedaan pressure drop pada asumsi dan kalkulasi EDR disebabkan pada Aspen EDR menggunakan model simulasi yang lebih kompleks dan akurat, yang mempertimbangkan berbagai faktor seperti geometri heat exchanger, sifat fisik fluida, dan kondisi operasi, untuk menghitung pressure drop yang lebih tepat [9] sementara asumsi yang digunakan dalam rancangan awal mengabaikan beberapa faktor yang penting atau menggunakan nilai yang tidak akurat, sehingga dapat menghasilkan perbedaan dalam hasil perhitungan pressure drop.
Pressure drop hasil kalkulasi EDR lebih besar dibandingkan dengan asumsi, namun besarnya pressure drop hasil kalkulasi EDR masih layak dioperasikan. Hal tersebut dikarenakan hasil kalkulasi aspen EDR masil dibawah nilai ambang batas yang diizinkan. Pada umumnya terjadinya peningkatan pressure drop berkaitan dengan akumulasi kekotoran di dalam pipa-pipa atau ruang dalam heat exchanger.
Kenaikan pressure drop pada shell and tube heat exchanger juga dapat disebabkan oleh pengaturan jarak baffle yang kurang memadai [10]. Jarak baffle tersebut memengaruhi pola pembentukan deposit padatan pada titik-titik tertentu yang menyebabkan kenaikan penurunan tekanan [11].
12 Tabel 3.33 Overall summary heat exchanger
13 Tabel 3.44 TEMA sheet heat exchanger
14 Gambar 3.4 Setting plan and tubesheet layout shell and tube
Gambar 3.5 Tube sheet layout
15 3.2.3 Kurva antara Panjang Shell vs Vapor Fraction
Gambar 3.6 Grafik panjang shell terhadap vapor fraction
Hasil sizing heat exhanger memproses perubahan fasa, hal tersebut ditunjukan oleh Gambar 3.6 kurva antara panjang shell vs vapor fraction.
Berdasarkan kurva diatas dapat diketahui bahwa, fluida mengalami penguapan yang ditandai dengan adanya kenaikan vapour mass fraction seiring dengan bertambahnya jarak yang ditempuh fluida di dalam Heat Exchanger. Perubahan fasa terjadi pada jarak 114,22 in. Perubahan fasa tersebut dikarenakan titik didih campuran pada shell yang cukup rendah, campuran didomnasi senyawa propene, cyclopentane dan sisanya 1-butene serta sedikit ethylene. Titik didih propane -42oC, cyclopentane 49oC dan 1-butane -6,3oC sedangkan pemanas yang digunakan memiliki temperatur 119,9oC sehingga fluida pada shell mengalami peningkatan panas dan mengalami perubahan fasa pada jarak 114,22 in. Fasa yang paling banyak berubah menjadi vapour adalah senyawa propane hal tersebut disebabkan propane memiliki titik didih yang paling rendah.
16 3.3 Utilitas
Tabel 3.55 Kebutuhan utilitas pada sistem proses distilasi alkena
Fluid Unit Mass Flow
(kg/h)
Mass Flow Each Fluid
(kg/h) Refrigerant 1 C-101 Condenser 3298059,084 3298059,084 Cooling Water C-102 Condenser 302322,7575
519683,7755 C-103 Condenser 217361,018
LP Steam
C-101 Reboiler 7786,273466
33098,83379 C-102 Reboiler 14648,85977
C-103 Reboiler 10663,70055
Tabel 3.66 Biaya operasional utilitas pada sistem distilasi alkena
Fluid Unit Energy
(kJ/h)
Cost Index Per Energy
($/kJ)
Cost ($/h)
Cost for Each Fluid ($/h) Refrigerant 1 C-101
Condenser 13192236,34 7,89E-06 $104 $104 Cooling
Water
C-102
Condenser 31615402,36
3,54E-07
$11
$19 C-103
Condenser 22730528,46 $8
LP Steam
C-101
Reboiler 17101771,04
7,78E-06
$133
$566 C-102
Reboiler 32174755,61 $250
C-103
Reboiler 23421751,88 $ 182
17 Gambar 3.7 Grafik fluida kerja terhadap biaya setiap fluida
Dalam operasional pabrik, unit utilitas memegang peranan yang sangat penting dalam menjaga kestabilan dan keamanan proses produksi, serta memastikan bahwa mesin-mesin produksi tetap beroperasi dengan normal.
Penyediaan utilitas dapat dilakukan secara langsung dengan utilitas diproduksi di dalam pabrik, atau dapat juga dilakukan secara tidak langsung, saat utilitas dibeli dari luar pabrik. Dalam kasus ini biaya operasional untuk utilitas paling banyak digunakan untuk memproduksi Low Pressure Steam (LP steam) yaitu mencapai
$566. Hal tersebut dikarenakan penggunaan energi untuk memproduksi steam yang banyak untuk mengoperasikan reboiler pada ketiga kolom distilasi yang cukup besar. Steam pada reboiler digunakan untuk mendidihkan kembali fluida menuju kembali ke menara distilasi.
18
BAB IV KESIMPULAN
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, diperoleh beberapa kesimpulan yaitu:
1. Dari simulasi perancangan alkanes distilation didapatkan kemurnian produk yang diinginkan yaitu propena 99% pada kolom distilasi C-102, I-butana 99% pada kolom distilasi C-103, dan siklopentan 99% pada kolom distilasi C-103.
2. Dari hasil evaluasi terhadap kolom distilasi pada distilasi kolom C-101, C- 102, dan C-103, keseluruhan kolom sudah berwarna biru yang berarti kolom distilasi sudah tepat secara perancangan.
3. Nilai fouling factor pada bagian shell and tube sebesar 0 Ft2-h-F/BTU untuk heat exchanger semakin kecil nilai fouling factor, semakin tinggi efisiensi heat exchanger dalam melakukan transfer panas.
4. Dari hasil Simulasi EDR menunjukkan nilai pressure drop yang lebih tinggi dibandingkan dengan asumsi awal. Hal ini disebabkan oleh model simulasi EDR yang lebih kompleks dan akurat, yang mempertimbangkan berbagai faktor seperti geometri heat exchanger, sifat fisik fluida, dan kondisi operasi.
5. Pendingin yang digunakan berupa cooling water dengan kebutuhan seluruhnya yaitu sebesar 519683,7755 kg/h. Digunakannya cooling water karena dapat mengendalikan suhu kondensor dengan efektif dan dapat memastikan bahwa uap alkena terkondensasi dengan baik untuk dipisahkan.
6. Pemanas yang digunakan pada simulasi ini berupa LP Steam dengan kebutuhan seluruhnya yaitu sebesar 33098,83379 kg/h.
7. Dalam kasus ini biaya operasional untuk utilitas paling banyak digunakan untuk memproduksi Low Pressure Steam (LP steam) yaitu mencapai $566.
Hal tersebut dikarenakan penggunaan energi untuk memproduksi steam yang banyak untuk mengoperasikan reboiler pada ketiga kolom distilasi yang cukup besar.
19 4.2 Rekomendasi
Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, berikut merupakan beberapa saran/rekomendasi yang dapat dipertimbangkan :
1. Melakukan evaluasi lebih lanjut terhadap fouling factor pada heat exchanger. Meskipun nilai fouling factor yang diperoleh adalah 0, namun pada dasarnya akumulasi kerak atau pengendapan pada permukaan penukar panas sering kali terjadi.
2. Mengeksplorasi penggunaan utilitas yang lebih ekonomis atau efisien sehingga dapat membantu mengurangi biaya operasional yang cukup besar untuk utilitas seperti LP Steam.
3. Melakukan studi lebih lanjut terkait pemilihan material konstruksi yang sesuai untuk komponen – komponen utama seperti kolom distilasi dan heat exchanger. Pemilihan material yang tepat dapat membantu mencegah korosi, erosi, dan masalah lainnya yang dapat memengaruhi kinerja umur operasi peralatan.
20
DAFTAR PUSTAKA
[1] R. R. Raytama, H. Santoso, and Y. Hartanto, “Pengaruh Jenis Pelarut Pada Distilasi Ekstraktif Pemisahan Campuran Aseton-Metanol Dengan Dinding Pemisah,” Eksergi, vol. 18, no. 2, pp. 77–81, 2021.
[2] M. Arman and A. Prasetya, “Desain Sistem Instrumentasi Proses Distilasi,”
2014. [Online]. Available: http://journal.ugm.ac.id/index.php/ajse
[3] C. Cui, S. Liu, and J. Sun, “Optimal Selection of Operating Pressure for Distillation Columns,” Chemical Engineering Research and Design, vol.
137, pp. 291–307, Sep. 2018, doi: 10.1016/j.cherd.2018.07.028.
[4] J. Oeing, L. M. Neuendorf, L. Bittorf, W. Krieger, and N. Kockmann,
“Flooding Prevention in Distillation and Extraction Columns with Aid of Machine Learning Approaches,” Chemie Ingenieur Technik, vol. 93, no. 12, pp. 1917–1929, Dec. 2021, doi: 10.1002/cite.202100051.
[5] M. Kumar, S. Pal, and D. Patil, “Parametric Design Optimization and Thermodynamic Analysis of Plate Fin Heat Exchanger for Helium Liquefaction System,” Cryogenics (Guildf), vol. 139, p. 103833, Apr. 2024, doi: 10.1016/j.cryogenics.2024.103833.
[6] Z. Yan, D. Zhou, Q. Zhang, Y. Zhu, and Z. Wu, “A Critical Review on Fouling Influence Factors and Antifouling Coatings for Heat Exchangers of High-salt Industrial Wastewater,” Desalination, vol. 553, p. 116504, May 2023, doi: 10.1016/j.desal.2023.116504.
[7] H. N. Sari, I. Made Arsana, and M. Hidayatulloh, “Pengaruh Fouling Factor Terhadap Performa Heat Exchanger Tipe Shell and Tube,” vol. 8, no. 1, 2022.
[8] H. Kücük, “The Effect of Minichannels on The Overall Heat Transfer Coefficient and Pressure Drop of a Shell and Tube Heat Exchanger:
Experimental Performance Comparison,” International Journal of Thermal Sciences, vol. 188, p. 108217, Jun. 2023, doi:
10.1016/j.ijthermalsci.2023.108217.
[9] R. J. Prabaswara, S. Rulianah, C. Sindhuwati, and R. Raharjo, “Evaluasi Pressure Drop Heat Exchanger-03 pada Crude Distillation Unit PPSDM MIGAS Cepu,” DISTILAT: Jurnal Teknologi Separasi, vol. 7, no. 2, pp. 505–
513, May 2023, doi: 10.33795/distilat.v7i2.287.
21 [10] J. C. Lemos, A. L. H. Costa, and M. J. Bagajewicz, “Linear Method for The Design of Shell and Tube Heat Exchangers including Fouling Modeling,”
Appl Therm Eng, vol. 125, pp. 1345–1353, Oct. 2017, doi:
10.1016/j.applthermaleng.2017.07.066.
[11] A. A. Abd, M. Q. Kareem, and S. Z. Naji, “Performance Analysis of Shell and Tube Heat Exchanger: Parametric Study,” Case Studies in Thermal Engineering, vol. 12, pp. 563–568, Sep. 2018, doi:
10.1016/j.csite.2018.07.009.
22
LAMPIRAN
Resume Sizing Kolom Distilasi
C-101 Top Bottom Satuan
Operating Data
Laju alir umpan 75000 kg/jam
Tekanan 25 25,5 bar
Temperatur -20,36 104,8 oC
Laju alir produk 10900,54 64099,46 kg/jam Kualitas Produk
Ethylene 0,996309 0,000897
Fraksi mol
Propene 0,003691 0,398902
1-Butane 0,000000 0,2667559
Cyclopentane 0,000000 0,333445 Dimensi Kolom
Jumlah Tahap 21
Optimal Feed Stage 9
External Reflux Ratio 3,150
Diameter 1,781 m
Tinggi 16,80 m
Total Pressure Drop 182,9 mbar
Dimensi Tray
Jenis Tray Sieve
Tray Spacing 0,8 m
No. Passes 2
Hole Diameter (jika
dipilih sieve) 12,7 mm
Jumlah hole/jumlah
valve 850
23
C-102 Top Bottom Satuan
Operating Data
Laju alir umpan 64099,460 kg/jam
Tekanan 14 14,5 bar
Temperatur 32,75 119,9 oC
Laju alir produk 19507,292 44592,167 kg/jam Kualitas Produk
Ethylene 0.002247 0,00000
Fraksi Mol
Propene 0.997644 0.001009
1-Butane 0.000108 0.443955
Cyclopentane 0,000000 0.555035 Dimensi Kolom
Jumlah Tahap 38
Optimal Feed Stage 30
External Reflux Ratio 4,000
Diameter 2,500 m
Tinggi 30,40 m
Total Pressure Drop 248,0 mbar
Dimensi Tray
Jenis Tray Sieve
Tray Spacing 0,8000 m
No. Passes 2
Hole Diameter (jika
dipilih sieve) 12,7 mm
Jumlah hole/jumlah
valve 2839
24
C-103 Top Bottom Satuan
Operating Data
Laju alir umpan 44592,170 kg/jam
Tekanan 7 7,5 bar
Temperatur 56,14 126,6 oC
Laju alir produk 17398,532 27193,637 kg/jam Kualitas Produk
Ethylene 0,000000 0,000000
Fraksi mol
Propene 0,002272 0,000000
1-Butane 0,997728 0,000901
Cyclopentane 0,000000 0,999099 Dimensi Kolom
Jumlah Tahap 28
Optimal Feed Stage 22
External Reflux Ratio 3,000
Diameter 2,130 m
Tinggi 22,40 m
Total Pressure Drop 187,3 mbar
Dimensi Tray
Jenis Tray Sieve
Tray Spacing 0,8000 m
No. Passes 1
Hole Diameter (jika
dipilih sieve) 12,7 mm
Jumlah hole/jumlah
valve 2200
1
