laporan tugas khusus.pdf

19
Laporan Tugas Khusus PT. Lotte Chemical Titan Nusantara S1 Reguler Teknik Kimia 1 Universitas Sebelas Maret BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah PT. Lotte Chemical Titan Nusantara merupakan penghasil polietilen dengan jenis High Density Polyethylene (HDPE) dan Linear Low Density Polyethylen (LLDPE). Reaksi pembuatan polietilen ini adalah reaksi polimerisasi adisi yang bersifat eksotermis. Di PT. Lotte Chemical Titan Nusantara, proses pembuatan polietilen pada Train 2 terdiri dari lima unit. Unit yang pertama yaitu unit persiapan bahan baku. Unit ini berfungsi untuk mempersiapkan bahan baku agar siap untuk diproses menjadi polietilen. Unit yang kedua yaitu unit prepolimerisasi. Unit prepolimerisasi merupakan unit pembuatan powder prepolimer aktif dalam suatu reaktor tangki berpengaduk dengan menggunakan katalis chromium. Unit yang ketiga yaitu unit polimerisasi. Pada unit polimerisasi ini terjadi reaksi antara prepolimer aktif, ethylene, hydrogen dan penambahan co-monomer (butene-1) yang berbentuk gas, yang terjadi di dalam fluidized bed reactor. Unit yang keempat yaitu unit additive dan pelletizing. Unit ini berfungsi untuk merubah polietilen powder menjadi bentuk pellet dengan penambahan additive. Sedangkan yang terakhir yaitu unit bagging dimana produk dikemas untuk dipasarkan. Proses polimerisasi terjadi pada suhu 80 ° C dan tekanan 20 barg di dalam fluidized bed reactor (2-R-400). Untuk mencapai kondisi optimum pada reaktor dilengkapi dengan peralatan pendukung, antara lain dua buah heat exchanger. Heat Exchanger yang digunakan yaitu primary gas cooler (2-E-400) dengan jenis shell and tube. Proses fluidisasi di dalam reaktor dijaga oleh fluidized gas compressor (2-C-400) dengan cara gas proses diinjeksikan melalui fluidisasi grid pada dasar reaktor. Komposisi komponen gas yang masuk ke dalam reaktor dikontrol secara hati-hati. Komposisi gas tersebut terdiri dari etilen, 1-butene,

Upload: dhinilovegood

Post on 19-Jul-2016

146 views

Category:

Documents


25 download

TRANSCRIPT

Page 1: LAPORAN TUGAS KHUSUS.pdf

Laporan Tugas KhususPT. Lotte Chemical Titan Nusantara

S1 Reguler Teknik Kimia 1Universitas Sebelas Maret

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

PT. Lotte Chemical Titan Nusantara merupakan penghasil polietilen

dengan jenis High Density Polyethylene (HDPE) dan Linear Low Density

Polyethylen (LLDPE). Reaksi pembuatan polietilen ini adalah reaksi

polimerisasi adisi yang bersifat eksotermis. Di PT. Lotte Chemical Titan

Nusantara, proses pembuatan polietilen pada Train 2 terdiri dari lima unit.

Unit yang pertama yaitu unit persiapan bahan baku. Unit ini berfungsi untuk

mempersiapkan bahan baku agar siap untuk diproses menjadi polietilen. Unit

yang kedua yaitu unit prepolimerisasi. Unit prepolimerisasi merupakan unit

pembuatan powder prepolimer aktif dalam suatu reaktor tangki berpengaduk

dengan menggunakan katalis chromium. Unit yang ketiga yaitu unit

polimerisasi. Pada unit polimerisasi ini terjadi reaksi antara prepolimer aktif,

ethylene, hydrogen dan penambahan co-monomer (butene-1) yang berbentuk

gas, yang terjadi di dalam fluidized bed reactor. Unit yang keempat yaitu unit

additive dan pelletizing. Unit ini berfungsi untuk merubah polietilen powder

menjadi bentuk pellet dengan penambahan additive. Sedangkan yang terakhir

yaitu unit bagging dimana produk dikemas untuk dipasarkan.

Proses polimerisasi terjadi pada suhu 80° C dan tekanan 20 barg di

dalam fluidized bed reactor (2-R-400). Untuk mencapai kondisi optimum

pada reaktor dilengkapi dengan peralatan pendukung, antara lain dua buah

heat exchanger. Heat Exchanger yang digunakan yaitu primary gas cooler

(2-E-400) dengan jenis shell and tube.

Proses fluidisasi di dalam reaktor dijaga oleh fluidized gas compressor

(2-C-400) dengan cara gas proses diinjeksikan melalui fluidisasi grid pada

dasar reaktor. Komposisi komponen gas yang masuk ke dalam reaktor

dikontrol secara hati-hati. Komposisi gas tersebut terdiri dari etilen, 1-butene,

Page 2: LAPORAN TUGAS KHUSUS.pdf

Laporan Tugas KhususPT. Lotte Chemical Titan Nusantara

S1 Reguler Teknik Kimia 2Universitas Sebelas Maret

hidrogen, dan nitrogen.

Gas proses yang terakumulasi di bagian atas reaktor masuk kedalam

overhead cyclon (2-S-400 A/B), dimana fines prepolimer powder dipisahkan

dari gas proses dan dikembalikan ke dalam reaktor dengan gas proses dari

discharge compressor (2-C-400). Fines polimer powder tersebut dimasukkan

kembali ke dalam reaktor melalui fines recycle ejector (2-J-400 A/B). Gas

yang keluar dari bagian atas cyclone kemudian didinginkan didalam primary

gas cooler (2–E-400) dengan menggunakan cooling water.

Untuk mengetahui kelayakan operasinya, heat exchanger harus

senantiasa dievaluasi. Evaluasi ini dapat dilakukan dengan menghitung nilai

Dirt Factor (Rd) dan efisiensi (η) dari primary gas cooler (2-E-400).

B. Perumusan Masalah

Mengetahui kelayakan operasi primary gas cooler (2-E-400) dengan

mengevaluasi kinerjanya.

C. Tujuan

Tujuan dari tugas khusus ini adalah mengevaluasi kinerja primary gas

cooler (2-E-400) dengan menghitung nilai Dirt Factor (Rd) dan efisiensi (η).

D. Manfaat

Hasil dari evaluasi kinerja primary gas cooler (2-E-400) dengan

menghitung nilai Dirt Factor (Rd) dan efisiensi (η) ini diharapkan dapat

digunakan sebagai pertimbangan dalam usaha untuk mengoptimalkan kinerja

dari gas cooler di PT. Lotte Chemical Titan Nusantara.

Page 3: LAPORAN TUGAS KHUSUS.pdf

Laporan Tugas KhususPT. Lotte Chemical Titan Nusantara

S1 Reguler Teknik Kimia 3Universitas Sebelas Maret

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Alat Penukar Panas (Heat Exchanger)

Dalam suatu alat penukar panas, perpindahan panas terjadi baik secara

konduksi, konveksi, maupun secara radiasi. Perpindahan panas jenis mana

yang paling berpengaruh tergantung pada keadaan sistem yang ditinjau.

Dalam alat penukar panas, perpindahan panas secara radiasi dapat diabaikan

(kecuali dalam boiler, furnace, dan alat lain yang berhubungan dengan

temperatur tinggi).

Perpindahan panas dalam suatu alat pemindah panas tergantung pada:

1. Perbedaan temperatur (T)

Semakin besar beda temperatur antara dua benda atau tempat

semakin besar pula jumlah energi panas yang akan dipindahkan.

2. Konduktivitas panas (k)

Setiap bahan memiliki harga k tertentu, semakin besar harga k

(logam >> kayu) semakin besar pula energi panas yang dikeluarkan.

3. Luas perpindahan panas (A)

Semakin besar nilai A, semakin besar juga energi panas yang

dipindahkan.

4. Laju alir fluida

Semakin tinggi laju alir maka besar juga energi panas yang

dipindahkan. Selain mempengaruhi perpindahan panas, laju alir juga

mempengaruhi faktor pergerakan (Fouling factor), semakin tinggi laju

alir, semakin rendah terbentuknya kerak atau endapan pada dinding alat.

Laju alir juga mempengaruhi pressure drop (P), semakin tinggi laju alir,

maka pressure dropnya semakin tinggi juga.

Page 4: LAPORAN TUGAS KHUSUS.pdf

Laporan Tugas KhususPT. Lotte Chemical Titan Nusantara

S1 Reguler Teknik Kimia 4Universitas Sebelas Maret

B. Jenis Alat Penukar Panas (Heat Exchanger)

Secara umum, dalam industri, dikenal dua jenis alat pemindah panas yaitu:

a. Alat pemindah secara langsung.

b. Alat pemindah tidak langsung.

Dalam alat pemindah panas secara langsung, fluida panas dan dingin

dicampurkan secara bersama – sama, sehingga diperoleh temperatur yang

dikehendaki, misalnya pada cooling tower dan kolom distilasi. Dalam alat

jenis ini selalu terjadi peristiwa perpindahan massa dan perpindahan panas.

Dalam alat pemindah panas secara tidak langsung, antara fluida panas

dan dingin dibatasi oleh suatu dinding pemisah. Alat ini terdiri dari dua

ruangan atau saluran, satu untuk aliran panas dan yang lain untuk aliran

dingin. Energi panas dipindahkan dari aliran panas ke aliran dingin melalui

dinding pemisah.

Berdasarkan kebutuhan alat pemindah panas, secara tidak langsung

dapat dikelompokkan sebagai berikut:

a. Heat exchanger

Heat exchanger di mana terjadi pertukaran energi panas antara dua

aliran proses, dengan tujuan utama untuk memanfaatkan energi panas yang

dikandung dalam aliran proses dengan T lebih tinggi.

b. Cooler (pendingin)

Di mana digunakan media pendingin air atau udara untuk

mendinginkan suatu aliran proses, karena energi panasnya tidak dapat

dimanfaatkan aliran proses lainnya.

c. Condenser (pengembun)

Alat pendingin yang berfungsi untuk mengambil panas laten maupun

panas sensible suatu aliran proses, sehingga terjadi perubahan fasa dari

uap menjadi cairan di bawah titik didihnya.

Page 5: LAPORAN TUGAS KHUSUS.pdf

Laporan Tugas KhususPT. Lotte Chemical Titan Nusantara

S1 Reguler Teknik Kimia 5Universitas Sebelas Maret

d. Reboiler

Digunakan untuk memberikan energi panas dalam suatu proses

destilasi atau fraksionasi, untuk maksud tersebut dapat digunakan suatu

media pemanas, misalnya: uap air, minyak panas, dan atau aliran proses.

e. Furnace

Digunakan untuk memindahkan panas (hasil pembakaran suatu bahan

bakar) ke aliran proses.

f. Evaporator

Digunakan untuk memekatkan suatu larutan dengan cara menguapkan

airnya.

g. Vaporizer

Digunakan untuk memekatkan cairan selain dari air.

Adapun jenis dari alat penukar kalor (heat exchanger) yang sangat

dikenal dan sering digunakan adalah sebagai berikut:

a. Shell and Tube Heat Exchanger

Jenis alat penukar panas (heat exchanger) ini yang paling banyak

digunakan di industri. Di dalam alat penukar kalor itu, koefisien

perpindahan kalor shell dan koefisien tube sama – sama penting, dan

keduanya harus cukup besar agar koefisien menyeluruh yang memuaskan

dapat tercapai. Kecepatan dan keturbulenan zat cair shell juga tidak kalah

pentingnya dari kecepatan dan keturbulenan zat cair tube. Untuk

meningkatkan aliran silang dan menaikkan kecepatan rata – rata fluida

pada shell maka dipasang sekat – sekat.

Alat penukar panas jenis shell and tube lebih banyak digunakan,

dibandingkan alat penukar panas jenis lainnya. Hal ini karena beberapa

keunggulannya antara lain:

a. Mempunyai luas permukaan yang besar dengan bentuk atau volume

yang kecil sehingga dapat memindahkan panas pada jumlah yang

besar.

Page 6: LAPORAN TUGAS KHUSUS.pdf

Laporan Tugas KhususPT. Lotte Chemical Titan Nusantara

S1 Reguler Teknik Kimia 6Universitas Sebelas Maret

b. Dapat dibuat dengan berbagai jenis material yang disesuaikan dengan

temperatur dan tekanan operasi.

c. Mudah dibersihkan dan prosedur pengoperasiannya mudah.

Gambar 2.1 Shell and Tube Heat Exchanger

Pada gambar terlihat bagan dari jenis penukar kalor ini. Seluruh

alat terdiri dari seberkas pipa yang dipasang diantara plat pipa. Kadang-

kadang medium yang akan didinginkan dibawa melalui pipa dan medium

yang akan dipanaskan dibawa sekeliling pipa. Adakalanya hal yang

sebaliknya berlaku. Pilihan ini bergantung berbagai sifat yaitu media (cair

atau gas), viskositas, terdapatnya kotoran padatan, dan sebagainya.

Pola penyusunan tube dalam rumpunnya yaitu:

1. Pola segitiga (triangular pattern)

Penyusun tube dalam pola ini dapat menghasilkan luas

permukaan yang terbesar (untuk suatu ukuran yang sama), akan tetapi

menghasilkan kesulitan dalam membersihkan bagian luar tube.

2. Pola segiempat (square pattern)

Penyusunan tube dengan pola ini memberi kemungkinan

termudah untuk membersihkan bagian luar tube.

3. Pola diagonal (diagonal square pattern)

Penyusunan sama dengan pola segiempat yang diputar 45° C.

Susunan seperti ini memberikan luas permukaan (jumlah tube) yang

paling sedikit.

Page 7: LAPORAN TUGAS KHUSUS.pdf

Laporan Tugas KhususPT. Lotte Chemical Titan Nusantara

S1 Reguler Teknik Kimia 7Universitas Sebelas Maret

b. Double Pipe Heat Exchanger

Jenis alat penukar kalor (heat exchanger) ini sering digunakan

untuk laju aliran kecil, karena hanya memiliki beberapa tabung saja

sehingga tidak dapat menangani laju aliran yang besar. Jika menggunakan

banyak penukar kalor pipa rangkap secara paralel, bobot logam yang

digunakan sebagai pipa luar akan menjadi sedemikian tinggi sehingga

penggunaannya tidak efektif dan efisien.

Gambar 2.2 Jenis Double Pipe Heat Exchanger

c. Plate and Frame Heat Exchanger

Jenis alat penukar kalor (heat exchanger) ini sering digunakan

untuk perpindahan kalor antara dua fluida pada tekanan rendah dan

sedang, yaitu di bawah 20 atm. Penukar kalor jenis plate dapat bersaing

dengan penukar kalor jenis shell and tube, terutama dalam situasi yang

memerlukan penggunaan bahan tahan korosi. Plat – plat logam dengan

permukaan bergelombang, didukung oleh suatu kerangka fluida panas lalu

dialirkan melalui serangkaian plat dan terjadi perpindahan panas dengan

fluida dingin yang mengalir di sebelahnya. Plat – plat itu biasanya berjarak

2,5 – 5 mm satu sama lain (PHE design).

Page 8: LAPORAN TUGAS KHUSUS.pdf

Laporan Tugas KhususPT. Lotte Chemical Titan Nusantara

S1 Reguler Teknik Kimia 8Universitas Sebelas Maret

Gambar 2.3 Jenis Plate and Frame Heat Exchanger

Keuntungan alat penukar kalor jenis plat and frame adalah

koefisien perpindahan panas tinggi dengan area permukaan rendah, disain

ringkas, tidak memerlukan banyak ruang, perbedaan temperatur antar

cairan kecil, cepat, mudah dibersihkan, biaya – biaya investasi rendah,

ketahanan terhadap korosi tinggi, dan mudah pemeliharaannya

(maintenance).

C. ANALISA KINERJA ALAT PENUKAR PANAS

Untuk menganalisa kinerja suatu heat exchanger, parameter-

parameter yang dipakai adalah:

1. (Tahanan Kotoran / Rd)

Tahanan kotoran adalah tahanan pada alat penukar panas untuk

menahan kotoran (kerak) yang terbentuk selama alat penukar panas

dioperasikan. Kotoran (kerak) yang terbentuk dapat menyebabkan

koefisien perpindahan panas menjadi berkurang.

Rumus : Rd(hitung) =DC

DC

U.UUU

Keterangan : Rd(hitung) = dirt factor

UC = koefisien perpindahan kalor dalam keadaan bersih

UD = koefisien perpindahan kalor dalam keadaan kotor

Page 9: LAPORAN TUGAS KHUSUS.pdf

Laporan Tugas KhususPT. Lotte Chemical Titan Nusantara

S1 Reguler Teknik Kimia 9Universitas Sebelas Maret

Rd(ketentuan) = dirt faktor maksimum yang dihitung bila kedua

permukaan pipa tidak dibersihkan. Harga ini merupakan batas tahanan

yang maksimum, dimana setelah itu kalor yang diijinkan menjadi lebih

kecil dari yang dibutuhkan.

2. Efisiensi Panas (η)

Efisiensi panas adalah rasio dari kuantitas panas yang dipindahkan

oleh fluida terhadap nilai kuantitas panas maksimum yang dapat

dipindahkan oleh fluida tersebut. Efisiensi panas dapat didefinisikan pula

sebagai panas yang termanfaatkan secara maksimum.

Efisiensi panas berdasarkan neraca panas:

Rumus: %100Qshell

Qtube

Efisiensi panas berdasarkan nilai koefisien perpindahan panas:

Rumus:

Keterangan :

Ƞ = efisiensi panas

UC = koefisien perpindahan kalor dalam keadaan bersih

UD = koefisien perpindahan kalor dalam keadaan kotor

%100UU

C

D

Page 10: LAPORAN TUGAS KHUSUS.pdf

Laporan Tugas KhususPT. Lotte Chemical Titan Nusantara

S1 Reguler Teknik Kimia 10Universitas Sebelas Maret

BAB III

METODOLOGI

A. Cara Memperoleh Data

Pengumpulan data-data yang diperlukan dalam perhitungan diperoleh

dari Heat Exchanger Specification Data Sheet dan data desain yang diperoleh

dari DCS (Distributed Control System). Data lain diperoleh dari studi

literatur. Adapun untuk mengevaluasi kinerja primary gas cooler (2-E-400)

dalam tugas khusus ini melalui perhitungan dirt factor (Rd) dan efisiensi

panas (η).

1. Data untuk desain

a. Spesifikasi Alat

Tabel 1 Spesifikasi Alat 2-E-400

Shell Side(Cooling Water)

Tube Side(Gas Process)

ID (in) 62,598 Number (buah) 2153Baffle space (in) 18,189 Panjang Tube (ft) 22,31

OD (in) 1%baffle cut, % 28 BWG 12

Pitch (in) 1,25Passes 1 Passes 1Design pressure (psi) 248,385 Design Pressure (psi) 357,135

(UBE INDUSTRIES. LTD. ” Heat Exchanger Specification Sheet ” )

Tabel 2 Data Fisik Fluida Dingin dan Fluida Panas 2-E-400 (Desain)

Fluida Dingin, Cooling Water Fluida Panas, Gas Process

W = 3.967.200 lb/jam

t1 = 36,15° C

t2 = 40,78° C

W = 1.151.229 lb/jam

T1 = 94° C

T2 = 61° C

(UBE INDUSTRIES. LTD. ” Heat Exchanger Specification Sheet ” )

Page 11: LAPORAN TUGAS KHUSUS.pdf

Laporan Tugas KhususPT. Lotte Chemical Titan Nusantara

S1 Reguler Teknik Kimia 11Universitas Sebelas Maret

b. Pengamatan dan Pengukuran Besaran Operasi di DCS (Secara

Langsung) diambil pada tanggal 12 Juli 2013

Tabel 3 Data Fisik Fluida Dingin dan Fluida Panas 2-E-400 (Aktual)

Fluida Dingin, Cooling Water Fluida Panas, Gas Process

W = 4.315.432 lb/jam

t1 = 36,64° C

t2 = 44,77° C

W = 1.843.029 lb/jam

T1 = 106,83° C

T2 = 48,19° C

2. Data dari studi literature

Data lain didapat dari literatur yaitu dari buku ”Process Heat Transfer”

(Donald Q.Kern) dan ”Chemical Engineering” (J. M. Coulson & J. F.

Richardson).

B. Cara Mengolah Data

Tahapan perhitungan evaluasi kinerja primary gas cooler (2-E-400).

1. Menghitung physical properties fluida pada bagian shell dan tube

(Cp, μ, k, s)

Untuk mengevaluasi E-400, data yang diperlukan yaitu :

- Fraksi mol (y) - Kapasitas panas (Cp)

- Fraksi berat (w) - Konduktivitas thermal (k)

- Viskositas ( μ) - Spesifik gravity (s)

Data properti fisis fluida nonviscous (μ<1 Cp) dihitung pada suhu rata-rata

fluida (Kern, 1950). Berdasarkan heat exchanger specification sheet,

viskositas fluida pada E-400 dan E-401 berada di bawah 1 Cp, sehingga

data properti fluida dihitung pada suhu rata-rata (Tav dan tav).

a. Perhitungan fraksi mol (yi) dan fraksi berat (wi), perhitungan fraksi mol

(yi) dan fraksi berat (wi) dihitung berdasarkan % volume fluida.

Volume fluida = % volume

Mol = volume / 22,4

Page 12: LAPORAN TUGAS KHUSUS.pdf

Laporan Tugas KhususPT. Lotte Chemical Titan Nusantara

S1 Reguler Teknik Kimia 12Universitas Sebelas Maret

% mol (yi) = ni / Σni

Massa = n x BM

% massa (wi) = mi / Σmi

b. Perhitungan kapasitas panas (Cp)

Menghitung kapasitas panas komponen (Cp)

Cp komponen = (A+B.T+C.T2+D.T3)…………….….(Coulson, 1999)

A,B,C, dan D diperoleh dari Appendix D, Coulson

Menghitung Cp campuran (Cp camp)

Cp camp = ya Cpa+yb Cpb + yc Cpc…………….…. (Coulson, 1999)

c. Perhitungan viskositas (μ)

Viskositas (μ) tiap komponen diperoleh dari figure 15, Kern

Menghitung viskositas campuran (μcamp)

…………………………….............(Coulson, 1999)

Keterangan : w1 dan w2 = Fraksi massa komponen 1 dan 2

μ1 dan μ2 = Viskositas komponen 1 dan 2

d. Perhitungan konduktivitas termal ( k )

Konduktivitas(k) tiap komponen diperoleh dari Tabel 5, Kern

Menghitung konduktivitas termal campuran (Kcamp)

Kcanp = k1.w1 + k2.w2 …………………………....( Coulson, 1999)

Keterangan : w1 dan w2 = Fraksi massa komponen 1 dan 2

k1 dan k2 = konduktivitas termal komponen 1 dan 2

2. Menghitung Heat Balance (Q)

Qshell = w. CP. Δt

Qtube = W.CP.ΔT ………………………………..…………..( Kern, 1950)

22

111ww

mix

Page 13: LAPORAN TUGAS KHUSUS.pdf

Laporan Tugas KhususPT. Lotte Chemical Titan Nusantara

S1 Reguler Teknik Kimia 13Universitas Sebelas Maret

3. Menghitung T LMTD

T1 Keterangan :

T2 T1 : suhu gas masuk

t2 T2 : suhu gas keluar

t1 : suhu air pendingin masuk

t1 t2 : suhu air pendingin keluar

TLMTD = 12

21

1221

tTtTln

tTtT

………………………….……( Kern, 1950)

4. Menghitung Temperature Kalorik ( Tc Dan tc )

Temperatur kalorik yaitu temperatur rata-rata fluida yang terlibat

dalam pertukaran panas di dalam Heat Exchanger. Jika nilai viskositas

kedua fluida kurang dari 1 (μ<1), maka temperatur kalorik sama dengan

termperatur rata-rata (Tc = Tavg = dan tc = tavg) dan nilai Φs =1, Φt = 1.

5. Menghitung Koefisien Perpindahan Panas

Menghitung koefisien perpindahan panas pada bagian shell (ho)

1. Menghitung cross flow area pada bagian shell (as)

as =Pt x144

B xC' xID .......………………………..………..…….(Kern, 1950)

Keterangan :

ID = diameter bagian dalam shell

C’ = clearance = PT – ODtube

Pt = tube pitch

2. Shell side equivalent diameter (De)

Untuk triangular pitch:

De dari figure 28................................................................(Kern,1950)

3. Menghitung laju alir fluida dingin (Gs)

Gs =asW …………………………………………………(Kern, 1950)

Page 14: LAPORAN TUGAS KHUSUS.pdf

Laporan Tugas KhususPT. Lotte Chemical Titan Nusantara

S1 Reguler Teknik Kimia 14Universitas Sebelas Maret

Keterangan:

Gs = mass velocity fluida pada sisi bagian shell

as = cross flow area pada bagian shell

4. Menghitung reynold number (Res)

………………………..…………….......(Kern, 1950)

Keterangan:

Res = bilangan reynold pada bagian shell

De = shell side equivalent diameter

5. Perhitungan outside film koefisien

ho = JH x sk

c 31

Dek

..........................................……...(Kern, 1950)

Keterangan :jH diperoleh dari figure 28

Menghitung koefisien perpindahan panas bagian tube (hi dan hio)

1. Menghitung daerah aliran yang tegak lurus didalam tube (at)

at =n144

at'N t …….………………………………………...(Kern, 1950)

Keterangan :

a’t = flow area pertube, diperoleh dari tabel 10 Kern

Nt = jumlah tube

n = jumlah tube passes

2. Menghitung laju alir fluida panas (Gt)

Gt =atW …………………………………………….…..(Kern, 1950)

Keterangan:

Gt = mass velocity fluida panas

3. Menghitung reynold number (Re)

………………………………….……..…(Kern, 1950)

Keterangan :

Ret = bilangan reynold pada bagian tube

DexGss Re

DexGtt Re

Page 15: LAPORAN TUGAS KHUSUS.pdf

Laporan Tugas KhususPT. Lotte Chemical Titan Nusantara

S1 Reguler Teknik Kimia 15Universitas Sebelas Maret

4. Perhitungan Inside Film Coefficient (hi) dan (hio)

hi = JH x tk

c 31

Dk

...……...................................……(Kern, 1950)

Keterangan :

jH diperoleh dari figure 28

ODID xh hiio ...................................................................(Kern, 1950)

6. Menghitung clean overall coefficient ( Uc)

UC =hohio

hio.ho

…...……………………………………….…..( Kern, 1950)

7. Menghitung design overall coefficient (UD)

UD =LMTDTA.

Q …………………………………….........……(Kern, 1950)

Keterangan :

A= total surface = a” x L x N

8. Menghitung dirt factor (Rd)

Rd =DC

DC

U.UUU

………………………………….………….….(Kern, 1950)

9. Menghitung Efisiensi Panas (η)

……..…..............................................….….(Kern, 1950)%100UU

C

D

Page 16: LAPORAN TUGAS KHUSUS.pdf

Laporan Tugas KhususPT. Lotte Chemical Titan Nusantara

S1 Reguler Teknik Kimia 16Universitas Sebelas Maret

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Perhitungan

Berikut ini merupakan tabel perbandingan data desain yang diambil dari

”Heat Exchanger Spesification Sheet” dan data aktual dari hasil perhitungan

analisa primary gas cooler E-400.

Tabel 1 Hasil Perhitungan pada Primary Gas Cooler 2-E-400

Data 2-E-400Desain Aktual

Shell Tube Shell Tube

Tin(oC) 36,15 94 36,64 106,83

Tout (oC) 40,78 61 44,77 48,19

Efisiensi Panas (%) 98,81 83,52

Rd (m2.K/W) 0,0019 0,00197

Tabel 2 Perbandingan Hasil Perhitungan menggunakan Neraca panas dengan

Perhitungan menggunakan Koefisien Perpindahan panas

Data 2-E-400 Neraca PanasKoefisien Perpindahan

Panas

Efisiensi Panas (%) 83,52 80,83

B. Pembahasan

Dari hasil perhitungan pada bab III didapat tabel perbandingan antara

hasil perhitungan data aktual dengan data desain dan perbandingan antara

perhitungan efisiensi menggunakan neraca panas dengan perhitungan

menggunakan koefisien perpindahan panas. Dari tabel diatas dapat dilihat

terjadi penurunan efisiensi komponen heat exchanger sebesar 15,29%. Hal ini

menunjukkan bahwa kinerja heat exchanger sudah mulai menurun.

Page 17: LAPORAN TUGAS KHUSUS.pdf

Laporan Tugas KhususPT. Lotte Chemical Titan Nusantara

S1 Reguler Teknik Kimia 17Universitas Sebelas Maret

Pada perhitungan efisiensi aktual, terjadi selisih antara perhitungan

menggunakan neraca panas dengan perhitungan menggunakan koefisien

perpindahan panas. Selisih pada perhitungan tersebut disebabkan karena pada

perhitungan efisiensi menggunakan koefisien perpindahan panas (efisiensi

alat), data-data yang didapat dalam perhitungan merupakan data-data

pendekatan bukan merupakan data hasil pengukuran langsung atau kondisi

aktual, selain itu terdapat 68 tube yang ditutup karena terjadi kebocoran

sehingga efisiensi yang didapat berbeda dari efisiensi pada neraca panas yang

didasarkan pada kondisi aktual. Pada perhitungan menggunakan neraca panas

(efisiensi panas), perhitungan didasarkan pada kondisi aktual yaitu suhu dan

laju alir fluida pada shell dan tube. Metode perhitungan efisiensi heat

exchanger menggunakan neraca panas merupakan metode yang lebih efektif

karena didasarkan pada kondisi aktual fluida pada shell dan tube sehingga

dapat diketahui penurunan kinerja Heat Exchanger secara cepat.

Batasan dari nilai Rd min pada 2-E-400 sebesar 0,00190 m2.K/W. Dari

hasil perhitungan nilai Rd didapat nilai Rd yang meningkat dari nilai Rd

desain yaitu sebesar 0,00197 (m2.K/W). Nilai Rd tersebut masih memenuhi

syarat Heat Exchanger dengan Rd aktual >> Rd min. Hal itu menunjukkan

bahwa kinerja primary gas cooler (2-E-400) masih cukup baik dan alat masih

dapat dibersihkan dari kerak yang terbentuk pada kedua permukaan shell dan

tube.

Page 18: LAPORAN TUGAS KHUSUS.pdf

Laporan Tugas KhususPT. Lotte Chemical Titan Nusantara

S1 Reguler Teknik Kimia 18Universitas Sebelas Maret

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil perhitungan, efisiensi Primary Gas Cooler (2-E-400)

ditunjukkan pada tabel berikut:

Efisiensi

Desain

Aktual

Berdasarkan Neraca

Panas

Berdasarkan Koefisien

Perpindahan Panas

98,81% 83,52% 80,83%

Berdasarkan evaluasi yang dilakukan diperoleh kesimpulan sebagai

berikut:

Spesifikasi primary gas cooler (2-E-400) yaitu :

a. Fungsi : mendinginkan gas proses dari reaktor polimerisasi untuk

diumpankan ke kompresor

b. Tipe : Shell and Tube

c. Hasil analisa :

Nilai Rd perhitungan sebesar 0,00197 m2.K/W

Nilai Rd minimum sebesar 0,00190 m2.K/W

sehingga Rd perhitungan>> Rd minimum

Hal itu menunjukkan bahwa kinerja primary gas cooler (2-E-400)

masih cukup baik dan layak digunakanserta alat masih dapat

dibersihkan dari kerak yang terbentuk pada kedua permukaan shell and

tube.

B. Saran

Untuk menjaga kinerja dari primary gas cooler (2-E-400) agar tetap baik

maka yang harus diperhatikan adalah nilai dirt factor (Rd). Besarnya Rd tidak

Page 19: LAPORAN TUGAS KHUSUS.pdf

Laporan Tugas KhususPT. Lotte Chemical Titan Nusantara

S1 Reguler Teknik Kimia 19Universitas Sebelas Maret

boleh terlalu kecil dari Rd minimum karena hal itu menyebabkan tahanan alat

tidak mampu menahan kerak yang terbentuk di dalam dinding tube. Sehingga

dianjurkan Rd perancangan > Rd minimum agar tahanan alat mampu menahan

kerak yang terbentuk. Usaha pembersihan Heat Exchanger harus dilakukan

secara rutin agar kerak yang terbentuk tidak menumpuk terlalu banyak dan

perpindahan panas dapat berjalan efektif.