Gabung Minus 5

LAPORAN KERJA PRAKTEKPT PETROKIMIA GRESIK, JAWA TIMUR

LAPORAN KERJA PRAKTEKPT PETROKIMIA GRESIK, JAWA TIMUR

-BAB IIIMETODOLOGI

3.1.PENGUMPULAN DATALangkah awal dalam mencapai tujuan meninjau dan mendesain proses penggunaan Etilen Glikol pada Ammonia Preheater E104 dan Air Chiller E-105. adalah pengumpulan data primer maupun sekunder.1. Pengumpulan Data PrimerData primer digunakan adalah data yang diperoleh dari data-dataaktual pabrik Phonska I pada tanggal05 Januari 30 januari 20152. Pengumpulan Data SekunderPengumpulan data sekunder diperoleh dari data literature dan buku3.2.PENGOLAHAN DATA Data-data primer dan sekunder yang telah dikumpulkan, diolah datanya untuk mengetahui:3.2.1. Heat Energy (Q)Energi kalor (Heat Energy) merupakan energi yang menunjukkan tingkatan kecepatan gerak acak dari suatu molekul atau suatu atom. Dalam hal ini, kalor berpindah dari permukaan suatu sistem yang bersuhu tinggi ke sistem yang temperaturnya lebih rendah sehingga tingkat energi kalor suatu benda diindikasikan dengan temperatur benda tersebut. Untuk laju kalor dari energi kalor sendiri dapat dinyatakan dalam persamaan neraca panas :Persamaan Umum Neraca Panas Sistem Terbuka H + Ek+ Ep = Q + WsQ = H + Ek+ Ep- WsQ=n (Hout- Hin) + (Ekout- Ekin)+ (Epout- Ek in)-(P V )Keterangan :n= Laju Alir Massa(kg/h) H= Entalpi Spesifik (kJ/kg)Q= Energi Kalor(kJ/ h)Ws=Kerja yang dihasilkan Sistem (kJ/h)H=Perubahan Entalpi (kJ/h)Ek= Perubahan Energi Kinetik(kJ/h)Ep=Perubahan Energi Potensial(kJ/h)Ekin= Energi Kinetik masuk Sistem (kJ/h)Ekout= Energi Kinetik keluar Sistem (kJ/h)Epin= Energi Potensial masuk Sistem (kJ/h)Epout= Energi Potensial keluar Sistem (kJ/h)P= Tekanan Sistem(bar)V= Perubahan Volume Sistem(m3)3.2.2. Heat Capasity / Kapasitas Panas( Cp)Heat Capasity / Kapasitas Panas( Cp) adalahQ =nH ( Sistem Terbuka)

1). Kapasitas Panas SenyawaPerhitungan berdasarkan Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics

Cp = A + B T + CT2 + T3

H = [AT + B T2+C T3 + D T4]- [AT + B T2+C T3 + D T4]

Data Heat Capacity berdasarkanPerry's Chemical Engineers Handbook Mc Graw Hill 8th Ed 2008

Untuk data yang tidak disajikan dalam tabel dapat di cari dengan pendekatan metode interpolasi data

Keterangan :T2= Temperatur Batas AtasT1= Temperatur Batas BawahTx= Temperatur yang ditentukanCp2= Kapsitas Panas Batas AtasCp1= Kapsitas Panas Batas Bawah Cpx= Kapasitas Panas yang dicari

2). Kapasitas Panas Campuran

Keterangan :Cpm= Kapasitas Panas Campuran yi= Fraksi Mol atau Massa Komponen iCpi= Kapasitas Panas Tiap Komponen i

3.2.3. Log Mean Temperature Difference/LMTD (Tm)LMTD adalah beda temperatur rata-rata di sepanjang pipa. Pada kasus heat exchanger dengan arah aliran counter flow kita bayangkan bahwa perbedaan suhu antar fluida panas dan fluida dingin sangat besar pada sisi masuk dan berkurang suhunya pada sisi keluar. Suhu pada fluida panas akan berkurang dan suhu pada fluida dingin akan naik.

Gambar 3.1 Persamaan T1 dan T2 pada Heat ExchangerSumber : Cengel, Heat Transfrer A Practical Approach, 2003 : 682

Sehingga didapat dari penurunan dan integrasi rumus untuk analisa LMTD adalahLMTD= Rata-rata temperatur logaritma(W)Th1 dan Th2= Temperatur fluida panas masuk dan keluar (0K) Tc1 dan Tc2= Temperatur fluida dingin masuk dan keluar (0K)

(3.6)Untuk nilai LMTD lebih dari 10 maka desain Heat Exchanger adalah Shell and Tube Heat Exchanger.

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

4.1.NERACA PANAS KONDISI PABRIK4.1.1 Ammonia Preheater E-104

Air (H2O)n2 = 40000 kg/hTinput = 25oC

E-104Amoniak (NH3)Amoniak (NH3)n1 = 4800 kg/hToutput = -5oCTinput = -33oCAir (H2O)Toutput = 10oC

Gambar 4.1 Flow Diagram UnitAmmonia Preheater E-104 sesuai PabrikDiketahui :nNH3= 4800 kg/hT NH3 Input= -33 + 273,15= 240,15 oKT NH3 Output= -5 + 273,15= 268,15 oKnH2O= 40000 kg/hT H2OInput= 25 + 273,15= 298,15 oKT H2OOutput= 10 + 273,15= 283,15 oK

Perhitungan Neraca Panas E-104H + Ek+ Ep = Q + WsQ = H + Ek+ Ep- WsQ=n (Hout- Hin) + (Ekout- Ekin)+ (Epout- Ek in)-(P V )Perubahan Energi Kinetik dan Energi Potensial diabaikan. Kerja yang dilakukan system (W)= 0 Karena tekanan (P) dan volume (V) selama proses adalah konstan, sehingga persamaan menjadi : Q =n H

Cp = A + B T + CT2 + T3 QNH3= QH2O

Menentukan Q NH3Berdasarkan Data :Appendix C Physical Properties Of Liquids And GasesA= -182, 157B= 3,3618C= - 0,014398D= 0, 0000020371 Nilai H NH3Mol NH3 = (4800 kg/h : BM : 17)Mol NH3 = 282352.94 mol/h

H =[AT + B T2+C T3 + D T4]- [AT + B T2+C T3 + D T4] H = [(-182, 157 x 268,15 ) +(x 3,3618 x (268,15 )2)+(x- 0,014398 (268,15)3 )+ (x 0, 0000020371 (268,15) 4)]- [(-182, 157 x 240,15) + (3,3618 x (240,15) 2)+ (x- 0,014398 x 10-2 (240,15 )3 )+ (x 0, 0000020371 6 (240,15 )4)] H=5905.28 J/mol - 3730.71 J/mol H =2174.57 J/mol Q NH3= 282352.94 mol/h x 2174.57 J/mol QNH3= 613997026.7 J/h

Menentukan Q H2OBerdasarkan Data :Appendix C Physical Properties Of Liquids And GasesA= -92.053B= -0.039953C= -0.00021103D= 0, 00000053469Nilai H H3OMol NH3 = (40000 kg/h : BM : 18)Mol NH3 = 2222222.22 mol/h

H = [AT + B T2+C T3 + D T4]- [AT + B T2+C T3 + D T4] H = [(-92.053x 298,15 ) +(x-0.039953x (298,15 )2)+(x-0.00021103x 10-2 (298,15)3 )+ (0, 00000053469 (298,15) 4)]- [(-92.053x 283,15) + (x-0.039953x (283,15) 2)+ (x-0.00021103x 10-2 (283,15)3 )+ (x 0, 00000053469(283,15)4)] H= 23727,15- 24863,62J/mol J/mol H = - 1136,46 J/mol Q H2O= 2222222.22 mol/h x - 1136,46J/mol QH2O= - 2525481459J/h

Menentukan Jumlah Panas yang Hilang E-104Q loss = Q NH3-QH2OQ loss = 613997026.7 J/h 2525481459J/hQ loss = 1911484432 J/h

Perhitungan LMTD pada E-104

4.1.2 Air Chiller E-105

Udaran2 = 50000 m3/hTinput = 33oC

E-105Amoniak (NH3)Amoniak (NH3)n1 = 4800 kg/hToutput=4oCTinput =-5oCUdaraToutput = 10oC

Gambar 4.2Flow Diagram UnitAir Chiller E-105 sesuai PabrikDiketahui :n NH = 4800 kg/hT NH3 Input= -5 + 273,15= 268,15 oKT NH3 Output= 4+273,15= 277,15 oK n Udara = 50000 m3/hT Udara input= 33 + 273,15= 306,15 oKT Udara output= 10 + 273,15= 283,15 oK

Konversi Flowrate Udara :SPGR Udara= 0,0013 air= 997,1 kg/m3Maka flowrate udara= SPGR udara x Flowrate Udara x air= 0,0013 x 50000 m3/h x 997,1 kg/m3= 64811,5 kg/h

Perhitungan Neraca Panas E-105H + Ek+ Ep = Q + WsQ = H + Ek+ Ep- WsQ=n (Hout- Hin) + (Ekout- Ekin)+ (Epout- Ek in)-(P V )Perubahan Energi Kinetik dan Energi Potensial diabaikan. Kerja yang dilakukan system (W)= 0 Karena tekanan (P) dan volume (V) selama proses adalah konstan, sehingga persamaan menjadi : Q = H QNH3= QUdara

Cp = A + B T + CT2 + T3


H = [AT + B T2+C T3 + D T4]- [AT + B T2+C T3 + D T4] H = [(-182, 157 x 277,15 ) +(x 3,3618 x (277,15 )2)+(x- 0,014398 (277,15)3 )+ (x 0, 0000020371 (277,15) 4)]- [(-182, 157 x 268,15) + (3,3618 x (268,15) 2)+ (x- 0,014398 x 10-2 (268,15 )3 )+ (x 0, 0000020371 6 (268,15 )4)] H= 6608,08J/mol - 5905,28 J/mol H = 702,804 J/mol Q NH3= 282352,94 mol/h x 702,804 J/mol QNH3= 198438907,8 J/h

Menentukan Q UdaraBerdasarkan Data :Appendix C Physical Properties Of Liquids And GasesA= 3, 355B= 575C= 0D= -0.000000016

Nilai H UdaMol NH3 = (64811,5 kg/h : BM : 28.84 )Mol NH3 = 2247278,086 mol/h

H = R x[AT + B T2+C T3 - D T-1]- [AT + B T2+C T3 - D T-1] H = 8,314 x[(3, 355 x 283,15 ) +(x 575 x (283,15 )2)+(x 0 (283,15)3 )-(-0.000000016 (283,15) -1)]- [(3, 355 x 306,15) + (x 575 x (306,15) 2)+ (x0 x 10-2 (306,15 )3 )- x -0.000000016 (306,15 )-1)] H Udara= 8, 314 J/ mol K x 3896823,215Q Udara= 2247,27 mol/h x - 32398189,87 J/mol QUdara= - 72807742126 J/h

Menentukan Jumlah Panas yang Hilang E-105Q loss = Q NH3-QUdaraQ loss = 198438907,8 J/h (-72807742126) J/hQ loss = 72609303218 J/h

4.2.NERACA PANAS PENGGANTIAN DENGAN ETILEN GLIKOL 4.2.1 Ammonia Preheater E-104

Etilen Glikol (C2H6O2)n2= ?Tinput = 25oC

E-104Amoniak (NH3)Amoniak (NH3)n1 = 4800 kg/hToutput = -5oCTinput = -33oCEtilen GlikolToutput = 10oC

Gambar 4.3 Flow Diagram UnitAmmonia Preheater E-104 Penggantian dengan Etilen GlikolDiketahui :n NH3= 4800 kg/hT NH3 Input= -33 + 273,15 = 240,15 oKT NH3 Output= -5 + 273,15= 268,15 oKT C2H6O2Input= 25 + 273,15= 298,15 oKT C2H6O2Output= 10 + 273,15= 283,15 oKDitanya :Flowrate Etilen Glikol (n C2H6O2)

Perhitungan Neraca Panas H + Ek+ Ep = Q + WsQ = H + Ek+ Ep- WsQ=n (Hout- Hin) + (Ekout- Ekin)+ (Epout- Ek in)-(P V )Perubahan Energi Kinetik dan Energi Potensial diabaikan. Kerja yang dilakukan system (W)= 0 Karena tekanan (P) dan volume (V) selama proses adalah konstan, sehingga persamaan menjadi : Q = H QNH3= QC2H6O2


H = [AT + B T2+C T3 + D T4]- [AT + B T2+C T3 + D T4] H = [(-182, 157 x 268,15 ) +(x 3,3618 x (268,15 )2)+(x- 0,014398 (268,15)3 )+ (x 0, 0000020371 (268,15) 4)]- [(-182, 157 x 240,15) + (3,3618 x (240,15) 2)+ (x- 0,014398 x 10-2 (240,15 )3 )+ (x 0, 0000020371 6 (240,15 )4)] H= 5905.28 J/mol - 3730.71 J/mol H = 2174.57 J/mol Q NH3= 282352.94 mol/h x 2174.57 J/mol QNH3= 613997026.7 J/h

Menentukan Flowrate Etilen GlikolQNH3= QC2H6O2

613997026.7J/h=

Menentukan H C2H6O2pada T1 298,15 oK dan T2 283,15 oKBerdasarkan Data :Appendix C Physical Properties Of Liquids And GasesA= 75,878B= 0,64182C= -0,0016493D=0,0000016937Nilai H C2H6O2

H = [AT + B T2+C T3 + D T4]- [AT + B T2+C T3 + D T4] H = [(75,878x 283,15 ) +(x0,64182 x (283,15 )2)+(x-0,0016493 (283,15)3)+ (x 0,0000016937 (283,15) 4)]- [(75,878x 298,15) + (0,64182 x (298,15) 2)+ (x-0,0016493x 10-2 (298,15 )3 )+ (x 0,0000016937 (298,15 )4)] H= 37467,27J/mol - 39939,52 J/mol H = -2472, 24 J/mol

Flowrate Etilen Glikol613997026.7 J/h= n x 2472, 24 J/hn = 15398,057 kg/h4.2.2 Air Chiller E-105

Udaran2 = 50000 m3/hTinput = 33oC

E-105Etilen Glikol(C2H6O2)Etilen Glikol(C2H6O2)n1 = 15398,057 kg/hToutput= ? oCTinput = 10 oCUdaraToutput = 10oC

Gambar 4.2Flow Diagram UnitAir Chiller E-105 Penggantian dengan Etilen GlikolDiketahui :nC2H6O2= 15398,057 kg/hT C2H6O2Input= 10 + 273,15= 283,15 oKn Udara = 50000 m3/hT Udara input= 33 + 273,15= 306,15 oKT Udara output= 10 + 273,15= 283,15 oK

Konversi Flowrate Udara :SPGR Udara= 0,0013 Udara= 997,1 kg/m3Maka flowrate udara= SPGR udara x Flowrate Udara x air= 0,0013 x 50000 m3/h x 997,1 kg/m3= 64811,5 kg/h

1). Perhitungan Neraca Panas H + Ek+ Ep = Q + WsQ = H + Ek+ Ep- WsQ=n (Hout- Hin) + (Ekout- Ekin)+ (Epout- Ek in)-(P V )Perubahan Energi Kinetik dan Energi Potensial diabaikan. Kerja yang dilakukan system (W)= 0 Karena tekanan (P) dan volume (V) selama proses adalah konstan, sehingga persamaan menjadi : Q = H QNH3= QUdara

Menentukan Q UdaraBerdasarkan Data :Appendix C Physical Properties Of Liquids And GasesA= 3, 355B= 575C= 0D= -0.000000016

Nilai H UdaMol NH3 = (64811,5 kg/h : BM : 28.84 )Mol NH3 = 2247278,086 mol/h

H = R x[AT + B T2+C T3 - D T-1]- [AT + B T2+C T3 - D T-1] H = 8,314 x[(3, 355 x 283,15 ) +(x 575 x (283,15 )2)+(x 0 (283,15)3 )-(-0.000000016 (283,15) -1)]- [(3, 355 x 306,15) + (x 575 x (306,15) 2)+ (x0 x 10-2 (306,15 )3 )- x -0.000000016 (306,15 )-1)] H Udara= 8, 314 J/ mol K x 3896823,215Q Udara= 2247,27 mol/h x - 32398189,87 J/mol QUdara= - 72807742126 J/h

Menentukan T output Etilen Glikol E-105n C2H6O2 = 15398,057 kg/h : BM : 62n C2H6O2 = 248,355QUdara = QC2H6O2

72807742126 J/h= 248,355 mol /h =

4.3. KOMBINASI PENGGUNAAN ETILEN GLIKOL DAN AIR

NH3Udara

EE-105E-104

NH3Udara( Etilen Glikol + Air )

Flowrate Udara = 64811,5 kg/h T Udara input= 33 + 273,15= 303,15 oKT Udara output= 10 +273,15= 283,15 oKCp Udara= 1,001 kj/kg oKCp Etilen Glikol= 2,335 kj/kg oKCp Air= 4,181 kj/kg oK

Flowrate Amoniak Dikarenakan pada sistem modifikasi ini aliran etilen glikol dan air output E-105 menjadi input E-104, menurut neraca panas perlu adanya perubahan flowrate amonia agar panas yang dilepas udara E-105 sama dengan panas yang diterima ammonia E-104.

Menentukan Flowrate dan Kondisi Temperatur Campuran Etilen Glikol+Air Untuk menentukan flowrate air yang dibutuhkan :Assumsi :Flowrate etilen glikol = 2000 kg/hT input campuran di E-105 = 268,15 KT output campuran di E-105 = 298,15 KUntuk aliran recycle kondisi temperatur campuran output E-104 harus sama dengan temperatur campuran input E-105, sehingga:T input campuran di E-104 = 298,15 KT output campuran di E-10$ = 268,15 K

Diketahui data :Q lepas udara E-105 = Q terima amoniak E-104 = 1492155,165 kj/hCp Etilen Glikol= 2,335 kj/kg oKCp Air= 4,181 kj/kg oKPersamaan Neraca Panas



4.2. PEMBAHASANKebutuhan etilen glikol perhari dari unit E-104 dapat ditentukan dari persamaan neraca panas. Dimana panas yang akan diterima etilen glikol sebanding dengan panas yang diberikan oleh ammonia.

Perlakuan modifikasi pada sistem Air Chiller E-105 dengan menggantikan peran Amoniak dengan Polietilen Glikol diharapkan dapat menurunkan temperatur udara secara signifikan yang nantinya udara akan dipakai sebagai media pendingin produk pupuk pada Cooler. Setelah dilakukan perhitungan maka didapatkan bahwa temperatur udara dapat turun 10oC apabila Etilen Glikol yang masuk ke dalam E105 berasal dari E-104 (flowrate 23979,41 kg/h). Dengan adanya data ini, maka pendingainan 64811,5 kg/h udara mengakibatkan temperatur Etilen Glikol keluaran E-105 naik menjadi :

Kemudian untuk desain proses pada sistem E-104 dan E-105 pada transfer panas menggunakan metode recycle. Metode ini mencampurkan etilen glikol dan air sebagai fluida pemanas amoniak unit E-104 dan pendingin udara unit E-105. berdasarkan perhitungan diatas didapat komposisi campuran fluida yakni etilen glikol 2000 kg/h dan air 107739,6 kg/h. Dengan flowrate sebesar 109739,6 lg/h mampu menurunkan temperatur udara menjadi 10oC. Untuk fluida campuran keluaran E-105 25 C direcycle ke unit E-104 untuk menaikan temeratur ammonia menjadi . -14 oC dari temperatur awal -33oC. Dilapangan temperatur -14 oC adalah kondisi optimum dimana amoniak masuk ke unit prenetralizer. Sehingga amoniak keluaran E-104 dapat langsung diumpan ke prenetralizer tank. Jika ditinjau dengan metode awal yaitu melewatkan amoniak pada dua unit, dimana pada unit E-104 masih menggunakan air secara continue, maka kelebihan desain yang ditawarkan adalah kebutuhan air dapat dikurangi karena air yang digunakan akandikembalikan ke proses.

BAB VPENUTUP

4.1.KESIMPULAN1. Kebutuhan Polietilen Glikol pada unit Amoniak Pre-Heater E-104 adalah sebesar 575505,8 kg/hari.2. Temperarur udara pada unit Air Chiller E-105 mencapai 10oC dengan menggunakan Etilen Glikol dari E-104 dan temperatur Etilen Glikol keluaran E-105 naik menjadi 304,79 oK . 3. Desain proses pada sistem E-104 dan E-105 adalah menggunakan metode recycle . Fluida menggunakan campuran etilen glikol dan air sebagai media pemanas amoniak unit E-104 dan pendingin udara unit E-105 dengan komposisi yakni etilen glikol 2000 kg/h dan air 107739,6 kg/h. 4.2.SARAN1. Diharapkan pada proses di pabrik untuk dapat dibuatkan data aktual setiap harinya sehingga proses dapat terus terpantau.2. Diperlukan data akurat dalam setiap modifikasi proses agar modifikasi proses dapat berjalan lebih baik dari sebelumnya.

DAFTAR PUSTAKA

Austin, G.T., 1984, Sheves Chemical Process, 5 th edition. New York : Mc Graw-Hill Book Company.Austin, G.T., 1996, Industri Proses Kimia, edisi 5, Jakarta : Erlangga.Badger, Walter L and Banchero, Julius T. 1955. Introduction To Chemical Engineering, International Edition. Japan : Mc Graw Hill Book Company.Bagian PF II. 2004. Unit Operasi Produksi Pupuk SP-36. PT. Petrokimia Gresik.Bagian Phonska PT. Petrokimia Gresik, Operating Manual Pabrik Phonska II/III Departemen Produksi II A, PT. Petrokimia Gresik, Gresik. Christie, J. Gean Koplis. 1977. Transport Process and Unit Operation, 3rd Edition. New Delhi : Prentice Hall Of India Limited.Geankoplis, Christie J. 1997. Transport Processes and Unit Operation 3 th edition. New Jersey: Prentice Hall. Himmelblau, D. M. 1996. Basic Principles Dan Calculation in Chemical Engineering, Sixth Edition. New Delhi: Prentice-Hall of India. Instruction and Operating Manual for AR 4N Boiler, Book 1 dan 2, PT. Aalborg Industries, Desember 1999.Kern, Donald Q.1950. Process Heat Transfer. New York : Mc Graw Hill Book Company.Perry, R. H. and Don Green. 1999. Chemical Engineers Handbook, 7th Edition. New York : Mc Graw Hill Book Company Ltd.Smith, J.M, dkk. 2001. Chemical Engineering Thermodynamic. New York : McGraw HillSmith, J. M. And Van Ness, H. C. 1984. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamic, 3rd Edition. Singapore : International Student Edition.Soumerai, Henri. 1987. Practical Thermodynamic Tools For Heat Exchanger Design Engineers. United State Of America: Wiley-Interscience.Warren L. McCabe and Julian C. Smith. 1976. Unit Operation of Chemical Engineering 5th Edition. New York. Mc Graw Hill Book.Fakultas TeknikJurusan Teknik KimiaUniversitas Sriwijaya1

JURUSAN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS SRIWIJAYA17

Documents

Gabung Minus 5