Download - Laporan 105 undip .docx
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN KEGIATAN KERJA PRAKTEK
PT PERTAMINA (PERSERO) RU-VI
Balongan – Indramayu, Jawa Barat
Disusun Oleh:
RIJAL AZIS BAGASKARA
21050112130090
Laporan ini telah diperiksa dan disetujui
Mengetahui,
Pembimbing Kerja Praktik Lead of stationary & Statutory Equipment
Inspection Engineer
(Hasta Yustika Adi) (Agus Wurlijanto)
Senior Officer BP Refinery
(Fatimah Adriani)
i
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Allah SWT. atas berkat rahmat dan karunia-Nya sehingga
penulis dapat menyelesaikan laporan kerja praktek ini yang berjudul “Analisa dan
Evaluasi Performa Heat Exchanger 11-E-105 Pada Crude Distillation Unit (CDU) di
PT. Pertamina (Persero) RU VI Balongan”.
Laporan kerja praktek ini merupakan salah satu syarat untuk dapat
menyelesaikan pendidikan sarjana Teknik Mesin di Universitas Diponegoro Semrang.
Laporan ini dibuat berdasarkan hasil pengamatan, studi literatur dan data selama
melakukan kerja praktek di PT. Pertamina (Persero) RU VI Balongan periode 27 Juli
2015 sampai 27 Agustus 2015.
Penulis menyampaikan terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu
dan bekerjasama selama pelaksanaan kerja praktek dan penyusunan laporan ini,
khususnya kepada:
1. Orang tua dan keluarga yang senantiasa membantu secara moril maupun materil
2. Bapak Syaiful sebagai dosen pembimbing kerja praktek
3. Bapak Agus Wurlijanto selaku Lead of Stationary & Statutory Equipment
Inspection Engineer yang telah mengijinkan kami untuk melaksanakan kerja
praktek di Divisi Stationary Inspection Engineer
4. Mas Hasta Yustika Adi sebagai pembimbing lapangan yang senantiasa
memberikan bimbingan dan pengalaman baik secara teknis maupun non teknis
5. Seluruh karyawan Stationary Inspection Engineer yang telah memberikan
bimbingan serta referensi data kepada penulis
6. Mbak Ichiko selaku karyawan Process Engineer yang telah memberikan
referensi data serta membimbing kami dalam menyelesaikan laporan ini
7. Bapak Yanto selaku Staff HR Development yang telah membantu penulis
mengurus administrasi dan panduan kerja praktek saat persiapan kerja praktek
8. Anggie Restue Saputra sebagai teman seperjuangan dalam pelaksanaan kerja
praktek
ii
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Kami menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunanlaporan
kerja praktek ini. Oleh karena penulis sangat mengharapkan berbagaikritik dan saran
yang bersifat membangun yang padat membawa penulis ke arahyang lebih baik.
Semoga laporan ini bisa bermanfaat bagi yang membutuhkan
dan bisa dijadikan sebuah motivasi.
Indramayu, Agustus 2015
Penulis
iii
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN................................................................................i
KATA PENGANTAR........................................................................................ii
DAFTAR ISI......................................................................................................iv
DAFTAR GAMBAR.........................................................................................vi
DAFTAR TABEL..............................................................................................vii
BAB I PENDAHULUAN..................................................................................1
1.1 Latar Belakang Kerja Praktek.............................................................1
1.2 Tujuan Kerja Praktek...........................................................................2
1.3 Waktu dan Lokasi Kerja Praktek.........................................................2
1.4 Batasan Masalah..................................................................................2
1.5 Metodologi Penelitian.........................................................................3
1.6 Sistematika Penulisan..........................................................................4
BAB II PROFIL PERUSAHAAN.....................................................................5
2.1 Sejarah Singkat PT. Pertamina RU VI...............................................5
2.2 Logo dan Slogan PT. Pertamina RU VI.............................................6
2.3 Lokasi Pertamina RU VI....................................................................8
2.4 Proyek dan Konstruksi.......................................................................10
2.5 Struktur Organisasi PT. Pertamina RU VI.........................................12
2.6 Visi dan Misi PT. Pertamina (Persero) RU VI Balongan…………...15
2.7 Spesifikasi Bahan Baku.....................................................................15
2.7.1 Spesifikasi Bahan Baku Utama...............................................15
2.7.2 Spesifikasi Bahan Baku Pendukung........................................17
2.8 Spesifikasi Produk.............................................................................20
2.8.1 Spesifikasi Produk Utama.......................................................20
iv
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
2.8.2 Spesifikasi Produk Samping....................................................23
BAB III DASAR TEORI...................................................................................24
3.1 Pengantar Alat Penukar Panas...........................................................24
3.2 Jenis – jenis Heat Exchanger.............................................................25
3.2.1 Shell and Tube.........................................................................25
3.2.2 Double Pipe Heat Exchanger..................................................29
3.2.3 Plate and Frame Heat Exchanger............................................29
3.2.4 Extended Surface.....................................................................30
3.2.5 Air Cooled...............................................................................31
3.2.6 Coil Heat Exchanger...............................................................31
3.3 Kegunaan Alat Penukar Panas...........................................................32
3.4 Tipe Aliran dalam Alat Penukar Panas..............................................32
3.5. Penempatan Fluida pada Shell and Tube..........................................33
BAB VI HASIL DAN PEMBAHASAN...........................................................34
4.1 Spesifikasi Heat Exchanger 11-E-116...............................................34
4.2 Data Hasil Pengamatan......................................................................35
4.3 Perhitungan Performa Heat Exchanger..............................................36
4.4 Data Hasil Perhitungan......................................................................49
4.5 Pembahasan........................................................................................50
BAB V PENUTUP.............................................................................................52
5.1 Kesimpulan........................................................................................52
5.2 Saran..................................................................................................52
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………53
v
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 diagram alir metodologi penelitian..............................................................4
Gambar 2.1 logo PT Pertamina (Persero) RU-VI Balongan...........................................7
Gambar 2.2 Lokasi PT. Pertamina (Persero) RU-VI Balongan...................................... 9
Gambar 2.3 Struktur Organisasi PT.Pertamina (Persero) RU-VI Balongan.................15
Gambar 3.1 Heat Exchanger Shell and Tube................................................................25
Gambar 3.2 Susunan Tube Pada Shell and Tube Heat Exchanger................................27
Gambar 3.3 Tubes Layout Pada Shell And Tube Heat Exchanger................................ 27
Gambar 3.4 Segmentasi Baffle......................................................................................29
Gambar 3.5 Double Pipe Heat Exchanger....................................................................29
Gambar 3.6 Plate and Frame Heat Exchanger.............................................................30
Gambar 3.7 Extended Surface Heat Exchanger............................................................31
Gambar 4.1 Grafik Hubungan R dan S Untuk Mencari FT........................................... 38
Gambar 4.2 Data Tabel 10 Buku Process Heat Trasfer D.Q. Kern..............................39
Gambar 4.3 figure 28 buku Process Heat Transfer D.Q.Kern......................................40
Gambar 4.4 Figure 28 hubungan Renold Number Shell dengan heat transfer factor (jH)
Pada Shell...................................................................................................................... 41
Gambar 4.5 Figure 24 hubungan Renold Number Tube dengan heat transfer factor (jH)
Pada Tube...................................................................................................................... 42
Gambar 4.6 Figure 29 Buku Process Heat Transfer D.Q. Kern Untuk Mencari Friction
Factor Shell................................................................................................................... 43
Gambar 4.7 Figure 6 Buku Process Heat Transfer D.Q. Kern Mencari Specific
Grafity…………………………………………………………………………………46
Gambar 4.8 Figure 26 Buku Process Heat Transfer D.Q. Kern Untuk Mencari Friction
Factor Tube……………………………………………………………………………47
Gambar 4.9 Figure 27 Buku Process Heat Transfer D.Q. Kern...................................48
vi
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Gambar 4.10 Figure 27 Buku Process Heat Transfer D.Q. Kern.................................49
Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Dirt Factor Aktual dengan Dirt Factor Desain.... 51
Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Pressure Drop Aktual dengan Pressure Drop
Allowable.......................................................................................................................52
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Unit Proses dan Licensor Kilang RU-VI Balongan...................................... 11
Tabel 2.2 Spesifikasi Minyak Mentah Minas dan Duri.................................................16
Tabel 2.3 Bahan kimia di PT. PERTAMINA (Persero) RU-VI Balongan................... 17
Tabel 2.4 Kapasitas dan Distribusi Produk PERTAMINA RU-VI Balongan.............. 23
Tabel 4.1 Spesifikasi Heat Exchanger 11-E-105.......................................................... 35
Tabel 4.2 Data Hasil Pengamatan Heat exchanger 11-E-105 Shell Side......................36
Tabel 4.3 Data Hasil Pemgamatan Heat exchanger 11-E-105 Tube Side.....................36
Tabel 4.4 Temperatur fluida panas dan fluida dingin data 1 Agustus 2015..................37
Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Data Aktual Heat Exchanger 11-E-105.......................... 50
vii
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Kerja Praktek
Sebagai salah satu Universitas di Indonesia merupakan suatu tanggung jawab
tersendiri bagi Universitas Diponegoro (UNDIP) untuk menghasilkan sarjana yang
berintegritas secara penuh baik dalam sisi kajian maupun lapangan. Dalam upaya
memnuhi hal tersebut maka sistem pendidikan pada UNDIP di desain agar mahasiswa
mendapatkan pengalaman visual pengaplikasian dari pembelajaran yang didapat di
bangku kuliah. Hal tersebut berimplikasi pada pengewajiban kepada seluruh mahasiswa
Program Studi S-1 Teknik Mesin UNDIP untuk melakukan kerja praktek.
Kerja praktek merupakan salah satu mata kuliah wajib yang memiliki Sistem
Kredit Semester (SKS) sendiri. Dengan kerja praktek ini, diharapkan mahasiswa
mampu memahami aplikasi dari teori–teori yang telah dipelajari dan mampu
mengaplikasikan pada kondisi sebenarnya dan juga menjadi bekal pengalaman untuk
mahasiswa dalam dunia kerja setelah selesai masa studinya. Kerja praktek ini juga
sangat membantu penulis dalam melihat langsung penerapan ilmu yang didapat
dibangku kuliah lapangan dan secara tidak langsung akan sangat memotivasi penulis
untuk belajar lebih semangat lagi dalam mempelajari hal- hal yang diperlukan
dilapangan. Dalam kesempatan ini Penulis mendapatkan kesempatan untuk bekerja
praktek di PT.Pertamina (Persero) Refinery Unit VI Balongan.
PT. Pertamina RU VI merupakan salah satu perusahaan pengolahan minyak
terbesar milik Indonesia yang terletak di Kabupaten Indramayu tepatnya di Kecamatan
Balongan. Saat melaksanakan kerja praktek ini, penulis ditempatkan di bagian
Stationary Engineering yang merupakan sebuah departemen yang bertugas untuk
melakukan inspeksi pada instrument atau peralatan yang digunakan untuk proses
pengolahan minyak dan memastikan agar peralatan tersebut dapat berjalan dengan baik
serta melakukan planning (rencana) dalam perawatan peralatan tersebut.
1
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
1.2. Tujuan Kerja Praktek
Tujuan dilakukannya kerja praktek ini adalah:
1. Melaksanakan mata kulaih wajib sebagai salah satu syarat lulus mahasiswa Teknik
Mesin Universitas Diponegoro
2. Mengetahui secara nyata penerapan dari ilmu teori yang dipelajari oleh mahasiswa
Teknik Mesin dalam dunia kerja sehingga dapat memperoleh bayangan akan
pekerjaan seorang mechanical engineer.
3. Membina kemampuan dan keterampilan mahasiswa secara optimal dalam aspek
pembahasan dan kesimpulan serta dapat menyampaikan dalam bentuk lisan dan
tulisan.
4. Mengetahui performa heat exchanger 11-E-105 pada Crude Distillation Unit
(CDU) dan mengevaluasinya berdasarkan data desain yang ada.
1.3. Waktu dan Lokasi Kerja Praktek
Kerja praktek ini dilakukan pada waktu dan lokasi sebagai berikut:
Waktu : 27 Juli 2015 – 27 Agustus 2015
Tempat : Stationary & Statutory Equipment Inspection Engineer
1.4. Batasan Masalah
Pada penulisan laporan kerja praktek ini, untuk menganalisa masalah yang ada
diperlukan adanya batasan-batasan agar lebih tertuju dan terkonsentrasi pada
permasalahan yang akan dibahas. Ruang lingkup kajian laporan ini dibatasi pada studi
kasus tentang analisa performa heat exchanger yang meliputi:
a. Melakukan evaluasi kinerja pada heat exchanger 11-E-105 pada Crude Distillation
Unit dengan cara menghitung dirt factor (fouling factor) dan pressure drop.
b. Membandingkan hasil perhitungan data aktual dengan data desain yang ada, lalu
menghitung penurunan performa berdasarkan perbedaan dirt factor antara data
aktual dengan data desain.
2
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
1.5. Metodelogi Penelitian
Metodelogi penelitian yang digunakan penulis dapat dilihat pada diagram alir
dibawah ini:
3
Menghitung ∆TLMTD dan ∆TM
Menghitung flow area pada shell (as) dan tube (at)
Menghitung mass velocity pada shell (Gs) dan tube (Gt)
Menghitung reynold number pada shell (Res) dan tube (Ret)
Menghitung neraca panas
Data operasi : laju alir termperatur masuk dan keluar shell, laju alir termperatur masuk dan keluar tube
Menghitung heat transfer coefficient pada shell (ho) dan tube (hio)
Menghitung clean overall coefficient (Uc)
Menghitung design overall coeffecient (Ud)
Mulai
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Gambar1.1 Diagram alir metodelogi penelitian
1.6. Sistematika Penulisan
Laporan kerja praktek terbagi menjadi 5 Bab. Bab pertama berisi tentang
pendahuluan yang menjelaskan mengenai perihal dilaksanakannya kerja praktek ini
melingkupi latar belakang, tujuan, waktu dan tempat dilaksanakannya kerja praktek ini,
pembatasan masalah, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan laporan.
Bab kedua berisi tinjauan umum perusahaan yang menjelaskan keterangan
mengenai PT. Pertamina (Persero) RU VI.
Bab ketiga berisi dasar teori yang menjelaskan mengenai dasar teori heat
exchanger, macam – macam heat exchanger serta manfaat heat exchanger.
Bab keempat berisi tentang hasil perhitungan dan pembahasan performa heat
exchanger.
Bab kelima berisi kesimpulan dan saran.
4
Menghitung dirt factor (Rd), dan Pressure drop shell (∆Ps) dan tube (∆Pt)
Selesai
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
BAB II
PROFIL PERUSAHAAN
2.1. Sejarah Singkat PT. Pertamina (Persero) RU-VI Balongan
Dalam kaitan dengan upaya mengamankan kebijakan nasional di bidang energi
tersebut, keberadaan kilang Balongan mempunyai makna yang besar, tidak saja bagi
PT.PERTAMINA (Persero), tetapi juga bagi bangsa dan negara. Di satu pihak ini dapat
meningkatkan kapasitas pengolahan di dalam negeri yang masih sangat dibutuhkan, di
lain pihak juga dapat mengatasi kendala sulitnya mengekspor beberapa jenis minyak di
dalam negeri dengan mengolahnya di kilang minyak di dalam negeri.
Keberadaan kilang Balongan ini juga merupakan langkah proaktif
PT.PERTAMINA (Persero) untuk dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri yang
semakin hari semakin bertambah, khususnya untuk DKI Jakarta dan sekitarnya. Dari
studi kelayakan yang telah dilakukan, pembangunan kilang Balongan diadakan dengan
sasaran antara lain:
1. Pemenuhan kebutuhan BBM dalam negeri, terutama Jakarta dan sekitarnya
2. Peningkatan nilai tambah dengan memanfaatkan peluang ekspor
3. Memecahkan kesulitan pemasaran minyak mentah jenis Duri
4. Pengembangan daerah
Daerah Balongan dipilih sebagai lokasi kilang dan proyek kilang yang dinamakan
Proyek Exor (Export Oriented Refinery) I. Pemilihan Balongan sebagai lokasi Proyek
Exor I berdasarkan atas:
1. Relatif dekat dengan konsumen BBM terbesar, yaitu Jakarta dan Jawa Barat.
2. Telah tersedianya sarana penunjang yaitu: Depot UPMS III, Terminal DOH
Karangampel, Conventional Buoy Mooring (CBM) dan Single Buoy Mooring
(SBM).
3. Dekat dengan sumber gas alam yaitu DOH-JJB (Jawa Bagian Barat) dan BP.
4. Selaras dengan proyek pipanisasi BBM di Pulau Jawa.
5. Tersedianya lahan yang dibutuhkan yaitu bekas sawah yang kurang produktif.
5
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
6. Tersedianya sarana infrastruktur.
Start Up Kilang PT.PERTAMINA (Persero) RU-VI Balongan dilaksanakan
pada bulan Oktober 1994, dan diresmikan oleh Presiden Soeharto pada tanggal 24 Mei
1995. Peresmian ini sempat tertunda dari perencanaan sebelumnya (30 Januari 1995)
dikarenakan unit Residue Catalytic Cracking (RCC) di kilang mengalami kerusakan.
Unit RCC ini merupakan unit terpenting di kilang PERTAMINA RU-VI karena
merupakan unit yang merubah residu menjadi minyak ringan yang lebih berharga.
Kapasitas unit ini merupakan yang terbesar di dunia untuk saat ini. Kilang RU-VI
Balongan memiliki beberapa keunikan dan keunggulan, antara lain:
1. Dirancang dengan Engineering adecuacy yang memenuhi kebutuhan operasional
dengan tingkat fleksibilias tinggi. Hal ini menunjukan bahwa pada umumnya
parameter operasional telah dicapai rata-rata berada di atas unjuk kerja yang
dirancang.
2. Merupakan unit RCC terbesar di dunia saat ini.
3. Fitur dari unit proses RCC baik berupa kemampuan peralatan untuk mendukung
pola operasi beyond design ataupun field product yang dihasilkan merupakan
produk konsep rekayasa dan rancang bangunnya optimal.
4. Fleksibilitas feed yang tinggi terutama Unit CDU, yaitu rata-rata rasio feed crude
pada saat ini Duri : Minas = 50 : 50 dibanding desain awal (80:20), sedangkan Unit
RCC yang menyesuaikan kapasitas rasio feed dapat dioperasikan, yaitu AR :
DMAR = 45 : 55 dibandingkan dengan desain awal 35 : 65.
5. Peralatan utama Unit RCC, yaitu Main Air Blower dan Wet Gas Compressor yang
dioperasikan untuk menunjang operasi Unit RCC kapasitas 115%. Rancangan
konsep CO Boiler merupakan pertama di dunia yang memiliki tiga fungsi, yaitu:
sebagai CO Boiler, auxiliaries boiler dan waste heat boiler.
6. Pada saat ini merupakan satu-satunya kilang dalam negeri yang memproduksi
premium (bensin) tanpa timbal (Kilang Langit Biru Balongan).
2.2. Logo dan Slogan PT. Pertamina (Persero) RU-VI Balongan
Dalam kaitannya dengan upaya mengamankan kebijakan nasional di bidang
energi tersebut, keberadaan kilang Balongan mempunyai makna yang besar, tidak saja
6
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
bagi PT. PERTAMINA tetapi bagi bangsa dan negara. Keberadaan kilang ini
diharapkan dapat meningkatkan kapasitas pengolahan di dalam negeri yang masih
sangat dibutuhkan, serta dapat mengatasi kendala sulitnya mengekspor beberapa jenis
minyak di dalam negeri dengan mengolahnya di kilang minyak di dalam negeri.
Menurut studi kelayakan yang telah dilakukan, sasaran didirikannya kilang di
Balongan antara lain:
1. Pemenuhan kebutuhan BBM dalam negeri, terutama Jakarta dan sekitarnya.
2. Peningkatan nilai tambah dengan memanfaatkan peluang ekspor.
3. Memecahkan kesulitan pemasaran minyak mentah jenis Duri.
4. Pengembangan daerah.
RU-IV Balongan di rancang untuk mengolah crude dengan kapasitas residu
yang cukup besar sekitar 62% dari total feed. RU-IV Balongan memiliki ciri utama
yaitu RCC yang terdiri atas dua alat utama, reaktor, dan regenerator. Oleh karena ciri
utama tersebut, RU-VI Balongan mengambil logo berbentuk reactor dan regenerator.
Gambar 2.1 Logo PT.Pertamina (Persero) RU-VI Balongan
Logo PT. PERTAMINA (Persero) RU-VI memiliki makna sebagai berikut:
1. Lingkaran: Mencerminkan PT. PERTAMINA (Persero) RU-VI Balongan fokus ke
bisnis inti dan sinergi.
2. Gambar: Konstruksi regenerator dan reactor di unit RCC yang mendai ciri khas dari
PT. PERTAMINA (Persero) RU-VI Balongan.
7
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
3. Warna :
a. Hijau: Berati selalu menjaga kelestarian lingkungan hidup
b. Putih: Berati bersih, profesional, inivatif, dan diamis dalam setiap tindakan yang
berdasarkan kebenaran.
c. Biru: Berati loyal kepada visi PT. Pertamina (persero).
d. Kuning: Berarti keagungan PT. Pertamina (persero) RU-VI.
2.3. Lokasi PT. Pertamina (Persero) RU
PT. PERTAMINA (Persero) RU-VI didirikan di Balongan, yang merupakan
salah satu daerah kecamatan di Kabupaten Indramayu, Jawa Barat. Untuk
penyiapan lahan kilang, yang semula sawah tadah hujan, diperlukan pengurukan
dengan pasir laut yang diambil dari pulau Gosong Tengah. Pulau ini berjarak +70 km
arah bujur timur dari pantai Balongan. Kegiatan penimbunan ini dikerjakan dalam
waktu empat bulan. Transportasi pasir dari tempat penambangan ke area penimbunan
dilakukan dengan kapal yang selanjutnya dipompa ke arah kilang.
Sejak tahun 1970, minyak dan gas bumi dieksploitasi di daerah ini. Sebanyak
224 buah sumur berhasil digali dan yang berhasil diproduksi adalah sumur
Jatibarang, Cemara, Kandang Haur Barat, Kandang Haur Timur, Tugu Barat, dan lepas
pantai. Sedangkan produksi migasnya sebesar 239,65
MMSCFD disalurkan ke PT. Krakatau Steel, PT. Pupuk Kujang, PT.
Indocement, Semen Cibinong, dan Palimanan. Depot UPPDN III sendiri baru
dibangun pada tahun 1980 untuk mensuplai kebutuhan bahan bakar di daerah
Cirebon dan sekitarnya.
Area kilang terdiri dari:
a. Sarana kilang : 250 ha daerah konstruksi kilang dan 200 ha daerah
penyangga
b. Sarana perumahan : 200 ha
8
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Gambar 2.2 Lokasi PT. Pertamina (Persero) RU-VI Balongan
Ditinjau dari segi teknis dan ekonomis, lokasi ini cukup strategis dengan adanya
faktor pendukung, antara lain :
a. Bahan Baku
Sumber bahan baku yang diolah di PT. PERTAMINA (Persero) RU-VI
Balongan adalah:
1. Minyak mentah Duri, Riau (awalnya 80%, saat ini 50% feed).
2. Minyak mentah Minas, Dumai (awalnya 20%, saat ini 50% feed).
3. Gas alam dari Jawa Barat bagian timur sebesar 18 Million Metric Standard Cubic
Feet per Day (MMSCFD).
b. Air
Sumber air yang terdekat terletak di Waduk Salam Darma, Rejasari, kurang lebih
65 km dari Balongan ke arah Subang. Pengangkutan dilakukan secara pipanisasi
dengan pipa berukuran 24 inci dan kecepatan operasi normal 1.100 m3 serta kecepatan
maksimum 1.200 m3. Air tersebut berfungsi untuk steam boiler, heat exchangers
(sebagai pendingin), air minum, dan kebutuhan perumahan. Dalam pemanfaatan air,
9
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
kilang Balongan ini mengolah kembali air buangan dengan sistem wasted water
treatment, di mana air keluaran di-recycle ke sistem ini. Secara spesifik tugas unit ini
adalah memperbaiki kualitas effluent parameter NH3, fenol, dan COD sesuai dengan
persyaratan lingkungan.
c. Transportasi
Lokasi kilang RU-VI Balongan berdekatan dengan jalan raya dan lepas pantai utara
yang menghubungkan kota-kota besar sehingga memperlancar distribusi hasil produksi,
terutama untuk daerah Jakarta dan Jawa Barat. Marine facilities adalah fasilitas yang
berada di tengah laut untuk keperluan bongkar muat crude oil dan produk kilang.
Fasilitas ini terdiri dari area putar tangker, SBM, rambu laut, dan jalur pipa minyak.
Fasilitas untuk pembongkaran peralatan dan produk (propylene) maupun pemuatan
propylene dan LPG dilakukan dengan fasilitas yang dinamakan jetty facilities.
d. Tenaga Kerja
Tenaga kerja yang dipakai di PT. PERTAMINA (Persero) RU-VI Balongan terdiri
dari dua golongan, yaitu golongan pertama, dipekerjakan pada proses pendirian Kilang
Balongan yang berupa tenaga kerja lokal non-skill sehingga meningkatkan taraf hidup
masyarakat sekitar. Sedangkan golongan kedua, yang dipekerjakan untuk proses
pengoperasian, berupa tenaga kerja PT. PERTAMINA (Persero) yang telah
berpengalaman dari berbagai kilang minyak di Indonesia.
2.4. Proyek dan Konstruksi
Proyek kilang Balongan semula dinamakan EXOR-I. Setelah beroperasi,
namanya berubah menjadi kilang BBM PERTAMINA Balongan dan merupakan unit
pengolahan VI yang dimiliki PT. PERTAMINA. Teknologi proses yang dipilih
ditujukan untuk memproduksi premium, kerosin, dan solar sebanyak 72% sedangkan
sisanya berupa propylene, LPG, IDF, fuel oil, dan decant oil Bahan pembantu proses
yang berupa bahan kimia dan katalis sebagian besar masih diimpor.
10
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Pemilihan Balongan sebagai lokasi Proyek EXOR-I didasarkan atas bebagai hal,
yaitu:
1. Relatif dekat dengan konsumen BBM terbesar, yaitu Jakarta dan Jawa Barat.
2. Telah tersedianya sarana penunjang yaitu: Depot UMPS III, Terminal DOHJBB
(Jawa Bagian Barat), Conventional Buoy Mooring (CBM) dan Single Buoy
Mooring (SBM).
3. Dekat dengan proyek pipanisasi BBM di Pulau Jawa.
4. Tersedianya lahan yang dibutuhkan yaitu bekas sawah yang kurang produktif.
5. Tersedianya sarana infrastruktur.
Kegiatan Engineering Procurement and Construction (EPC) dilakukan oleh
konsorsium yang terdiri dari JGC dan Foster Wheeler. Kegiatan EPC diatur dalam EPC
Agreement. Sebagai product offtaker (pembeli) adalah British Petroleum (BP). Jangka
waktu pelaksanaan adalah 51 bulan, yaitu sejak EPC Agreement ditandatangani pada
tanggal 1 September 1990 dan berakhir pada bulan November 1994.
Tabel 2.1 Unit Proses dan Licensor Kilang RU-VI Balongan
Unit Proses Kode Kapasitas Licensor Kontraktor
Crude Distilation Unit (CDU)
11 125.000 BPSD
Foster Wheeler (FW)
FW
Atmospheric Residue
Hydro Demetallization (ARHDM)
12 & 13 58.000 BPSD
Chevron JGC
Gas Oil Hydro Treater (GO HTU)
14 32.000 BPSD UOB JGC
Residue Catalityc Cracking (RCC)
15 83.000 BPSD
UOB FW
11
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Unsaturated Gas Concentration
16 - UOB FW
LPG Treatment Unit 17 22.500 BPSD
MeriChem FW
Gasoline Treater Unit
18 47.500 BPSD
MeriChem FW
Propylene Recovery 19 7.000 BPSD
UOB FW
Catalityc Condensation
20 13.000 BPSD UOB FW
Light Cycle Oil 21 15.000 BPSD
UOB JGC
Hydrogen Plant 22 76 MMSCFD
FW FW
Amine Treater Plant 23 - JGC JGC
Sour Water Stripper 24 - JGC JGC
Sulphur Plant 25 27 MTD JGC JGC
Sumber: PERTAMINA, 2007.
2.5. Struktur Organisasi PT. Pertamina (Persero) RU-V1 Balongan
PT. Pertamina (Persero) RU-VI Balongan memiliki struktur organisasi yang
menerangkan hubungan kerja antar bagian satu dengan lainnya. Selain itu juga diatur
hak dan kewajiban masing-masing bagian.
Tujuan adanya struktur organisasi adalah untuk memperjelas dan memperetegas
kedudukan suatu bagian dalam menjalankan tugas dan diharapkan akan memudahkan
pencapaian tujuan organisasi yang telah ditetapkan.
Struktur organisasi PT. Pertamina (Persero) RU-VI Balongan terbagi atas
beberapa bidang yang mempunyai tugas/ fungsi dan tanggungjawab masingmasing
yaitu sebagai berikut:
12
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
a. Bidang Perencanaan dan Perekonomian
Berfungsi untuk memonitoring, mengkoordinir agar terlaksananya ketersediaan
minyak mentah menjadi prodik BBM dan non BBM.
b. Bidang Engineering dan Pengembangan
Berfungsi mengevaluasi, menganalisa serta melakukan penelitian dan
pengembangan untuk kehandalan operasi kilang.
c. Bidang Keuangan
Mempunyai fungsi dalam pengelolaan pelaksaan tata usah keuangan dalam
rangka menunjang kegiatan operasional Unit Pengolahan VI.
d. Bidang Sumber Daya Manusia
Berfungsi menunjang kelancaran operasi dalam hal perencanaan dan
pengembangan, pembinaan, mutasi, remunerasi dan rekrutasi, hubungan
industrial dan kesejahteraan pekerja, mengat ur organisasi serta mengat r pola
hidup sehat.
e. Bidang Sistem Informasi dan Komunikasi
Berfungsi menyelenggarakan komunikasi interen dan exteren kilang sehingga
informasi yang dibutuhkan segera didapat.
f. Bidang Jasa dan Sarana Umum
Berfungsi dalam pengelolaan, pengawasan dan pengendalian atas
penerimaan, pengadaan, jasa angkutan alat ringan dan berat serta kelancaran
jasa perkantoran dan jasa perumahan Unit Pengolahan VI serta distibusi material
yang dibutuhkan bagi keperluan kegiatan operasional kilang.
g. Bidang Lingkungan Keselamatan dan Kesehatan Kerja (LKKK)
Mempunyai fungsi dalam penyelenggaraan kegiatan keselamatan kerja,
pengendalian kebakaran dan pencemaran lingkungan
h. Bidang Umum
Berfungsi menunjang kegiatan operasi meliputi pelayanan hukum, keamanan,
fasilitas kesehatan kepada karyawan dan keluarganya serta menjadi perantara
hubungan perusahaan dan masyarakat sekitarnya.
13
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
i. Bidang Kilang
Berfungsi melaksanakan kegiatan pengolahan minyak mentah menjadi produk
BBM dan Non BBM secara efektif dan efisien sesuai dengan rencana kerja.
j. Bidang Jasa dan Pemeliharaan Kilang
Berfungsi melaksanakan kegiatan pemeliharaan kilang balk preventive
maupun pencegahan untuk keandalan kilang secara efektif dan efisien sesuai
rencana kerja.
Gambar 2.3 Struktur Organisasi PT.Pertamina (Persero) RU-VI Balongan
14
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
2.6. Visi dan Misi PT. Pertamina (Persero) RU VI Balongan
PT. Pertamina (Persero) RU VI Balongan, dalam operasi mempunyai visi dan misi
sebagai berikut:
Visi
Menjadi Kilang Terkemuka di Asia Tahun 2025
Misi
1. Mengolah Crude dan Naphta untuk memproduksi BBM, BBK, Residu, NBBM.
Dan Petkim secara tepat jumlah, mutu, waktu, dan berorientasi laba serta berdaya
saing tinggi untuk memenuhi kebutuhan pasar.
2. Mengoperrasikan kilang yang berteknologi maju dan terpadu secara aman, andal,
efisien, serta berwawasan lingkungan.
3. Mengelola asset RU VI secara professional yang didukung oleh system
manajemen yang tangguh berdasarkan semangat kebersamaan, kepercayaan, dan
prinsip bisnis saling menguntungkan
PT. Pertamina (Persero) RU VI Balongan mempunyai enam tatanilai yang disebut 6C
yaitu:
1. Clean
2. Competitive
3. Confident
4. Costumer Focused
5. Capable
2.7. Spesifikasi Bahan Baku
2.7.1. Spesifikasi Bahan Baku Utama
Bahan baku utama yang digunakan oleh PT. Pertamina (Persero) RU VI
Balongan adalah minyak Duri dan minyak Minas yang berasal dari Dumai-Riau, serta
beberapa campuran minyak mentah lain, diantaranya Mudi mix, Cepu crude oil, dan
Banyu Urip crude oil. Pada awalnya bahan baku utama yang digunakan adalah minyak
mentah yang berasal dari Duri dan Minas dengan perbandingan Duri : Minas 80% :
15
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
20%. Namun dalam perkembangan selanjutnya dengan pertimbangan optimasi yang
lebih baik, jumlah perbandingan dari minyak Duri dan Minas yang dicampurkan hampir
sama, selain itu juga dilakukan penambahan minyak Nile Blend dalam jumlah kecil
karena mulai terbatasnya kandungan minyak Duri dan Minas dan sifat dari minyak Nile
Blend yang sesuai dengan kondisi dari Pertamina RU VI Balongan.
Minyak Duri adalah minyak mentah yang memiliki kualitas yang sangat rendah
karena sebagian besar komponennya merupakan senyawa hidrokarbon berantai panjang
yang banyak menghasilkan residu pada hasil proses di Crude Distillation Unit (CDU),
sedangkan minyak Minas adalah minyak mentah yang memiliki kualitas lebih baik dari
pada minyak Duri, karena jumlah residu yang dihasilkan dari proses CDU lebih sedikit
dibandingkan minyak Minas. Spesifikasi minyak mentah Minas dan Duri dapat dilihat
pada tabel berikut:
Tabel 2.3 Spesifikasi Minyak Mentah Minas dan Duri
Analisis Satuan Spesifikasi
Minas Duri
°API - 35,2 21,1
Densitas g/ml 0,8485 0,924
Viskositas : @ 30°C @ 40°C @ 50°C
cSt cSt cSt
- 23,6 11,6
691 274,4
-
Kadar S % wt 0,08 0,21
Conradson Carbon % wt 2,8 7,4
Pour point °C 36 34
Analisis Satuan Spes ifikasi
Minas Duri
Aspal % wt 0,5 0,4
Vanadium Ppm wt < 1 1
Nikel Ppm wt 8 32
Jumlah asam Mg KOH/g < 0,05 1,19
16
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Garam Lb/1000 bbl 11 5
Air % vol 0,6 0,3
Wild Naphta GO HTU
Wild Naphta LCO HTU
Densitas, 15°C Kg/m3 0,719 0,866
Kadar S Ppm 2 N/A
RVP Psia N/A 1,5
Sumber: Unit Process Engineering PERTAMINA RU-VI
2.7.2. Spesifikasi Bahan Baku Pendukung
Di PT. PERTAMINA (Persero) RU-VI Balongan, selain menggunakan bahan
baku utama, juga menggunakan bahan baku pendukung berupa bahan kimia, katalis, dan
resin yang digunakan pada masing-masing unit proses di kilang.
Tabel 2.4 Bahan kimia di PT. PERTAMINA (Persero) RU-VI Balongan
Unit Jenis Aplikasi Fungsi
11
Cairan Amonia Overhead 11-C-105 Menetralisir HCL
Anti Foulant Suction Feed Pump (11-P-101 A/B) dan Unit Desalter
Mencegah terjadinya fouling pada HE
Corrosive Inhibitor
Overhead 11-V-101 Mencegah korosi
Demulsifier Suction Feed Pump dan Unit Desalter
Memisahkan emulsi
Wetting Agent Preparasi larutan pada 11-V-114
Membantu mempercepat pemisahan
Kalgen 15-B-101, 15-E-104 A/B
mengatasi kesadahan
Kurilex Injeksi pada air dari cooling water untuk 16-E-103 A/B, E-104
A/B, E-105 A/B, E-
Pencegah korosi
17
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
111 A/B
12, 13
ICR131KAQ 12/13-R.101/102/103 Mengurangi kandungan logam
Sulphur absorber 22-R-102 A/B Adsorbsi H₂S
15 Katalis UOP 15-R-101/102/103/104
Mencegah rantai hidrokarbon panjang
Molsieve Pru ODG-44
19-V104 A/B Adsorbsi moisture dari LPG campuran C₃
15, 16, 17, 18, 19, 20
Katalis 18-A-202, 206 Oksidasi Sodium mercaptide
Kaustik 11-V-101, 102, 103, 106 dan 18-V-102, 18-V-104
Mengikat H₂S
Anti Oksidan Aliran produk 18-V-104
Anti oksidan
Unit Jenis Aplikasi Fungsi
19 E-315 Katalis Propylene Metal Treater
19-V-111 Menghilangkan kandungan metal
20 Alcoa Selecsorb COS 1/8''
11-V-112 A/B Menghilangkan COS dari propylene
Katalis SHP H-14171
19-R-101 A/B Menjenuhkan senyawa diolefin menjadi monoolefin
Rock Salt 14/21-V-101 Adsorbsi moisture dari LPG
Hydrogenerator 22-R-101 Hidrogenasi untuk melepas kandungan sulfur
22 High Temperature Shift Converter type C12-4
22-R-103 Mengubah CO menjadi CO₂
hydrogen Reformer Catalyst
22-F-101 Mengubah gas alam menjadi
H₂
18
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
23 Karbon Aktif 22-S-102 Menyerap komponen yang mengakibatkan Foaming
23, 24
DIPA Preparasi larutan dilakukan pada 23-V-102
Mengikat H₂S
23, 24
Anti Foam Injeksi pada kolom RCC (24-C-201) dan kolom NH₃ stripper (24-c-102) dan aliran masuk 23-V-102
Mencegah foaming
Soda 24-V-302, 24-V-303 dan 24-Z-301
Menetralisir kaustik
Unit Jenis Aplikasi Fungsi
25 Amine Filter 23-S-101/103 Menyaring partikel > 10 micron di Lean
Claus Catalyst 25-R-101/102/103 Mereaksikan gas alam
55
Resin Anion ASB1p & Resi Kation
C-249
22-V-105 A/B Mereaksikan kation dan anion
Lynde Adsorbent tipe LA22LAC612, C-200F
22-V-109 A-M Menyerap pengotor H₂ (CO,
CO₂, N₂, HC )
Karbon Aktif 55-A-101 A/B-S1 Menyaring bahan-bahan organic
Strong Acid Resin Kation
Kation pada 55-A101 A/B-VI, Anion pada 55-A-101 A/B-
V2
menghilangkan kation/anion
58 Activated Alumina ⅛", ¼”
58-D-101 A/B-R1-R2
Adsorbsi moisture dari LPG
Ceramic Ball Molsieve Siliporite
59-A-tO I A/B-A1 Adsorbsi moisture, CO₂
19
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
59 Molsieve Siliporite 59-A-101 A/B-A1 Absorbsi moisture, CO2
Sumber : Unit Process Engineering PERTAMINA RU-VI
2.8. Spesifikasi Produk
2.8.1. Spesifikasi Produk Utama
Produk dari kilang minyak tiap unit (CDU, AHU, RCC) hanya sebagai bahan
dasar produk yang dijual di pasar, PT. PERTAMINA membuat dengan cara mencampur
antara minyak dengan angka oktan tinggi dan angka angka oktan kecil untuk
mendapatkan spesifikasi produk yang sesuai dengan pasar. Dalam hal ini, produk yang
mempunyai angka oktan paling tinggi adalah Super-TT dan RUVI Balongan adalah
satu-satunya kilang di Indonesia yang memproduksinya.
Produk yang dihasilkan oleh PT. PERTAMINA RU VI Balongan adalah:
1. Premium
Bilangan oktan : 87 min
Kandungan TEL, ml/USG : max 0,54
RVP pada 100°F, psi : max 9
Kandungan GUM, mg/100 ml : max 4
Sulfur, % wt : max 0,2
Copper Strip Corrotion, 3h/122°F : max nomor 1
Kandungan merkaptan, %wt : max 0,015
Warna : kuning
Kandungan zat warna, g/100 USG : max 0,5
2. Pertamax
Bilangan oktan : min 92
Kandungan belerang, %wt : max 0,1
Kandungan timbal, g/ml : max 0,013
Kandungan aromatik : max 50
Densitas, kg/m3 : max 780
20
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Kandungan merkaptan, %wt : max 0,002
Warna : biru
Getah purwa, mg/100 ml : 4
3. Pertamax Plus
Bilangan oktan : min 95
Kandungan belerang : max 0,1
Kandungan timbal, g/ml : max 0,013
Kandungan aromatik : max 50
Densitas, kg/m3 : max 780
Kandungan merkaptan : max 0,002
Warna : merah
Getah purwa, mg/100 ml : 4
4. Industrial Diesel Fuel
Spesific gravity : 0,84 – 0,92
Viskositas pada 100°F, Csts : 3,5 – 7,5
Pour point, °F : max 65
Kandungan sulfur, %wt : max 1,5
Conradson Carbon Residue, %wt : max 1
Kandungan air, %vol : max 0,25
Sedimen, %wt : max 0,02
Kandungan abu, %wt : max 0,02
Flash point, PNCC °F : min 154
5. Decent Oil
Viskositas, CSTS pada 122°F : max 180
Kandungan sulfur, %wt : max 4
Kandungan abu, %wt : max 0,1
Flash point, °C : max 62
Kandungan katalis, ppm : max 30
21
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Sedimen, %wt : max 0,15
MCR, %wt : max 18
6. LPG
RVP pada 100°F, psig : max 120
Copper Strip Corrotion, 3h/122°F : max nomor 1
Kandungan metana, %wt : 0
Kandungan etana, %wt : max 0,2
Kandungan propane & butane, %wt : max 97,5
Kandungan pentane, %wt : max 2,5
Merkaptan, ml/1000 USG : 50
7. Propylene
Propylene, %mol (kemurnian) : min 99,6
Total paraffin, %mol : max 0,4
Kandungan metana, ppm : max 20
Kandungan etilen, ppm : max 25
Kandungan etana, ppm : max 300
Kandungan propane, ppm : max 5
Kandungan pentane, ppm : max 10
Asetilen, ppm : max 5
Metiasetilen, propadien, 1-3butadien : max 2
Total butane, ppm : max 100
Pentane, ppm : max 100
Hidrogen, ppm : max 20
Nitrogen, ppm : max 100
CO, ppm : max 0,5
CO2, ppm : max 1
O2, ppm : max 1
Kandungan air, ppm : max 2,5
Total sulfur, ppm : max 1
22
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Amoniak, ppm : max 5
Tabel 2.5 Kapasitas dan Distribusi Produk PERTAMINA RU-VI Balongan
Jenis Produk Kapasitas Satuan
BBM
Motor Gasoline Automotive Diesel Oil
Industrial diesel Oil Decant Oil dan Fuel Oil
57.500 26.900 7.000 8.500
BPSD BPSD BPSD BPSD
Non BBM
LPG Propylene
Ref. Fuel Gas Sulfur
700 600 125 30
Ton/hari Ton/hari Ton/hari Ton/hari
BBK
Pertamax Pertamax Plus
HOMC
580 10.000 30.000
BPSD BPSD BPSD
2.8.2. Spesifikasi Produk Samping
Produk samping dari minyak bumi biasanya limbah senyawa sulfur berupa gas
yang akan dibuat padatan sulfur sebagai bahan kosmetik dengan laju alir sebesar 27
ton/jam. Sulfur padata yang dihasilkan tersebut biasa dijual langsung ke pasaran.
Pengolahan limbah ini pada dasarnya tidak menguntungkan secara komersial, tetapi
lebih diutamakan pada pengurangan limbah ke lingkungan agar tidak mengganggu
masyarakat setempat.
23
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
BAB III
DASAR TEORI
3.1 Pengertian Heat Exchanger
Heat Exchanger merupakan suatu alat penukar panas dimana didalamnya
terdapat aliran energi panas antara dua atau lebih fluida pada temperatur yang berbeda.
Alat ini digunakan dalam berbagai aplikasi perekayasaan seperti pembangkit listrik,
industri manufaktur, refrigerasi, industri petrokimia dll.
Shell and tube heat exchanger merupakan jenis penukar kalor yang paling
fleksibel dan serbaguna pemakaiannya sehingga sangat banyak digunakan dalam dunia
industri. Selain itu dapat juga memberikan rasio yang relative besar pada area
perpindahan panasnya dan mudah untuk dilakukan pembersihan saat perawatan. Heat
Exchanger jenis ini juga dapat dirancang untuk aliran fluida yang memiliki perbedaan
tekanan yang tinggi.
(Patel, 2012)
3.2 Jenis-jenis Heat Exchanger Berdasarkan Desain Konstruksi
Pengklasifikasian heat exchanger berdasarkan desain konstruksinya, menjadi
pengklasifikasian yang paling utama dan banyak jenisnya. Secara umum heat exchanger
dapat dikelompokkan menjadi beberapa kelompok yakni tipe tubular, tipe plat, dan
tipe extended-surface.
3.2.1 Heat Exchanger Tipe Tubular
Heat exchanger tipe tubular didesain untuk dapat bekerja pada tekanan tinggi,
baik tekanan yang berasal dari lingkungan kerjanya maupun perbedaan tekanan yang
tinggi antar fluida kerjanya. Tipe tubular sangat umum digunakan untuk fluida kerja
cair-cair, cair-uap, cair-gas, ataupun juga gas-gas. Berikut adalah beberapa jenis heat
exchanger tipe tubular:
a. Shell and Tube
Tipe ini melibatkan tube sebagai komponen utamanya. Salah satu fluida
mengalir di dalam tube, sedangkan fluida lainnya mengalir di luar tube. Pipa-
pipa tube didesain berada di dalam sebuah ruang berbentuk silinder yang disebut
24
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
dengan shell, sedemikian rupa sehingga pipa-pipa tube tersebut berada sejajar dengan
sumbu shell. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 3.1 Shell and Tube Heat Exchanger
Berikut ini merupakan komponen penyusun Heat Exchanger jenis Shell dan Tube
adalah:
a) Shell
Merupakan bagian tengah alat penukar panas, merupakan tempat untuk tube bundle.
Antara shell dan tube bundle terdapat fluida yang menerima atau melepaskan panas.
Yang dimaksud dengan lintasan shell adalah lintasan yang dilakukan oleh fluida yang
mengalir ke dalam melalui saluran masuk (inlet nozzle) melewati bagian dalam shell
dan mengelilingi tube kemudian keluar melalui saluran keluar (outlet nozzle).
b) Tube
Merupakan pipa kecil yang tersusun di dalam shell yang merupakan tempat fluida
yang akan dipanaskan ataupun didinginkan. Tubes tersedia dalam berbagai bahan logam
yang memiliki harga konduktivitas panas besar sehingga hambatan perpindahan
panasnya rendah, seperti tembaga-nikel, aluminium-perunggu, aluminum, dan stainless
steel, yang daoat diperoleh dari berbagai ukuran yang didefinisikan sebagai
Birmingham Wire Gauge (BWG). Aliran fluida dalam tubes sering dibuat melintas lebih
dari satu kali dengan tujuan untuk memperbesar koeffisien perpindahan panas lapiasn
film sisi fluida dalam tubes. Pengaturan ini terjadi dengan adanya pass divider dalam
channel yang berfungsi untuk membagi aliran fluida dalam tubes. Untuk lebih jelasnya
dapat dilihat pada gambar berikut.
25
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Gambar 3.2 Contoh Susunan Tube Pada Shell and Tube Heat Exchanger
c) Tubes pitch
Lubang yang tidak dapat dibor dengan jarak yang sangat dekat, karena jarak tubes
yang terlalu dekat akan melemahkan struktur penyangga tubes. Jarak terdekat antara dua
tubes yang berdekatan disebut clearance.Tubes diletakkan dengan susunan bujur
sangkar atau segitiga seperti terlihat pada gambar berikut.
Gambar 3.3 Tubes Layout Pada Shell And Tube Heat Exchanger
d) Tube Sheet
Komponen ini adalah suatu flat lingkaran yang fungsinya memegang ujung-ujung
tube dan juga sebagai pembatas aliran fluida di sisi shell dan tube.
e) Tube side channels and nozzle
Berfungsi untuk mengatur aliran fluida pada sisi tube.
f) Channel cover
Merupakan bagian penutup paada konstruksi heat exchanger yang dapat dibuka
pada saat pemeriksaan dan pembersihan alat.
g) Pass divider
Komponen ini berupa plat yang dipasang di dalam channels untuk membagi aliran
fluida tube bila diinginkan jumlah tube pass lebih dari satu.
26
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
h) Baffles
Pada umumnya tinggi segmen potongan dari baffle adalah seperempat diameter
dalam shell yang disebut 25% cut segmental baffle. Baffle tersebut berlubang-lubang
agar bisa dilalui oleh tube yang diletakkan pada rod-baffle. Baffle digunakan untuk
mengatur aliran lewat shell sehingga turbulensi yang lebih tinggi akan diperoleh.
Adanya baffledalam shell menyebabkan arah aliran fluida dalam shell akan memotong
kumpulan tubes secar tegak lurus, sehingga memungkinkan pengaturan arah aliran
dalam shell maka dapat meningkatkan kecepatan liniernya. Sehingga akan
meningkatkan harga koeffisien perpindahan panas lapisan fluida di sisi shell. Selain itu
baffle juga berfungsi untuk menahan tube bundle untuk menhan getaran pada tube untuk
mengontrol serta mengarahkan aliran fluida yang mengalir di luar tube sehingga
turbulensi aliran maka koeffisien perpindahan panas akan meningkat sehingga laju
perpindahan panas juga akan meningkat. Penempatan baffle dan bentuknya dapat dilihat
pada gambar berikut.
(Kusnarjo, 2010)
27
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Gambar 3.4 Segmentasi Baffle
b. Double Pipe Heat Exchanger
Heat exchanger ini menggunakan dua pipa dengan diameter yang berbeda. Pipa
dengan diameter lebih kecil dipasang paralel di dalam pipa berdiameter lebih besar.
Perpindahan panas terjadi pada saat fluida kerja yang satu mengalir di dalam pipa
diameter kecil, dan fluida kerja lainnya mengalir di luar pipa tersebut. Arah aliran fluida
dapat didesain berlawanan arah untuk mendapatkan perubahan temperatur yang tinggi,
atau jika diinginkan temperatur yang merata pada semua sisi dinding heat
exchanger maka arah aliran fluida dapat didesain searah.
28
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Gambar 3.5 Double Pipe Heat Exchanger
c. Spiral Tube
Heat exchanger tipe ini menggunakan pipa tube yang didesain membentuk spiral
di dalam sisi shell. Perpindahan panas pada tipe ini sangat efisien, namun di sisi hampir
tidak mungkin untuk melakukan pembersihan sisi dalam tube apabila kotor.
Gambar 3.6 Spiral Tube Heat Exchanger
3.2.2 Heat Exchanger Tipe Plat
Heat exchanger tipe ini menggunakan plat tipis sebagai komponen utamanya.
Plat yang digunakan dapat berbentuk polos ataupun bergelombang sesuai dengan desain
yang dikembangkan. Heat exchangerjenis ini tidak cocok untuk digunakan pada tekanan
fluida kerja yang tinggi, dan juga pada diferensial temperatur fluida yang tinggi pula.
Berikut adalah beberapa jenis heat exchanger tipe plat:
a. Heat exchanger tipe plat dengan gasket.
Heat exchanger tipe ini termasuk tipe yang banyak dipergunakan pada dunia
industri, bisa digunakan sebagai pendingin air, pendingin oli, dan sebagainya. Prinsip
kerjanya adalah aliran dua atau lebih fluida kerja diatur oleh adanya gasket-gasket yang
didesain sedemikian rupa sehingga masing-masing fluida dapat mengalir di plat-plat
yang berbeda.
29
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Gambar 3.7 Heat Exchanger Plat Tipe Gasket
Gasket berfungsi utama sebagai pembagi aliran fluida agar dapat mengalir ke plat-
plat secara selang-seling. Gambar di bawah ini menunjukkan desain gasket sehingga di
satu sisi plat fluida 1 masuk ke area plat yang (a), sedangkan gasket yang lain
mengarahkan fluida 2 agar masuk ke sisi plat (b).
Gambar 3.7 Heat Exchanger Plat Tipe Gasket
30
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
b. Welded Plate Heat Exchanger (WPHE)
Heat exchanger tipe ini lebih aman dibandingkan dengan tipe gasket jika
digunakan pada fluida kerja dengan temperatur maupun tekanan kerja tinggi. Hanya saja
tentu heat exchanger tipe ini menjadi kehilangan kemampuan fleksibilitasnya dalam hal
bongkar-pasang dan perawatan.
c. Spiral Plate Heat Exchanger
Heat exchanger tipe ini menggunakan desain spiral pada susunan platnya,
dengan menggunakan sistem sealing las. Aliran dua fluida di dalam heat exchangertipe
ini dapat berbentuk tiga macam yakni: (1) dua aliran fluida spiral mengalir berlawanan
arah (counterflow), (2) satu fluida mengalir spiral dan yang lainnya bersilangan dengan
fluida pertama (crossflow), (3) satu fluida mengalir secara spiral dan yang lainnya
mengalir secara combinasi antara spiral dengan crossflow.
Gambar 3.7 Heat Exchanger Plat Tipe Spiral
(Onny)
3.2.3 Extended surface
Salah satu cara untuk meningkatkan efisiensi perpindahan panas adalah dengan
meningkatkan luas permukaan perpindahan panas, yakni dengan menggunakan sirip.
Prinsip dasarnya adalah dengan adanya sirip ini maka permukaan kontak terjadinya
perpindahan panas semakin luas sehingga meningkatkan efisiensi perpindahan panas,
dan juga pada fluida yang mengalir, dengan adanya sirip ini maka aliran fluida akan
sedikit terhambat sehingga didapatkan waktu untuk transfer panas yang lebih lama dan
efektif.
31
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Gambar 3.7 Extended Surface Heat Exchanger Tube Side
3.3 Kegunaan Alat Penukar Panas
Berdasarkan kegunaannya alat penukar panas diklasifikasikan dalam beberapa
nama:
Cooler
Penukar panas jenis ini digunakan untuk mendinginkan fluida panas sehingga
mencapai kondisi relative yang diinginkan dengan mengunakan suatu media pendingin
berupa air atau udara.
Condensor
Berfungsi untuk mengambil kalor laten fluida yang berbentuk uap sehingga
terjadi perubahan fasa dari uap menjadi cair. Umumnya relative mempunyai tipe shell
and tube.
Reboiler
Reboiler berfungsi menguapkan liquid pada bagian dasar kolom distilasi
sehingga fraksi-fraksi ringan yang terikut dalam hasil bawah dapat diuapkan kembali.
Media pemanas yang digunakan umumnya adalah steam atau fluida panas.
Preheater
Penukar panas tipe preheater berfungsi mentransfer panas dari produk-produk
yang bersuhu tinggi ke umpan sebelum masuk ke furnance, agar kerja furnance
menjadi lebih ringan.
Chiller
32
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Chiller digunakan mendinginkan fluida sampai suhu yang cukup rendah, media
pendingin yang biasa digunakan adalah freon, propane, dan ammonia.
Evaporator
Pada evaporator fluida cair diuapkan dengan menggunakan steam atau pemanas
lainnya.
(Ludwig, 1965)
3.4 Tipe Aliran Dalam Heat Exchanger
Tipe aliran di dalam heat exchanger ini ada 4 macam aliran :
1. Counter flow (berlawanan arah)
Apabila kedua fluida masuk pada ujung yang berlawanan, mengalir dengan arah
yang berlawanan dan keluar pada ujung yang berlawanan.
Gambar 3.8 Aliran counter flow pada heat exchanger
2. Paralel flow (searah)
Apabila kedua fluida masuk pada ujung yang sama, mengalir dengan arah yang
sama dan keluar pada ujung yang sama.
Gambar 3.8 Aliran paralel flow pada heat exchanger
33
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
3. Cross flow (Silang)
Apabila kedua aliran saling melintang atau tegak lurus.
Gambar 3.8 Aliran cross flow pada heat exchanger
(Sadig Prastiyo, 2014)
3.5 Penempatan Fluida pada Shell and Tube
Dasar pertimbangan untuk penempatan fluida yang mengalir di bagian shell dan
tube:
1. Fluida yang memiliki kecenderungan faktor pengotor lebih besar sebaiknya
ditempatkan dalam tube. Hal ini akan memberikan kontrol lebih baik terhadap
desain kecepatan fluida, dan besar kecepatan yang diijinkan dalam tube akan
mengurangi fouling. Tube juga akan lebih mudah untuk dibersihkan.
2. Fluida yang lebih korosif harus dialokasikan ke sisi tube. Hal ini akan
mengurangi mahalnya biaya material atau komponen yang terkena fluida
korosif. Jika fluida yang korosif ditempatkan di bagian tube maka hanya
komponen bagian tube saja yang harus memiliki material tahan korosif,
sedangkan apabila fluida korosif tersebut ditempatkan di bagian shell, maka
tidak hanya komponen tube saja yang harus tahan korosi namun komponen
bagian shell juga harus terhadap korosi.
34
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
3. Aliran tekanan yang lebih tinggi harus dialokasikan ke sisi tube. Tube
bertekanan tinggi akan lebih murah daripada shell tekanan tinggi. Untuk
penurunan tekanan yang sama, koefisien perpindahan kalor yang lebih tingi akan
diperoleh di sisi tube daripada sisi shell. Fluida dengan penurunan tekanan yang
diijinkan lebih rendah harus di alokasikan pada sisi tube.
4. Fluida dengan laju aliran lebih rendah ditempatkan pada sisi shell biasanya akan
memberikan desain yang paling ekonomis.
5. Untuk aliran fluida dengan temperatur yang cukup tinggi sebaiknya ditempatkan
dibagian tube, mengingat dengan menempatkan fluida tersebut dibagian tube
akan dapat mengurangi overall cost, fluida dengan temperatur yang tinggi
memerlukan material yang khusus.
(A. Budianto, 2013)
35
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Spesifikasi Heat Exchanger 11-E-105
Spesifikasi Heat Exchanger yang digunakan dalam laporan ini dapat dilihat pada
table dibawah ini:
Tabel 4.1 Spesifikasi Heat Exchanger 11-E-105
Nama Satuan Shell Side Tube SideIn Out Mean In Out Mean
Fluid Calculated Atmospheric Residue Crude OilTotal Fluid Entering 542640 774710
Density 828 853 840.5 845 826 1Viscosity 4.1 8.1 6.1 6.8 3.5 5.15
Specific Heat 0.63 0.59 0.61 0.55 0.58 0.565Conductivity 0.076 0.083 0.079
50.096 0.09 0.093
Temperatur 221 178 199.5 115 147 131Number of Passes 1 4
Pressure Drop Calc/Allowed
0.6/1.5 1.7/1.9
Total Fouling Factor 0.0014 0.0014Log Mean
Temperature66.3
Diameter Dalam (ID) 1800Diameter Luar (OD) 25.4
Jumlah Baffle - 6Corrossion Allowance 3 3
Length (L) 4800Tube Number 2120
BWG 12Baffle Cut 25%Pitch (Pt) 31.75
Clearance ( C ) 6.35Baffle Space (B) 450
Material Carbon SteelTube Type Rotate Square
36
kg / HRkg /m3
cPkCal /kg℃kCal /mHR℃
℃
kg /cm2
m2 HR℃/kCal℃
mmmm
mmmm
mmmmmm
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
4.2. Data Hasil Pengamatan
Data hasil pengamatan heat exchanger yang dilakukan penulis selama satu
minggu mulai dari tanggal 1 Agustus 2015 sampai 7 Agustus 2015 dapat dilihat pada
tabel dibawah ini:
Tabel 4.2 Data Hasil Pengamatan Heat exchanger 11-E-105 Shell Side
Shell Side (Atmospheric Residue)
Tanggal
Temp.in (oC)
Temp.out (oC)
Temp. Mean (oC)
flow (kg/HR)
Cp @ T. Mean
Miu @ T.Mean
k @ T.Mean
11ti034 11ti031 11fc005 kCal/kgC cP kCal/mHRC
1-Aug-15 218.122 183.447 200.784 409.317 0.611 5.981 0.0432-Aug-15 218.540 184.236 201.388 429.722 0.612 5.924 0.0423-Aug-15 217.702 183.553 200.627 429.282 0.611 5.995 0.0434-Aug-15 217.913 183.335 200.624 414.484 0.611 5.995 0.0435-Aug-15 216.586 181.757 199.171 410.760 0.610 6.131 0.0466-Aug-15 218.160 183.908 201.034 422.191 0.611 5.957 0.0437-Aug-15 218.212 184.070 201.141 421.972 0.612 5.947 0.042
Tabel 4.3 Data Hasil Pemgamatan Heat exchanger 11-E-105 Tube Side
Tube Side (Crude Oil)
TanggalTemp.in
(oC)Temp.out
(oC)Temp. Mean (oC)
flow (kg/HR)
Cp @ T. Mean
Miu @ T.Mean
k @ T.Mean
11tr006 11ti030 11fu001 kCal/kgC cP kCal/mHRC1-Aug-15 118.766 141.259 130.012 673.236 0.564 5.252 0.0932-Aug-15 114.492 138.069 126.280 669.996 0.561 5.637 0.0943-Aug-15 114.169 137.483 125.826 675.396 0.560 5.684 0.0944-Aug-15 115.179 138.577 126.878 666.775 0.561 5.575 0.0945-Aug-15 112.221 135.105 123.663 644.245 0.558 5.907 0.0946-Aug-15 113.463 136.249 124.856 652.210 0.559 5.784 0.0947-Aug-15 113.411 136.336 124.873 641.889 0.559 5.782 0.094
37
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
4.3. Perhitungan Performa Heat Exchanger
Perhitungan performa heat exchanger terdiri dari beberapa langkah sebagai
berikut:
Langkah 1 Perhitungan Heat Balance (Q):
Shell Side
Q=W . Cp .∆ T
Q=409316.56 kgHR
× 0.61 kCalkg℃ ×(221−178)℃
Q=8674608.63 kCal/ HR
Tube Side
Q=W . Cp .∆ T
Q=673235.52 kgHR
× 0.565 kCalkg℃× (147−115 )℃
Q=8161171.37kCal / HR
Langkah 2 Perhitungan True Temperature Different (∆T m):
Tabel 4.4 Temperatur fluida panas dan fluida dingin data 1 Agustus 2015
Hot Fluid (T) Cold Fluid (t) Difference
218.122 High Temp. 141.259 76.863
183.447 Low Temp. 118.766 64.682
Log Mean Temperature Different ( ∆T lm ) :
∆ T lm=(T1−t1 )−(T2−t2 )
ln(T1−t1 )(T2−t2 )
∆ T lm=(76.863 )−(64.682)
ln 76.86364.682
∆ T lm=70.59℃
Parameter Kurva (R)
38
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
R=∆Tc∆ T
R=218.122−183.447141.259−118.766
=1.54
Beda suhu tanpa dimensi (S)
S= ∆ Tc(T 1 h−T 2C )
S=141.259−118.766218.122−118.766
=0.226
Correction factor
Mencari LTMD correction factor dari parameter kurva (R) dan beda suhu tanpa dimensi (S)
Gambar 4.1 Grafik Hubungan R dan S Untuk Mencari FT
Maka LTMD correction factor yang didapat 0.96
∆ T m=LMTD . FT
∆ T m=70.795 × 0.95=67.77℃
Langkah 3 Perhitungan Flow area
39
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Flow area pada shell (as)
as=ID .C .B
Pt
as=1800 mm×10−3 ×6.25 mm ×10−3× 450 mm ×10−3
31.75 mm × 10−3
as=0.162 m2
Flow area pada tube (at)
a t=N . at '
n
at’ didapat dari tabel 10 buku Process Heat Transfer D.Q. Kern. Dari hubungan OD = 1 in dan BGW = 12. Maka didapat at’ = 0.479 in2 = 0.000309 m2
40
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Gambar 4.2 Data Tabel 10 Buku Process Heat Trasfer D.Q. Kern
a t=2120 ×0.000309 m2
4=0.164 m2
Langkah 4, menghitung mass velocity:
Mass velocity pada shell (Gs)
Gs=W /as
Gs=542640 kg /hr
0.162 m2 =2526645.44 kghr .m2
Mass velocity pada tube (Gt)
41
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Gt=W /a t
Gt=774710 kg /hr
0.164m2 =3928248.22 kghr . m2
Langkah 5, menghitung reynold number:
Reynold number pada shell (Res)
ℜs=De . Gs
μ
De didapat dari gambar 28 buku Process Heat Transfer D.Q. Kern. Dari hubungan diameter luar tube (OD) = 1 in dan tube pitch = 1.25 in. Maka De didapat 0.99 in = 0.021546 m
Gambar 4.3 Data hubungan diameter tube dan pitch pada figure 28 buku Process Heat Transfer D.Q. Kern
μ@T mean=5.98 cP=0,00598 Ns /m2
ℜs=0.021546 m× 2526645.44 kg
hr .m2
0.00598 N . sm2
× 1hr3600 s
× 1N
1 kgms2
ℜs=2528.54
Reynold number pada tube (Ret)
ℜt=D .Gt
μ
D didapat dari tabel 10 buku Process Heat Transfer D.Q. Kern. Dari hubungan OD = 1 in dan BGW = 12. Maka didapat D = 0.782 in = 0.019863 m
42
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Gambar 4.4 Data Tabel 10 Buku Process Heat Trasfer D.Q. Kern
μ @T mean=5.25 cP=0,00525 Ns/m2
ℜt=0.019863 m× 4111458.63 kg
hr .m2
0.00525 N . sm2
× 1 hr3600 s
× 1 N
1 kgms2
ℜt=4816.47
Langkah 6, menentukan heat transfer factor
ShellDidapat dari figure 28 buku Process Heat Transfer D.Q. Kern menggunakan hubungan Reynold number. Didapat jH=27
43
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Gambar 4.5 Figure 28 hubungan Renold Number Shell dengan heat transfer factor (jH) Pada Shell
Tube
Didapat dari figure 24 buku Process Heat Transfer D.Q. Kern menggunakan hubungan L/D dengan Reynold number. Didapat jH=17
LD
= 4800 mm0.019863 m
× 1 m1000 mm
=241.66 m
44
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Gambar 4.6 Figure 24 hubungan Renold Number Tube dengan heat transfer factor (jH) Pada Tube
Langkah 7, menghitung heat transfer coefficient
Shell (ho)
Cp=0,6111kCal /kg℃
μ=5.98 cP=0,00598 Ns/m2
k=0.043 kCal /mHR℃
( Cp. μk )
1 /3
=( 0,6111 kCal /kg℃×0,00598 Ns/m2
0.043 kCal /mHR℃ × 3600 s1hr )
1/3
(Cp. μk )
1 /3
=6.74
ho
∅ s= jH × (k / De ) ×(Cp . μ
k )1/ 3
ho
∅ s=26 ×( 0.043 kCal /mHR℃
0.025146 m )× 6.74=349.93 kCal/ HR℃
Saat tube wall temperature = 195.569 ℃
μw=0.00637 Ns /m2
45
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
∅ s=( μμw )
0,14
=( 0,005980.00637 )
0,14
=0.99
ho=ho
∅ s×∅ s=349.93 kCal/ HR℃× 0.99=346.85 kCal / HR℃
Tube (hio)
Cp=0,564 kCal /kg℃
μ=5.25 cP=0,00525 Ns/m2
k=0.093 kCal /mHR℃
( Cp. μk )
1 /3
=( 0,564 kCal/kg℃× 0,00525 Ns /m2
0.093 kCal /mHR℃ × 3600 s1 hr )
1 /3
(Cp. μk )
1 /3
=4.63
hi
∅t= jH × (k / D ) ×(Cp . μ
k )1/3
hi
∅t=17 ×( 0.093 kCal /mHR℃
0.019863 m )× 4.86=369.46 kCal /HR℃
hio
∅ t=
hi
∅ t× ID
OD
hio
∅ t=364.44 kCal /HR℃× 0.019863 m
25.4 mm× 1mm
1000 m
hio
∅ t=288.92kCal / HR℃
Saat tube wall temperature = 195.569 ℃
μw=0.001535 Ns /m2
∅ t=( μμw )
0,14
=( 0,005250.001535 )
0,14
=1.19
hio=hio
∅ t×∅ t=284.99 kCal / HR℃×1.19=343.21 kCal/ HR℃
46
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Langkah 8, menghitung clean overall coefficient (Uc):
U c=hio ×ho
hio+ho
U c=338.55 kCal / HRm2℃× 346.85 kCal/ HR m2℃
(338.55+346.85)kCal / HRm2℃
U c=175.75 kCal / HR m2℃
Langkah 9, menghitung design overall coefiicient (Ud):
Total surface area (A):
Mencari a” dari tabel 10 buku Process Heat Transfer D.Q. Kern dengan seperti
pada Gambar 4.2 menggunakan hubungan OD dan DWG didapat a”=0.2618 ft2/lin.ft
A=N × L× a' '
A=2120× 4800 mm× 0.2618 ft2/ linft × 1 m1000 mm
× 1 linft0,3048 m
× 0,093 m2
1 ft2
A=812.86 m2
U D=Q
A × ∆ Tm
U D=8674608.63kCal / HR812.86 m2× 67.067℃
=148.14 kCal / HRm2℃
Langkah 10, mengitung dirt factor atau fouling factor (Rd):
Rd=U c−U D
U d ×U c
Rd=171.32 kCal /HR m2℃−159.12kCal / HR m2℃159.12kCal / HR m2℃×171.32 kCal /HR m2℃
Rd=0,00106
47
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Langkah 11, menghitung pressure drop :
Shell ( ∆ P s ) :
Mencari friction factor shell (f) menggunakan figure 29 buku Process Heat
Transfer D.Q. Kern yang terlihat pada Gambar 4.7. Menggunakan hubungan Reynold
number didapat f = 0.0029 ft2/in2.
Gambar 4.7 Figure 29 Buku Process Heat Transfer D.Q. Kern Untuk Mencari
Friction Factor Shell
Mencari specific gravity (s) dari figure 6 buku Process Heat Transfer D.Q. Kern yang terlihat pada Gambar 4.8 menggunakan hubungan suhu rata – rata dan jenis fluida. Didapat s=0,99
T m=200.78℃=393.41℉
ID=1800 mm=5.91 ft
Gs=2526645.44 kg /HR m2=517497.88lb / HR ft2
48
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
De=0.021546 m=0,07 ft
Gambar 4.8 Figure 6 Buku Process Heat Transfer D.Q. Kern Untuk Mencari
Specific Grafity
Dari gambar 4.8 didapat s = 0.805
Menghitung number of cross (N+1):
N+1=L /B
N+1= 4800mm450mm
=10.67
Pressure Drop:
∆ P s=f . Gs
2. ID .(N +1)5.22×1010× De × s×∅ s
49
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
∆ P s=0.0029 ft2
¿2× (517497.88 )2 lb
hr . ft2 ×5.91 ft × 10.67
5.22× 1010× 0.07 ft ×0.87 × 1,13
∆ P s=15.37 psi=1.163 kgcm2
Tube ( ∆ P t ) :Mencari friction factor tube (f) menggunakan figure 26 buku Process Heat
Transfer D.Q. Kern yang terlihat pada Gambar 4.9. Menggunakan hubungan Reynold
number=106441,9 didapat f = 0,00035 ft2/in2.
Gambar 4.9 Figure 26 Buku Process Heat Transfer D.Q. Kern Untuk Mencari
Friction Factor Tube
Mencari specific gravity (s) dari figure 6 buku Process Heat Transfer D.Q. Kern
seperti yang terlihat pada Gambar 4.8 menggunakan hubungan suhu rata – rata dan jenis
fluida. Didapat s=0,82.
T m=130.01℃=266.02℉
50
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Tube length(L)=4800 mm=15.75 ft
Gt=4111458.63 kgHR m2=842093.28 lb
HR ft2
Number of tube passes (n )=4
D=0.019863 m=0,065 ft
∆ Pt=f .Gt
2. L .n5.22× 1010× D × s×∅ t
∆ Pt=0,00035 ft2/¿2 ×842093.28 lb
hr . ft2 ×15.75 ft × 4
5.22× 1010× 0,065 ft ×0.82 ×1.19
∆ Pt=4.718 psi
Mencari one velocity head ( v2
2g ) dari figure 27 buku Process Heat Transfer
D.Q. Kern menggunakan mass velocity sebagai patokannya. Didapat ( v2
2 g )=0,1
51
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
Gambar 4.10 Figure 27 Buku Process Heat Transfer D.Q. Kern
Return Pressure loss:
∆ Pr=4ns
× V 2
2 g
∆ Pr=4× 40.82
×0.1=1.95 psi
Total tube pressure drop:
∆ PT=∆ Pt +∆ Pr
∆ PT=4.718+1.95
52
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
∆ PT=¿6.669 psi=0.4669 kg /cm2
4.4. Data Hasil Perhitungan
Berdasarkan hasil perhitungan data aktual Heat Exchanger 11-E-105 mulai
tanggal 1 Agustus 2015 sampai dengan 7 Agustus 2015, diperoleh hasil sebagai berikut:
Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Data Aktual Heat Exchanger 11-E-105
Tanggal fouling factorpress drop ¿
shell tube1-Aug-15 0.00106 1.163 0.4672-Aug-15 0.00112 1.290 0.4623-Aug-15 0.00097 1.288 0.4674-Aug-15 0.00137 1.157 0.4705-Aug-15 0.00169 1.183 0.4616-Aug-15 0.00189 1.238 0.4427-Aug-15 0.00220 1.253 0.436
4.5. Pembahasan
Performa heat exchanger dapat dilihat dari perbandingan antara dirt factor atau
faouling factor antara desain dan hasil perhitungan data aktual. Perbandingan dirt factor
atau fouling factor antara desain dan aktual dapat dilihat pada grafik dibawah ini:
53
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
01 Agustus 2015
02 Agustus 2015
03 Agustus 2015
04 Agustus 2015
05 Agustus 2015
06 Agustus 2015
07 Agustus 2015
0
0.0005
0.001
0.0015
0.002
0.0025
Perbandingan Dirt Factor
Desain Aktual
Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Dirt Factor Aktual dengan Dirt Factor Desain
Dari hasil perhitungan dirt factor pada tanggal 1 Agustus 2015 sampai dengan 7
Agustus 2015, dapat dilihat dari grafik pada Gambar 4.11 bahwa dirt factor aktual
mengalami kenaikan hingga malampaui dari nilai dirt factor desain. Maka dapat
diketahui bahwa selama tanggal 1 agustus 2015 sampai 7 Agustus 2015 performa heat
exchanger menurun dari performa desainnya.
54
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
01 Agustus 2
015
02 Agustus 2
015
03 Agustus 2
015
04 Agustus 2
015
05 Agustus 2
015
06 Agustus 2
015
07 Agustus 2
0150
0.20.40.60.8
11.21.41.61.8
2
Perbandingan Pressure Drop
shell press drop allowable Shell Pressure DropTube Pressure Drop tube press drop allowable
Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Pressure Drop Aktual dengan Pressure Drop Allowable
Dari grafik pada Gambar 4.12 dapat diketahui bahwa nilai dari tube pressure
drop maupun shell pressure drop hasil perhitungan dari data aktual mulai dari tanggal 1
Agustus 2015 sampai dengan 7 Agustus 2015 tidak melebihi nilai pressure drop
allowable. Hal tersebut menunjukan bahwa heat exchanger 11-E-105 masih layak
beroperasi sebagaimana mestinya.
55
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil perhitungan dan pembahasan data aktual selama 1 minggu
terhitung tanggal 1 Agustus 2015 sampai 7 Agustus 2015 dapat disimpulkan bahwa:
1. Pada Heat Exchanger 11-E-105 secara aktual memiliki tren nilai fouling
factor memiliki tren nilai fouling factor yang semakin membesar sehingga
melebihi dari nilai fouling factor desain.
2. Dilihat dari pressure drop yang terjadi pada heat exchanger 11-E-105 pada
shell dan tube, hasilnya masih lebih kecil dari pressure drop yang diijinkan.
Maka heat exchanger tersebut masih layak digunakan.
3. Dari evaluasi dirt factor dan presseure drop, dapat dikatakan bahwa HE 11-
E-105 masih dapat beroperasi, namun perlu diadakan perawatan berupa
pembersihan karena nilai fouling factor aktual lebih besar dari nilai fouling
factor desain meskipun nilai pressure drop actual masih dibawah nilai
pressure drop yang diijinkan.
5.2 Saran
Untuk menjaga performa/kinerja dari suatu heat exchanger perlu dilakukan
proses cleaning sehingga tidak ada pengendapan kotoran dari fluida yang dapat
meningkatkan nilai fouling factor.
56
Laporan Kerja PraktekJurusan Teknik MesinUniversitas Diponegoro Semarang
DAFTAR PUSTAKA
Kern, D., Q. 1965. Process Heat Transfer. International Student Edition. McGraw Hill
Book Co: Tokyo.
Kusnarjo. 2010. Desain Alat Pemindah Panas. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas
Teknologi Industri: Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.
Setyoko, Bambang. 2008. Evaluasi Kinerja Heat Exchanger dengan Metode Fouling
Factor. Vol 29. Fakultas Teknik: Universitas Diponegoro
Onny.http://artikel-teknologi.com/macam-macam-heat-exchanger-alat-penukar-panas-
bagian-4/.diakses pada tanggal 17 september 2015
Budianto, Arif. 2013. Pengembangan Perangkat Lunak Untuk Mencari Nilai Optimal
Desain Penukar Kalor Jenis Shell and Tube. Fakultas Teknik: Universitas
Diponegoro
Patel K Sandeep, dan Mavani M Alkesh. 2012. Shell & Tube Heat Exchanger Thermal
Design With Optimization Of Mass Flow Rate And Baffle Spacing.
International Journal of Advanced Engineering Research and Studies
57