Optimasi Kinerja Kompresor
Optimasi Kinerja Kompresor
Optimasi Kinerja Kompresor
Oleh :
Bismillahirrahmaanirrahiim.
Puji syukur penulis persembahkan ke hadirat Allah SWT, yang telah
memberikan rahmat dan nikmat berfikir, serta kesehatan selama proses penulisan
hingga penulis dapat menyelesaikan kertas kerja wajib ini sebagai syarat dalam
rangka memenuhi kurikulum dan mengikuti ujian Negara STEM Akamigas Cepu
tahun ajaran 2015/2016 yang berjudul :
1. Bapak Prof. Dr. RY Perry Burhan, M.Sc, selaku Ketua STEM Akamigas.
2. Ibu Ir. Sri Lestari, M.T, selaku Ketua Program Studi Teknik Pengolahan Migas.
3. Bapak Annasit, S.T., M.T, selaku Sekretaris Program Studi Teknik Pengolahan
Migas.
4. Bapak Ir. Mustakim, M.M, selaku pembimbing penyusunan Kertas Kerja
Wajib.
5. Bapak Rudy Hartono, selaku Section Head HCC PT Pertamina RU II Dumai.
6. Bapak Erdyanto Perkasa, selaku pembimbing Praktik Kerja Lapangan.
7. Para Dosen Pengajar di STEM Akamigas.
8. Kedua Orang Tua yang selama ini memberikan dorongan dan bantuan kepada
penulis.
9. Seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu yang telah
banyak memberikan masukan, dorongan serta motivasi kepada penulis selama
mengikuti pendidikan.
ABDUL GHOFAR
No. Mhs.15321001
i
INTISARI
ii
DAFTAR ISI
Halaman
iii
IV. PEMBAHASAN ............................................................................................ 36
4.1 Recycle Gas Compressor 212-C-1 ...............................................................36
4.2 Pengamatan Kondisi Operasi .......................................................................39
4.3 Perhitungan Laju Aliran Massa Recycle Gas Compressor 212-C-1 ............41
4.3.1 Perhitungan Faktor Kompresibilitas (Z) ............................................... 41
4.3.2 Perhitungan Kapasitas pada Sisi Masuk (Q)........................................ 43
4.3.3 Perhitungan Harga Laju Aliran Massa pada Sisi Masuk (M) ............... 43
4.4 Perhitungan Head Recycle Gas Compressor 212-C-1 .................................44
4.4.1 Perhitungan Faktor Kompresibilitas Rata-Rata (Zavg) .......................... 44
4.4.2 Perhitungan Eksponen Politropik (n).................................................... 45
4.4.3 Perhitungan Eksponen Adiabatik (k) .................................................... 46
4.4.4 Perhitungan Efisiensi Politropik (ηpol) ................................................. 47
4.4.5 Perhitungan Head Kompresor (H) ........................................................ 48
4.5 Perhitungan Daya Operasi Kompresor (BHP) .............................................49
4.5.1 Perhitungan Gas Horse Power (GHP) .................................................. 49
4.5.2 Perhitungan Mechanical Losses............................................................ 49
4.6 Rekapitulasi Hasil Perhitungan ....................................................................50
4.7 Optimasi Kinerja Recycle Gas Compressor 212-C-1 ................................. 51
4.7.1 Menghitung Korelasi Antar Variabel ................................................... 53
4.7.2 Membandingkan korelasi menggunakan software Ms.Excel............... 54
4.7.3 Perubahan parameter setelah Optimasi ................................................ 56
4.7.4 Perhitungan Keekonomian ................................................................... 56
4.8 Keselamatan Kerja dan Lindungan lingkungan .......................................... 57
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
iv
DAFTAR TABEL
Halaman
v
DAFTAR GAMBAR
Halaman
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vii
I. PENDAHULUAN
berfungsi untuk mengolah feed berupa HVGO dan HCGO . Hydrocracker Unibon
terbagi menjadi dua seksi yaitu : seksi reaktor dan seksi fraksinator. Pada seksi
reaktor, feed rantai panjang HVGO dan HCGO dihilangkan impuritiesnya dan
produk (gas, LPG, light naptha, heavy naptha, light kerosene, heavy kerosene,
diesel dan UCO). Feed tersebut diolah di reaktor dengan bantuan katalis dan
untuk mensirkulasikan kembali gas Hidrogen yang tidak bereaksi bersama - sama
produk gas seperti H2S, NH3 dan Uap Hidrokarbon. Mengingat begitu pentingnya
peranan Recycle Gas Compressor pada suatu kilang minyak, maka penulis
tujuan :
1
– Mengetahui Kinerja Recycle Gas Compressor 212-C-1 di HC Unibon PT
Pertamina RU II Dumai,
minyak,
Pertamina RU II Dumai.
Penulisan dan pembahasan kertas kerja wajib ini dibagi dalam beberapa
I. PENDAHULUAN
2
III. TINJAUAN PUSTAKA
kompresor, komponen utama dari kompresor dan fungsinya, apa itu kompresor
IV. PEMBAHASAN
V. PENUTUP
Wajib ini.
3
II. ORIENTASI UMUM
diresmikan oleh Presiden R.I Soeharto pada tanggal 8 September 1971 diberi
nama “Kilang Putri Tujuh”. Kilang ini awalnya hanya terdiri dari Crude
Distilation Unit (CDU), yang mengolah minyak mentah jenis Sumatra Light
Crude (SLC). Dari program pengolahan tersebut dihasilkan beberapa jenis produk
Wax Residue (LSWR), untuk diekspor ke Jepang dan Amerika Serikat untuk
mendirikan Plant atau Unit Proses : Hydrocracking Unit, Naphtha Rerun Unit,
4
Pada tanggal 12 November 1979, berdasarkan Surat Keputusan Dirjen
dari unsur-unsur Dirjen Migas dan Pertamina yang mengkaji dan melakukan studi
Pada tahun 1980 ditanda tangani perjanjian lisensi dan proses desain untuk
kilang antara Pertamina dan Universal Oil Produk (UOP) Amerika Serikat
sebagai pemegang hak paten. Selanjutnya pada tanggal 27 April 1981, kontrak
proyek perluasan kilang Dumai ditanda tangani antara Pertamina dan Technicas
sub kontraknya adalah Daelim dan Hyundai serta beberapa perusahaan dalam
negeri. Proyek perluasan kilang Dumai diresmikan oleh Presiden R.I Soeharto
beberapa bagian :
Unit CDU, Unit (102) Naphtha Rerun Unit (NRU), Unit (301) Hydro Platforming
Unit (PL-I), Unit (200) Naphtha HydrotreatingUnit (NHDT) dan Unit (300/310)
5
2.1.2 Hydrocracking Complex (HCC)
Amine dan LPG recovery, Unit (840) Sour Water Stripper (SWS), Unit (300)
Nitrogent Plant.
Heavy oil complex terdiri dari 4 unit yaitu : Unit (110) High Vacum Unit
(HVU), Unit (140) Delayed Cracking Unit (DCU), Unit (170) Coke Calcining
sehingga aspek keselamatan kerja karyawan dan peralatan produksi serta unit
minyak mentah produksi PT Cevron Pasific Indonesia yang dihasilkan dari ladang
minyak Duri (Duri Crude) dan Minas (Minas Crude) dengan perbandingan untuk
6
campuran untuk sekarang ini 85 % volume Minas Crude dan 15 % volume Duri
Crude. Pada saat ini setelah mengalami beberapa modifikasi, kilang beroperasi
integrasi dengan kilang yang ada di Dumai, mengolah minyak mentah jenis
Handil dan Lirik Crude yang merupakan produksi dari Pertamina Unit Eksplorasi
Produksi (UEP) II Lirik Riau dengan kapasitas disain 50.000 barrel per hari.
Untuk proses selanjutnya dikirim ke Dumai via Tanker atau Kapal Laut.
Selain jenis produk diatas, juga diproduksi Jet Petrolium Grade 5 (JP-5),
yang merupakan bahan bakar pesawat tempur jenis F-16, tergantung permintaan
terhadap kelancaran operasi unit-unit di bawah HCC dan pengaturan man power.
di areanya.
7
Gambar 2.1 Struktur Organisasi Hydrocracker Complex (HCC) (6:10)
Hydrocracker Unibon (HCU) - Unit 211 dan Unit 212, Amine and LPG Recovery
- Unit 410, Hydrogen Plant - Unit 701 dan Unit 702, Sour Water Stripper - Unit
840, Nitrogen Plant - Unit 310, Fuel Gas System - Unit 920.
Vacum Gas Oil (HVGO) dan Heavy Coker Gas Oil (HCGO) yang berasal dari
Heavy Vacuum Unit (HVU) dan Delayed Coker Unit (DCU) untuk menghasilkan
berbagai produk BBM dan Non BBM. Adapun produk dari unit HCU yang
8
termasuk BBM meliputi Light Naphta, Heavy Naphta, Light Kerosene, Heavy
kerosene dan Automotive Diesel Oil (ADO). Sedangkan produk yang termasuk
Non BBM meliputi LPG. Skema proses di unit ini dapat dilihat pada gambar 2.2
dibawah ini :
Pada Unit ini terdiri dari seksi reaktor dan seksi fraksinator. Unit ini
proses dari universal oil product (UOP) dan dirancang untuk mengolah umpan
heavy vacuum gas oil dari high vacuum unit serta heavy coker gas oil dari
Delayed Coking Unit. Unit HCU 211/212 berkapasitas produksi 27,9 MB per hari
untuk masing-masing unit atau secara total 55,8 MB per hari. Pada unit HCU,
pada tekanan dan temperatur tinggi dengan bantuan katalis dan gas hidrogen
menjadi fraksi-fraksi ringan yang bernilai ekonomis lebih tinggi. Katalis yang
digunakan di unit HCU pada awalnya adalah katalis DHC-6, tetapi sekarang ini
9
Secara umum unit HCU 211/212 dibagi menjadi dua area yaitu seksi
Reaktor dan seksi Fraksionator. Pada seksi Reaktor, terjadi reaksi kimia
Reaktor Recycle Feed. Hasil dari proses perengkahan tersebut dipisahkan di seksi
fraksinasi. Produk-produk yang dihasilkan dari Unit HC Unibon antara lain adalah
LPG, Light Naphtha, Heavy Naphtha, Light Kerosene, Heavy Kerosene, Avtur
Pada unit ini terdiri dari amine and lpg recovery section dan amine and
gas treating section. Amine and LPG recovery section berfungsi untuk
memurnikan LPG, dengan jalan menyerap H2S dan impurities lainnya dari gas
yang dapat merusak logam (korosi), sedangkan amine and gas treating section
berfungsi untuk menghasilkan off gas. Masukan untuk amine and lpg recovery
section ini berupa LPG yang masih mengandung impurities yang dihasilkan dari
unit hydrocracker unibon (HCU) dan masukan untuk amine and gas treating
section berupa Gases yang berasal dari unit platforming, naphta hydrotreating
Feed untuk unit ini berupa gas dari amine absorber/LPG recovery unit
dan CCR platforming. Produk yang dihasilkan adalah H2 sebesar 24000 Nm3/Jam,
10
2.3.4 Sour Water Stripper
Unit ini berfungsi sebagai pengumpul air yang bersifat asam yang berasal
dari seluruh unit operasi untuk dinetralkan sebagai air buangan atau limbah agar
adalah udara. Unit ini mampu memproduksi gas N2 sebesar 500 Nm3/Jam.
2.4.1 Utilitas
pada kilang atau industri. Unit utilitas menyediakan komoditi sesuai kebutuhan
pabrik seperti air (air industri, air bersih, air kebakaran), steam (uap bertekanan),
listrik, udara bertekanan (angin instrumen dan plant air) dan distribusi bahan
bakar (fuel oil). Utilitas yang terdapat pada PT Pertamina RU II Dumai terdiri dari
enam unit, yaitu : Unit Penjernihan Air (Water Treatment Plant), Unit Penyediaan
Uap (Boiler Plant), Unit Air Pendingin (Cooling Water Unit), Unit Penyedia
Udara Bertekanan, Unit Penyediaan Bahan Bakar (fuel oil) Unit Penyediaan
2.4.2 Laboratorium
terhadap produk (cair, gas, wax), crude oil dan limbah yang dihasilkan dari proses
11
produksi. Hal ini dilakukan karena dalam suatu operasi kilang minyak untuk dapat
mengolah minyak mentah menjadi produk BBM dan Non BBM yang dapat
memenuhi standar kualitas maka semua produk harus melalui uji kualitas di
produk air kilang (steam product), produk setengah jadi (intermediate product),
dan produk akhir (finish product) sehingga mulai dari bahan baku, proses
produksi sampai dengan produk akhir yang dihasilkan selalu dilakukan kontrol
12
13
Gambar 2.3 Proses Flow Diagram PT Pertamina RU II Dumai
III. TINJAUAN PUSTAKA
dan gas dengan kata lain peralatan yang berfungsi untuk menaikkan tekanan suatu
(intermittent) dan terus menerus. Kompresor udara biasanya mengisap udara dari
atmosfir. Namun ada pula yang mengisap udara yang bertekanan lebih tinggi dari
tekanan atmosfir. Dalam hal ini kompresor sentrifugal bekerja sebagai penguat
(booster). Sebaliknya ada pula kompresor sentrifugal yang mengisap gas yang
bertekanan lebih rendah dari pada tekanan atmosfir. Kompresor secara umum
14
3.2 Klasifikasi Kompresor
buah silinder atau lebih dengan sebuah piston atau plunger di setiap silinder yang
Pada rotary compressor dibedakan menjadi tiga tipe dasar yaitu lobe type,
screw type, vane type dan liquid ring type. Setiap tipe mempunyai sebuah casing
dengan satu atau lebih elemen berputar (rotating elements) yang saling
flow compressor dan mixed flow compressor. Kompresor tipe ini mempunyai flow
yang kontinyu (terus-menerus). Pada radial flow compressor arah aliran udara
atau gas didalam kompresor tegak lurus dengan sumbu poros, pada axial flow
compressor arah aliran udara atau gas didalam kompresor sejajar dengan sumbu
porosnya, sedangkan pada mixed flow compressor arah aliran udara atau gas
15
konversi kecepatan menjadi tekanan. Konversi terjadi di rotating elements dan
tinggi atau steam jet bersama dengan udara/gas yang masuk dan kemudian
penggunaanya :
Gambar 3.2 berikut ini menunjukkan range normal operasi kompresor dari
berbagai jenis tipe yang tersedia di pasaran berdasarkan range tekanan discharge
16
Gambar 3.2 Compressor Coverage Chart (3:13-3)
compressor dimana aliran gas masuk sejajar poros dan keluar dengan arah tegak
lurus atau radial. Kompresor ini luas sekali penggunaanya juga termasuk
kompresor kedua yang paling banyak digunakan pada proses industri setelah
reciprocating compressor.(5:12)
menaikkan kecepatan udara/gas yang masuk dari area didekat shaft dan bergerak
diantara blades yang berputar, kemudian secara radial (tegak lurus) keluar ke
discharge menuju stationary section (bagian yang diam) yang disebut diffuser.
17
Sebagian energi terkonversi menjadi tekanan disepanjang blades karena pengaruh
bentuk multistage, yaitu beberapa impeller dipasang dalam satu frame (tempat)
dan beroprasi secara seri. Tekanan pada multistage compressor sangat bervariasi
dan susah untuk dijelaskan secara umum dikarenakan banyak faktor yang
penguatan atau efek dari penggunaan kompresor yang dioperasikan secara seri.
proses. Pada kasus ini kompresor meningkatkan tekanan agar udara/gas tetap
dapat mengalir meskipun terjadi pressure drop pada pipa, vessel, heat exchanger,
menjadi dua yaitu single stage centrifugal compressor dan multi stages
compressor dibagi menjadi fixed guide vane dan tanpa guide vane. Aplikasi dari
18
tekanan tinggi, selain itu digunakan untuk proses kontinyu (terus-menerus).
Aplikasi tersebut antara lain seperti : distribusi/delivery gas, proses gas, booster
beberapa impeller dipasang dalam satu frame (tempat) dan beroperasi secara seri.
akan masuk dari area di dekat shaft dan bergerak diantara blades yang berputar
lalu secara radial (tegak lurus) keluar ke discharge menuju stationary section
(bagian diam) yang disebut diffuser. Sebagian energi terkonversi menjadi tekanan
blades. Semakin radial bentuk blade maka konversi tekanan pada impeller akan
semakin kecil dan konversi tekanan pada diffuser akan semakin besar.(1:12)
19
Sedangkan kelemahannya kompresor sentrifugal:(3:12-3)
sebagai berikut.(4:3)
Keterangan :
1. Suction 11. Thrust Bearing
2. Discharge 12. Inlet Guide Vane
3. Bearing Isolation Chamber 13. Diffusion Passage
4. Shaft Bearing 14. Diaphragm
5. Main Shaft Seal 15. Intersatge Guide Vanes
6. Balancing Drum 16. Rotary Assembly
7. Shaft 17. Return Bend
8. Interstage Labyrinth Seals 18. Inner Barrel
9. Impeller Eye 19. Casing
10. Impeller 20. End Head
20
3.3.4.1 Bagian Statis (Stationary Parts)
rotating elements yang disebut rotor assembly dan stationary parts termasuk
didalamnya casing, diapraghma, inlet wall, guide vane, eye seal, diffuser, return
bend dan return channel. Komponen diatas membentuk jalur yang dilalui
udara/gas di dalam kompresor yaitu inlet channel, diffusers, return bends, return
channel.(4:5)
Casing
pelindung terhadap pengaruh mekanik dari luar, pelindung dan penumpu atau
Diaphragm
sebagai penyekat antar stage dan tempat kedudukan eye seal maupun inter stage
seal. Pemasangan diaphragm secara seri akan membentuk 3 (tiga) bagian penting
RETURN
RETURN
DIFFUSE
21
Diaphragm adalah stationary components yang membentuk permukaan
upstream diffuser, sebagian return bend, seluruh bagian dari return chanel dan
Inlet Wall
Inlet wall adalah diaphragm atau dinding penyekat yang dipasang pada
sisi suction sebagai inlet channel dan berhubungan dengan inlet nozzle. Karena
berfungsi sebagai saluran gas atau udara masuk pada stage pertama (1st), maka
Bagian depan dari inlet wall membentuk inlet channel dari kompresor. Sisi
belakang dari inlet wall adalah salah satu dari dua permukaan diffuser pertama.
Guide Vane
Guide vane ditempatkan pada bagian depan eye impeller pertama pada
bagian suction (inlet channel). Fungsi utama guide vane adalah mengarahkan
22
aliran udara/gas masuk impeller dengan distribusi yang merata. Konstruksi vane
ada yang fixed dan ada yang dapat diatur (movable). Posisi sudutnya bertujuan
agar operasi kompresor bervariasi dan mencapai efisiensi dan stabilitas yang
tinggi.
Eye Seal
Eye seal ditempatkan di sekeliling bagian luar eye impeller dan di tumpu
oleh inlet wall eye seal, selalu berbentuk satu set ring logam yang mengelilingi
wearing ring impeller. Eye seal berfungsi untuk mencegah aliran balik dari
udara/gas yang keluar dari discharge impeller (tekanan tinggi) kembali masuk ke
Diffuser
Labyrinth Seal
sebagai shaft seal, serta daerah casing dan shaft sebagai casing seal.
Return Bend
Return bend sering juga disebut cross over yang berfungsi membelokkan
arah aliran udara/gas dari diffuser ke return channel untuk masuk pada stage atau
23
Return Channel
udara/gas dari return bend masuk kedalam impeller berikutnya. Return channel
ada yang dilengkapi dengan fixed vane dengan tujuan memperkecil swirl (tolakan
aliran udara/gas) pada saat masuk stage berikutnya sehingga dapat memperkecil
vibrasi.
Impeller
inlet tip (eye impeller) ke discharge tip. Karena adanya perubahan jari-jari dari
sumbu putar antara inlet tip dengan discharge tip, maka terjadilah kenaikan energi
kecepatan. Didalam impeller terdapat blades. Semakin radial bentuk blades maka
konversi tekanan pada impeller akan semakin kecil dan konversi tekanan pada
24
Gambar 3.7 The Impeller, Shaft and Sleeve
closed impeller. Closed impeller mempunyai tiga bagian yaitu blade, cover dan
hub. Blade berfungsi untuk meningkatkan kecepatan dari udara/gas yang juga
mengakibatkan kenaikan tekanan statis. Hub adalah bagian dari impeller yang
terpasang pada shaft yang berfungsi untuk menggerakkan blade. Cover berfungsi
gambar 3.9.
Gambar 3.8 Closed Impeller Components
25
Gambar 3.9 Potongan Melintang dari Closed Impeller
shaft digunakan pasak (key). Pada multi stage, posisi pasak dibuat selang seling
agar seimbang. Sedangkan jarak antara stage dari impeller digunakan shaft sleeve,
yang berfungsi sebagai pelindung shaft terhadap pengaruh korosi, erosi dan abrasi
dari aliran dan sifat gas atau udara. Penempatan shaft seal diantara stage impeller.
melindungi shaft dari udara/gas proses sehingga bahaya korosi dapat dihindari.
daya rotor. Thurst disc diletakkan diantara thrust bearing dan berfungsi untuk
26
Bearing (Bantalan)
mendukung beban radial dan axial yang berputar. Bearing berfungsi untuk
centrifugal compressor terdapat 2 (dua) jenis bearing, yaitu journal bearing dan
thrust bearing. Journal bearing berfungsi untuk mendukung beban dengan arah
radial (tegak lurus poros). Thrust bearing berfungsi untuk mendukung beban ke
(dimana tidak ada panas yang masuk maupun yang keluar), walaupun dalam
27
kenyataannya energi panas tidak dapat diubah keseluruhannya menjadi kerja,
karena pasti ada kerugian atau losses yang terjadi. Sedangkan Proses politropik
merupakan proses kerja aktual atau yang sebenarnya yang dihasilkan oleh
Cubic Feet Minute (NCFM), diukur pada kondisi P = 14.7 psia , T = 32oF.
– Kapasitas masuk atau nyata adalah kapasitas yang diukur pada tekanan dan
suhu yang nyata saat masuk kompresor dan dinyatakan dalam satuan
– Laju alir massa (M) adalah jumlah berat massa yang masuk setiap satuan
waktu dinyatakan dalam pound mass per minute (lbm/m) atau dapat juga
Nm3/h. oleh karena itu harus dikonversi dahulu ke dalam satuan NCFM.
28
Nft 3 1 h
Qn = Q x 35,33 3
= ,NCFM ...................................... (3.1)
Nm 60 mnt
Keterangan :
Pn Qn Pa Qa
Tn Ta
Qn Pn Ta
Qa = , ACFM ......................................................(3.2)
Tn Pa
Keterangan :
Ta = Suhu Aktual, ºR
29
3.4.1.2 Konversi Kapasitas dalam ACFM ke Mass Flow Rate dalam lbm/sec
dicari data lajur aliran massa (m). Untuk mendapatkan data lajur aliran massa
dibutuhkan data faktor kompresibilitas (z) yang dapat dicari dengan menggunakan
grafik berpedoman pada tekanan tereduksi (Pr) dan temperatur tereduksi (Tr).(4:20)
Keterangan :
Tr = Temperature Reduce, ºR
Tc = Critical Temperature, ºR
T = Actual Temperature, ºC
144 Ps MWmix Qa
m = lbm/sec .................................... .. (3.5)
R Zs Ts 60
30
Keterangan :
Ts = Temperatur Suction, ºR
eksponen politropik (n) dan eksponen adiabatik (k). Eksponen politropik (n)
n
Pd Td ( n 1)
Ps Ts
Kemudian diubah ke bentuk persamaan dibawah ini sehingga nilai (n) dapat
dicari:
31
Td
ln
n 1
Ts ....................................................................................... (3.6)
n Pd
ln
Ps
Keterangan :
n = Eksponen Politropik
Td = Temperatur Discharge, ºR
Ts = Temperatur Suction, ºR
specific heat (MCp) dari gas yang dialirkan kompresor menggunakan tabel
Mcp mix
k= ....................................................................... (3.7)
Mcp mix 1.986
Keterangan :
k = Eksponen Adiabatik
(k), maka efisiensi politropik (ηpol) dapat dicari dengan menggunakan rumus
32
n
ηpol =
n 1 100 % ............................................................. ..... (3.8)
k
k 1
Keterangan :
Head adalah kerja per satuan massa yang dinyatakan dalam satuan
lbf.ft/lbm. Harga head Kompresor (H) akan dipengaruhi proses kompresi selama
n 1
R n Pd n
Hpol = Zavg Ts 1 , lbf-ft/lbm ........... (3.9)
MW n 1 Ps
Keterangan :
Ts = Temperatur Suction, ºR
n = Eksponen Politropik
33
Untuk mendapatkan data Zavg diperlukan data Z pada sisi suction dan Z
Zs Zd
Zavg ..............................................................................(3.10)
2
Keterangan :
Untuk mendapatkan data daya operasi kompresor atau yang disebut brake
horse power (BHP) maka terlebih dahulu harus didapatkan data gas horse power
Tenaga yang diterima oleh gas disebut gas horse power, dihitung dengan
m Hpol
GHP = , HP ........................................................... (3.11)
pol 550
Keterangan :
34
Hpol = Head Politropik, lbf-ft/lbm
0.4
Mechanical Losses = GHP .......................................................... ..(3.12)
Keterangan :
Setelah didapatkan data gas horse power dan mechanical losses maka
Keterangan :
35
IV. PEMBAHASAN
gas Hidrogen (H2) yang tidak bereaksi di reaktor unit HC Unibon untuk di
kembalikan ke dalam reaktor. Gas yang disirkulasikan tidak hanya gas H2 tetapi
ada lagi gas lain seperti : CI - C6, H2S, NH3, uap air dan Hidrokarbon. Sedangkan
jika terjadi kekurangan jumlah gas H2 dari Recycle Gas Compressor 212-C-1
maka gas H2 akan disuplai dari Make - UpCompressor 212-C-2. Apabila terjadi
ganguan pada Recycle Gas Compressor 212-C-1 maka akan menggangu proses
36
Gambar 4.2 Recycle Gas Compressor 212-C-1(6:77)
Feed gas H2 dari Recycle Gas Compresor 212-C-1 berasal dari High
Reactor Charge Heater 211-H-1 dan dialirkan menuju reaktor 212-V-1, 212-V-2
dan 212-V-3. Gambar 4.1 adalah diagram alir reaktor HC Unibon 212-C-1 dan
Agar kompresor dapat berfungsi dengan baik dalam suatu unit maka harus
dapat memenuhi spesifikasi yang dibutuhkan oleh unit tersebut. Berikut adalah
37
Tabel 4.1 Centrifugal Compressor Data
Berikut ini adalah spesifikasi desain dari Steam Turbine penggerak Recycle Gas
Compressor 212-C-1.
38
Tabel 4.2 Steam Turbines Data(8:3-16)
Compressor 212-C-1 yang dibantu oleh pembimbing lapangan mulai dari tanggal
4 April sampai dengan 29 April 2016. Pada minggu pertama PKL, penulis
212-C-1. Pada minggu kedua PKL, penulis memulai menyusun Kertas Kerja
Wajib sederhana mengenai evaluasi Recycle Gas Compressor 212-C-1 yang akan
diperiksa oleh pembimbing lapangan. Pada minggu ketiga PKL, melengkapi data
39
yang kurang dan pemeriksaan akhir oleh pembimbing lapangan serta pengesahan.
Data kondisi operasi yang diambil mulai dari tanggal 04 April 2016 sampai
dengan tanggal 10 April 2016. Pada saat normal operasi, kondisi operasi yang
diatur yaitu : flow, temperature, pressure dan speed pada Recycle Gas
kondisi desainnya. Semua data didapatkan dari record penunjukan panel DCS unit
mengumpulkan data. Berikut adalah kondisi operasi dari Recycle Gas Compressor
212-C-1:
KONDISI OPERASI
Pressure Pressure Temp. Temp.
Date Suc Disch Suc Disch Flow Speed
4-04-16 160 177 76 86 343406 9630
5-04-16 160 176 72 84 340818 9190
6-04-16 163 175 76 82 335757 9100
7-04-16 163 175 76 84 328517 8750
8-04-16 162 174 74 80 307611 8370
9-04-16 165 178 73 80 295952 8540
10-04-16 162 177 74 82 296176 8330
Average 162,14 176,00 74,43 82,57 321177 8844,29
Keterangan satuan :
Pressure : Kg/cm2 G Flow : Nm3/hr
Temperature : 0C Speed : RPM
40
itu keterangan pada pipa yang masuk dan keluar dari kompresor yang
menunjukkan arah aliran dan isi pipa kurang jelas. Faktor lain yang juga
Pada pengamatan yang dilaksanakan mulai tanggal 4 April 2016 sampai dengan
tanggal 10 April 2016 didapatkan data komposisi feed dari Recycle Gas
Pressure Reduced (Pr) dan Temperature Reduced (Tr) dari gas yang di kompresi.
Pr dan Tr didapatkan setelah mencari harga dari Pc mix dan Tc mix dari
komposisi gas tersebut. Harga Pc dan Tc tiap-tiap komposisi gas dapat dilihat dari
41
table gas properties. Berikut adalah table harga Pc mix dan Tc mix dari komposisi
Setelah didapatkan data Pc mix dan Tc mix dari tabel diatas maka faktor
Psuct 2398,20
Pr 9,987716
Pcmix 240,11
Tsuct 625,97
Tr 6,538722
Tcmix 95,73
42
Berdasarkan nilai Tr dan Pr, didapat data faktor kompresibilitas dari grafik
yaitu:
Zs = 1,143
3
1h
Qn = 321177Nm3/h x 35,33 Nft 3 = 189120 NCFM
Nm 60 mnt
Qn Pn Ta
Qa = ACFM
Tn Pa
o
14,7 psia 625,97 R
Qa = 189120 NCFM o
492 R 2398,20 psia
Qa = 1474,884 ACFM
4.3.3 Perhitungan Harga Laju Aliran Massa pada Sisi Masuk (M)
Setelah didapatkan data kapasitas aktual kemudian dapat dicari laju aliran
massa.
144 Ps MWmix Qa
M = , lb/sec
1545 Zs Ts 60
43
144 2398,20 4,054 1474,884
M = , lb/sec
1545 1,143 625,97 60
M = 31,1353 lb/sec
terlebih dahulu :
Zs = 1,143
44
Pdisch 2601,90
Pr 10,83606
Pcmix 240,11
Tdisch 640,63
Tr 6,691826
Tcmix 95,73
Berdasarkan nilai Tr dan Pr, didapat data faktor kompresibilitas dari grafik
yaitu :
Zd = 1,157
Td
ln
n 1 Ts
n Pd
ln
Ps
640,63
ln
n 1 625,97
n 2601,90
ln
2398,20
45
n 1 0,02315
0,283907
n 0,08152
n -1 = 0,283907 n
n – 0,283907 n = 1
0,716093 n = 1
1
n= 1,39647
0,716093
46
Dari tabel diatas didapatkan data:
Mcp mix
k=
Mcp mix 1,986
7,356
k pada 150 F = 1,370
7,356 1,986
7,418
k pada 200 F = 1,366
7,418 1,986
k pada 164,84F = 1,370+ 165,9714 150 1,370 1,366
200 150
47
n
ηpol= n 1 x 100%
k
k 1
1,40
ηpol 1,40 1
= x 100%
1,3712
1,3712 1
ηpol = 95,3514 %
n 1
1545 n Pd
1 ,
n lbf . ft
Hpol = Zavg Ts
MW n 1 Ps lbm
1.401
1 ,
1545 1,40 2601,90 1.40 lbf . ft
Hpol = 1,150 625,97
4,054 1,40 1 2398,20 lbm
Nm / kg
Hpol = 22624,10 ft x 2,989
lbf . ft / lbm
Nm
Hpol = 67623,44
Kg
Hpol = 6900 M
48
4.5 Perhitungan Daya Operasi Kompresor (BHP)
Untuk mendapatkan data daya operasi kompresor atau yang disebut Brake
Horse Power (BHP) maka terlebih dahulu harus didapatkan data Gas Horse
Dari data Head politropik dan efisiensi politropik dapat dihitung Gas
M H
GHP , HP
pol 550
GHP = 1343,1816 HP
0, 4
Mechanical Losses = GHP
0, 4
Mechanical Losses = 1343,1816
Dari perhitungan gas horse power dan mechanical losses maka dapat
49
BHP = GHP + Mechanical Losses
BHP = 1361,02 HP
KW
BHP = 1361,02 HP X 0,746 = 1015,32 KW
HP
tersebut dibandingkan dengan data desain dari Recycle Gas Compresor 212-C-1.
50
Hal tersebut dapat dianalisa sebagai berikut :
Untuk kapasitas pada kondisi aktual mengalami penurunan sebesar 106311 Nm3/h.
321177
Kompresor beroperasi pada = x 100%
427488
Rcycle gas Kompresor 212 C-1 adalah dijaga tidak kurang dari kebutuhan untuk
disalurkan ke Reaktor vessel 212-V.1, 212-V.2 dan 212-V.3. Selama ini kelebihan
tidak boleh melebihi batas putaran minimum. Selain mencegah adanya losses
yang terjadi, hal ini juga dapat menurunkan penggunaan HP steam untuk
51
penggerak turbin kompresor. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam penurunan
penurunan putaran :
Sebelum Setelah
Deskripsi Penurunan Penurunan Pengurangan
Putaran Putaran
RPM
8844,29 rpm 8355 rpm 344,29 rpm
Turbin/kompresor
Kapasitas 321177 Nm3/h 303408,5 Nm3/h 17768 Nm3/h
Daya kompresor 1015,32 kw 855,95 kw 159,36 kw
Dengan penurunan putaran diatas, telah memenuhi syarat dari standar dan
kebutuhan minimum yang harus dipenuhi oleh Recycle Gas Compressor ini. Dari
Kerja kompresor turun dari 75,1312% pada kondisi saaat ini menjadi 70,9767%
pada kompresor maka dapat juga menurunkan beban kompresor ini. Dari segi
52
Tabel 4.9 Perbandingan Penggunaan Putaran Kompresor
Setelah
Deskripsi Desain Actual
Optimasi
RPM Turbin/kompresor 10270 rpm 8844,29 rpm 8355
Penggunaan Daya 2565 KW 1015,32 KW 855,95 KW
Penggunaan Steam 333,03 Ton/h 131,82 Ton/h 111,13 Ton/h
Harga HP Steam 12.355,769 USD/h 2.254,27 USD/h 1.900,45 USD/h
427488
Kapasitas (Q) Nm3/h
321177
303408,5
Ms.Excel. Variabel terikat yang ditentukan dalam optimasi ini yaitu H2/HC,
lapangan, yaitu speed Compressor. Adapun data variabel terikat dan variabel
53
Tabel 4.10. Data variabel bebas dan variabel terikat
nilai dalam tabel di atas, maka dapat dimasukkan ke dalam rumus untuk
𝑛. ∑ 𝑥𝑦 − ∑ 𝑥 . ∑ 𝑦
𝑟=
√𝑛 . ∑ 𝑥 2 − (∑ 𝑥)2 . √𝑛 . ∑ 𝑦 2 − (∑ 𝑦)2
7 𝑥 625986923,3 − 62010 𝑥 70398,52003
𝑟=
√7 𝑥 550618900 − (62010)2 . √7 𝑥 713142870,8 − (70398,52003)2
𝑟 = 0,9112
berbanding lurus antara 2 variabel tersebut. Jika speed compressor naik maka
variabel proses (variabel bebas) yaitu speed compressor serta parameter optimasi
54
(variabel terikat) yaitu jumlah H2/HC, kita bisa menentukan nilai koefisien
pengaruh terhadap parameter optimasi yaitu H2/HC. Untuk korelasi antara Speed
yaitu speed compressor dan variabel terikat yaitu jumlah H2/HC. Dari hasil
Tabel 4.12. Analisis regresi antara variabel bebas dan vaiabel terikat
Standardized
Unstandardized Coefficients
Model Coefficients
B Std Error Beta t Sig
1. (Constant) -5371,527 3200,897 -1,678 0,154
VAR00002 1,744 0,361 0,907 4,826 0,005
Dari tabel diatas, maka dapat dituliskan fungsi objektifnya adalah Y = -5371,527
+ 1,744X1. Dengan menentukan nilai Y sebesar 9200 (ratio H2/HC minimum)
55
4.7.3 Perubahan parameter setelah Optimasi
Mencari kapasitas baru, head baru dan daya baru setelah penurunan speed :
n'
1. Kapasitas Baru (Q’) = QLama x
n
8355
= 32177 x
88844 ,29
= 303408,498 Nm3/h
n' 2
2. Head Baru (H’) = HLama x
n
8355 2
= 6900,36152 x
88844 ,29
= 6157,98456 M
n' 3
3. Daya Baru (N’) = NLama x
n
8355 3
= 1015,32 x
88844 ,29
= 855,959227 KW
56
Jadi, dibandingkan dengan jalannya operasi saat ini, dengan penurunan
= 129.143,621 USD/year
Hindari kontak langsung dengan uap atau cairan baik melalui pernafasan,
57
V. SIMPULAN
5.1 Simpulan
1. Dari segi penggerak, penggunaan HP steam dapat lebih dihemat. Terlihat dari
2. Untuk kebutuhan proses saat ini penurunan putaran ini masih memenuhi
dari 75,1312% pada kondisi saat ini menjadi 70,9767% dibandingkan desain
4. Recycle Gas Compressor 212-C-1 saat ini masih dalam keadaan baik dan
58
5.2 Saran
penulis dapat memberikan saran agar perlu dilakukan hal-hal sebagai berikut :
Operator lebih peduli dan lebih kritis dalam memperhatikan hal-hal seperti
kelebihan kapasitas dan mencari kondisi operasi yang lebih baik lagi untuk
Perlu diadakan kalibrasi pada alat dan instrumentasi agar didapatkan kondisi
59
DAFTAR PUSTAKA
60
Lampiran 1 : Proses Flow Diagram Hydrocracker Unibon
Lampiran 2 : Centrifugal Compressor Data 1
Lampiran 3 : Centrifugal Compressor Data 2
Lampiran 4 : Centrifugal Compressor Data 3
Lampiran 5 : Centrifugal Compressor Data 4
Lampiran 6 : Curva Performance Centrifugal Compressor
Lampiran 7 : Steam Turbines Data
Lampiran 8 : Tabel Gas Properties
Lampiran 9 : Tabel Gas Properties (lanjutan)
Lampiran 10 : Molar Heat Capacity MCp (Ideal-Gas State), Btu/(lb mol-°R)
Lampiran 11 : Compressor 212-C-1
Lampiran 12 : Compressibility Chart
Lampiran 13 : Compressibility Chart (lanjutan)
Lampiran 14 : Blok Flow Diagram PT Pertamina RU II Dumai