Upload
maulana-agung-tristanto
View
306
Download
42
Embed Size (px)
Citation preview
LAPORAN TUGAS KHUSUS
KERJA PRAKTEK
PT. PERTAMINA (PERSERO) REFINERY UNIT V
BALIKPAPAN
Periode : 1 Juli 2015 – 30 Agustus 2015
OPTIMASI ALIRAN REFLUKS PADA KOLOM
NAPHTHA SPLITTER (C-1-06)
Disusun Oleh :
Maulana Agung Tristanto
(2312.100.120)
Pembimbing:
Dani Wibowo, ST.
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2015
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Crude Distillation Unit IV (Plant-1) adalah salah satu unit yang termasuk
didalam Hydroskimming Complex di Kilang Balikpapan II. CDU IV ini didesain
untuk mengolah campuran minyak mentah yang berasal dari Handil dan Bekapai.
Kapasitas unit ini adalah 200 MBSD. Karena adanya keterbatasan pasokan crude
dari Handil dan Bekapai yaitu Handil (60 %) dan Bekapai (40 %), CDU IV juga
mengolah crude dari lapangan minyak lainnya baik dari dalam maupun luar
negeri. Karena crude yang diolah di CDU IV berasal dari berbagai sumber, crude
umpan CDU IV disebut cocktail crude. CDU IV dirancang untuk mendistilasi
minyak bumi menjadi tujuh macam fraksi produk yang masing-masing memiliki
rentang titik didih yang spesifik.
Produk-produk yang dihasilkan oleh CDU IV antara lain berupa Light
Naphta, Heavy Naphtha, Kerosene, Light Gas Oil, Heavy Gas Oil, dan Residue.
Untuk produk berupa kerosene, Light Gas Oil, Heavy Gas Oil, dan Residue
diperoleh dari proses distilasi atmosferik, yakni pemisahan fraksi-fraksi yang
terdapat dalam campuran minyak berdarsarkan titik didihnya, yang dilakukan
didalam crude column (C-1-01). Overhead product dari kolom C-1-01 ini masih
berupa campuran uap yang terdiri atas komposisi LPG, Heavy Naphtha, dan Light
Naphtha. LPG dipisahkan di kolom stabilizer (C-1-05) yang selanjutnya dikirm
ke LPG Recovery (Plant-6). Produk bawah dari stabilizer column masih
mengandung campuran Light Naphtha dan Heavy Naphtha. Pemisahan kedua
komponen ini dilakukan di Naphtha Splitter (C-1-06) dengan cara distiliasi
atmosferik untuk menghasilkan produk atas berupa Light Naphtha dan produk
bawah berupa Heavy Naphtha.
Naphtha Splitter beroperasi pada kondisi tekanan atas kolom 1.05
kg/cm2g dan tekanan bawah kolom 1.45 kg/cm
2 g. Berdasarkan desain alat ini
memiliki jumlah tray sebanyak 28 buah. Suhu operasi atas kolom adalah sebesar
80°C dan suhu bawah kolom sebesar 145°C. Produk bawah dialirkan ke E-1-13
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
2
untuk mendinginkan circulating LGO. Sedangkan produk atas kolom sebagian
dikembalikan lagi ke kolom sebagai refluks dan sebagian lagi dialirkan sebagai
produk Light Naphtha.
Optimasi kondisi operasi perlu dilakukan untuk meningkatkan kuliatas
produk agar lebih sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan sekaligus untuk
meningkatkan yield dari produk Heavy Naphtha.Sebagai langkah awal optimasi
kondisi operasi, maka perlu dilakukan suatu simulasi yang dapat menggambarkan
kinerja unit untuk menghasilkan produk yang sesuai standar.
Kondisi yang ada sebelumnya bahwa refluks tidak dioperasikan karena
adanya faktor hammering yang diakibatkan adanya air di aliran refluks. Selain itu
faktor penghambat lain saat dioperasikan refluks adalah kesulitan dalam menjagga
pressure dan top temperature C-1-06.
Aliran produk bawah dari kolom Stabilizer dikontrol oleh flow control
FCV242 yang memiliki kapasitas maksimal 280 m3/hr, sehingga feed masuk ke
kolom Naphtha Splitter sangat terbatas. Oleh karena itu, dibuat desain baru
dengan melakukan modifikasi bypass sehingga aliran produk bawah kolom
Stabilizer langsung dialrikan sebagai feed kolom Naphtha Splitter. Kondisi
tersebut berdampak pada feed temperature yang mengalami peningkatan,
sehingga refluks harus dioperasikan guna menjaga proses didalam kolom Naphtha
Splitter.
I.2 Ruang Lingkup
Penulisan Laporan Khusus ini dibatasi hanya pada optimasi Naphtha
Splitter dengan mengatur nilai refluks pada kolom Naphtha Splitter (C-1-06) dan
juga faktor-faktor lain yang dapat mempengaruhi hasil optimasi. Batasan dalam
pengerjaan laporan ini adalah data-data yang digunakan. Data feed yang
digunakan adalah berdasarkan analisa lapangan pada tanggal 15 Juli 2015.
Sebagian kondisi operasi disesuaikan dengan data aktual di lapangan dan yang
lain diambil dari data desain alat.
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
3
I.3 Tujuan
Tujuan penulisan laporan ini adalah :
1. Mensimulasikan kolom Naphtha Splitter C-1-06 pada kondisi actual
dengan menggunakan software HYSYS V7.3.
2. Optimasi refluks untuk meningkatkan kualitas produk dan juga yield
Heavy Naphtha.
3. Membandingkan hasil setelah dioperasikan refluks dan sebelum
dioperasikan refluks.
I.4 Metode Pendekatan
Metode pendekatan yang digunakan dalam penyusunan Laporan Tugas
Khusus ini adalah menggunakan pendekatan studi literatur, data analisa
laboratorium dan lapangan, serta simulasi proses dengan menggunakan software
HYSYS. Dengan menggunakan software HYSYS ini dibutuhkan data analisa
laboratorium dan lapangan serta studi literatur untuk mampu membuat dan
mensimulasikan proses pada kolom Naphtha Splitter.
I.5 Sistematika
Sistematika Laporan Tugas Khusus ini terdiri atas 5 Bab dengan masing-
masing babnya memiliki sub-bab tersendiri. Bab-bab yang terdapat dalam
Laporan Tugas Khusus ini adalah:
BAB I. Pada Bab ini dibahas mengenai Latar Belakang, Ruang Lingkup,
Maksud dan Tujuan, Metode Pendekatan, dan Sistematika.
BAB II. Pada Bab ini dibahas mengenai deskripsi keadaan dan gejala
permasalahan, dimensi permasalahan, dan perumusan pokok
permasalahan.
BAB III. Pembahasan Masalah berisi tentang interpretasi data dan informasi
yang telah dikumpulkan, penggunaan simulasi HYSYS, serta data
hasil dan pembahasan.
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
4
BAB IV. Penutup, yang berisi kesimpulan dan saran-saran untuk perbaikan
ke depannya.
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
5
BAB II
IDENTIFIKASI MASALAH
II.1 Dasar Teori
II.1.1 Distilasi
Distilasi adalah suatu proses yang melibatkan campuran liquid atau uap
yang terdiri dari dua atau lebih komponen dipisahkan menjadi fraksi komponen
yang diinginkan, dengan memasukan dan mengeluarkan panas. Pemisahan
komponen dari campuran liquid dengan distilasi tergantung pada titik didih
masing-masing komponen. Dan juga tergantung pada konsentrasi, karena masing-
masing mempunyai karakteristik titik didih. Sehingga proses distilasi tergantung
pada karakteristik tekanan uap campuran liquid.
Dalam kolom distilasi akan terdapat transfer panas atau energi yang tentu
akan menaikan tekanan uap, di mana tekanan uap berhubungan dengan titik didih.
Liquid akan mendidih pada saat tekanan uapnya sama dengan lingkungannya.
Kemudahan liquid untuk mendidih tergantung pada jumlah komponen volatile
yang ada pada liquid. Liquid dengan tekanan uap tinggi (high volatility) akan
menguap pada temperatur yang lebih rendah. Distilasi terjadi karena adanya
perbedaan komponen volatility pada campuran liquid.
Perpindahan massa pada kolom distilasi terjadi pada suatu stage dengan
memanfaatkan kesetimbangan fasa uap-cair dari suatu komponen. Tekanan uap
liquid pada temperatur tertentu terjadi kesetimbangan antara molekul
meninggalkan atau masuk permukaan liquid. Cairan dan uap yang tidak berada
dalam kondisi setimbang akan dikontakkan hingga terjadi perpindahan massa dan
produk dalam stage tersebut akan mendekati kondisi kesetimbangan. Komponen-
komponen volatile diharapkan akan banyak berada pada uap yang meninggalkan
stage dibandingkan dengan uap yang memasuki stage, sebaliknya diharapkan
cairan yang meninggalkan stage akan memiliki komponen-komponen volatile.
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
6
Bila proses ini dilakukan berulang-ulang diharapkan akan di dapatkan derajat
pemisahan yang tinggi. Distilasi secara umum dapat dibedakan menjadi:
a. Distilasi Atmosferik
Distilasi atmosferik merupakan tahap pemisahan yang sangat
penting.Operasi pemisahan ini didasarkan atas volatilitas dan perbedaan titik didih
komponen-komponennya penyusun minyak bumi. Batasan yang digunakan dalam
operasi distilasi minyak mentah adalah temperatur. Temperatur yang terlalu tinggi
dapat menyebabkan terikutnya fraksi-fraksi berat kedalam produk atas sehingga
menjadikan produk tidak pada spesifikasi yang baik. Begitu pula sebaliknya,
apabila temperatur yang digunakan terlalu rendah maka dapat menyebabkan
fraksi-fraksi ringan yang seharusnya menjadi produk atas terikut kedalam fraksi
berat produk bawah. Hal ini membuat temperatur memegang peranan penting
dalam proses distliasi. Batasan operasi distilasi minyak mentah adalah temperatur
karena temperatur yang tinggi dapat menyebabkan degradasi stok yang berharga
seperti stok dasar minyak pelumas dan pipa-pipa tanur akan mengalami
pengkokasan dengan cepat.
Tekanan operasi proses ini adalah tekanan atmosfir sehingga perbedaan
titik didih yang digunakan adalah titik didih pada tekanan atmosfir. Temperatur
operasi yang dipakai adalah 340-350oC. Fraksi minyak yang memiliki titik didih
di atas 350°C keluar sebagai produk bawah sedangkan fraksi minyak yang
memiliki titik didih di bawah 350oC keluar sebagai produk atas.
Produk-produk yang dihasilkan oleh suatu unit distilasi atmosferik pada
proses pengilangan minyak bumi adalah sebagai berikut:
Gas, yang dapat digunakan langsung untuk bahan bakar kilang.
Straight Run Naphta, yang dapat dipisahkan untuk menghasilkan LPG
dan bahan untuk premium.
Light Gas Oil (LGO) dan Heavy Gas Oil (HGO), yang keduanya
merupakan bahan campuran pembuatan Automotive Diesel Oil (ADO)
yang sering disebut Solar.
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
7
Long residue, yang dapat dipisahkan lebih lanjut pada unit distilasi
vakum menjadi fraksi yang lebih berharga.
b. Distilasi Vakum
Distilasi vakum digunakan untuk memisahkan fraksi-fraksi minyak bumi
yang memiliki titik didih di atas 350oC keluaran dari distilasi atmosferik. Pada
tekanan atmosfer pemisahan fraksi minyak berat (long residue) hanya dapat
dilakukan pada temperatur tinggi karena long residue tersebut memiliki titik didih
yang tinggi. Tekanan vakum bertujuan untuk menurunkan titik didih umpan
karena pada temperatur tinggi sebagian fraksi minyak bumi mengalami
perengkahan. Tekanan vakum yang digunakan adalah berkisar antara 30-80
mmHg absolut.yang dihasilkan oleh sistem ejektor yang menggunakan steam
sebagai media penurun tekanan.
Distilasi vakum menghasilkan produk berupa LVGO (Light Vacuum Gas
Oil), HVGO (Heavy Vacuum Gas Oil), MVGO (Medium Vacuum Gas Oil) dan
vakum residu. HVGO selanjutnya masuk ke unit perengkahan dengan injeksi
hidrogen (Hydrocracking). LVGO dapat langsung digunakan sebagai bahan
campuran ADO (Automotive Diesel Oil) dan IDO (Industrial Diesel Oil).Vakum
residu dapat diolah lebih lanjut melalui unit perengkahan katalitik.
c. Distilasi Bertekanan
Distilasi bertekanan dilakukan untuk minyak yang sudah menguap pada
temperatur kamar.Pada umumnya diaplikasikan pada Light End Unit seperti
Debutanizer, Depropanizer, dan NaphthaSplitter).
Variabel Operasi
Variabel-variabel yang mempengaruhi operasi kolom splitter adalah
sebagai berikut:
a. Temperatur umpan masuk kolom
Temperatur umpan mempengaruhi jumlah komponen yang teruapkan pada
flash zone, bila temperatur terlalu rendah, maka akan banyak fraksi ringan
yang jatuh ke produk bawah dan sebaliknya bila terlalu tinggi fraksi berat
akan terikut ke atas
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
8
b. Tekanan kolom
Tekanan kolom akan berpengaruh terhadap temperatur penguapan cairan,
bila tekanan kolom rendah maka temperatur yang dibutuhkan juga rendah.
c. Sifat fisik umpan
Semakin banyak fraksi berat pada umpan, maka dibutuhkan energi yang
lebih besar untuk memisahkannya.
d. Refluks
Refluks berfungsi untuk menurunkan beban pendinginan pada kondensor,
dengan pendinginan ini secara tidak langsung refluks mempengaruhi
perolehan produk. Bila laju refluks terlalu tinggi dkhawatirkan fraksi
ringan akan terikut pada fraksi di bawahnya dan begitu juga sebaliknya.
II.1.2 Naphtha Splitter(C-1-06)
Naphtha Splitter didesain untuk memisahkan Light Naphtha dan Heavy
Naphtha. Light Naphtha secara prinsip mengandung pentane dan hexane dengan
fraksi ringan hasil distilasi yang baik untuk campuran bahan bakar. Light Naphtha
tidak mengandung molekul hydrocarbon, pada tingkatan apapun, yang dapat
diolah dengan mudah pada proses Platforming. Maka dari itu, dengan
memisahkan Light Naphtha dengan menggunakan Naphtha Splitter, unit
Platforming tidak dibebani dengan hydrocarbon yang tidak bisa dikonversi secara
katalitis untuk mendapatkan nilai oktan yang lebih tinggi.
Feed yang digunakan untuk Naphtha Splitter merupakan produk bawah
dari kolom Stabilizer (C-1-05). Naphtha Splitter beroperasi pada tekanan atas
kolom sebesar 1.05 kg/cm2g, sekitar 9 kg/cm
2g lebih rendah dari tekanan kolom
Stabilizer sehingga liquid produk bawah tidak perlu dipompa terlebih dahulu.
Feed masuk dikontrol dengan menggunakan flow controller yang diatur baik naik
maupun turun secara otomatis berdasarkan level controller dari kolom Stabilizer.
Kolom Naphtha Splitter adalah kolom fraksionator yang memliki 28 valve
tray dengan diameter tray sebesar 3100 mm. Pada tray nomor 1-13 memiliki nilai
tray spacing sebesar 600 mm. Lalu pada tray nomor 14 dan 15 memiliki nilai tray
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
9
spacing sebesar 1400 mm dan untuk tray nomor 16-28 tray spacing-nya bernilai
1750 mm. Tray-tray ini terbuat dari carbon steel dengan straight downcomers.
Feed memasuki kolom pada tray nomor 15. Tray nomor 1-14 yang berada diatas
tray masuk feed merupakan two pass trays, sedangkan tray yang berada
dibawahnya yakni nomor 15-28 merupakan three pass trays.
Panas yang masuk kedalam kolom dipenuhi dengan memanaskan bottom
liquid menggunakan circulating Light Gas Oil yang merupakan produk dari
kolom Crude Distillation (C-1-01). Naphtha Splitter Reboiler (E-1-13)
merupakan Heat Exchanger tipe horizontal thermosyphon. Bagian bawah kolom
dijaga pada suhu sekitar 145°C dengan mengatur aliran dari Light Gas Oil di
rerboiler E-1-13.
Semua Light Naphtha terdistilasi sebagai produk atas kolom dan
terkondesasi oleh pendingin udara di Naphtha Splitter Condenser (Ea-1-26). Uap
yang terkondensasi diakumulasikan didalam Naphtha Splitter Receiver (C-1-12)
pada suhu sekitar 55°C. Uap produk atas yang meninggalkan Naphtha Splitter
termasuk aliran refluks berfungsi untuk mengontrol heat balance dari kolom.
Refluks dihitung untuk sekitar 85% dari aliran yang terdistilasi pada bagian atas
selama kondisi normal. Refluks Ratio ke feed sekitar 0.5 banding 1. Sisanya yang
merupakan Light Naphtha dipompa ke tangki penyimpanan melalui Light
Naphtha Product Cooler (E-1-18) yakni pendingin dengan air laut sebagai media
pendinginannya. Pompa produk Naphtha Splitter bagian atas (G-1-16 A/B)
berfungsi untuk memompa produk atas kembali ke top tray Naphtha Splitter
sebagai refluks dan sisanya dipompa ke tangki penyimpanan.
Sisa dari produk Light Naphtha dilepaskan ke tangki penyimpanan
berdasarkan suhu dari tray nomor 5. Pada kondisi normal, tray nomor 5 berada
pada suhu antara 89-90°C. Apabila suhu pada tray tersebut menurun, maka
temperature controller akan melepas lebih banyak Light Naphtha ke tangki
penyimpanan, atau dengan kata lain adalah mengurangi aliran refluks dari Light
Naphtha. Hal ini akan menyebabkan level pada Naphtha Splitter Receiver
mengalami penurunan. Receiver controller berfungsi untuk menajaga level pada
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
10
Naphtha Splitter Receiver. Apabila tray nomor 5 mengalami peningkatan suhu,
produk sisa yang dikirim ke tangki penyimpanan dikurangi untuk meningkatkan
aliran refluks. Hal ini bertujuan untuk menjaga level pada receiver.
Produk Heavy Naphtha dari Naphtha Splitter menyediakan bagian penting
dari feed untuk unit Naphtha Hydrotreating, Plant 4, dan juga untuk Platformer,
Plant 5. Sekitar setengah dari produk Heavy Naphtha yang dihasilkan oleh crude
unit dikirim ke tangki penyimpanan.untuk ekspor. Total aliran didinginkan
terlebih dahulu dengan menggunakan air cooler (E-1-27) hingga suhunya
mencapai 55°C dan selajutnya didinginkan lagi hingga mencapai suhu 38°C pada
sea water product cooler (E-1-17). Heavy Naphtha yang menuju ke tangki
penyimpanan. Aliran ini dikontrol oleh flow controller yang direset berdasarkan
level controller pada Naphtha Splitter.
II.2 Deskripsi Keadaan dan Gejala Masalah
Kondisi operasi aktual yang dijalankan pada kilang saat ini berbeda
dengan kondisi desain diawal. Hal ini dapat disebabkan oleh kondisi alat ataupun
pabrik yang sudah tua sehingga performance-nya sudah tidak optimum seperti
saat awal dilakukan desain. Hal ini berdampak pada penurunan kuantitas produk
untuk tetap menjaga kualitas produk sesuai dengan spesifikasi.
Kondisi aktual yang terjadi pada saat refluks dioperasikan adalah
terjadinya hammering pada kolom Naphtha Splitter. Hal ini disebabkan karena
ikut terikutnya air hingga masuk ke dalam Naphtha Splitter Receiver. Karena
adanya hammering itu maka refluks diberhentikan operasinya. Namun pada
teorinya refluks memiliki peranan penting dalam mengendalikan kualitas pada
proses distilasi. Ini berarti tanpa dioperasikannya refluks akan mempengaruhi
kualitas produk.
Selain itu, perubahan desain yang terjadi di aliran produk bawah pada
kolom Stabilizer akan mempengaruhi kondisi feed kolom Naphtha Stabilizer.
Desain terbaru untuk aliran ini adalah adanya aliran produk bawah dari kolom
Stabilizer yang di-bypass langsung menuju ke aliran feed Naphtha Splitter. Aliran
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
11
yang seharusnya mengalami proses pendinginan terlebih dahulu langsung di-
bypass untuk masuk sebagai feed, sehingga menyebabkan suhu feed akan
mengalami peningkatan. Tentunya hal ini akan mempengaruhi proses distilasi
pada kolom Naphtha Splitter. Seperti yang kita ketahui bahwa refluks berperan
penting dalam meningkatkan kualitas produk pada proses distilasi. Dengan adanya
refluks yang optimal, maka komposis produk pun juga akan semakin mendekati
spesifikasi yang diinginkan. Untuk lebih jelasnya mengenai proses pada Naphtha
Splitter, dapat dilihat pada flow diagram Gambar II.1.
II.3 Dimensi Permasalahan
Dengan dilakukan optimasi flow refluks Naphtha Splitter untuk
meningkatkan kualitas dari aliran produk Light Naphtha dan Heavy Naphtha tentu
akan mempengaruhi kondisi operasi kolom Naptha Splitter. Selain itu, hal
tersebut juga dapat memperngaaruhi kondisi operasi alat pendukung lainnya serta
kuantitas produk itu sendiri. Oleh karena itu, perlu dilakukan simulasi untuk
mengetahui kondisi optimum flow refluks untuk mendapatkan hasil yang terbaik.
II.4 Perumusan Masalah
Pokok permasalahan yang akan dibahas dalam Laporan Tugas Khusus ini
meliputi :
1. Simulasi kolom Naphtha Splitter pada kondisi aktual dengan HYSYS
V7.3
2. Pengaruh flow refluks terhadap kuantitas dan kualitas produk Light
Naphtha dan Heavy Naphtha
3. Perbedaan produk Light Naphtha dan Heavy Naphtha pada saat adanya
refluks dan tanpa refluks
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
12
Gambar II.1 Flow Diagram Naptha Splitter
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
13
BAB III
PEMBAHASAN MASALAH
III.1 Intepretasi Data dan Informasi
Kolom Naphtha Splitter (C-1-06) didesain untuk memisahkan antara Light
Naphtha dan Heavy Naphtha. Feed yang digunakan dalam proses ini merupakan
produk bawah dari kolom Stabilizer (C-1-05). Kolom Naphtha Splitter memiliki
spesifikasi desain dengan tekanan atas kolom sebesar 1.05 kg/cm2g dan tekanan
bawah kolom 1.41 kg/cm2g. Untuk lebih jelasnya, spesifikasi kolom Naphtha
Splitter (C-1-06) dapat dilihat pada tabel III.1.
Tabel III.1 Spesifikasi kolom Naphtha Splitter
Spesifikasi Desain
Tekanan (kg/cm2g)
Top
Bottom
1.05
1.41
Temperatur (°C)
Top
Bottom
80
145
Diameter (mm) 3100
Tipe Tray Valve
Jumlah Tray 28
Tray Spacing (mm)
Tray 1-13
Tray 14-15
Tray 16-28
600
1400
750
Feed masuk ke kolom Naphtha Splitter merupakan produk bawah dari
kolom Stabilizer (C-1-05) yang merupakan campuran dari Light Naphtha dan
Heavy Naphtha. Sebelum memasuki kolom Naphtha Splitter, feed mengalami
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
14
proses pendinginan di E-1-14. Pada kondisinya nyatanya, komposisi feed kedalam
kolom Naphtha Splitter sulit untuk diidentifikasi secara akurat dikarenakan tidak
adanya sampling point untuk mengambil data aktual dan tidak adanya analisa
secara rutin. Oleh karena itu, dalam menjalankan simulasinya, komposisi feed
yang digunakan didasarkan pada komposisi produk Light Naphtha dan Heavy
Naphtha. Dengan menggunakan bantuan sistem Oil Manager pada simulasi
HYSYS, akan dapat ditentukan komposisinya. Pada pengerjaan Tugas Khusus ini,
data yang digunakan adalah data hasil analisa aktual pada tanggal 15 Juli
2015.Data yang digunakan dapat dilihat pada tabel III.2 dan III.3.
Tabel III.2 Data Analisa Light Naphtha
Spesifikasi Nilai
Specific Gravity (kg/m3) 690.5
IBP (°C) 38
Assay Percent (%)
5
10
20
30
40
50
60
70
80
90
95
48
51
55
59
63
68
74
79
85
94
100
FBP (°C) 132
*Data tanggal 15 Juli 2015
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
15
Tabel III.3 Data Analisa Heavy Naphtha
Spesifikasi Nilai
Specific Gravity (kg/m3) 756.7
IBP (°C) 82
Assay Percent (%)
5
10
20
30
40
50
60
70
80
90
95
92
96
101
105
109
113
117
122
128
137
147
FBP (°C) 176
*Data tanggal 15 Juli 2015
Berdasarkan data-data analisa pada tanggal 15 Juli diatas, pendekatan
aliran feed untuk kolom Naphtha Splitter (C-1-06) dapat dihitung dengan
menggunakan bantuan Oil Manager pada program HYSYS. Spesifikasi kolom
Naphtha Splitter pada tabel III.1 juga menjadi dasar dalam pembuatan simulasi
pada program HYSYS. Dari data-data yang dimiliki diatas,feed masuk kolom
Naphtha Splitter dapat dibuat dengan meng-calculate data-data Light Naphtha
dan Heavy Naphtha menggunakan Oil Manager.
Data yang telah didapatkan kemudian dicampurkan hingga menjadi satu
feed aliran Naphtha dengan spesifikasi setelah dicampur dengan menggunakan
object mixer dapat dilihat pada tabel III.4.
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
16
Tabel III.4 Data Feed Naphtha Splitter Berdasarkan Simulasi Oil Manager
Spesifikasi Nilai
IBP (°C) 54
Assay Percent (%)
5
10
20
30
40
50
60
70
80
90
95
ASTM D86 (°C)
67
75
86
90
97
106
108
114
118
129
142
FBP (°C) 164
*Data tanggal 15 Juli 2015
Dengan menggunakan data feed pada tabel III.4, simulasi proses pada
kolom Naphtha Splitter dapat dilakukan. Dalam menjalankan simulasinya, kondisi
kolom disesuaikan dengan hasil analisa aktual di lapangan seperti data overhead
pressure dan bottom pressure pada kolom.Data-data yang digunakan untuk
melengkapi aliran feed pada kolom Naphtha Splitter disesuaikan dengan data
aktual yang diambil dari hasil analisa pada tanggal 15 Juli 2015, dapat dilihat pada
tabel III.5
Tabel III.5 Data Analisa Feed Pada Kolom Naphtha Splitter
Spesifikasi Nilai
Volumetric Flowrate(m3/hr)
Light Naphtha
Heavy Naphtha
72.9
154.6
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
17
Tekanan Kolom (kg/cm2g)
Top
Bottom
1.36
1.72*
Feed Volumetric Flowrate (m3/hr) 227.6
Temperatur Feed (°C) 156
Reboiler
Temperatur (°C)
Flowrate (kg/hr)
140.42
363,372
Refluks
Temperatur (°C)
Flowrate (m3/hr)
92.31
51.16
*) nilai didapatkan dari ΔP desain karena tidak ada pressure indicator
Sedangkan untuk data Feed pada kolom Naphtha Splitter sesuai desain
adalah sebagai berikut:
Tabel III.6 Data Feed Pada Kolom Naphtha Splitter Sesuai Desain
Spesifikasi Nilai
Volumetric Flowrate (m3/hr) 238.8
Temperatur Feed (°C) 130
Untuk dapat menjalankan simulasi sesuai dengan proses pada Naphtha Splitter
dibutuhkan beberapa alat pendukung seperti data Heat Exchanger, Fin-fan, dan
juga pompa. Data-data tersebut didapatkan dari data sheet peralatan.Namun tidak
semua dijalankan sesuai dengan kondisi pada desain. Spesifikasi alat-alat
pendukung dapat dilihat pada tabel III.7
Tabel III.7 Spesifkasi Heat Exchanger, Fin-fan, dan Pompa Pada Proses Naphtha Splitter
Alat Spesifikasi Nilai
G-1-16 A/B Duty (kW) 75
G-1-17 A/B Duty (kW) 85.5
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
18
Ea-1-26 ΔP (kg/cm
2) 0.21
Duty (kcal/hr) 9.18 x 106
E-1-13
ΔP (kg/cm2) 0.07
Duty (kcal/hr) *3.05 x 10
6
8.80 x 106
Ea-1-27 ΔP (kg/cm
2) 0.3501
Tout (°C) 55
E-1-17 ΔP (kg/cm
2) 1.05
Tout (°C) 38
E-1-18 A/B/C ΔP (kg/cm
2) 0
Tout (°C) 38
*) data disesuaikan pada kondisi plant test
III.2 Penggunaan Simulasi HYSYS
Data-data penting dalam menjalankan simulasi pada program HYSYS
sudah dijelaskan pada sub-bab III.1 diatas.untukUnit-unit operasi yang digunakan
pada simulasi ini meliputi :
1. Mixer
Mixer digunakan untuk mencampurkan dua atau lebih fluida input dengan
output satu aliran fluida. Namun jika menggunakan mixer maka aliran
ouput akan secara otomatis terkalkulasi.
2. Absorber
Absorber digunakan untuk memisahkan aliran feed yang terdiri dari Light
Naphtha dan Heavy Naphtha. Dalam penggunaannya, dibutuhkan Top
Stage Inlet dan juga Bottom Stage Inlet. Selain itu juga dibutuhkan data
top pressure dan bottom pressure. Aliran ini yang nantinya dijadikan
sebagai aliran top refluks dan juga reboiler.
3. Heater
Heater digunakan untuk menggantikan proses pemanasan yang pada
kondisi aktualnya dilakukan dalam Heat Exchanger. Dengan memasukkan
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
19
data pressure drop dan duty dari heat exchanger pada data sheet, heater
dapat berfungsi sebagai pengganti proses pada HE. Pada simulasi ini,
heater digunakan pada reboiler.
4. Cooler
Cooler digunakan untuk menggantikan proses pendinginan baik yang
dilakukan oleh Fin-fan maupun Heat Exchanger. Pada simulasi ini, cooler
menggantikan peran dari condenser yang utamanya digunakan pada saat
mensimulasi aliran refluks.
5. Pump
Unit operasi Pump digunakan untuk merepresentasikan kerja pompa yang
terdapat pada kondisi aktual proses.
6. Tee
Tee digunakan untuk mensimulasikan proses splitting yang terdapat pada
aliran proses. Pada simulasi ini, Tee digunakan untuk merepresentasikan
aliran split pada refluks dan reboiler.
7. Separator
Pada simulasi ini separator digunakan untuk memisahkan antara gas dan
Light Naphtha yang terkandung didalam overhead product dari kolom
absorber.
8. Recycle
Recycle berfungsi untuk menyesuaikan/menghitung kembali varibel yang
telah dispesifikasi. Berdasarkan perbedaan itu tadi, HYSYS memodifikasi
aliran yang telah dikalkulasi dan mengembalikannya ke aliran awal.
Dengan menggunakan unit-unit operasi yang terdapat pada HYSYS seperti yang
telah dijelaskann sebelumnya, maka akan dihasilkan suatu diagram proses
simulasi kolom Naphtha Splitter seperti pada gambar III.1
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
20
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
21
III.3 Data Hasil dan Pembahasan
Untuk mampu menyelesaikan permasalahan dari laporan ini, ada beberapa
langkah yang harus dilakukan untuk mampu mendapatkan nilai-nilai yang akurat.
Hasil pengerjaan simulasi ini dibagi menjadi beberapa sub-bab meliputi :
1. Simulasi kolom Naphtha Splitter pada kondisi desain
2. Simulasi kolom Naphtha Splitter pada kondisi aktual dengan refluks
3. Simulasi kolom Naphtha Splitter pada kondisi aktual tanpa refluks
4. Optimasi kolom Naphtha Splitter pada kondisi aktual
5. Perbandingan data analisa aktual sebelum dan sesudah adanya refluks
III.3.1 Simulasi Kolom Naphtha Splitter Pada Kondisi Desain
Untuk menunjukkan apakah simulasi ini akan menunjukkan nilai yang
akurat, pertama dilakukan simulasi berdasarkan desain. Semua kondisi operasi
disesuaikan dengan kondisi desain, yakni kondisi feed masuk Naphtha Splitter,
kondisi operasi kolom Naphtha Splitter dan semua alat-alat penunjang lainnya,
serta aliran refluks sesuai desain sebesar 105 m3/hr. Namun untuk aliran feed
masuk Naphtha Splitter tidak ada data aktual distilasinya sehingga digunakan ata
aktual hasil distilasi pada tanggal 15 Agustus 2015 yang kemudian diolah dengan
Oil Manager pada HYSYS untuk mendapatkan pendekatan aliran feed kolom
Naphtha Splitter.
Untuk dapat mengetahui pengaruh perubahan aliran refluks terhadap hasil
distilasi sesuai metode ASTM D86, aliran produk Heavy Naphtha maupun Light
Naphtha, serta temperatur reflux dan reboiler maka dilakukan trial untuk rentang
nilai aliran refluksmulai dari minimum hingga 150 m3/hr. hubungan tersebut dapat
dilihat pada gambar grafik dibawah ini:
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
22
Gambar III.2 Grafik Hubungan Aliran Refluks vs Produk Heavy Naphtha dan Light
Naphtha
Gambar III.3 Grafik Hubungan Aliran Refluks vs Nilai Gap/Overlap
0
50
100
150
200
250
0 50 100 150 200
Alir
an P
rod
uk
(m3 /
hr)
Aliran Refluks (m3/hr)
Heavy Naphtha
Light Naphtha
-20
-10
0
10
20
30
40
0 20 40 60 80 100 120 140 160 Nila
i Ga
p/O
verl
ap
(°C
)
Aliran Refluks (m3/hr)
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
23
Gambar III.4 Grafik Hubungan Aliran Refluks vs Temperatur Refluks dan Reboiler
Gambar III.2, III.3, dan III.4 menunjukkan hubungan antara aliran refluks
dengan produk Heavy Naphtha dan Light Naphtha, gap atau overlap, serta
temperatur refluks dan reboiler. Dari hasil grafik tersebut kita dapat
memperikrakan optimasi aliran refluks yang akan digunakan pada saat kondisi
aktual.
Setelah dijalankan dengan kondisi operasi sesuai desain didapatkan nilai
sebagai berikut
a. Nilai aliran produk Heavy Naphtha sebesar 194.8 m3/hr. nilai ini
memiliki selisih yang sangat kecil dibandingkan produk Heavy
Naphtha sesuai desain yakni sebesar 198.3 m3/hr.
b. Dari simulasi distilasi ASTM D86, didapatkan nilai produk dengan
gap sebesar 13.35°C, masih dalam rentang nilai gap yang sesuai
spesifikasi yakni antara 11-17°C.
c. Dengan melakukan simulasi bedasarkan desain, didapatkan
perbandingan antara refluks : feed adalah sebesar 0.44 : 1. Nilai ini
mendekati nilai refluks ratio desain yakni sebesar 0.5 : 1.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200
Tem
pe
ratu
r R
efl
uks
dan
Re
bo
iler
(°C
)
Aliran Refluks (m3/hr)
T Refluks
T Reboiler
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
24
Berdasarkan hasil diatas, simulasi HYSYS cukup akurat dalam melakukan
simulasi pada kolom Naphtha Splitter dan dapat dilakukan simulasi lebih lanjut
dalam kondisi aktual pada tanggal 15 Juli 2015.
III.3.2 Simulasi Kolom Naphtha Splitter Pada Kondisi Aktual dengan Refluks
Dari data aktual kondisi temperatur aliran reboiler sebesar 140.42°C,
simulasi tidak mencapai konvergen karena temperatur terlalu rendah jika
dibandingkan dengan temperatur feed. Sehingga untuk menjalankan simulasinya,
temperatur aliran reboiler diubah sedekat mungkin dengan kondis
aktual.Temperatur yang paling mendekati dengan kondisi aktual sebesar 155°C.
Hal ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor:
a. Kondisi Heat Exhanger E-1-13 yang sudah tidak bekerja secara optimum
lagi sehingga temperatur reboiler-nya rendah. Hal ini diindikasi karena
adanya fouling pada heat exchanger E-1-13.
b. Temperatur aliran feed yang terlalu tinggi. Pada desain, aliran feed pada
kolom Naphtha Splitter seharusnya memilik temperatur sebesar 130°C.
Hal ini kemungkinan disebabkan performa E-1-14 telah mengalami
penurunan sehingga temperatur keluaran dari E-1-14 masih sangat tinggi
yakni 156°C.
Simulasi dijalankan dengan aliran refluks sesuai dengan kondisi aktual pada
tanggal 15 Juli 2015yakni sebesar 51.6 m3/hr. Berdasarkan HYSYS didaptkan
hasil:
Tabel III.8 Data Hasil Simulasi Distilasi ASTM D86 Untuk Heavy Naphtha
Spesifikasi Nilai
Volumetric Flowrate (m3/hr) 81.71
Cut Point (%)
0
5
10
ASTM D86 (°C)
98.08
102.6
105.8
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
25
20
30
40
50
60
70
80
90
95
100
112.9
116.9
120.3
122.0
126.1
131.1
135.2
147.2
158.3
174.8
Tabel III.9 Data Hasil Simulasi Distilasi ASTM D86 Untuk Light Naphtha
Spesifikasi Nilai
Volumetric Flowrate (m3/hr) 144.7
Cut Point (%)
0
5
10
20
30
40
50
70
80
90
95
100
ASTM D86 (°C)
66.03
80.68
82.17
89.79
93.97
97.33
104.8
105.8
114.1
116.7
128.3
139.2
Berdasarkan data hasil simulasi distilasi ASTM D86 pada tabel III.8 dan tabel
III.9, kita dapat mengetahui:
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
26
a. Nilai selisih antara 5% Heavy Naphtha dan 95% Light Naphtha adalah
sebesar -25.7°C, karena bernilai negatif berarti angka ini menunjukkan
adanya nilai overlap sebesar 25.7°C. Nilai overlap menunjukkan bahwa
hasil distilasi dengan metode analisa ASTM D86 menunjukkan hasil yang
buruk. Berarti berdasarkan simulasi, dengan menggunakan nilai refluks
sesuai dengan kondisi aktual sebesar 51.6 m3/hr nilai produk yang
dihasilkan masih kurang baik.
b. Nilai volumetric flowrate dari produk Heavy Naphtha sebesar 81.71 m3/hr.
Kebutuhan produk Heavy Naphtha diharapkan mendekati nilai 140 m3/hr.
Target ini didapatkan karena kebutuhan unit Naphtha Hydrotreater Unit
adalah sebesar 140 m3/hr atau sekitar 21 MBSD. Selain itu unit HC-U juga
memberikan feed berupa heavy naphtha untuk NHT sebesar 3-4 MBSD.
Dengan besar aliran refluks sesuai data aktual sebesar 51.6 m3/hr produk
Heavy Naphtha yang didapatkan masih cukup jauh dengan target yang
diharapkan yakni sebesar 140 m3/hr.
III.3.3 Simulasi Kolom Naphtha Splitter Pada Kondisi Aktual tanpa Refluks
Setelah mengetahui hasil simulasi apabila dijalankan dengan kondisi
aktual menggunakan aliran refluks, berikutnya adalah menjalankan simulasi
apabila tidak ada aliran refluks.Hal ini bertujuan untuk membandingkan
bagaimana pengaruh refluks pada proses distilasi. Karena nilai aliran refluks tidak
dapat dijalankan dengan nilai refluks sebesar 0 m3/hr, maka digunakan aliran
refluks minimal yang dapat digunakan yakni sebesar 2.4 m3/hr. Berasarkan
simulasi pada HYSYS didapatkan hasil:
Tabel III.10 Data Hasil Simulasi Distilasi ASTM D86 Untuk Heavy Naphtha
Spesifikasi Nilai
Volumetric Flowrate (m3/hr) 43.53
Cut Point (%) ASTM D86 (°C)
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
27
0
5
10
20
30
40
50
60
70
80
90
95
100
98.37
102.9
105.9
112.9
117.1
120.5
122.1
126.7
131.4
135.6
149.1
160.6
175.4
Tabel III.11 Data Hasil Simulasi Distilasi ASTM D86 Untuk Light Naphtha
Spesifikasi Nilai
Volumetric Flowrate (m3/hr) 184.8
Cut Point (%)
0
5
10
20
30
40
50
60
70
80
90
95
ASTM D86 (°C)
68.27
83.14
87.51
91.73
98.01
98.64
106.5
110.1
114.2
116.6
127.2
133.2
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
28
100 157.3
Berdasarkan data hasil simulasi distilasi ASTM D86 pada tabel III.10 dan tabel
III.11, kita dapat mengetahui:
a. Nilai selisih antara 5% Heavy Naphtha dan 95% Light Naphtha adalah
sebesar -30.3°C, karena bernilai negative berarti hal ini menunjukkan
adanya overlap sebesar 30.3°C. Rentang nilai gap yang baik untuk produk
Naphtha adalah antara 11-17 atau lebih optimal pada kisaran nilai 12.
Berdasarkan hasil simulasi tanpa menggunakan refluks (refluks minimal)
didapatkan hasil produk yang jauh dari spesifikasi karena menunjukkan
hasil overlap.
b. Nilai volumetric flowrate dari produk Heavy Naphtha sebesar 43.53
m3/hr. Kebutuhan produk Heavy Naphtha diharapkan mendekati nilai
140 m3/hr. Dengan mensimulasikan proses tanpa adanya refluks
(refluks minimal) produk Heavy Naphtha yang didapatkan masih
sangat jauh dari target.
III.3.4 Optimasi Kolom Naphtha Splitter Pada Kondisi Aktual
Berdasarkan kedua simulasi sebelumnya, pada kondisi aktual kolom
Naphta Splitter masih belum mencapai kondisi optimal baik dengan refluks
(sesuai aktual) maupun tanpa menggunakan refluks (refluks minimal). Namun
dapat dilihat pada gambar III.3 bahwa hubungan antara refluks dengan
gap/overlap memiliki trend yang cenderung berbanding lurus. Oleh karena itu,
diperlukan trial nilai refluks untuk dapat mengetahui aliran refluks yang dapat
memberikan hasil optimum
Simulasi dilakukan dengan interval pengujian pada tiap 20 m3/hr. Untuk
dapat melihat pengaruh refluks terhadap hasil gap/overlap produk, maka dibuat
grafik hubungan antara aliran refluks (m3/hr) dengan gap/overlap (°C).
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
29
*) Nilai Gap optimum
Gambar III.5 Grafik Hubungan Aliran Refluks vs Gap/Overlap
Berdasarkan gambar III.5 dapat dilihat bahwa aliran refluks memiliki
trend yang berbanding lurus dengan perubahan nilai gap/overlap.Dari grafik dapat
diketahui bahwa aliran refluks yang paling mendekati dengan nilai optimumnya
(pada gap 12) adalah saat aliran refluks sebesar 260 m3/hr dengan nilai gap
sebesar 12.13°C.
*) Nilai Aliran produk Heavy Naphtha sesuai target
Gambar III.6 Grafik Hubungan Aliran Refluks vs Aliran Produk Heavy Naphtha dan Light
Naphtha
-14 -12 -10
-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8
10 12 14 16 18 20
60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 Ga
p/o
verl
ap
(°C
)
Aliran Refluks (m3/hr)
60
80
100
120
140
160
180
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340
Alir
an P
rod
uk
(m3 /
hr)
Aliran Refluks (m3/hr) Heavy Naphtha
Light Naphtha
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
30
Jika ditinjau dari gambar III.6, dapat dilihat bahwa aliran refluks
berbanding lurus dengan aliran produk Heavy Naphtha namun berbanding terbalik
dengan produk Light Naphtha. Dari grafik diatas dapat kita tinjau, pada saat aliran
refluks sebesar 260 m3/hr (saat gap bernilai optimum 12.13) aliran produk Heavy
Naphtha memiliki nilai sebesar 155.7 m3/hr. Nilai ini mencukupi target yang
diberikan yakni berkisar 140 m3/hr.
Dari hasil tersebut, didapatkan juga nilai Reid Vapor Pressure pada Light
Naphtha bernilai 4.789 psi dan didapatkan nilai IBP pada Heavy Naphtha sebesar
102.7°C. Nilai ini masih menunjukkan angka yang baik untuk produk kolom
Naphtha Splitter.
Jadi, berdasarkan hasil simulasi dengan kondisi aktual pada tanggal 15 Juli
2015 dapat ditentukan aliran refluks yang optimal yakni sebesar 260 m3/hr atau
dengan nilai perbandingan antara refluks :feed sebesar 1.14 : 1. Nilai aliran refluks
ini sangat besar, padahal pada kondisi desain aliran refluks optimum adalah pada
105 m3/hr atau dengan perbandingan 0.44 : 1 atau jika pada kondisi desain
dibutuhkan refluks ratio sebesar 0.5 : 1. Hal ini dapat disebabkan karena aliran
feed memiliki temperatur yang sangat tinggi yakni pada 156°C atau 26°C
melebihi temperatur feed sesuai desain 130°C. Hal ini dapat kemungkinan
disebabkan oleh performa dari E-1-14 yang berfungsi mendinginkan produk
bawah Stabilizer (feed Naphtha Splitter) mengalami penurunan sehingga feed
yang seharusnya masuk pada temperatur 130°C mengalami peningkatan hingga
156°C. Selain itu, hal ini juga dapat disebabkan oleh reboiler E-1-13 yang
performanya mengalami penurunan sehingga pada kondisi aktualnya, temperatur
reboiler berada dibawah temperatur feed yakni berkisar 140°C padahal
seharusnya temperatur reboiler lebih tinggi jika bendingkan temperatur feed.
Jika desain baru mengenai aliran pada valve FCV 242 yakni adanya aliran
bypass langsung dari produk bawah Stabilizer menuju aliran feed Naohtha Splitter
jadi dioperasikan, maka temperatur feed pasti akan mengalami peningkatan.
Sehingga nantinya untuk mendapat produk yang baik dan sesuai dengan
spesifikasi diperlukan aliran refluks yang lebih banyak lagi.
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
31
Kebutuhan aliran refluks sebesar 260 m3/hr merupakan nilai yang sangat
besar, namun kebutuhan ini tetap dapat terpenuhi dengan menjalankan dua pompa
G-1-16. Satu pompa G-1-16 memiliki maksimum flowrate sebesar 194.2 m3/hr
berdasarkan data pompa yang dimiliki. Sehingga jika kedua pompa dioperasikan
akan dapat memenuhi kebutuhan aliran refluks pada proses di kolom Naphta
Splitter.
III.3.5 Perbandingan Data Analisa Aktual Sebelum dan Sesudah Refluks
Untuk dapat melihat pengaruh aliran refluks pada kondisi aktual di
lapangan, perlu dilakukan perbandingan mengenai kualitas produk kolom
Naphtha Splitter sebelum dan sesudah dioperasikannya refluks.Data yang
digunakan adalah data analisa laboratorium pada tanggal 1 Juli – 31 Juli 2015.
Berikut adalah perbandingan kualitas produk kolom Naphtha Splitter
Tabel III.12 Data Analisa Produk Kolom Naphtha Splitter Periode Bulan Juli 2015
Tanggal 5% H.Naphtha 95% L.Naphtha Gap/Overlap
L.Naphtha (m3/hr)
H.Naphtha (m3/hr)
1-Jul-15 100 122 -22 104.12 117.62 2-Jul-15 100 135 -35 111.46 128.12 3-Jul-15 94 126 -32 113.66 129.95 4-Jul-15 94 130 -36 119.16 126.59 5-Jul-15 97 132 -35 125.82 125.27 6-Jul-15 89 123 -34 117.30 127.21 7-Jul-15 98 134 -36 101.33 107.83 8-Jul-15 101 128 -27 101.05 113.96 9-Jul-15 102 131 -29 100.29 106.66
10-Jul-15 100 131 -31 101.63 100.67 11-Jul-15 100 138 -38 99.59 101.15 12-Jul-15 105 132 -27 102.45 100.61 13-Jul-15 99 126 -27 74.85 127.85 14-Jul-15 92 98 -6 66.84 149.49 15-Jul-15 92 100 -8 72.93 154.64 16-Jul-15 98 109 -11 81.81 149.28 17-Jul-15 98 115 -17 72.83 145.26 18-Jul-15 98 95 3 65.12 151.44 19-Jul-15 92 93 -1 70.26 155.19 20-Jul-15 97 95 2 71.15 144.66 21-Jul-15 95 96 -1 71.71 150.74
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
32
22-Jul-15 98 90 8 84.20 142.25 23-Jul-15 98 100 -2 90.85 135.51 24-Jul-15 95 100 -5 86.69 145.55 25-Jul-15 96 109 -13 99.70 134.28 26-Jul-15 100 109 -9 86.21 141.33 27-Jul-15 100 108 -8 81.30 145.40 28-Jul-15 101 98 3 70.19 146.63 29-Jul-15 94 108 -14 73.61 155.40 30-Jul-15 99 105 -6 87.71 148.25 31-Jul-15 98 106 -8 102.82 143.97
Pengoperasian Aliran Refluks Pertama
Berdasarkan data pada tabel III.12, kita dapat membandingkan bagaimana
kualitas dan kuantitas produk kolom Naphtha Spliter sebelum dan sesudah
pengoperasian refluks.Pengoperasian refluks dimulai pada tanggal 13 Juli 2015.
a. Sebelum dioperasikan refluks atau pada tanggal 1 Juli – 12 Juli 2015, hasil
yang didapat dari analisa laboratorium menunjukkan bahwa :
1. Produk memiliki nilai overlap yang sangat besar yaitu berkisar dari 22-
28. Nilai overlap menunjukkan hasil distilasi yang buruk, ditambah
lagi dengan range angka yang sangat besar.
2. Aliran produk Heavy Naphtha memiliki kuantitas yang relatif cukup
jauh yakni pada kisaran 99.59 m3/hr – 125.82 m
3/hr dan belum
memenuhi target produk sebesar 140 m3/hr.
b. Setelah dioperasikan refluks atau pada tanggal 14 Juli – 31 Juli 2015, hasil
yang didapat dari analisa laboratorium menunjukkan bahwa :
1. Produk memiliki nilai overlap dan gap pada kisaran -17 hingga 8.
Meskipun masih belum pada nilai gap yang baik yakni pada kisaran
11-17, namun hasil ini masih lebih baik dibandingkan dengan sebelum
dioperasikan refluks.
2. Aliran produk Heavy Naphtha memiliki kuantitas yang sudah
mencukupi target dan tidak terlampau jauh melebihi target yakni
berkisar antara 135.51 m3/hr – 155.4 m
3/hr.
Dari hasil tersebut dapat kita simpulkan bahwa dengan dioperasikannya aliran
refluks, produk kolom Naphtha Splitter memiliki kualitas dan kuantitas yang lebih
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
33
baik dibandingkan dengan sebelum dioperasikan refluks, meskipun kualitas
produknya masih belum sesuai spesifikasi yang diharapkan. Hasil ini juga
semakin memperkuat argumen bahwa performa E-1-14 dan E-1-13 telah
mengalami penurunan.
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
34
BAB IV
KESIMPULAN & SARAN
IV.1 Kesimpulan
Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, dapat disimpulkan beberapa
hal sebagai berikut :
1. Simulasi dengan menggunakan program HYSYS dapat dilakukan karena
pada saat mensimulasi kolom Naphtha Splitter pada kondisi desain
didapatkan hasil yang mendekati.
2. Dari simulasi kondisi desain didapatkan nilai perbandingan antara aliran
refluks dengan feed adalah sebesar 0.44 : 1. Sedangkan pada desain
sebesar 0.5 : 1
3. Temperatur aktual reboiler memiliki nilai yang lebih rendah dari
temperature feed yakni 140.42°C. Temperatur feed kolom Naphtha Splitter
yang digunakan pada simulasi ini sebesar 156°C.
4. Adanya indikasi bahwa kondisi reboiler E-1-13 dan heat exchanger E-1-
14 mengalami penurunan performa.
5. Pada kondisi aktual tanggal 15 Juli 2015 dengan menggunakan refluks,
kondisi produk yang dihasilkan adalah:
a. Nilai overlap sebesar -25.7°C. Nilai optimal dari hasil distilasi ASTM
D86 adalah gap dengan nilai berkisar 11-17°C.
b. Aliran produk Heavy Naphtha sebesar 81.71 m3/hr. Masih dibawah
dari nilai target yakni sebesar 140 m3/hr.
Hasil ini menunjukkan bahwa kondisi aktual masih sangat jauh dari hasil
yang diharapkan.
6. Pada kondisi aktual tanggal 15 Juli 2015 tanpa menggunakan refluks
(refluks minimum), kondisi produk yang dihasilkan adalah :
a. Nilai overlap sebesar -30.3°C. Nilai optimal dari hasil distilasi ASTM
D86 adalah gap dengan nilai berkisar 11-17°C.
b. Aliran produk Heavy Naphtha sebesar 43.53 m3/hr dan hal ini masih
dibawah dari nilai target yakni sebesar 140 m3/hr.
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
35
Hasil ini menunjukkan bahwa aliran refluks sangat berpengaruh terhadap
produk yang dihasilkan. Refluks memberikan hasil yang lebih baik
daripada tanpa aliran refluks
7. Hasil optimasi aliran refluks pada kondisi aktual menunjukan dibutuhkan
aliran refluks sebesar 260 m3/hr untuk mendapatkan gap sebesar 12.13°C
dan aliran produk Heavy Naphtha sebesar 155.7 m3/hr. Selain itu, juga
didapatkan nilai Reid Vapor Pressure Light Naphtha sebesar 4.789 psi dan
IBP Heavy Naphtha sebesar 102.7°C.
8. Dua buah pompa G-1-16 harus dioperasikan untuk memenuhi kebutuhan
aliran refluks tersebut.
9. Produk dari kolom Naphtha Splitter periode 1 Juli – 31 Juli 2015
menunjukkan hasil yang lebih baik pada saat aliran refluks dioperasikan
dibandingakan dengan tanpa aliran refluks. Sebelum refluks dioperasikan
hasil distilasi menunjukkan nilai overlap pada range -22 sampai -38°C
dengan aliran produk Heavy Naphtha sekitar 100.15 – 129.95 m3/hr.
Sedangkan setelah refluks ddioperasikan, diperoleh hasil dengan range
nilai gap/overlap antara -17 sampai 8°C dan produk Heavy Naphtha
bernilai antara 135.51 – 155.40 m3/hr.
IV.2 Saran
Berdasarkan kesimpulan yang tercantum pada sub-bab IV.1 diatas penulis
memberikan saran agar refluks dioperasikan pada range nilai 160 m3/hr – 260
m3/hr (dengan nilai refluks rasio beriksar pada 0.7 : 1 hingga 1.14 : 1) untuk
mendapatkan nilai gap/overlap antara -8°C sampai 12.13°C dengan produk Heavy
Naphtha pada range nilai 138 m3/hr – 155.7 m
3/hr.
Laporan Umum Kerja Praktek Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pertamina (Persero) Refinery Unit V – Balikpapan Juli – Agustus 2015
1
DAFTAR PUSTAKA
Geankoplis, J.C., “Transport of Unit Operation”, 3nd
edition, Allyn and Bacon, Co.,
USA, 1983.
Operating Manual “Plant 1 : Crude Distillation Unit”, Pertamina RU V Balikpapan.
Wauquier, Jean-Pierre., “Petroleum Refining Volume 2 Separation Process”, Editions
Technip., USA, 2000.