Perancangan HE Di Sebangan Gas Plant

8/11/2019 Perancangan HE Di Sebangan Gas Plant

http://slidepdf.com/reader/full/perancangan-he-di-sebangan-gas-plant 1/46

Perancangan HE diSebangan Gas PlantKing Bima Sakti



Content

• Gas Production System (2’)

• Ada apa dengan Sebanga? (2’)

• Data Gas (2’)

• STHE calculation (5’)

• Air-cooler exchanger calculation (5’)

• Kesimpulan (1’)

• Saran (1’)



Gas Production System

• Gas Well




(cont’d) • Gas Plant

Compressor

Separator

Cooler

VRU

Dehydration Plant




(cont’d) • Standard gas

• Untuk pipa transmisi gas yang di pasang di daerah daerah seperti

southerm U.S Southeast Asia, Southherm Europe dan West Africa

kandungan uap air maksimumnya adalah 7 lb/MMscf.

•Untuk daerah di Northerm U.S.A Northerm Europe, Canada, danNorthem Asia kandungan uap air maksimum nya adalah 2 – 4

lb/MMscf.

• Untuk gas alam yang akan di cairkan menjadi LNG, kandungan

uap air maksimumnya adalah 1 ppm (0,05 lb/MMscf).



Ada apa dengan Sebanga?

• Flow gas menurun hingga tak sesuai dengan desaign awal

• Engine merespon dengan menurunkan RPM

• Ingin mempertahankan putaran mesin untuk

mempertahankan reliabilitas mesin

• Modifikasi kompresor dengan menambahkan stage agar

tekanan suction bisa diturunkan

• Harapannya flow gas bisa meningkat

• Temperatur keluar kompresor jadi lebih tinggi



Quest

• Dibutuhkan penukar kalor untuk mengakomodir peningkatan

temperatur gas sebelum masuk glycol contactor



Data Gas

• 3rd discharge gas properties

Fraksi Mol Tempe rature (F)P re s s ur e

(ps ia )

De ns i ty

(mol/m3) x.rho

Volume

(m3/mol) x.v

Cp

(J/mol*K)x.Cp

Vis c os i ty

(P a*s ) x.miu

The rm.

Cond.

(W/m*K)

x.k P h a s e

H2S 0.0000 2 37 .68 34 9.7 8 17 .2 2 0 0.0012237 0 40 .618 0 1.7 5E- 0 5 0.00E+00 0.025974 0 vapor

Nitrogen 0.0602 237 .68 34 9.7 7 43 .6 4 44.767128 0.0013447 8.1E-05 29 .8 12 1. 79 46 82 4 2 .2 0E- 0 5 1.32E-06 0.032121 0.001934 vapor

Oksigen 0.0001 237 .68 34 9.7 7 49 .2 9 0.074929 0.0013346 1.33E-07 30 .6 46 0 .0 03 06 46 2 .5 5E- 05 2.55E-09 0.034135 3.41E-06 vapor

Metana 0.5666 237 .68 34 9.7 7 58 .0 3 429.499798 0.0013192 0.000747 4 1. 09 8 2 3 .2 8 612 6 8 1. 42 E- 0 5 8.03E-06 0.049174 0.027862 vapor

CO2 0.2028 237 .68 34 9.7 7 87 .5 2 159.709056 0.0012698 0.000258 4 4. 20 3 8 .9 64 36 84 1.9 3E- 0 5 3.92E-06 0.025016 0.005073 vapor

Etana 0.0714 2 37 .68 34 9.7 8 13 .4 8 58.082472 0.0012293 8.78E-05 6 8. 76 4 4 .9 09 74 96 1.2 5E- 0 5 8.93E-07 0.035523 0.002536 vapor

Propana 0.0494 237 .68 34 9.7 9 22 .6 7 45.579898 0.0010838 5.35E-05 10 6.6 8 5 .2 69 99 2 1. 13 E- 0 5 5.58E-07 0.032198 0.001591 vapor

i-Buthane 0.0087 2 37 .68 34 9.7 120 0.6 10.44522 0.0008329 7.25E-06 18 9.5 4 1. 64 89 98 1. 16 E- 0 5 1.01E-07 0.032996 0.000287 vapor

n-Buthane 0.0157 2 37 .68 34 9.7 7 618.9 119.61673 0.0001313 2.06E-06 19 2.5 6 3 .0 23 19 2 6 .7 4E- 05 1.06E-06 0.074796 0.001174 liquid

i -Pentane 0.0061 237 .68 34 9.7 7 26 6.6 44.32626 0.0001376 8.39E-07 2 03 .4 3 1. 24 09 23 0 .0 00 110 9 6.77E-07 0.083031 0.000506 liquid

n-Pentane 0.0059 237 .68 34 9.7 7 26 6.6 42.87294 0.0001376 8.12E-07 2 03 .4 3 1. 20 02 37 0 .0 00 110 9 6.54E-07 0.083031 0.00049 liquid

n-Hexane 0.0070 2 37 .68 34 9.7 66 16 46.312 0.0001512 1.06E-06 2 30 .5 2 1.6 13 64 0 .0 00 14 18 9.93E-07 0.10 119 0.000708 liquid

n-Heptane 0.0046 237 .68 34 9.7 6 02 0.9 27.69614 0.0001661 7.64E-07 2 62 .6 8 1. 20 83 28 0 .0 00 17 82 8.20E-07 0.11077 0.00051 liquid

n-Octane 0.0011 237 .68 34 9.7 5 48 7.4 6.03614 0.0001822 2E-07 2 9 5.3 6 0 .3 24 89 6 0 .0 00 22 72 2.50E-07 0.10136 0.000111 liquid

n-Nonane 0.0001 237 .68 34 9.7 5 02 8.6 0.50286 0.0001989 1.99E-08 3 28 .6 9 0 .0 32 86 9 0 .0 00 28 33 2.83E-08 0.1064 1.06E-05 liquid

n-Decane 0.0000 237 .68 34 9.7 4 63 2.4 0 0.0002159 0 36 2.3 6 0 0.0 00 33 11 0.00E+00 0.10896 0 liquid

H2O 0.0002 2 37 .68 34 9.7 52 6 64 10.5328 1.90E-05 3.8E-09 7 6. 18 6 0 .0 15 23 72 0 .0 00 24 52 4.90E-08 0.68376 0.000137 liquid

1046.05437 0.00124 54.536304 1.94E-05 0.04293



Data Gas (cont’d)

• Desired gas properties

Fraksi Mol Tempe rature (F)P re s s ur e

(ps ia )

De ns i ty

(mol/m3) x.rho

Volume

(m3/mol) x.v

Cp

(J/mol*K)x.Cp

Vis c os i ty

(P a*s ) x.miu

The rm.

Cond.

(W/m*K)

x.k P h a s e

H2S 0.0000 90 34 9.7 22 20 4 0 4.50E-05 0.00E+00 78.825 0 0.0001267 0 0.13873 0 liquid

Nitrogen 0.0602 90 34 9.7 95 1.6 2 57.28752 0.0010508 6.33E-05 30.176 1.816595 1.85E-05 1.11484E-06 0.027109 0.001632 vapor

Oksigen 0.0001 90 34 9.7 96 2 .0 9 0.096209 0.0010394 1.04E-07 30.588 0.003059 2.14E-05 2.1369E-09 0.027739 2.77E-06 vapor

Metana 0.5666 90 34 9.7 98 6 .4 6 558.9282 0.0010137 5.74E-04 38.26 21.67812 1.18E- 05 6.66945E-06 0.0369 0.020908 vapor

CO2 0.2028 90 34 9.7 10 7 9.4 218.9023 0.0009264 1.88E-04 46.563 9.442976 1.56E-05 3.16976E-06 0.018664 0.003785 vapor

Etana 0.0714 90 34 9.7 117 7.8 84.09492 0.0008491 6.06E-05 68.295 4.876263 1.04E-05 7.44916E-07 0.025126 0.001794 vapor

Propana 0.0494 90 34 9.7 110 04 543.5976 9.09E-05 4.49E-06 121.85 6.01939 9.27E-05 4.5816E-06 0.091904 0.00454 liquid

i-Buthane 0.0087 90 34 9.7 93 9 3.4 81.72258 0.000 1065 9.26E-07 142.55 1.240185 0.0001453 1.26402E-06 0.088279 0.000768 liquid

n-Buthane 0.0157 90 34 9.7 97 7 6.5 153.4911 0.000 1023 1.61E-06 143.16 2.247612 0.0001526 2.39535E-06 0.10344 0.001624 liquid

i-Pentane 0.0061 90 34 9.7 85 4 8.4 52.14524 0.000117 7.14E-07 168.72 1.029192 0.0002115 1.29039E-06 0.11001 0.000671 liquid

n-Pentane 0.0059 90 34 9.7 85 4 8.4 50.43556 0.000117 6.90E-07 168.72 0.995448 0.0002115 1.24809E-06 0.11001 0.000649 liquid

n-Hexane 0.0070 90 34 9.7 75 5 2.9 52.8703 0.000 1324 9.27E-07 196.15 1.37305 0.0002849 1.99458E-06 0.1252 0.000876 liquid

n-Heptane 0.0046 90 34 9.7 67 4 4.8 31.02608 0.000 1483 6.82E-07 226.82 1.043372 0.0003697 1.70076E-06 0.13038 0.0006 liquid

n-Octane 0.0011 90 34 9.7 60 81.5 6.68965 0.000 1644 1.81E-07 256.94 0.282634 0.0004802 5.28264E-07 0.12335 0.000136 liquid

n-Nonane 0.0001 90 34 9.7 55 39 .1 0.55391 0.000 1805 1.81E-08 286.2 0.02862 0.000613 6.1302E-08 0.12568 1.26E-05 liquid

n-Decane 0.0000 90 34 9.7 50 8 0.4 0 0.000 1968 0.00E+00 315.48 0 0.0007874 0 0.12854 0 liquid

H2O 0.0002 90 34 9.7 55 28 5 11.057 1.81E-0 5 3.62E-09 75.185 0.015037 0.000761 1.5219E-07 0.62008 0.000124 liquid

1902.9 8.96E-04 52.0915 2.69177E-05 0.03812



Data Gas (cont’d)

• Gas properties

Kondisi 3rd Stage Discharge Desired Cond. 1 MMSCFD

Vapour/Phase Fraction 1 1 13.8345881

Temperature [F] 237.6838168 90 - 100

Pressure [psig] 335 335

Molar Flow [MMSCFD] 4.07185249 4.07185249 56.3324021 mol/s

sifat 3rd discharge desired

ρ 1046.054371 1902.898179 mol/m3

v 0.001240375 8.96E-04 m3/mol

Cp 54.536304 52.0915494 J/mol*K

μ 1.94E-05 2.69177E-05 Pa*s

k 0.042933749 0.038121961 W/m*K



Shell and Tube



Menentukan Flow Air

• Qgas = ṅ . Cp . ΔT

• Qgas = 56.33 mol/s . 54.536 J/mol K . (114.27 – 32.22)K

• Qgas = 252058.66 W

• Qair = Qgas = ṁ . Cp . ΔT

• 252058.66 W = ṁ . 4179 J/KgK . (40 – 25) K

• ṁ = 4.021 Kg/s



Perhitungan LMTD berserta faktor

koreksi

• ΔTlm =; ;(;)

(−)

(−)

=.; ;(.;)

(.−

.−)

= 28.76 oC

• ΔTm = Ft . ΔTlm

• R =;

; =

.;.

; = 5.47

• S =;

; =

;

.; = 0.168




koreksi (cont’d)

• Ft = 0.85

•ΔTm = 0.85 x 28.76 = 24.446 oC



Luas permukaan perpindahan

panas yang dibutuhkan• Q = U.A. ΔTm

• 252058.66 W = 200 W/m2 oC . A . 24.446 Oc

• A = 51.55 m2



Penentuan Dimensi

• Outer Diameter (OD) = 32 mm

• Inner Diameter (ID) = 30.3 mm

• Thickness (t) = 1.7 mm

• Panjang tube (L) = 3.66 m



Penentuan Dimensi (cont’d)

• Area 1 tube (At) = π . OD . L = π . 32.103 m . 3.66 m = 0.367 m2

• Needed tube (n) =

=

.

. = 140.17 tubes ≈ 141 tubes



Konfigurasi tube

• Db = 32

.

.

= 565.65 mm

• Dshell = Db + Clearance = 565.65 mm + 60 mm = 625.65 mm





Purchasing Cost

•

Ce = a + bS

n

• Ce = 32000 + 70 x 51.551.2 = $ 39939.12



Perhitungan pompa

• ṁ = 4.021 Kg/s = 4.04 x 10-3 m3/s = 53.45 GPM

• HP yang dibutuhkan untuk menghasilkan flow sebanyak 53.45

GPM adalah 0.4584 HP atau setara dengan 0.3418 kW

• Pump = $ 3554



Total Purchasing Cost 2014

• = 1 +

• = $ 43,493.12 1 + 0.068

• = $ 56,585.55



Air-cooler Exchanger



Forced Draft

Kelebihan

• Udara inlet dingin

• Mudah dirawat

• Lebih murah

Kekurangan

• Distribusi udara

• Kemungkinan terjadi

resirkulasi• Natural draft rendah

• Sangat dipengaruhi

lingkungan



Panas Yang Dipertukarkan

• Q = ṁ . Cp . ΔT

• Qgas = ṅ . Cp . ΔT = 56.33 mol/s . 54.536 J/mol K . (114.27 –

32.22)K

• Qgas = 252058.66 W = 860059.847 Btu/h



Udara Yang Dibutuhkan

• Qudara = Qgas = ṁ . Cp . ΔT

• 252058.66 W = ṁ . 1.005 J/Kg K . (40 – 23) K

• ṁ = Wa= 14.75 Kg/s = 117065.46 lb/h

• ACFM =

. ..= 22712

= 13.078




koreksi

• Δta =:

:

1 =.:

:.

80.6

• Δta = 34.128 oF

•

t2 = 114.72

o

F



Perhitungan LMTD berserta

faktor koreksi (cont’d)

• ΔTlm =; ;(;)

(−)

(−)

=;. ;(.;.)

(−.)

(.−.)

= 44.16 oF

• CMTD = Ft . ΔTlm

• Ft = 1.00 (Asumsi untuk 3 passes tube)

• ΔTm = 1.00 x 44.16 oF = 44.16 oF



Dimensi

• Menggunakan air-cooler exchanger bertipe forced draft 1 fan

• Fin tube = 1 in outer diameter ½ in high fin

• Tube pithch = 2 ½ in triangular

• Bundle layout = 3 tube passes, 4 rows tubes, 30 ft long tubes



Luas Permukaan kontak

• Q = U.A. ΔTm

• 860059.847 Btu/h = 3.1 Btu/h.ft2.oF x A x 44.16 oF

• A = 6282.58 ft2 = 583.67 m2 (permukaan extended )

• 860059.847 Btu/h = 45 Btu/h.ft2.oF x A x 44.16 oF

• A = 432.8 ft2 (bare tube area)



Dimensi ACHE

• Fa =.

.= 77.75 ft2 (4 row) = 7.223 m2

• Width =.

= 2.6

• Jumlah tube =.

. = 55.11 ≈ 56 tubes



Validasi asumsi Ux

• Bagian dalam

ht =. ./

.= 22,712.32

..





Validasi asumsi Ux (cont’d)

•

=

.= 22.99

•

=

.22.99 + 0.001 22.99 +

.

• Ux = 5.54 6.4 Btu/h.ft2.oF

• Ux validasi > Ux asumsi. Accepted!



Dimensi Kipas

• Fan Area per Fan =.

=

. .

= 108.85

• Fan Diameter =

.=

.

.

• = 11.72 ≈ 12





Pressure Drop (cont’d)

• As = n . At

• As = 56 . 0.5945 sq in. = 0.0213 sq in.

• Volum jenis gas yang mengalir adalah = 0.00124 m3/mol

• Maka debit gas yang mengalir adalah = 0.00124 m3/mol x

56.33 mol

• Q = 0.00699 m3/s



Pressure Drop (cont’d)

• Kecepatan aliran gas =

=

. /

. = 3.285 /

• = (0.79 ln 18922.5 1.64);= 0.026

• ΔP = 0.026 .

kg

m .

. 9.144 = 24983.78

•

ΔP = 3.623



Kecepatan UdaraStaggered tube bank

• Vmax =

;

• V =

=

= . /

. = 1.81 /

• Vmax =

;.1.81 = 24.13 /





Daya Kipas

• = 3 1 .

. .

.

0.4 = 393.72

• ≈ 0.057

• =

ƞ

• Ƞ = efisiensi pompa = 70%

• =

.

.= 9.85



PurchasingCost

• A = 432.8 ft2 (bare tube area)



Purchasing Cost at 2014

• 2014 = $ 35,000

.

• $ 51,496.8



Kesimpulan



Saran

• Pilih tipe air-cooler exchanger

• Dalam pembuatannya ada baiknya diberikan safety factor

pada luas permukaan kontak

• Menyediakan mekanisme drainase untuk menguras kondensat

pada alat penukar kalor• Saya menyarankan menggunakan air-cooler dengan susunan

forced draft

• Memodifikasi air-cooler exchanger yang sudah ada

•

STHE tanpa water HE karena air keluar sesuai denganperaturan KLH No.04/2007



Terimakasih

Perancangan HE Di Sebangan Gas Plant

Documents