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
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
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