5. Cdu Bpa Final Rev 1

REFINERY

• Refinery atau kilang minyak adalah sekelompok unit – unit peralatan proses yang mengolah crude oil menjadi produk – produknya.

• Unit –unit proses di refinery dapat dikelompokan menjadi 3 :1. Proses separasi2. Proses konversi3. Proses treating

• Cara lain pengelompokan unit proses :Secara umum proses pengolahan minyak di refinery dibedakan atas :– Proses Tingkat Pertama (Primary Processing)Proses Tingkat Pertama (Primary Processing)

- Distilasi atmosferik (CDU) - Distilasi hampa (HVU)

Pada proses ini berlangsung secara fisika – Proses tingkat Kedua (Secondary Processing)Proses tingkat Kedua (Secondary Processing)

Pada proses ini dilakukan secara kimia.kimia.

contoh :- Proses cracking- Proses Reforming

Crude Distillation Unit (CDU)

• Distilasi Distilasi adalah suatu proses pemisahan campuran cairan yang dilakukan dengan penguapan penguapan sebagian cairan oleh energi panas dan pengembunanpengembunan kembali uap yang terbentuk.

• Distilasi dapat dilakukan jika komponen atau fraksi-fraksi di dalam campuran cairan tersebut mempunyai titik didihtitik didih atau rentang titik didih berbedaberbeda

• Distilasi crude oil dimaksudkan untuk memisahkan fraksi-fraksi dari crude oil pada trayek titik didihtitik didihnyanya. .

Metoda Distilasi

1. Uap dialirkan dengan mendidihkan cairannya, kemudian uap tersebut diembunkan menjadi kondensat tanpa tanpa memberikan memberikan kesempatan kepada kesempatan kepada kondensat untuk kondensat untuk berhubungan/kontak berhubungan/kontak kembalikembali dengan uapnya yang baru timbul.

Campuran komponen ringan dan berat

Komponen berat >>

Komponen ringan <<

Komponen berat <<Komponen ringan >>

Metode Distilasi

2. Uap dialirkan dengan mendidihkan cairannya, kemudian uap tersebut diembunkan menjadi kondensat, dan kondensate yang kondensate yang diperoleh sebagian diperoleh sebagian dikembalikan ke dalam dikembalikan ke dalam peralatan peralatan distilasidistilasi ,sehingga terjadi kontak yang lebih baik antara uap yang baru timbul dengan cairan kondensatnya.

campuranKomp. Ringan dan berat

Distilat, komp. ringan >>

Komp. Berat <<

Bottob, komp. ringan <<Komp. Berat >>

Kurva Distilasi Apabila air dipanaskan pada suhu 100 0 C akan mendidih dan menguap. Selama pemanasan diteruskan maka semakin banyak jumlah air yang menguap dan suhu air tetap 100 0 C . Hal ini terjadi karena air (H2O) adalah senyawa murni hanya mempunyai titik didih tunggal yakni 100 0 C pada tekanan atmosferis Minyak bumi merupakan campuran dari berbagai senyawa hidrokarbon, oleh karena itu apabila dipanaskan maka hidrokarbon ringan akan mendidih dan menguap dulu, diikuti oleh hidrokarbon yang lebih berat atau yang mempunyai titik didih lebih tinggi. Selama pemanasan suhu minyak semakin tinggi dan volume minyak yang menguap semakin banyak.

Hubungan antara titik didih dengan kumulatif persen volume minyak yang teruapkan disebut Kurva Distilasi . Setiap jenis crude oil mempunyai kurva distilasi sendiri.

150 0 F 450 0 F 750 0 F 900 0 F

Crude oil mendidih pada suhu 150 0 F

Crude oil mendidih pada

suhu 450 0 F


suhu 750 0 F


suhu 900 0 F

Gambar : Ilustrasi titik didih crude oil

Kurva Distilasi

Ilustrasi Kurva Distilasi

Fraksi Minyak Bumi Sekelompok hidrokarbon yang mendidih pada

trayek titik didih tertentu disebut fraksi. Berikut ini tipical trayek titik didih untuk beberapa fraksi dari crude oil

No Nama Fraksi Trayek titik didih (0F)

123456

GasLight naphthaHeavy naphtha Kerosine Gas oil Residue

< 90

90 – 220220 – 315315 – 450 450 – 800 > 800

12

Tugas Berdasarkan Gambar berikut, istimasi berapa

persen fraksi – fraksi Crude oil yang terkandung dalam heavy dan light crude :

13

CARA MELUKIS KURVA DISTILASI CRUDE OIL ANALISA DISTILASI CRUDE OIL DILAKUKAN PADA

DUA KONDISI OPERASI YAKNI PADA TEKANAN ATMOSFERIS DAN TEKANAN VAKUM

GUNAKAN KERTAS MILIMETER UNTUK MELUKIS KURVA DISTILASI

RUBAHLAH DATA TITIK DIDIH PADA DISTILASI VAKUM KE TITIK DIDIH NORMAL DENGAN BANTUAN GRAFIK 5-25 DAN 5-26 DARI BUKU NELSON

LUKISKAN MASING – MASING DATA TITIK DIDIH PADA KONDISI ATMOSFERIS PADA % VOLUME YANG TERUAPKAN

HUBUNGKAN GARIS DIANTARA TITIK TITIK YANG TERBENTUK MAKA DIDAPAT KURVA DISTILASI

14

CONTOH :

Titik didih pada 40 mmHg( 0 F)

Titik didih normal( 0 F)

300

400

460

550

480

595

660

760

Soal : Suatu fraksi mempunyai normal boiling point 500 0F. Pada tekanan vakum berapa agar fraksi itu dapat mendidih pada suhu 300 0 F

17

Fraction No

Cut Temp (0F)

Sum Persent

API Gravity

1 122 1,8 84,2

2 167 8,2 71,5

3 212 11,3 69,5

4 257 16,0 54,4

5 302 22,4 50,6

6 347 27,0 47,6

7 392 31,8 45,2

8 437 36,1 42,1

9 482 41,5 38,8

10 527 48,3 35,2

Distillation of crude oil, Bureau Of Mines Routine Methode Stage I : Atmosferic pressure, 746 mm Hg

18

Fraction No

Cut Temp (0F)

Sum Persent

API Gravity

11 392 49,7 32,7

12 437 55,4 30,6

13 482 61,0 27,7

14 527 66,3 25,9

15 572 71,8 23,0

Residue …. 98,8 11,9

Distillation of crude oil, Bureau Of Mines Routine Methode

Stage II : Pressure 40 mm Hg

Tugas : Berdasarkan data terebut gambarkan kurva distilasi crude oil tersebut

19

Diagram alir distilasi atmosferis

CRUDE DISTILLING UNIT

Seperangkat peralatan yang berfungsi untuk memproses / memisahkan crude oil menjadi fraksi – fraksinya.

Peralatan Utama:1. Desalter Berfungsi untuk menghilangkan

atau menurunkan Zat-zat non hydrocarbon sebagai pengotor dalam crude oil

Zat-zat non hydrocarbon sebagai pengotor dalam crude oil terdapat

dalam bentuk :1. Air dengan berbagai jenis garam

dan mineral yang terlarut atau tersuspensi didalamnya.

2. Suspensi padatan dalam minyak, yaitu partikel-partikel lembut padatan yang tidak terlarut dan tersuspensi didalam air.

3. Zat-zat yang terlarut dalam minyak.

• Air dalam crude oil tersebar dalam bentuk partikel-partikel halus berukuran 0,5-17 µm, merupakan emulsi air yang stabil dan tidak mudah memisah dengan sendirinya. Kestabilan emulsi disebabkan adanya zat pengemulsi alam atau sistem koloid alam dalam crude oil. Dalam air dapat telarut garam – garam (Khlorida, Carbonat dan sulfat)

• Padatan dapat juga dijumpai dalam bentuk partikel-partikel padat halus (endapan) yang berasal dari tanah liat, abu, lumpur pengeboran, kerak logam-logam atau senyawa logam akibat erosi peralatan yang dipakai.

• Pengaruh garam Khlorida, mudah membentuk asam khlorida yang korosif

Mg Cl2 + 2H2O Mg (OH)2 + 2HClCa Cl2 + 2H2O Ca (OH)2 + 2HClNa Cl + H2O NaOH + HCl

• Garam-garam alkali karbonat dan sulfat dikelompokkan sebagai garam-garam pembentuk kerak. Kalsium Karbonat, pada suhu diatas 100 oF kelarutannya turun dengan naiknya suhu sehingga keraknya akan terbentuk tanpa penguapan air.

Kalsium sulfat dapat menimbulkan kerak yang keras sekali pada suhu 212oF, dan mengendap pada peralatan pemanas. Akibatnya penggantian tube pada heat exchanger / furnace akan lebih cepat dilakukan.

Prinsip Kerja desalterAir dicampurkan ke dalam crude dengan

mixing valve khusus. Mixing valve ini mendispersikan air menjadi butiran yang sangat kecil. Butiran air dalam crude selanjutnya kontak dengan butiran brine dan beragam pengotor dalam crude, sehingga terlarut dalam air dalam bentuk emulsi. Emulsi tersebut harus dipecah menjadi partikel air dan minyak dengan bantuan bahan kimia demulsifier, disamping itu juga menggunakan medan listrik bertegangan tinggi.

Prinsip Kerja desalter (lanjutan)

Karena partikel air mengandung garam, maka partikel air tersebut akan terkutub (satu sisi bermuatan positif dan sisi lain bermuatan negatif). Partikel air tersebut melewati medan listrik (listrik bolak balik tegangan tinggi) diantara elektroda-elektrodanya. Akibat adanya muatan yang berlawanan dalam medan listrik tersebut, maka terjadi tarik menarik untuk kutub yang berlawanan dan tolak menolak untuk kutub yang sama.

Prinsip Kerja desalter (lanjutan)Kutub-kutub partikel air yang berlawanan akan saling tarik –menarik sehigga membentuk butiran air (droplet) yang lebih besar, sehingga butiran air tersebut akan turun kebawah bersama garam – garam dan pengotor lainya, berdasarkan grafitasi.

Proses desalting dirancang beroperasi pada suhu minyak berkisar antara 115-127oC dengan injeksi air antara 2,5 – 5 % vol.

Diagram Alir Proses Desalter Satu Tingkat

Mixing Valve

Injeksi Air

DESALTER

1 32

Desalted CrudeTransformator

Injeksi Demulsifier

Crude oil

Peralatan Utama CDU

2. Dapur / Furnase• Dapur berfungsi untuk menaikkan

suhu umpan (Crude oil) sampai mencapai suhu tertentu, sehingga fraksi ringan menguap.

• Campuran uap dan ciran keluar dapur dialirkan ke kolom distilasi, uap akan mengalir ke atas kolom sedangkan cairan mengalir ke bagian bawah

35(1) (2) (3) (4)

36

Profile tekanan vakum

.

Peralatan Utama CDU

3. Kolom Distilasi/ FraksinasiBerfungsi untuk memisahkan fraksi – fraksi dari crude oil berdasarkan trayek didihnya. Fraksi yang trayek didihnya paling rendah keluar dari bagian atas kolom berupa uap menuju ke kondensor untuk dicairkan kembali sebagai top produk, fraksi – fraksi yang lebih berat berturut - turut akan mencair dikolom dan keluar lewat samping kolom, sedangkan fraksi yang paling berat (residue ) akan keluar lewat bagian bawah kolom berupa cairan.Kolom atau menara distilasi didalamnya terdapat alat kontak pada umumnya berupa tray. Fungsi tray adalah tempat terjadinya kontak antara uap yang naik ke atas dengan cairan yang turun dari atas

DJOKO S. - JANUARI 2007 40

CONTOH TRAY BUBBLE CUP TRAY

SIEVE TRAY

BALLAST TRAY

Peralatan Utama CDU

4. Kolom StripperPada prinsipnya kolom stripper adalah kolom distilasi, tetapi tanpa kondensor dan refluxBerfungsi untuk mengusir atau melucuti fraksi ringan yang masih terikut kedalam farksi yang relatif lebih berat, dengan cara menginjeksikan steam dari bagian bawah kolom.Jumlah kolom bervariasi antara 2 – 4 buah, STRIPPMisalnya : Kero –stripper, Light Gasoil – stripper, Heavy gasoil - stripper .

43

5. KondensorAdalah alat perpindahan panas yang berfungsi

untuk mengembunkan uap yang keluar dari puncak kolom distilasi. Jenis media pendingin yang digunakan di kondensor adalah air atau udara.

Ada 2 macam kondensor dilihat dari uap yang diembunkan yakni :

a. Partial condensor , masih ada uap yang tidak mengembun sewaktu keluar kondensor.

b. Total condensor, semua uap dari top kolom mengembun di kondensor

Peralatan Utama CDU

44

HEAT EXCHANGER :- CONDENSOR- REBOILER- COOLER- HEATER- CHILLER- HEAT EXCHANGER

Vapor from top column

Condensate to

accumulator

SHELL AND TUBE TYPE : SHELL = 1 PASS

TUBE = 2 PASS

INDUCED DRAFT TYPE

FORCED DRAFT TYPE

47

6. Akumulator Nama lain : Reflux drum , Overhead separator Prinsip kerjanya = separatorFungsi : - Untuk menampung cairan yang keluar

dari kondensor. - Untuk memisahkan fase – fase yang

berbeda dari fluida yang keluar dari kondensor, misalnya : hidrokarbon cair, air, dan gas

Kondensat dari kondensor

Hidrokarbon cair

Air

Gas / uap Hidrokarbon

Gambar skema separator tiga fase

48

SEPARATOR :- OVERHEAD SEPARATOR- REFLUX ACCUMULATOR- REFLUX DRUM- SCRUBBER-KNOCK OUT DRUM (KOD)- SEPARATOR

APAKAH NAMA ALAT UNTUK MEMISAHKAN CAIRAN YANG MENGANDUNG SEDIKIT UAP ?

SEPARATOR UNTUK MEMISAHKAN CAMPURAN MINYAK DAN GAS PADA TEKANAN TINGGI DILAKUKAN SECARA SERI (BERTINGKAT)

49

Separator satu tingkat

Gas, Low Pressure

OilOil & Gas

P : 10 – 100 PsiStorage Tank

50

Separator dua tingkat

Oil & Gas

First Stage

P: 100 – 500 Psi

Second stage

P: 10 – 75 Psi

Gas, High Pressure

Gas, Low Pressure

Oil

51

Separator tiga tingkat

Oil & Gas

Second Stage

P: 100 – 500 Psi

Thirst stage

P: 10 – 100 Psi

Gas, Medium Pressure

Gas, Low Pressure

Oil

Gas, High Pressure

First StageP: 500 –

1500 Psi

52

7. Reboiler Reboiler adalah suatu alat perpindahan panas yang

berfungsi untuk mendidihkan produk bawah. Uap yang timbul dikembalikan ke bagian bawah kolom, dengan tujuan agar top produk yang terikut ke dalam produk bawah naik ke atas kolom dan keluar bersama – sama produk atas. Dengan kata lain fungsi reboiler adalah untuk memurnikan produk bawah.Sumber panas dari reboiler : steam, Hot oil

Jenis – jenis Reboiler : 1. Thermosiphon reboiler2. Kettle type reboiler3. Internal reboiler

Peralatan Utama CDU

56

Variabel Operasi Adalah besaran operasi yang berpengaruh

terhadap produk distilasi yang diinginkan, baik top, side produk dan bottom produk. Untuk memudahkan pemahaman variabel operasi di CDU maka pada tahap pertama maka digunakan Variabel operasi dalam pengoperasian unit distilasi di unit light end , dengan produk top dan produk bottom yakni :

1. Suhu2. Tekanan3. Reflux

Stop dulu !! Sebelum membicarakan variabel operasi di unit

distilasi perlu dibicarakan dulu konsep tekanan uap dan hubungannya dengan titik embun dan titik didih.

57

Tekanan Uap. Tekanan uap suatu cairan adalah tekanan

kesetimbangan yang ditimbulkan oleh molekul-molekul uap yang meninggalkan permukaan cairan dalam bejana tertutup. Pada kondisi setimbang ini kecepatan penguapan sama dengan kecepatan pengembunan uap. Besarnya tekanan dari suatu zat cair murni tergantung dari suhunya. makin tinggi suhu, makin besar tekanan uapnya. Grafik tekanan uap dari beberapa hidrokarbon ringan pada berbagai suhu terlihat di Grafik 1.2.

58

Contoh : dalam tangki terdapat propan cair yang bersetimbang dengan uapnya pada suhu T dan tekanan P. Bila suhu tangki (T) berubah maka tekanan tangki (P) juga berubah. Apakah tekanan P dipengaruhi oleh tinggi cairan dalam tangki ?

Cairan Propan

Uap Propan

Gambar 1.1 Kesetimbangan uap - cair

P T

59Grafik 1.2. Tekanan Uap Hidrokarbon Ringan Pada Berbagai Suhu

60

Cara pemakaian grafik tekanan uap :Dari suhu gas yang diketahui ditarik garis keatas memotong garis hidrokarbon tertentu kemudian ditarik garis horizontal kekiri dibaca tekanan uap murni dari hidrokarbon tersebut.

Catatan : Awas skala tekanan uap (Psi) dalam skala logaritmis.

Contoh : Pada suhu 100 0 F, tekanan uap murni dari :

Propan = 200 Psiai-Butan = 80 Psian-Butan = 55 Psia

61

Hubungan antara tekanan uap dengan titik didih cairan

Suhu dimana tekanan uap zat cair sama dengan tekanan diatas permukaanya disebut titik didih. Apabila tekanan di atas permukaan zat cair tersebut 1 atmosfer (14,7 Psia), maka suhu tersebut disebut titik didih normal. Makin tinggi tekanan uap dari suatu zat cair, pada suhu yamg sama, makin mudah menguap, sebaliknya makin rendah tekanan uapnya makin tinggi titik didihnya.

62

Contoh :Titik didih normal adalah suhu zat cair dimana

tekanan uapnya = 14,7 PsiaBerapakah titik didih normal dari :

i- Butan = 10 0 F n- Butan = 30 0 Fi- Pentan = ……0 F n- Pentan = ……0 Fn- Hexan = ……0 F

Pertanyaan : Lebih mudah menguap yang mana antara

i- Butan dengan n- butan ?

Pengertian Tekanan Partial

Apabila didalam suatu ruangan terdapat beberapa komponen gas maka masing-masing komponen gas akan mempunyai tekanan, yang besarnya sama dengan tekanan yang ditimbulkan oleh gas tersebut, apabila hanya gas itu yang berada didalam ruangan tersebut. Tekanan gas itu disebut Tekanan partial.

He H2

P1=152 mmHg P2= 608 mmHg

Air

Pt = P1 +P2 = 760 mmHg

P1 = Tekanan gas He di Labu A

P2 = Tekanan gas H2 di Labu B Pt = Tekanan gas total

PENGERTIAN TEKANAN PARTIAL

He + H2

Kran ditutup Kran dibuka

Kondisi I Kondisi II

Corong untuk mengisi air

Air

Menunut Hukum Dalton, tekanan total dari campuran gas merupakan jumlah dari tekanan partial dari komponen gas penyusunnya. Bila dalam ruangan ada campuran gas A dan gas B dan tekanan totalnya adalah P, maka :PA = YA . Pt PB = YB . Pt Pt = PA + PBPA , PB = tekanan partial gas A dan gas BYA, YB = mole fraksi gas A dan gas B dalam fase uapPt = tekanan total

Bila di dalam ruangan ada n gas, maka tekanan total : Pt = PA + PB + PC + …………….. Pn

66

Tekanan uap campuran. Apabila dalam bejana berisi zat cair yang terdiri dari beberapa komponen, maka tekanan uap yang timbul merupakan tekanan uap campuran.

Contoh : Dalam tangki terdapat propan dan n-Butan cair pada suhu T dan tekanan

tangki P

Cairan C3 dan n-C4 , ( XC3, XCn-C4)

Uap C3 dan n-C4 , ( YC3, YCn-C4)

Gambar 1.3 Tekanan uap campuran

P T

Catatan : YC3 = mole fraksi uap propan, XC3 = mole fraksi propan cair

67

Gambar 1.3 : tangki horizontal berisi campuran C3 dan n-C4 cair. Ruang diatas cairan adalah fase uap yang juga mengandung komponen C3 dan n-C4. Pada kondisi campuran, tekanan uap absolut yang terukur (P) pada suhu T merupakan tekanan total, yakni merupakan jumlah dari tekanan uap partiil C3 dan tekanan uap partiil n-C4

Tekanan uap partiil PC3 = X C3 . P0 C3

Pn-C4 = XC4 . Po n-C4

Tekanan total P = PC3 + Pn-C4

68

P0 C3 = tekanan uap murni C3 pada suhu T, dibaca dari Grafik 1.3

Po n-C4 = tekanan uap murni n-C4 pada suhu T, dibaca dari Grafik 1.3

Contoh :

Tangki horizontal berisi campuran propan dan n-butan cair terdiri atas 60 % propan dan 40 % n-butan. Suhu tangki 100 0 F. Hitunglah tekanan absolut dari tangki tersebut.

69

Tekanan absolut tangki = tekanan total

Tekanan total P = PC3 + Pn-C4

PC3 = X C3 . P0 C3

Pn-C4 = XC4 . Po n-C4

Pada suhu 100 0 F P0 C3 = 200 Psia

Po n-C4 = 55 Psia

P = PC3 + Pn-C4 = (0,6)(200) + (0,4)(55) = 142 Psia

70

Tugas :1. Tangki berisi cairan hidrokarbon yang

terdiri atas propan 40 %, i-butan 25 % dan n-butan 35 %. Hitunglah tekanan absolut dari tangki pada pagi hari (suhu 80 0 F) dan siang hari (suhu 140 0 F).

2. Apabila pada suatu saat tekanan absolut tangki tersebut sebesar 80 Psia, berapakah suhu tangki tersebut ?(diasumsi komposisi tetap)

71

HUBUNGAN TEKANAN UAP & TITIK DIDIH

Zat cair akan mendidih apabila tekanan uapnya sama dengan tekanan diatas permukaan zat cair tersebut.

Titik didih adalah suhu zat cair dimana tekanan uapnya sama dengan

Makin tinggi tekanan uap dari suatu zat cair, makin mudah menguap, makin rendah titik didihnya.

Fraksi ringan dalam minyak bumi titik didihnya rendah tekanan uapnya tinggi mudah menguap

Fraksi berat dalam minyak bumi titik didihnya tinggi. Agar titik didihnya rendah tekanan diatasnya dibuat vakum ( < 1 atmosfer ) distilasi vakum

72

HUBUNGAN ANTARA TEKANAN UAP DENGAN TITIK EMBUN

Alat yang berfungsi untuk mengembunkan uap ini disebut kondensor.

Media pendingin di kondensor dapat dipakai air atau udara, untuk uap yang mengembun pada suhu diatas atmosferis.

Bila uap yang akan mengembun pada suhu lebih rendah dari suhu atmosferis media pendingin yang digunakan harus refrigerant (misalnya freon, propan)

Contoh: Titik didih normal n- butane = 30 0F = dew point untuk mengembunkan uap n-butane pada tekanan atmosferis harus menggunakan refrigerant yang suhunya lebih rendah dari 30 0F.

73

Suhu pengembunan di kondensor ditentukan oleh jenis media pendingin yang digunakan.Contoh media pendingin :

- Air, udara untuk suhu pengembunan diatas suhu atmosferis

- Propane untuk suhu pengembunan dibawah suhu atmosferis

Contoh peralatan kolom fraksinasi beserta kondisi operasinya, dalam hal ini kolom depropanizer untuk memisahkan propan dari butan plus (C4 +) seperti terlihat pada gambar berikut .

74

OPERATING PRESSURE OF FRACTIONATIONTOWER IS DETERMINED BY VAPORPRESSURE OF TOP PRODUCT

FEEDC3

+

Reboiler

121 oC(220 oF)

Bottom Product( C4 + )

Head Source

Reflux Pump

Top Product ( Propane)

OverheadCondenser

50 oC(122 oF)

1725 kPa (a)(260 psia)

75

Dari gambar terlihat sebagai media pendingin di kondensor adalah udara. Bila diasumsi suhu rata-rata udara 35 0 C dan suhu pengembunan top produk (propane) yang dapat dicapai 50 0 C , maka tekanan uap propan pada suhu itu 250 Psia. Tekanan inilah merupakan tekanan operasi dari kolom depropanizer.

Reboiler berfungsi untuk menguapkan kembali top produk yang terikut ke bottom product. Suhu reboiler diatur agar tekanan uap bottom product (C4) sama atau sedikit diatas tekanan kondensor, dari grafik terbaca suhu 120 0 C . Media pemanas dapat dipakai steam / hot oil yang suhunya diatas 120 0 C .

76

Aplikasi konsep tekanan uap partiil adalah penggunaan steam dalam kolom utama, maupun kolom stripper.

Dengan digunakannya steam berarti tekann uap minyak yang diperlukan untuk mendidih lebih rendah minyak lebih cepat mendidih

77

KEMBALI KE.... VARIABEL OPERASIunit distilasi di unit light end , dengan produk

top dan produk bottom yakni :1. Suhu2. Tekanan3. Reflux

78

1.Suhu. Suhu puncak kolom merupakan dew point dari

komponen produk atas (top produk) pada tekanan operasi kolom.

Apabila suhu puncak kolom terlalu tinggi :- komponen berat banyak terikut dalam produk atas- kemurnian produk atas berkurang- Jumlah produk atas naik. - kemurnian produk bawah naik - jumlah produk bawah turun

Apabila suhu puncak kolom terlalu rendah- komponen ringan banyak terikut dalam produk bawah- kemurnian top produk bertambah- jumlah produk atas turun. - kemurnian produk bawah turun - jumlah produk bawah bertambah.

79

Suhu dasar kolom merupakan boiling point dari komponen produk bawah ( bottom produk) pada tekanan operasi kolom.

Bila suhu kolom bawah terlalu tinggi maka pengaruhnya identik dengan suhu puncak kolom terlalu tinggi, yakni komponen berat banyak terikut dalam produk puncak, kemurnian produk bawah naik, tetapi jumlah produknya turun. Demikian pula sebaliknya apabila suhu bawah kolom terlalu rendah.

Pengaturan suhu bawah kolom dengan cara mengatur jumlah media pemanas yang masuk ke reboiler.

80

2. Tekanan Operasi Kolom.

Tekanan operasi kolom sangat terkait dengan suhu operasi kolom. Zat cair akan mendidih apabila tekanan uapnya sama dengan tekanan diatas permukaannya dan tekanan uap zat cair dipengaruhi oleh suhu. Makin tinggi tekanan operasi, suhu operasi makin tinggi.

Tekanan operasi kolom distilasi ditentukan oleh tekanan uap dari komponen produk puncak, pada suhu kondensasi di kondensor yang telah dipilih.

Pemilihan suhu kondensasi ini antara lain ditentukan oleh jenis produk puncak dan media pendingin yang tersedia.

81

Apabila komponen yang akan dipisahkan berupa hidrokarbon ringan, maka dipakai distilasi bertekanan agar suhu kondensasi ( dew point tinggi). Sebaliknya bila komponen yang akan dipisahkan berupa hidrokarbon berat misalnya crude oil dipakai tekanan atmosferis, bahkan untuk fraksi residu dipakai tekanan vacum ( < 1 atm).

82

Berdasar tekanan operasinya ada 3 macam kolom distilasi :

a. Distilasi atmosferis, yakni tekanan operasi kolom sekitar 1 atmosfer, digunakan dalam distilasi crude oil.

b. Distilasi vacuum, yakni tekanan operasi lebih rendah dari 1 atmosfer, dipakai dalam distilasi komponen-komponen hidrokarbon yang titik didihnya tinggi misalnya untuk memisahkan komponen residu menjadi komponen minyak pelumas.

c. Distilasi bertekanan , yakni tekanan operasi lebih tinggi dari 1 atmosfer, dipakai dalam distilasi komponen hidrokarbon gas

83

BAGAIMANAKAHCARA MENGONTROL TEKANAN

OPERASI KOLOM DISTILASI ??

Gambar : Skema Peralatan Distilasi

PumpReflux

Cooling Water

Kondensor

Feed

Vapor

Light component ( Top Product)

Heavy Component Bottom Product

Hot oil / Steam

Akumulator

Reboiler

Kolom distilasi

Gas

PIC

TIC

TIC

85

3. REFLUX

Adalah sebagian dari top produk (cair) yang dialirkan kembali ke puncak kolom distilasi untuk mengatur suhu puncak kolom. Bila suhu puncak kolom terlalu tinggi maka cairan reflux dinaikan, demikian berlaku sebaliknya bila suhu puncak kolom terlalu rendah flow rate reflux dikurangi Pengaruh jumlah reflux terhadap top produk identik dengan pengaruh suhu top kolom.

86

PROSES VARIABEL PADA CDU

V-101

LGO

HGO

Residue

BPA

MPA

TPA

Offgas to F-101

Offgas to Amine

Naptha

Kerosene

F-101

C -101

C -104

C-105

Proses Variabel

• Teknik pemisahan dengan distilasi tidak terlepas dari proses pemanasan, penguapan, kondensasi, pendinginan dan steam stripping. Kondisi operasi yang selalu diperhatikan dan merupakan variable operasi adalah : Flow, temperatur, tekanan, Stripping Steam.

04/10/23 Topping 87

Proses Variabel

1. 1. Feed Flow RateFeed Flow Rate• Flow rate dari feed yang paling optimum

adalah sesuai dengan kapasitas desain, sebab dengan feed sesuai dengan desain akan mendapatkan tingkat pemisahan yang paling baik.

• Bila feed melebihi desain, maka akan didapat-kan kondisi operasi yang sangat berat, diantara-nya skin temperatur di dapur akan sangat tinggi dan kemungkinan akan melebihi dari suhu yang diijinkan.

88

Proses Variabel

Feed Flow Rate (lanjutan)Feed Flow Rate (lanjutan)• Bila load dari kolom yang tinggi akibat

feed melebihi desain, maka yang terjadi adalah: – tekanan kolom akan sangat tinggi sebagai

akibat beban kondenser meningkat pula. – Tray loading akan tinggi mengakibatkan

menurunnya efisiensi tray.– Jika tray loading terlalu tinggi maka tingkat

pemisahan akan turun terjadi overlap

89

Proses Variabel

Feed Flow Rate (lanjutan)Feed Flow Rate (lanjutan)• Bila feed lebih kecil dari minimum

feed yang diperbolehkan, maka :– flow yang masuk dapur bisa mencapai

kondisi laminer, sehingga residence time akan tinggi, sehingga terjadi coking.

– Vapor load internal column terlalu kecil sehingga mempengaruhi proses kontak fasa uap-fasa cair.

– Load pompa-pompa juga akan lebih kecil dari kondisi minimumnya

04/10/23 Topping 90

Proses Variabel

2. 2. Temperatur Feed : Temperatur Feed : • Kenaikan temperatur feed (umpan) dapat

dilakukan dengan menaikkan temperatur outlet dapur/furnace (Combined Outlet Temperature = COT).

• COT dapur harus diatur sehingga kondisi Flash zone/over flash sesuai dengan yang dikehendaki (sesuai desain).

• Bila suhu lebih tinggi dari desain, maka – Over flash terlalu tinggi– load kondenser akan naik energy inefficience

• Bila outlet dapur lebih rendah dari desain, maka akan didapat refluks dan overflash yang rendah, hal ini akan memberikan efek penurunan ketajaman dari produk distilasinya. 91

Proses Variabel

Temperatur Tray – Draw OffTemperatur Tray – Draw Off• Temperatur pada setiap titik pada

kolom akan mempengaruhi kualitas cairan yang terkondensasi pada tray/draw off, terutama End Point. – Kenaikan temperatur akan menyebabkan

fraksi yang lebih berat untuk menguap dan bergerak naik sepanjang kolom sehingga End Point akan tinggi .

92

Proses Variabel

3. 3. Tekanan KolomTekanan Kolom• Tekanan akan mempengaruhi titik didih

dari cairan sehingga penurunan tekanan kolom akan menyebabkan lebih banyak fraksi berat untuk menguap.

• Bila tekanan kolom naik, maka akan mengurangi penguapan fraksi ringan, sehingga tiap fraksi akan mengandung fraksi lebih ringan yang lebih banyak lagi sehingga bisa mengakibatkan off-spec produk.

• Tetapi apabila tekanan kolom terlalu kecil mengakibatkan vapor velocity terlalu tinggi yang akan mengakibatkan kerusakan tray

93

Proses Variabel

Pumparound dan Internal Refluks Pumparound dan Internal Refluks

• Pump arround (PA) adalah Liquid dari draw off yang dikembalikan ke kolom pada tray di atas draw off setelah dilakukan pendinginan. Dengan pump arround, dapat dilakukan pengaturan temperatur draw off melalui pengaturan duty PA

• Duty PA Duty PA dapat diatur dengan :dapat diatur dengan :– Mengatur By pass HE– Mengatur total flow PA 94

Proses Variabel

Internal Refluks Internal Refluks • Internal refluksInternal refluks adalah cairan yang

terkondensasi pada tray lalu mengalir ke tray dibawahnya melalui downcomer.

• Internal refluksInternal refluks dipengaruhi oleh laju alir produk.

• Internal refluksInternal refluks mempengaruhi end point side product

04/10/23 Topping 95

Proses Variabel

Flow SidestreamFlow Sidestream • Pada kolom, jumlah produk yang ditarik

sebagai side stream bila mempengaruhi jumlah refluks akan mempengaruhi pula kualitas produk.

• Jika flow side stream dikurangi, maka internal reflux akan bertambah sehingga temperatur dibawah draw off akan turun

end point turun04/10/23 Topping 96

Proses Variabel

Kondisi Side Stripper Kondisi Side Stripper • Sebelum diambil sebagai side stream

product, side stream dilewatkan side stripper untuk menghilangkan fraksi ringan sehingga IBP sesuai dengan spesifikasi.

• IBP diatur dengan :– Mengatur laju side stripping steam– Mengatur tekanan bottom side stripper

melalui pengaturan reboiler97

CRUDE DISTILLING UNIT

V-101

LGO

HGO

Residue

BPA

MPA

TPA

Offgas to F-101

Offgas to Amine

Naptha

Kerosene

F-101

C -101

C -104

C-105

30-50 Tray

5-8 Tray

Steam

6 Tray

Steam

6 Tray

3 pump around

Desalter

Pre-heat system Furnace

Splitter

Stabilizer

Stripper

Ringkasan Proses Variabel CDU

Variabel pada kolom distilasi Pengaruh Tekanan diturunkan FBP dari seluruh stream akan naik

(kecuali Bottoms) IBP dari seluruh stream akan

meningkat (kecuali overhead) Feed Temperatur dinaikkan FBP dari seluruh stream akan naik

(kecuali Bottoms)

Refluks rate dikurangi FBP dari overhead produk akan naik Overhead produk rate akan meningkat

Pumparound rate dikurangi FBP dari seluruh stream di atasnya akan naik.

Sidestream draw-off meningkat FBP dari stream yang ditarik akan naik

Sidestream stripper steam meningkat IBP dan Flash Point dari stream akan

meningkat

Bottom Stripping Steam dinaikkan Bottoms Flash Point dan IBP akan naik.

FBP dari HDO akan naik.

99

BOTTOM STRIPPING STEAM

V-101

LGO

HGO

Residue

BPA

MPA

TPA

Offgas to F-101

Offgas to Amine

Naptha

Kerosene

F-101

C -101

C -104

C-105

BOTTOM STRIPPING STEAM

•Steam menurukan tekanan parsial hidrokarbon, sehingga lebih mudah menguap.

•Kenaikan stripping steam akan menaikkan IBP dan Flash Point Residue.

•Penurunan stripping steam berakibat sebaliknya.

•Rate stripping steam 8 s/d 10 lb/bbl (23 ~ 29 kg/cm2), 2 s/d 5 lb/bbl (6 ~ 14 kg/cm2)

START UP DAN SHUT DOWN CDU

Berikut ini typical start up dan shut down Kilang minyak Pusdiklat Migas cepu

103

Start Up dan Shut Down Unit1. Start UpTahapan yang harus dikerjakan dalam menjalankan kilang yaitu : 1.1 Persiapan :- Periksa semua peralatan, dipersiapkan untuk operasi. - Periksa jalur perpipaan yang akan dilalui fluida, cabut

sorokan buta yang perlu, kecuali sorokan fuel gas. - Kerangan yang tidak perlu ditutup, sedang yang dipergunakan dibuka. - Periksa tanki sirkulasi solar T-107, isi harus cukup dipergunakan untuk operasi. - Siapkan tanki umpan yang akan dipergunakan. - Lakukan draining untuk membuang sisa cairan yang tidak diperlukan.

104

1.2. Sirkulasi Dingin :- Yakinkan keadaan perpipaan, saluran keadaan terbuka dan siap operasi. - Tarik solar dari tangki solar T-107 dengan pompa melalui jalur HE- 3, 2, 1, masuk tube side. Dilanjutkan masuk dapur F-1, 2, 3 melalui evaporator V-1 dari dasar masuk kolom stripper V-5 kembali melalui HE-2,3, masuk box cooler BC-1 kembali masuk tanki T-107.- Pertahankan sirkulasi selama 48 jam untuk meyakinkan tidak ada kebocoran yang terjadi. Setelah semua aman, dilanjutkan dengan sirkulasi panas.

1.3 Sirkulasi Panas :-Yakinkan penyalaan dapur tidak ada sisa gas, dan lakukan snuffing steam selama 15 menit, jalankan dapur sesuai dengan prosedur penyalaan dapur. - Cabut sorokan fuel gas, nyalakan dapur, naikkan suhu perlahan – lahan dan amati keadaan peralatan. - Naikkan temperature dapur secara bertahap dengan kenaikan 10 s.d 15 oC/Jam. - Naikkan temperature hingga 110 oC Tahan sirkulasi panas selama 24 jam pada temperature 110 oC. - Naikkan lagi temperature dengan kenaikan 15 oC s.d 25 oC/Jam hingga 285 oC.- Bila temperature telah mencapai 285 oC, pindahkan sirkulasi menggunakan crude oil dari tanki T-101, 102, ditarik gandeng dengan solar dahulu. - Kondisi operasi disesuaikan dengan rencana operasi. - Bila dari box cooler sudah keluar minyak bumi, pindahkan aliran ke tanki minyak bumi.

4. Normal Operasi : - Normal operasi atau on crude dilakukan setelah unit siap operasi pada suhu 285 oC dengan memindahkan minyak sirkulasi ke crude oil. Unit dinormalkan secara bertahap dengan cara manual atau automatic dengan langkah sebagai berikut : -Naikkan suhu feed ke suhu operasi dari 285 oC ke 340 oC. - Pindahkan fuel solar ke fuel residu. - Jalankan injeksi steam ke kolom. - Atur kondisi operasi terutama temperature COT dan top C-1/C-2 dengan menjalankan pompa reflux. - Mengawasi / memperbaiki mutu produk , apabila telah memenuhi syarat kirim ke tanki produk. - Mengatur kondisi operasi yang lain seperti level kolom, injeksi steam, bukaan valve, draw off, dan lain – lain. - Mengatur mutu produk dan persen yield. - Mengawasi / mengatur tenaga pembantu. - Mengawasi kondisi peralatan.

2. Shut DownAda dua cara untuk menyetop unit, yaitu : 2.1. Normal Shut Down Yaitu proses penghentian yang sudah direncanakan. Untuk menghentikan operasi pada kilang dilakukan langkah – langkah sebagai berikut : - Turunkan kapasitas produksi ke 300 s/d 400 kl/hari. - Menjalankan sirkulasi dingin feed solar dengan jalan menutup valve tanki solar T-107.- Turunkan suhu furnace F-1/2/3 secara bertahap dengan - menurunkan suhu maksimal 50 oC/jam, tutup valve fuel oil setelah suhu outlet furnace 100 oC, matikan fuel gas. - Tutup semua valve injeksi steam dan stop sirkulasi setelah suhu furnace maksimal 75 oC. - Lakukan steam out pada furnace untuk mengusir sisa – sisa gas yang tertinggal pada sistem perpipaan.- Setelah furnace dimatikan dilakukan sirkulasi dingin dengan fluida solar, setelah itu kilang baru dihentikan.

2.2. Emergency Shut DownYaitu penghentian yang disebabkan

adanya kerusakan pada salah satu alat operasi. Langkah saat penghentian darurat adalah mengusahakan prosedur penghentian secepat mungkin dengan memperhatikan keamanan dan keselamatan tenaga kerja dan juga peralatan. Keadaan darurat dapat disebabkan oleh :Kegagalan sarana penunjang, misalnya terganggunya listrik, steam, air, dan lain - lain.Kegagalan peralatan sehingga unit harus dihentikan secara mendadak misalnya ada kebocoran pipa dapur.Terjadinya kebakaran pada jaringan proses.

Langkah – langkah yang dilakukan adalah :- Mematikan api furnace sehingga pemanasan terhadap crude oil terhenti lalu dilakukan flashing dengan steam.- Menghentikan aliran feed dengan mematikan pompa feed .- Menghentikan pompa yang tidak perlu.- Bila memungkinkan semua peralatan dikosongkan.- Dilakukan steaming out pada sistem perpipaan produk yang membeku.

2.3 Permasalahan dan Cara Mengatasinya

Dalam pengoperasian kondensor berbagai gangguan mungkin akan timbul yang dapat mengakibatkan bahaya atau penurunan efisiensi. Adapun gangguan-gangguan yang mungkin terjadi antara lain:

2.3.1Gangguan Peralatan

1. Kebocoran pada shellTanda-tanda kebocoran pada shell yang dapat diamati yaitu keluarnya minyak dari dinding shell, ini disebabkan karena kondisi alat maupun perubahan kondisi operasi.

Cara mengatasinya:- Amankan sumber kebocoran dengan menyemprot kebocoran dengan steam.- Merubah kondisi operasi bila memungkinkan seperti memby pass, menurunkan tekanan atau temperatur operasi.- Menyetop kondensor yang bocor dengan menutup kerangan masuk dan keluar pada bagian shell.- Bila membahayakan dan rawan kebakaran maka unit harus dishut down, selanjutnya pengosongan - kondensor tersebut untuk perbaikan.

2.Kebocoran pada tubesTanda-tanda kebocoran bisa diketahui dari perubahan sifat produk, seperti warna,dan bila bocornya besar bisa diketahui dengan adanya perubahan kondisi operasi pada temperatur keluar. Penyebabnya karena kondisi peralatan maupun perubahan kondisi operasi.Cara Mengatasinya:- Mengubah kondisi operasi bila memungkinkan,

seperti mengurangi fluida yang melalui tubes dengan memby pass sebagian fluida.

- Menghentikan aliran masuk dengan menutup kerangan inlet maupun outlet. Dilanjutkan persiapan untuk perbaikan, seperti menflushing

dan kemudian pencucian dilanjutkan pengosongan

3. Kerak / DepositDeposit timbul karena terikutnya kotoran-kotoran ke dalam feed, serta terjadinya water scale, corrosion scale maupun coke karena temperaturnya yang tinggi. Hal ini bisa menyebabkan penyempitan pada shell atau kebuntuan pada tubes serta dapat mengurangi proses perpindahan panas. Bila sampai pada batas yang ditentukan maka kondensor harus distop dan dilakukan pembersihan atau perbaikan.

5. Cdu Bpa Final Rev 1

Documents

Transcript of 5. Cdu Bpa Final Rev 1