INTISARI

PAGE

Laporan Tugas Khusus kompresor SynGas/Recycle Gas K-(403/404)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada pabrik Amonia K-1 terdapat unit Kompresor gas sintesa/gas recycle yang berfungsi untuk menaikkan tekanan gas sintesa untuk diumpankan ke ammonia converter sebagai gas make up, dan untuk stage terakhir berfungsi untuk mensirkulasikan gas recycle serta menaikkan tekanannya sesuai dengan spec yang diinginkan oleh converter. Unit kompresor syn gas/ recycle gas ini terdiri dari 4 stage, 1 stem turbin yang berfungsi sebagai penggerak kompresor, 2 buah intercooler yang berfungsi untuk mendinginkan udara setelah dikompresikan pada stage 1 dan 2 dan 2 buah separator yang diletakkan setelah intercooler berfungsi untuk mengkondensasikan air dari udara sebagai akibat pendinginan.

Suatu alat yang bekerja secara dinamik seperti halnya kompresor udara tidak dapat menghasilkan unjuk kerja sebesar 100% seperti yang diidealkan walaupun kompresor tersebut dalam kondisi baru sekalipun. Artinya dalam alat tersebut dapat dipastikan akan terjadi penurunan kinerja yang dalam kurun waktu tertentu akan menurun dan akan menimbulkan kerja kompresor menjadi tidak optimal.

Penurunan kinerja kompresor dapat terjadi dikarenakan hal-hal sebagai berikut :

1. Kebocoran system kompresi

2. Impeller aus

3. Media pendingin berupa air atau refrigerant tidak berfungsi secara optimal

4. Kontaminasi oli

5. Pelumasan yang tidak baik

Faktor-faktor penyebab penurunan kinerja kompresor diatas dapat berakibat pada system kerja kompresor, dengan indikasi sebagai berikut:

1. Nilai rasio kompresi yang kecil menyebabkan tekanan pada bagian discharge semakin turun.

2. Sudu-sudu impeller yang aus sehingga tidak dapat menarik sejumlah volume gas dari luar ke dalam sistem kompresi yang menyebabkan volume gas pada bagian discharge menurun.

3. Kualitas gas keluar tidak memenuhi standart untuk mensuplai kolom separasi udara karena terkontaminasi oli sebagai liquid compressant pada sistem.

4. Bagian-bagian kompresor yang berputar seperti impeller dan rotor akan mengalami penurunan kecepatan putar (rpm) karena system pelumasan yang tidak baik.

5. Peningkatan suhu didalam system kompresi dari kalor yang terserap oleh gas akibat gesekan kerja kompresor.

Untuk itu perlu dilakukan evaluasi performance kompresor secara berkala agar proses selalu terjaga pada kondisi yang optimal.1.2 Perumusan Masalah

Adapun permasalahan yang dibahas disini adalah performance kompresor syn gas yang meliputi Effisiensi polytropic dan Gas Horse Power (GHP) pada 8 maret 2006.1.3 Tujuan

Menghitung dan mambandingkan effisiensi politropik dan GHB kompresor syn gas unit ammonia kaltim 3 pada tanggal 8 maret 2006 dengan data design.

1.4 Manfaat

Dengan diketahuinya Performance dari kompresor syn gas, maka dapat digunakan sebagai masukan kepada pihak Departemen Kaltim 3 pada umumnya dan Pabrik amonia pada khususnya dalam mengatasi masalah-masalah yang berkaitan dengan kompresor syn gas/recycle gas Pabrik ammonia kaltim 3.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Kompresor

Kompresor merupakan peralatan mekanik yang berfungsi memberikan tekanan pada fluida gas. Dalam dunia industri, kompresor memegang peranan penting dalam pengoperasian suatu pabrik terlebih lagi untuk pabrik-pabrik yang menangani fluida gas. Untuk menghasilkan udara bertekanan dapat dilakukan dengan dua cara, yang pertama dengan jalan memberikan tambahan energi dengan sudut-sudut putar ke fluida. Cara yang pertama digunakan pada kompresor jenis positive displacement dan yang kedua pada jenis dynamic compressor, misalnya kompresor sentrifugal yang akan dibahas dalam laporan ini.

Untuk dapat bekerja suatu kompresor membutuhkan tenaga atau energi seperti motor listrik, mesin uap dan turbin gas. Pemilihan sumber tenaga ini tergantung pada keperluan operasi dan sumber energi yang tersedia sehingga kompresor dapat bekerja secara efisien dan ekonomis.

2.1.1 Kompresor Sentrifugal

Kompresor ini merupakan salah satu tipe dari dynamic compressor, selain kompresor aksial. Kompresor sentrifugal dewasa ini banyak digunakan dalam dunia industri untuk tujuan :

Menghasilkan aliran positif melalui suatu proses. Dalam hal ini kompresor menaikkan tekanan secara memadai untuk mengatasi jatuhnya tekanan proses yang disebabkan oleh pemipaan, bejana, dan lain-lain.

Sebagai alat untuk memaksakan aliran produk gas melalui saluran pipa.

Untuk mendapatkan gas superdingin dalam proses refrigerasi.

Adapun prinsip kerja dari kompresor sentrifugal ini adalah :

Energi yang diperoleh oleh impeller dari motor penggerak melalui shift (energi mekanik), akan diteruskan kepada gas sebagai energi kinetik, yaitu berupa kecepatan mengalir.

Selanjutnya energi kinetik ini akan berubah menjadi energi tekanan pada saat gas mengalami penurunan kecepatan karena gas melalui ruangan yang lebih besar (volute).

Untuk mendapatkan perbandingan kompresi (ratio compression) yang tinggi, kompresor satu tingkat tidak dapat digunakan karena akan mengakibatkan suhu yang tinggi pada bagian kompresor dan juga karena faktor desain yang agak rumit. Untuk itu diperlukan penggabungan beberapa kompresor yang selanjutnya disebut kompresor bertingkat. Pemakaian kompresor bertingkat akan memberikan keuntungan, diantaranya :

Dapat menghindari temperatur yang terlalu tinggi pada discharge dari kompresor.

Dapat mengurangi kompresi rasio yang lebih tinggi.

Dapat mengurangi efek dari clearance volume.

Penghematan energi karena adanya intercooling.

2.2 Thermodinamika Kompresi

Proses yang terjadi selama pengkompresian gas terbagi dalam tiga kondisi yaitu kondisi isothermal, adiabatik, dan politropik dimana masing-masing kondisi memiliki karakteristik yang berbeda-beda.

2.2.1 Kompresi isotermal

Energi mekanik yang diterima oleh gas akan berubah menjadi energi panas sehingga temperatur akan naik jika tekanan semakin tinggi. Jika dalam proses tersebut dilengkapi dengan sistem pengambil kalor maka tempeatur dapat dijaga konstan atau proses berjalan isothermal (tempertur tetap).

Adapun hubungan antara tekanan (P) dan volume (V) adalah sbb:

P V = R T

Dimana :

P = Tekanan Absolut, atm

V = Volume, liter

T = Tempertur , kelvin

R = Konstanta gas, atm liter/mol K

Sehingga untuk temperatur yang tetap dan R merupakan suatu konstanta maka persamaannya menjadi :

P V = konstan

2.2.2 Kompresi Adiabatik

Jika suatu sistem kompresi gas dilengkapi dengan isolator yang berfungsi untuk menghindari panas yang masuk maupun yang keluar sistem maka sistem proses seperti ini disebut proses adiabatik. Hubungan antara tekanan(P) dan volume (V) dalam proses ini adalah :

P (V)k = konstan

Dengan k = Cp/Cv

Dimana :

k = perbandingan panas jenis gas

Cp = koefisien panas pada tekanan tetap, kal/gmol0C

Cv = koefisien panas pada volume tetap, kal/gmol0C

2.2.3 Kompresi Politropik

Kompresi yang terjadi pada kompresi sesungguhnya bukanlah proses isothermal karena selama proses terjadi kenaikan temperatur dan juga bukan proses adiabatik karena ada panas yang hilang selama proses kompresi. Jadi yang terjadi dalam proses kompresi adalah proses politropik hubungan antara tekanan (p) dan volume(v) adalah :

P (V)n = konstan

Dimana : n adalah indeks politropik

2.2.4 Perubahan temperatur

Pada waktu kompresi, temperatur gas dapat berubah tergantung pada jenis proses yang dialami. Untuk masing-masing proses, hubungan antara temperatur dan tekanan adalah sebagai berikut :

Proses Isothermal

Dalam proses ini temperatur dijaga tetap sehingga tidak berubah

Proses Adiabatik

Dalam proses adabiatis tidak ada panas yang dibuang keluar dari silinder ataupun masuk silinder, sehingga seluruh kerja mekanis yang keluar dati kompresor dalam proses adiabatis dapat diperoleh secara teoritis sebagai berikut :

Td = Ts * (Pd/Ps)(k-1)/(m.k)

Dimana :

Td = temperatur Absolut gas keluar kompresor, K

Ts = temperatur Absolut gas masuk kompresor, K

m = jumlah tingkat kompresi

Untuk m > 1, rumus tersebut mencakup proses pendinginan pada pendingin antara (intercooler), sehingga proses kompresi keseluruhan dari Ps menjadi Pd bukan proses adiabatik murni. Dengan kompresor, tekanan keluar Pd dapat dicapai dengan satu tingkat kompresi (pada kompresor single stage). Misalnya pada kompresor reciprocating, untuk kompresor satu tingkat digunakan satu silinder dan untuk kompresi satu tingkat banyak digunakan beberapa silinder. Kompresor bertingkat digunakan untuk memperoleh perbandingan tekanan Pd/Ps yang tinggi. Kompresi dengan perbandingan kompresi yang besar jika hanya dilakukan dengan satu tingkat akan kurang efektif karena efisiensi volumeriknya menjadi rendah. Namun jika jumlah tingkat terlalu banyak, kerugian gesek menjadi terlalu besar dan harga kompresor menjadi mahal.

Proses Politropik

Jika selama proses kompresi udara didinginkan, misalnya dengan memakai air pendingin untuk silinder, maka sebagian panas yang timbul akan dikeluarkan. Untuk menghitung temperatur kompresi digunakan persamaan seperti halnya persamaan untuk adiabatik. Temperatur pada kompresor yang sesungguhnya, tergantung pada ukuran serta jenisnya dan biasanya diusahakan serendah-rendahnya.

2.2.5 Panas Jenis Gas

Panas jenis suatu gas juga didefinisikan sebagai jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 gram gas tersebut sebesar 10C, seperti pada zat-zat yang lain. Namun ada dua macam panas jenis, yaitu :

Panas Jenis Pada Tekanan Konstan

Jika suatu gas dipanaskan atau didinginkan pada tekanan tetap, maka volumenya akan membesar atau mengecil lebih banyak daripada zat cair atau zat padat. Panas jenis ini biasanya diberi lambang Cp.

Panas Jenis Pada Volume Konstan

Jika 1 kg gas ditempatkan didalam sebuah bejana tertutup lalu dipanaskan tanpa dapat berkembang, maka tekanan dan temperaturnya akan naik. Jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan 1 kg gas ini sebesar 10C dalam keadaan demikian disebut panas jenis pada volume konstan. Panas jenis ini diberi lambang Cv.

Rasio Panas Jenis

Jika kedua jenis panas tersebut diatas diperbandingkan terlihat bahwa panas jenis pada tekanan konstan harganya lebih besar daripada panas jenis pada volume konstan. Hal ini terjadi karena selain dipakai untuk menaikkan temperatur, sebagian panas yang diberikan dalam pemanasan pada tekanan konstan dipakai juga untu melakukan kerja pada waktu gas mengembang. Perbandingan antara kedua panas jenis ini biasa disebut rasio panas jenis ang diberi lambang k. Jadi k = Cp/Cv. Rasio ini mempunyai peranan penting dalam perhitungan gas.

2.3 Performace kompresorPerformance suatu kompresor dapat dilihat dari banyak aspek. Secara umum yang banyak digunakan untuk memperlihatkan performance suatu kompresor adalah efisiensi dan kebutuhan power untuk melaksanakan unjuk kerja yang diinginkan.

2.3.1 Efisiensi Kompresor

Ada dua jenis efisiensi yang dapat digunakan untu melihat unjuk kerja kompresor yaitu :

Efisiensi adiabatic

Efisiensi adiabatic dapat di definisikan sebagai perbandingan perubahan entalpi gas pada proses kompresi secara adiabatic dengan perubahan entalphi yang sesungguhnya terjadi ketika gas dikompresi.fenomena ini dapat digambarkan sebagai berikut:

Gambar 2.1 Hubungan Entropi Vs Entalphi Pada Proses Kompresi Sehingga efisiensi adiabatic dapat di rumuskan :

Namun efisiensi adiabatic jarang digunakan karena nilai efisiensinya bergantung pada pressure rasio sehingga sulit untuk dijadikan perbandingan.

Efisiensi politropik

Efisiensi politropik dapat didefinisikan sebagai kerja yang diserap oleh gas untuk menaikkan tekanan dibagi dengan kerja yang diberikan kepada gas melalui kompresor. Kerja yang diserap oleh gas untuk menaikkan tekana biasa disebut dengan Politropik head (Hp). Dimana,

Pada proses kompresi politropik berlaku hubungan

Pvn = constant = Cn sehingga,

jadi persamaan Hp dapat ditulis :

Dari hasil integrasi ini diperoleh nilai Hp pada gas ideal adalah,

Dimana :

R = Konstanta gas ideal

T1= Temperatur suction gas

Rp = rasio tekanan

Sementara kerja yang diberikan terhadap gas didefinisikan sebagai perubahan entalpi gas Selama di kompresi.

W = H = Cp (T2 T1)

Dengan menggabungkan persamaan ini dengan hubungan politropik,

Maka didapat nilai W adalah,

Sehingga efisiensi politropik dapat dirumuskan,

Sehingga,

dengan,

T2 = Temperatur gas setelah di kompresi

K = Rasio panas laten

2.3.2 GHB ( Gas Horse Power )

GHB adalah kebutuhan kerja minimum kompresor untuk melakukan unjuk kerja yang diingankan. GHB dirumuskan sebagai :

2.4 Kondisi Surge

Kondisi surge adalah sebagai batas bawah dari daerah kerja kompresor sentrifugal. Gradient tekanan dalam arah berlawanan ( Adverse pressure gradients ) pada kompresor dalam keadaan normal diatasi dengan momentum dari fluida. Tetapi pada lapisan batas selalu terjadi penurunan energi (efisiensi) relative terhadap aliran utama (main stream), hal ini juga kehilangan momentum (pada lapisan batas). Karena bukan energi yang diberikan pada lapisan batas ini, maka ada kecenderungan lapisan batas untuk menebal dan terjadi arus balik (local reserve flow). Proses ini dapat terjadi sampai ada pelepasan total (separated flow). Hal ini sering terjadi pada impeller dengan sudut radiasi yang berkecepatan tinggi, juga sering terjadi pada difusor. Kondisi ini menyebabkan penurunan efisiensi dan stabilitas aliran pada kompresor. Pengurangan energi lebih lanjut dapat mengakibatkan arus balik total (total reserve flow). Ini mengakibatkan gradient tekanan balik (Adverse pressure flow) pulih kembali. Demikian terjadi terus menerus dengan frekuensi tetap., selama kompresor berjalan, bila tidak ada tindakan perbaikan. Pengoperasian kompresor dibawah kondisi pada kurva performance kompresor dapat mengakibatkan penurunan efisiensi dan tekanan yang dihasilkan. Tetapi yang terpenting adalah timbulnya getaran yang sedemikian kuatnya yang seringkali dapat mengakibatkan kompresor rusak, terutama pada kompresor dengan kecepatan tinggi.2.5 Kompresor Gas Sintesa/Gas Recycle ammonia kaltim 3 (1-K-403/404)

Kompresor gas sintesa/gas recycle berfungsi untuk menaikkan tekanan gas sintesa untuk diumpankan ke ammonia converter sebagai gas make up, dan untuk stage terakhir berfungsi untuk mensirkulasikan gas recycle serta menaikkan tekanannya sesuai dengan spec yang diinginkan oleh converter.

Gambar 2.2 Diagram Alir Kompresor SyngasKompressor Gas sintesa/Gas Recycle adalah compressor sentrifugal yang digerakkan oleh stem turbin dan terdri dari 3 tingkat turbin untuk make-up gas dan satu tingkat untuk recycle. Tiap tingkat Kompressor Gas sintesa mempunyai intercooler (1-E-431, 1-E-432, dan 1-E-433) untuk mendinginkan gas sintesa ke 400 C agar dapat mengurangi power kompresi dan tiap tingkat compressor gas sintesa mempunyai separator (1-S-431, 1-S-432 dan 1-S-433) untuk melindungi masuknya cairan ke casing compressor. Tekanan suction tingkat di disain 27 Kg/cm2G dijaga speed control turbin (PIC-407), tekanan discharge tingkat terakhir compressor gas sintesa 127 Kg/cm2G pada speed normal. Head kompresi dari compressor gas recycle didisain 9,0 Kg/cm2G pada speed normal. Gas sintesa dari methanator melalui final gas cooler dan final separator (1-S-303) masuk kesuction compressor pada temperature 400 C dan tekanan 27 Kg/cm2G. Setelah kompresi tingkat pertama, gas sintesa keluar melalui 1stintercooler (1-E-431) untuk diambil panas kompresinya, kondensat yang terbentuk dipisahkan diseparator (1-S-431) dan dibuang melalui dry separator. Gas sintesa selanjutnya mengalir ketingkat berikutnya, setelah melewati setiap tingkat, panas kompresi diambil diinterstage cooler dan kondensat yang tebentuk dipisahkan diinterstage separator. Recycle gas sintesa yang bertekanan tinggi dipisahkan dari gas make-up oleh dinding didalam compressor sebelum disirkulasi kesintesa loop, tekanan gas sintesa dinaikkan ke 134 Kg/cm2G oleh gas recycle. Gas make-up dan gas recycle masing-masing dilengkapi oleh anti surge.

BAB III

METODOLOGI

3.1 Metode Pengambilan Data

Dalam penyusunan Tugas Khusus ini, data yang digunakan meliputi data primer dan data sekunder.

3.1.1 Data Primer

Merupakan data yang diperoleh dari pengamatan dan pengukuran besaran operasi alat yang bersangkutan secara langsung di lapangan dan juga data spesifikasi rancangan alat yang dievaluasi. Frekuensi pengambilan data sebanyak satu kali, yaitu pada tanggal 8 maret 2006.Data-data primer tersebut adalah :

a. Tekanan kompresor per stage pada bagian suction dan discharge.

b. Temperatur kompresor per stage pada bagian suction dan discharge.

c. Flow dan komposisi gas suction stage 1 kompresor synt gas .

d. Flow dan komposisi gas dari HRU (unit 300).

e. Flow gas suction stage ke 3.

f. Flow dan komposisi gas recycle

3.1.2 Data Sekunder

Merupakan data yang diperoleh dari studi literatur umum maupun dari unut ammonia kaltim 3. Data-data sekunder tersebut adalah :

a. Berat molekul (BM)

b. Tekanan Kritis (Pc)

c. Temperatur Kritis (Tc)

d. Specific Heat (Cp)

e. Compressibility (Z)

f. Tetapan Gas.

3.2 Metode Pengolahan Data

Data yang didapat perlu diolah untuk penghitungan Evaluasi Performance kompresor udara ammonia kaltim 3. Data-data tersebut diolah melalui langkah-langkah perhitungan Sebagai berikut.

A. Menghitung Neraca massa gas pada Kompresor Neraca massa dihitung berdasarkan diagram alir kompresor udara terlampir.

Perhitungan dilakukan dengan tahapan sebagai berikut :

a. Menghitung komposisi udara umpan masing masing stage

Dengan menggunakan asumsi :

Gas umpan memiliki % Humidity 100 %

Suply gas dari HRU memiliki kondisi termal yang sama dengan discharge stage 1

Sehingga :

Dengan

Yair = persen air dalam campuran

Yi = persen komponen i dalam campuran

Xi = persen komponen i dalam gas dengan basis kering

Po air = Tekanan uap jenuh airb. Menghitung flow dan komposisi suction stage ke 2 berdasarkan neraca masa disekitar separator.

B. Menghitung Property gas pada masing - masing stage

Properti gas yang dibutuhkan dalam perhitungan kompresor adalah:

Panas jenis campuran gas (Cpmix) Berat molekul campuran (BM mix) Rasio Panas jenis rata-rata (kavg) Factor kompresibilitas rata-rata (Zavg)

c. Menghitung Cp campuran gas suction dan discharge

Cp mix = Cpi Yid. menghitung berat molekul campuran

BM mix = BMi Yie. Menghitung k suction dan discharge

Dengan R = konstanta gas ideal

f. Menghitung kavg

g. Menghitung factor kompresibilitas suction dan discharge

Dengan

Dimana :Pc = Tekanan kritis campuran gas Tc = Temperatur kritis campuran gas

h. Menghitung Zavg

C.Menghitung Performance kompresor

Perhitungan performance kompresor dilakukan dengan langkah sebagai berikut :a. Menghitung Ratio kompresi

Besaran ini merupakan perbandingan antara tekanan gas keuar kompresor (pressure discharge) dengan tekanan gas sebelum masuk kompresor (suction pressure), sehingga persamaannya adalah :

Dimana :

rp = rasio kompresi

Pd = tekanan discharge (absolut), atm

Ps = tekanan suction (absolute), atm

b. Menghitung Ratio Temperatur

Rasio temperatur adalah perbandingan antara temperatur discharge dengan temperatur suction atau dalam persamaan sebagai berikut :

Dimana :

rt = Rasio Temperatur

Td = Temperatur discharge, Kelvin

Ts = Temperatur suction, Kelvin

c. Menghitung Indeks Politropik

adalah konstanta yang menunjukkan sejauh mana tekanan gas dapat mencapai tekanan dischargenya pada saat pengkompresian

dengan n = indeks politropik

d. Menghitung Effisiensi Politropik

Adalah effisiensi yang ditunjukkan oleh unjuk kerja suatu kompresor, merupakan perbandingan daya kompresor dengan daya yang diberikan turbin untuk menggerakkan porosnya, dapat dirumuskan dalam bentuk persamaan :

p = n/ (n-1) x (k-1)/k

dengan p adalah effisiensi politropik

e. Menghitung Polytripic Head

Adalah energi mekanik yang dimiliki gas tiap satuan beratnya, dirumuskan dalam persamaan berikut :

Dimana :

Hp = politropik head, m

f. Menghitung Gas Horse Power (GHP)

Besaran ini menunjukkan seberapa besar daya yang dibutuhkan untuk memenuhi unjuk kerja dari kompresor.

Dimana :

AG = Aliran massa gas, kg/jam

GHP = Gas Horse Power (KW)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Perhitungan

Hasil perhitungan Evaluasi Performance kompresor Syn gas unit ammonia kaltim 8 maret 2006 adalah sebagai berikut :Tabel 4.1 Performance kompresor Syngas unit ammonia kaltim 3StageItemSatuanDesainActual

1PdKg/cm2A49,2449,033

PsKg/cm2A28,03328,033

TdK384.55389.15

TsK313.15314.15

rp/rt1.76/1.231.82/1.239

Eff. Polytropic%78,70,74649

FlowKg/jam4652955178.79

Politropik headM1942818500,22

GHBKW32143725,111

2PdKg/cm2A83,6187,533

PsKg/cm2A48,4648,033

TdK384.5381.15

TsK313.15311.15

rp/rt1.72/1.231,74/1.225

Eff. Polytropic%76,20,84632

FlowKg/jam4642058650.786

Politropik headM1913320383,21

GHBKW33343847,937

3PdKg/cm2A128,033128,833

PsKg/cm2A82,7182,733

TdK371.65372.15

TsK313.15310.15

rp/rt1.55/1.181,56/1,199

Eff. Polytropic%73,80,69582

FlowKg/jam4635853281.13

Politropik headM1543515203,65

GHBKW29123171,348

4PdKg/cm2A135,033134.258

PsKg/cm2A126,033126.733

TdK317.25307.15

TsK309.15313.15

rp/rt0.93/1.021.059/1.019

Eff. Polytropic%7684,931

FlowKg/jam258122270847.76

Politropik headM18181608.989

GHBKW17021397,745

Perbandingan total kebutuhan power kompresor adalah :

Design

: 7020 KW

Actual

: 8083,86 KW

4.2 Pembahasan4.2.1Efisiensi Politropik

4.1 Grafik Hubungan Efesiensi setiap stage

Dari grafik dapat dilihat bahwa pada stage pertama dan ke 3 terjadi penurunan efisiensi kompresor dari kondisi design.Hal ini wajar terjadi pada peralatan-peralatan dinamis seperti kompresor. Diantara kemungkinan penyebabnya adalah :1. Kebocoran pada system kompresi mengakibatkan nilai rasio kompresi yang kecil sehingga tekanan pada bagian discharge semakin turun.

2. Sudu-sudu impeller yang aus sehingga tidak dapat menarik sejumlah volume gas dari luar ke dalam sistem kompresi yang menyebabkan volume gas pada bagian discharge menurun.

Tetapi pada stage ke dua dan ke empat efisiensi actual lebih besar dari pada design. Secara teoritis hal ini tidak mungkin terjadi. Pada kasus ini terjadi kesalahan pada kalibrasi alat ukur dilapangan sehingga tidak menunjukkan kondisi yang sebenarnya. Namun secara umum performa kompresor masih dalam keadaan baik.4.2.2 Gas Horse Power

4.2 Grafik Hubungan Gas Horse power setiap stage

Dari grafik dapat dilihat bahwa secara umum kebutuhan power actual lebih besar dari pada design. Hal ini disebabkan karena kompresor dijalankan dengan flow gas yang lebih besar daripada data design, sehingga konsumsi power meningkat. Untuk kompresor gas recycle kebutuhan powernya lebih kecil dari pada design.Hal ini juga disebabkan kesalahan dari kalibrasi alat ukur dilapangan.BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan1. Efisiensi stage pertama (78,7%) dan stage ke tiga (76,2%) lebih kecil dari kondisi design ,namun masih dalam kondisi baik.

2. Efisiensi dari stage ke dua (84,6) dan stage ke empat (84,9) lebih besar dari kondisi design

3. Kebutuhan power keseluruhan actual lebih besar daripada design

5.2 Saran

1. Perlu adanya evaluasi performance kompresor secara berkala 2. Perlu adanya evaluasi kalibrasi setiap alat ukur sebelum dilakukan analisa terhadap suatu peralatan.

DAFTAR PUSTAKA

Walas, Stanley M, 1988, Chemical process Equipment, Butterworth-Heinemann series in Chemical Engineering, Kansas, USA.

Smith, JM ang Van Ness, HC, 1971, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamic, 5th ed, Mc Graw Hill Book, Tokyo.

Lapina. Ronald P, 1982,Estimating Centrifugal Compressor Perfomance, Process Compressor Tecnology, Vol 1, Houston, Texas, USA.PT. Pupuk Kalimantan Timur, 1988, Kaltim-3 Ammonia, Ammonia Project, Operation Manual Ammonia Unit, Chiyoda Chemical Engineer and Construction Co. Ltd., Yokohama, Jepang.

PT. Pupuk Kalimantan Timur, 1988, Petunjuk Operasi Pabrik Ammonia Kaltim-3, Bagian III, Team Start-Up, Bontang, Kal-tim.

Lampiran Perhitungan

1. Menghitung komposisi udara umpan masing masing stage

Komposisi Basis Kering :

Senyawa1st stage suctionHRU4 th stage

suction

Hidrogen72,0587,2674

Metana1,5966670,820

Nitrogen26,0366710,8920,03

Argon0,3166671,030

Ammonia003,97

Contoh perhitungan komposisi hydrogen pada suction stage 1

P suction = 28,033 kg/cm2AT suction= 314,15 K

Po air pada = 0,0835 kg/cm2A

Perhitungan yang sama dilakukan untuk semua suction stage yang diketahui sehingga diperoleh hasil sebagai berikut :

Senyawa1st stage suctionHRU4 th stage

suction

Hidrogen71,8351486,9997871,00498

Metana1,5919050,8188470

Nitrogen25,9590210,8815824,94769

Argon0,3157221,0269280

air0,2982070,29820690,077329

Ammonia003,97

2. Menghitung flow dan komposisi suction stage 2Data yang diketahui adalah

Fs1 = 135.000 Nm3/jam

FHRU = 8133 Nm3/jam

Komposisi:

Senyawa1st stage suctionHRU

Hidrogen71,8351486,99978

Metana1,5919050,818847

Nitrogen25,9590210,88158

Argon0,3157221,026928

Air0,2982070,2982069

Ammonia00

Neraca massa disekitar 1-s-431

Neraca dry gas dapat disusun :Fd1 x Xdg1 + FHRU x XdgHRU = Fs2 x Xdg2

Contoh perhitungan neraca hydrogenFd1 x XH21 + FHRU x XH2HRU = Fs2 x XH22

Neraca massa dry gas disekitar separator 1-S-432.

Fd2 x Xdg2 = Fs3 x Xdg3

Fd2 x (100 Xa2) = Fs3 x (100 Xa3)

Untuk komposisi komponen yang lain dihitung dengan cara yang sama sehingga diperoleh hasil komposisi dan flow suction stage 2 adalah :

KomponenStage 2Stage 3

Hydrogen72,8715672,91775

Metana1,5472961,54827699

Nitrogen25,0810125,09691

Argon0,3595040,359732

Air0,1406240,0773295

flow58650,785753281,13

3. Perhitungan property gas

a. Menghitung BM masing masing stage

BM mix = BMi Yib. Menghitung kapasitas panas campuran gas suction dan discharge

Cp masing masing gas pada berbagai temperatur dapat dihitung dengan persamaan :

Cp/R = A + BT + CT2 + DT-2Dengan data sebagai berikut :

KomponenA103B106C10-5D

Hidrogen3,2490,42200,083

Nitrogen3,280,59300,04

Metana1,7029,081-2,1640

Air3,4701,45000,121

Ammonia3,5783,020-0,186

Contoh perhitungan Cp masing masing komponen pada suction stage I Temperatur Suction = 314,15 oK

Cp Hidrogen = 1,987 x (3,249+ 10-3 x 0,422x 314,15 + 105 x 0,083x 314,15 -2)

= 6,886292Cp Nitrogen = 1,987 x ( 3,28 + 10-3 x 0,593 x 314,15 + 105 x 0,04 x 314,15 -2)

= 8,626025

Cp metana = 1,987 x (1,702+ 10-3 x 9,081x 314,15 10-6 x 2,164x 314,15 2)

= 6,968055Cp Argon = 4,9894Cp air = 1,987 x (3.47+ 10-3 x 1,45 x 314,15 + 105 x 0,121 x 314,15 -2)

= 8,043621Cpmix = Cpi x Yi

Perhitungan yang sama dilakukan untuk setiap stage, sehingga diperoleh hasil sebagai berikut :

StageCp mixBM mix

suctiondischarge

16,9326746,970029,155593

26,9278396,9595078,912466

36,9269236,9532318,906697

46,9758896,9749159,831724

c. Menghitung harga kavg dan Zavg

Z diperoleh dengan memplotkan data Pr dan Tr pada tabel data Z , dengan data Pc dan Tc masing masing komponen adalah sebagai berikut :KomponenTc (Kelvin)Pc (bar)

Hidrogen33,1913,13

Nitrogen126,234

Metana190,645,99

argon150,948,98

air647,1220,55

Dengan Pc dan Tc yang digunakan adalah Pc dan Tc campuran dengan persamaan yang sama dengan perhitungan BM campuran

Contoh perhitungan untuk stage 1

P sucion = 28,033 bar

T suction = 314,15 K

P discharge = 49,033 bar

T discharge = 389,15 K

Cp mix suction = 6,93Cp mix discharge = 6,97

Dengan menggunakan data tabel didapat:

Zs = 1.03

Zd = 1.015

Perhitungan yang sama dilakukan untuk setiap stage sehingga diperoleh hasil

StagekavgZavg

11,400261,02

21,4008781,035

31,4011681,06

41,3983241

d. Menghitung efisiensi kompresor dan GHB kompresor

Perhitungan dilakukan dengan persamaan-persamaan berikut

Contoh perhitungan untuk stage 1 dengan data tanggal 1maret 2006

P sucion = 28,033 bar

T suction = 314,15 K

P discharge = 49,033 bar

T discharge = 389,15 K

Kavg = 1,4Zavg = 1,02BM mix = 9,15 g/mol

AG = 55178,8 kg/jam

= 18500,22 m

Perhitungan yang sama dilakukan untuk semua stage dengan hasil sebagai berikut: StagerprtefisiensiHpGHB

11,7491171,2387390,7464918500,223725,111

21,8223511,2249720,8463220383,213847,937

31,5572141,1999030,6958215203,653171,348

41,0598651,0195340,856091621,8341397,745

PAGE Teknik Kimia UNDIP 1

_1203604255.unknown

_1203777091.vsdS

(H)s

H

2'

2

P2

P1

S

H

_1203833482.unknown

_1203833750.unknown

_1203834138.unknown

_1203860487.unknown

_1204036467.vsdStage-2

Stage-3

_1203860542.unknown

_1203834236.unknown

_1203834375.unknown

_1203860423.unknown

_1203834292.unknown

_1203834183.unknown

_1203833891.unknown

_1203834101.unknown

_1203833779.unknown

_1203833576.unknown

_1203833609.unknown

_1203833503.unknown

_1203827674.unknown

_1203831504.vsdStage 4

Stage 3

_1203833423.unknown

_1203828125.unknown

_1203828424.unknown

_1203826793.unknown

_1203826860.unknown

_1203826694.unknown

_1203777603.vsdStage-1

Stage-2

_1203605761.unknown

_1203772892.unknown

_1203775266.unknown

_1203775708.unknown

_1203772924.unknown

_1203606063.unknown

_1203604915.unknown

_1203605234.unknown

_1203605672.unknown

_1203604776.unknown

_1203510875.unknown

_1203603514.unknown

_1203603977.unknown

_1203604171.unknown

_1203583919.unknown

_1203594918.unknown

_1203594890.unknown

_1203508941.unknown

_1203509774.unknown

_1203510074.unknown

_1203510295.unknown

_1203509841.unknown

_1203509111.unknown

_1203508800.unknown

_1203508884.unknown

_1203508349.unknown

_1203508595.unknown

_1203508080.unknown