Laporan Khusus Alzrin 13012031 Pabrik Amoniak PKG

8/18/2019 Laporan Khusus Alzrin 13012031 Pabrik Amoniak PKG

1/83

i

TK-4090 KERJA PRAKTEK

EVALUASI KONSUMSI GAS ALAM SEBAGAI BAHAN BAKU DANENERGI SPESIFIK PABRIK AMONIAK PT. PETROKIMIA GRESIK

LAPORAN TUGAS KHUSUS

KERJA PRAKTEK DIPT PETROKIMIA GRESIK

GRESIK – JAWA TIMUR

Oleh :

Alzrin Aulyna (13012031)

Pembimbing :Prof. Dr. Herri Susanto

Rully Eko Ardiyanto, S.T.

SEMESTER I 2015/2016

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG


2/83

i

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN KERJA PRAKTEK

DI DEP. PRODUKSI I

PT PETROKIMIA GRESIK

Periode :01/06/2015 – 31/07/2015

Disusun oleh :

Alzrin Aulyna (NIM. 13012031)

Menyetujui ,

Manager Produksi I Pembimbing

( ) (RULLY EKO ARDIYANTO ,ST.)

Manager Pendidikan dan Pelatihan

(Dra. Chursiana Luthfa.)


3/83

ii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas rahmat serta karunia-Nya

penulis dapat menyelesaikan Kerja Praktek di PT Petrokimia Gresik pada periode 1 Juni-31

Juli 2015 dan menyelesaikan laporan khusus kerja praktek dengan baik.

Tujuan penyusunan laporan khusus ini adalah menentukan konsumsi energi dan bahan baku

spesifik produksi amoniak PT. Petrokimia Gresik secara aktual sehingga dapat dievaluasi

konsumsi energi dan bahan baku tersebut dan metode pengoptimalan konsumsi energi dan

bahan baku yang tepat. Pelaksanaan dan penyusunan laporan dalam kerja praktek ini tidak

lepas dari peran berbagai pihak sehingga penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Dr. IGBN Makertihartha, selaku Koordinator Mata Kuliah TK 4090 Kerja Praktek ITB

yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk melaksanakan kerja praktek di

PT. Petrokimia Gresik,

2. Prof. Herri Susanto selaku Dosen Pembimbing yang telah memberikan arahan,

bimbingan, nasihat, kritik dan saran dalam pelaksanaan kerja praktek,

3.

Rully Eko Ardianto, S.T selaku pembimbing lapangan yang telah mengajarkan dan

membimbing penulis untuk memahami banyak hal selama pelaksanaan kerja praktek,

4. PT. Petrokimia Gresik yang telah memberikan kesempatan kepada mahasiswa untuk

melaksanakan kerja praktek,

5. Segenap karyawan PT. Petrokimia Gresik dan pihak-pihak lain terkait yang tidak dapat

disebutkan satu persatu oleh penulis.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu, diharapkan

kritik dan saran yang membangun sehingga isi laporan ini dapat lebih baik. Penulis berharap

agar laporan umum kerja praktek ini dapat bermanfaat bagi pihak-pihak yang membutuhkan.

Gresik, 2015

Tim Penyusun


4/83

iii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................................ i

KATA PENGANTAR................................................................................................ ii

DAFTAR ISI ..................................................................................................... iii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. v

DAFTAR TABEL ..................................................................................................... vi

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................ 1

1.1 Latar Belakang ...................................................................................... 1

1.2 Permasalahan ......................................................................................... 2

1.3 Tujuan ................................................................................................... 3

1.4 Ruang Lingkup ...................................................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................... 5

2.1 Perkembangan Konsumsi Bahan Baku dan Energi Amonia di Dunia ..... 5

2.2 Pabrik Amoniak di Indonesia ................................................................. 7

2.3 Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku dan Energi di Pabrik

Amoniak ................................................................................................ 9

2.3.1 Gas Alam sebagai Bahan Baku .................................................... 11

2.3.2. Gas Alam sebagai Bahan Bakar (Energi) ...................................... 11

2.3.2.1 Energi Steam ............................................................................. 12

2.3.2.2 Energi Listrik ............................................................................ 13

2.3.3.3 Bahan Bakar di Primary Reformer dan Superheater .................. 13

2.3.3.4 Energi Kredit ............................................................................ 14

BAB III METODOLOGI PENYELESAIAN ............................................................. 19

3.1 Sumber Data .......................................................................................... 19

3.1.1 Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku .................................... 19

3.1.2 Konsumsi Gas Alam sebagai Energi ............................................. 20

3.1.2.1 Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Bakar di Primary Reformer

dan Superheater ......................................................................... 20

3.1.2.2 Konsumsi Gas Alam sebagai Energi Listrik ............................... 20

3.1.2.3 Konsumsi Gas Alam sebagai Energi Steam ................................ 21

3.1.2.4 Konsumsi Energi Kredit ............................................................. 223.2 Pengolahan Data .................................................................................... 23


5/83

iv

3.2.1 Gas Alam sebagai Bahan Baku ..................................................... 23

3.2.2 Gas Alam sebagai Bahan Bakar .................................................... 23

3.2.2.1 Gas Alam sebagai Bahan Bakar di Primary Reformer dan

Superheater .............................................................................. 23

3.2.2.2 Gas Alam sebagai Bahan Bakar Pembangkitan Steam ............ .. 24

3.2.2.3 Gas Alam sebagai Energi Listrik .............................................. 24

3.2.2.4 Kredit Energi ........................................................................... 25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................................... 27

4.1 Perbandingan Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku dan Energi

Pabrik Amoniak antara Perhitungan Aktual, Data Candal, dan Data

Performance test .................................................................................... 27

4.2 Analisis Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku dan Bahan Bakar

Primary Reformer dan Superheater ....................................................... 30

4.3 Analisis Konsumsi Steam ...................................................................... 31

4.4 Analisis Konsumsi Energi Listrik .......................................................... 32

4.5 Analisis Kredit Energi ........................................................................... 33

4.6 Rekomendasi Metode Pengoptimalan Konsumsi energi dan bahan baku

Pabrik Amoniak PT. Petrokimia Gresik ................................................. 40

4.6.1 Jangka Pendek .............................................................................. 40

4.6.2 Jangka Panjang ............................................................................. 41

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................... 43

5.1 Kesimpulan ........................................................................................... 43

5.2 Saran ..................................................................................................... 44

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 45

LAMPIRAN A DATA LITERATUR ......................................................................... 46

LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN.............................................................. 47

LAMPIRAN C HASIL ANTARA .............................................................................. 54

LAMPIRAN D DATA MENTAH .............................................................................. 68


6/83

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Total produksi amoniak di dunia pada 2002-2012 (kiri) dan sepuluh

negara utama produsen amoniak di dunia (kanan) .................................. 1

Gambar 1.2 Konsumsi energi dan bahan baku Departemen Produksi I Petrokimia

Gresik Juli 2015 .................................................................................... 2

Gambar 2.1 Data perkembangan konsumsi energi dan bahan baku spesifik pabrik

amoniak di dunia .................................................................................... 5

Gambar 2.2 Skema konsumsi energi dan bahan baku total pabrik amoniak PT.

Petrokimia Gresik .................................................................................. 10

Gambar 2.3 Skema unit utilitas yang memasok steam ke pabrik amoniak

Petrokimia Gresik .................................................................................. 12

Gambar 2.4 Batasan minimum nilai range dan approach sebuah cooling tower ........ 15

Gambar 2.5 Skema cooling tower dengan tipe mechanical draft aliran counter

dan cross ................................................................................................ 15

Gambar 4.1 Skema konsumsi energi dan bahan baku total pabrik amoniak PT.

Petrokimia Gresik pada 6 hari pengamatan ............................................. 29

Gambar B.1 Kurva hubungan konsumsi energi dan bahan baku terhadap

temperatur produk amoniak. ................................................................... 52


7/83

vi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Konsumsi energi dan bahan baku proses produksi amoniak

menggunakan konfigurasi teknologi steam reforming ................................. 7Tabel 2.2 Produksi amoniak di PT. Pupuk Sridwijaya Palembang (PUSRI) ................ 8

Tabel 2.3 Produksi amoniak di PT. Pupuk Kujang Cikampek (PKC) .......................... 8

Tabel 2.4 Produksi amoniak di PT. Pupuk Petrokimia Gresik (PKG) .......................... 8

Tabel 2.5 Produksi amoniak di PT. Pupuk Kalimantan Timur (PKT) .......................... 9

Tabel 2.6 Produksi amoniak di PT. Pupuk Iskandar Muda (PKT) ............................... 9

Tabel 2.7 Karakteristik gas alam pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik .................... 10

Tabel 2.8 Perbandingan berbagai parameter pada pabrik amoniak terhadap bahan

baku yang digunakan relatif terhadap gas alam ........................................... 11

Tabel 4.1 Perbandingan konsumsi bahan baku dan energi spesifik produkamoniak data aktual, Candal dan performance test 2 Juni 1994 .................. 28

Tabel 4.1 Perbandingan konsumsi bahan baku dan energi spesifik produk

amoniak data aktual, Candal dan performance test 2 Juni 1994

(lanjutan) .................................................................................................... 29

Tabel 4.2 Konsumsi gas alam sebagai energi di pabrik amoniak Petrokimia Gresik .... 31

Tabel 4.3 Konsumsi bahan baku dan bahan bakar primary reformer dan

superheater pabrik amoniak ........................................................................ 31

Tabel 4.4 Konsumsi energi steam pabrik amoniak PKG (rinci) ................................... 33

Tabel 4.5 Konsumsi energi listrik produksi amoniak 30 Juni 2015 PKG (rinci) .......... 34

Tabel 4.6 Temperatur CW pada 6 titik pengambilan data dan performance test

1994 ........................................................................................................... 35

Tabel 4.7 Komposisi purge gas dari unit 103 L dan 103 E .......................................... 36

Tabel 4.8 Energi kredit pengaruh purge gas pabrik amoniak PKG .............................. 37

Tabel 4.9 Energi kredit pengaruh unjuk kerja 115-C/130-C PKG ............................... 37

Tabel 4.10 Energi kredit pengaruh unjuk kerja 109-C ................................................... 38

Tabel 4.11 Energi kredit akibat temperatur HP steam pada pabrik amoniak PKG ......... 39

Tabel 4.12 Energi kredit pangaruh temperatur rata-rata produk amoniak PKG ............. 40

Tabel A.1.1 Data recommended velocity untuk aliran steam pada pipa ........................... 47

Tabel C.1.1 Hasil antara konsumsi gas alam sebagai bahan baku ................................... 55Tabel C.1.2 Hasil antara konsumsi gas alam sebagai bahan bakar primary reformer

dan superheater .......................................................................................... 55

Tabel C.2.1 Hasil antara konsumsi energi steam dari boiler B-1102 ............................... 56

Tabel C.2.2 Hasil antara konsumsi energi steam dari WHB utilitas ................................ 56

Tabel C.2.3 Hasil antara penentuan laju alir steam pada interkoneksi amoniak-urea ....... 57

Tabel C.2.4 Hasil antara ekspor energi steam pada interkoneksi amoniak-urea............... 57

Tabel C.3.1 Hasil antara penentuan efisiensi GTG ......................................................... 57

Tabel C.3.2 Hasil antara konsumsi energi dan bahan baku listrik 17 Juni 2015 .............. 58

Tabel C.3.3 Hasil antara konsumsi energi dan bahan baku listrik 21 Juni 2015 .............. 58Tabel C.3.4 Hasil antara konsumsi energi dan bahan baku listrik 24 Juni 2015 .............. 59


8/83

vii




Tabel C.4.1 Hasil antara credit energy 17 Juni 2015 ...................................................... 61

Tabel C.4.2 Hasil antara credit energy 21 Juni 2015 ...................................................... 62Tabel C.4.3 Hasil antara credit energy 24 Juni 2015 ...................................................... 63



Tabel C.4.6 Hasil antara credit energy 30Juni 2015 ....................................................... 66

Tabel C.5.1 Hasil antara penentuan efisiensi GTG secara desain .................................... 67

Tabel C.5.2 Hasil antara konsumsi energi dan bahan baku listrik 2 Juni 1994 ................ 67

Tabel D.1.1 Data mentah konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan bahan bakar

secondary reformer dan superheater ........................................................... 68

Tabel D.2.1 Data mentah konsumsi energi dan bahan baku aktual steam dari boiler

B-1102 ....................................................................................................... 68

Tabel D.2.2 Data mentah konsumsi energi dan bahan baku aktual steam dari WHB ....... 68

Tabel D.2.3 Data mentah bukaan valve HC1204 pada interkoneksi amoniak-urea .......... 69

Tabel D.3.1 Data mentah konsumsi energi dan bahan baku listrik aktual ........................ 69

Tabel D.3.1 Data mentah konsumsi energi listrik aktual (lanjutan 1) .............................. 70





Tabel D.4.1 Data mentah credit energy produksi amoniak 17, 21, dan 24 Juni 2015 ....... 75Tabel D.4.2 Data mentah credit energy produksi amoniak 26, 29, dan 30 Juni 2015 ....... 75

Tabel D.5.1 Data mentah konsumsi energi dan bahan baku produksi amoniak

berdasarkan Candal .................................................................................... 76

Tabel D.5.2 Data mentah konsumsi energi dan bahan baku produksi amoniak

berdasarkan Performance test 2 Juni 1994 .................................................. 76


9/83

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Amoniak merupakan produk bahan kimia dasar dengan tonnase produksi tertinggi ke-2 di

dunia setelah asam sulfat. Total produksi amoniak di dunia pada tahun 2012 adalah

166.584.000 ton dengan kecenderungan pertumbuhan produksi sebesar 2,3% per tahun dari

tahun 2002. Dari total produksi amoniak di dunia, sebanyak 140.000.000 ton digunakan pada

pabrik pupuk terutama pada pembuatan urea yang mencapai 46% atau setara dengan

81.000.000 ton. Hal ini menyebabkan amoniak terutama diproduksi oleh pabrik pupuk.Kapasitas produksi dan negara utama produsen amoniak ditunjukkan oleh Gambar 1.1.

Gambar 1.1 Total produksi amoniak di dunia pada 2002-2012 (kiri) dan sepuluh negara

utama produsen amoniak di dunia (kanan).(sumber : Yara Fertilizer Industry Handbook , Februari 2014)

Di Indonesia, kapasitas produksi amoniak sekitar 5.100.000 ton yang diproduksi oleh 5

perusahaan anggota PIHC ( Pupuk Indonesia Holding Company). Akselerasi industrialisasi

termasuk industri pupuk sesuai dengan amanah Perpres 28 Tahun 2008 tentang Kebijakan

Industri Nasional berdampak pada peningkatan kapasitas produksi amoniak di Indonesia. Hal

ini ditunjukkan oleh pembangunan pabrik amoniak baru di Petrokimia Gresik dan Pupuk

Kalimantan Timur. Pada industri pupuk, pabrik amoniak merupakan salah satu pabrik dengan

konsumsi energi yang tinggi.


10/83

2

PT. Petrokimia Gresik yang merupakan salah satu anggota PIHC dan termasuk perusahaan

pupuk terlengkap di Indonesia, mengonsumsi energi yang tinggi per tahunnya. Konsumsi

energi tertinggi terutama pada pabrik amoniak. Terkait dengan konsumsi energi di Indonesia,

penggunaan sumber energi yang melebihi 6 ribu TOE (Ton Oil Equivalent ) per tahun

mewajibkan Perusahaan melakukan konservasi energi sesuai Peraturan Pemerintah yaitu PP

Nomor 70 Tahun 2009 pasal 12 ayat 3. Seiring bertambahnya kapasitas produksi amoniak

kedepannya, pabrik amoniak Petrokimia Gresik pun wajib melakukan manajemen energi

sehingga dapat dilakukan penghematan energi.

Untuk mengetahui potensi penghematan energi dari pabrik amoniak tersebut, perlu dilakukan

evaluasi terhadap konsumsi pabrik amoniak melalui perhitungan secara aktual konsumsi

energi pabrik amoniak. Perhitungan ini mencakup energi gas alam untuk listrik, steam, dan

bahan bakar di primary reformer dan superheater. Selain itu, perlu dilakukan pula

perhitungan energi kredit sehingga dapat diperoleh konsumsi energi pabrik amoniak pada

kondisi normal. Melalui evaluasi perhitungan konsumsi energi ini, maka dapat ditinjau

penggunaan masing-masing energi dan dapat dilakukan optimalisasi penggunaan energi

pabrik amoniak di PT. Petrokimia Gresik.

1.2. Permasalahan

Energi sering digunakan sebagai suatu parameter tingkat keberhasilan dan keandalan proses

sehingga menjadi salah satu aspek penting dalam suatu proses produksi, begitupun pada

produksi amoniak. Pada Petrokimia Gresik, pabrik amoniak merupakan pabrik yang

mengonsumsi energi yang tinggi pada Departemen Produksi I seperti ditunjukkan oleh

Gambar 1.2.

Gambar 1.2. Konsumsi Energi Departemen Produksi I Petrokimia Gresik Juli 2015

37%

24%

12%

11%

16%Amoniak

Urea

ZA-I

ZA-III

Utilitas


11/83

3

Definisi konsumsi energi yang ditunjukkan pada Gambar 1.2 adalah konsumsi gas alam

sebagai bahan baku dan bahan bakar. Konsumsi gas alam sebagai bahan baku digunakan

untuk memproduksi amoniak sedangkan konsumsi gas alam sebagai bahan bakar digunakan

untuk menghasilkan energi listrik sebagai penggerak motor, energi steam sebagai penggerak

turbin, dan energi untuk bahan bakar di primary reformer, superheater dan start-up burner.

Penggunaan definisi tersebut cukup luas digunakan pada pabrik pupuk di Indonesia padahal

terdapat kekeliruan yaitu konsumsi gas alam sebagai bahan baku seharusnya tidak termasuk

konsumsi energi.

Pada pabrik amoniak, perhitungan konsumsi gas alam sebagai energi biasanya didasarkan

pada perkiraan saja seperti penentuan daya motor melalui nameplate spesifikasi motor. Hal

ini menyebabkan data konsumsi energi menjadi kurang akurat sehingga diperlukan

perhitungan konsumsi energi pabrik amoniak secara aktual. Selain itu, salah satu aspek yang

harus diperhatikan pada perhitungan konsumsi energi adalah pengaruh energi kredit . Dengan

mempertimbangkan pengaruh energi kredit , akan diperoleh konsumsi energi pabrik amoniak

aktual pada keadaan normal. Selain itu, perhitungan energi kredit pun dilakukan untuk

mengevaluasi jaminan lisensor saat didirikannya pabrik amoniak tersebut. Melalui

perhitungan konsumsi energi pabrik amoniak secara aktual ini, dapat diperoleh dan dianalisis

kegiatan-kegiatan yang dapat dilakukan untuk mengoptimalkan konsumsi energi pabrik

amoniak Petrokimia Gresik.

1.3. Tujuan

Tujuan dari penugasan khusus terkait konsumsi energi pabrik amoniak Departemen Produksi

I Petrokimia Gresik adalah sebagai berikut.

1.

Menentukan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak PT.

Petrokimia Gresik secara aktual

2.

Membandingkan perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik

amoniak secara aktual dengan data bagian Candal (Perencanaan dan Pengendalian) dan

performance test PT. Petrokimia Gresik.

3. Menentukan metode-metode pengoptimalan penggunaan energi pabrik amoniak

Petrokimia Gresik


12/83

4

1.4. Ruang Lingkup

Ruang lingkup dari tugas khusus ini meliputi hal-hal sebagai berikut.

1. Perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak PT.

Petrokimia Gresik secara aktual dilakukan pada 6 hari dibulan Juni 2015 yaitu pada

tanggal 17 Juni 2015, 21 Juni 2015, 24 Juni 2015, 26 Juni 2015, 29 Juni 2015, dan 30

Juni 2015.

2. Hasil perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak

secara aktual dibandingkan dengan data konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan

energi pabrik amoniak bagian Candal (Perencanaan dan Pengendalian) pada hari yang

sama dan data pada performance test 1994 (dari 1 Juni 1994 hingga 5 Juni 1994).

3. Perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak

dilakukan pada saat kondisi operasi normal, yaitu dengan pompa Benfield digerakkan

oleh JAHT(hidraulik) dan JCM700 (motor).

4. Perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi berupa energi listrik,

energi steam, bahan bakar di primary reformer, superheater, dan start-up burner serta

energi kredit dilakukan dengan menggunakan metode perhitungan yang ada pada

referensi yang disesuaikan dengan kondisi pabrik.

5. Data aliran dan data pendukung dalam perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan

baku dan energi pabrik amoniak secara aktual diperoleh dari process flow diagram yang

berada pada DCS amoniak dan utilitas, log sheet, serta equipment list.

6. Penentuan rekomendasi metode optimalisasi penggunaan energi pabrik amoniak

diperoleh melalui studi pustaka yang sesuai dengan proses produksi amoniak di PT.

Petrokimia Gresik.


13/83

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Perkembangan Konsumsi Bahan Baku dan Energi Amoniak di Dunia

Konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak di dunia tidak lepas dari

teknologi pemrosesan yang terus berkembang untuk mencapai suatu hasil proses yang

semakin baik. Peningkatan efisiensi penggunaan energi pada produksi amoniak telah

dilakukan hingga lebih dari 30 tahun terakhir. Saat ini, beberapa pabrik amoniak telah

dilengkapi dengan teknologi-teknologi maju dan akan terus berkembang mengarah pada

peningkatan unjuk kerja proses yang lebih baik melalui penurunan konsumsi bahan baku dan

ebergi spesifik amoniak.. Sebagai salah satu contoh, pabrik amoniak saat ini telah mampu

mengonsumsi energi lebih rendah 30% per ton amoniak dibandingkan pabrik amoniak yang

dikonstruksi 40 tahun lalu. Gambar 2.1 berikut menunjukkan data perkembangan konsumsi

bahan baku spesifik pabrik amoniak di dunia ang ditampilkan dalam satuan energi.

Gambar 2.1. Data perkembangan konsumsi bahan baku spesifik pabrik amoniak di dunia

(sumber : Global efficiency, benchmark IFA 2012)

Berdasarkan Gambar 2.1, dapat dilihat bahwa konsumsi bahan baku spesifik amoniak terus

berkurang seiring perkembangan teknologi dan menuju suatu nilai tertentu yang disebut nilai

energi minimum. Secara termodinamika, kebutuhan gas alam sebagai bahan baku untuk


14/83

6

menghasilkan 1 mol NH3 sebesar 0,44 mol CH4 atau setara dengan 20,75 GJ/ton NH3 (basis

LHV CH4 = 50,1 MJ/kg).

Peningkatan efisiensi energi yang digunakan pada pabrik amoniak tidak lepas dari

perkembangan proses-proses produksi amoniak. Secara umum, terdapat dua proses produksi

amoniak berdasarkan bahan bakunya yaitu steam reforming dan partial oxidation process.

Steam reforming menggunakan bahan baku berupa gas alam atau light carbon lainnya seperti

nafta sedangkan partial oxidation menggunakan bahan baku berupa batubara atau fraksi berat

karbon lainnya. Tipe dari bahan baku yang digunakan memiliki peranan yang signifikan

dalam konsumsi energi dan bahan baku pabrik amoniak. Secara global, sekitar 72% produksi

amoniak menggunakan proses steam reforming disebabkan oleh rendahnya konsumsi energi

dan bahan baku dan juga emisi CO2 dibandingkan dengan proses partial oxidation.

Pada pabrik amoniak, proses steam reforming menghasilkan surplus energi yang cukup tinggi

yaitu berasal dari proses primary reforming, secondary reforming, shift conversion, dan

sintesis amoniak. Panas yang dihasilkan ini biasanya digunakan untuk memproduksi steam

bertekanan tinggi (HP steam) yang digunakan pada turbin untuk menggerakkan pompa,

kompresor dan fan. Secara umum, pabrik amoniak modern menggunakan seluruh HP steam

yang dihasilkan pabrik pada steam turbin untuk menjalankan synthesis gas compressor,

sehingga pabrik amoniak tidak perlu lagi mengimpor energi untuk menggerakkan peralatan

pendukung pabrik.

Saat ini, pabrik amoniak dengan proses steam reforming menggunakan gas alam antara 28

hingga 35,5 GJ/ton amoniak, dengan rincian 20-22 GJ/ton digunakan sebagai bahan baku, 7,2

– 9,0 GJ/ton dikonsumsi sebagai bahan bakar di primary reformer, dan 0,5-4,2 GJ/ton

digunakan pada auxiliary boilers dan lain-lain. Proses steam reforming pada pabrik amoniak

juga mengalami pembaharuan-pembaharuan teknologi. Saat ini, telah terdapat berbagai

macam teknologi produksi amoniak yang telah dikembangkan oleh beberapa lisensor seperti

Kellog, Topsoe, Uhde, Casale, dan lain-lain. Beberapa konfigurasi baru yang

diimplementasikan yaitu penggunaan panas secondary reformer untuk primary reformer

(heat exchange autothermal reforming) hingga terdapat teknologi yang tidak menggunakan

secondary reformer. Setiap konfigurasi proses memiliki konsumsi energi dan bahan baku

yang berbeda-beda. Tabel 2.1 menunjukkan konsumsi energi dan bahan baku pada berbagai

konfigurasi teknologi terbaru proses produksi amoniak berbasis steam reforming di dunia.


15/83

7

Tabel 2.1. Konsumsi energi dan bahan baku proses produksi amoniak menggunakan

konfigurasi teknologi steam reforming

Nama proses Penggunaan energi (GJ/t NH3)

Advanced conventional primary reforming

Kellog Low-Energy Ammonia Process 27.9 (27.0 )

Haldor Topsoe Process 27.9

Uhde Process 28.0 (27.0)

LEAD Process 29.3

Exxon Chemical Process 29.0

Fluor Process 32.0

Lummus Process 29.6 – 33.5

Processes with reduced primary refiner firing

Braun Purifier Process 28.0 (27.0)

ICI AMV Process 28.5

Foster Wheeler AM2 Process 29.3

Humphreys & Glasgow BYAS Process 28.7

Jacobs Plus Ammonia Technology 28.8 (26.8)

Montedison Low-Pressure Process 28.1

Kellogg’s LEAP Process


16/83

8

dan bahan baku pada masing-masing anak produsen amoniak di Indonesia ditunjukkan oleh

Tabel 2.2 hingga Tabel 2.6.

Tabel 2.2 Produksi amoniak di PT. Pupuk Sridwijaya Palembang (PUSRI)

Dekripsi UnitPT. Pupuk Sriwidjaya Palembang

P-II P-III P-IV P-IB Total

Kapasitas

produksiTon/Tahun 262.000 396.000 396.000 445.500 1.499.500

Tahun Beroperasi Tahun 1974 1976 1977 1994

Teknologi Teknologi KellogKellog +

ICI

Kellog +

ICI

Kellog +

ICI(Sumber : http://pupuk-indonesia.com/ )

Rerata konsumsi bahan baku dan energi spesifik pabrik amoniak di PT. PUSRI ini adalah

39,45 MMBTU/ton NH3 (data laporan tahun 2013 PT.PUSRI). Pembangunan pabrik baru

berupa P-IIB sebagai pengganti pabrik II sedang dilakukan dengan teknologi KBR Purifier

berkapasitas produksi amoniak 660.000 ton/tahun dengan konsumsi bahan baku dan energi

sebesar 31,49 MMBTU/ton NH3.

Tabel 2.3 Produksi amoniak di PT. Pupuk Kujang Cikampek (PKC)

Dekripsi UnitPT. Pupuk Kujang Cikampek

K-1A K-1B TotalKapasitas produksi Ton/Tahun 330.000 330.000 660.000

Tahun Beroperasi Tahun 1979 2006

Teknologi Teknologi Kellog Kellog(Sumber : http://pupuk-indonesia.com/ )

Konsumsi bahan baku dan energi pabrik K-1A ini adalah 46,58 MMBTU/ton NH3 sedangkan

pabrik K-1B adalah 33,81 MMBTU/ton NH3 (data laporan tahun 2013 PT. PKC). Disebabkan

ketidakefisienan pabrik K-1A, maka pabrik ini akan diganti dengan pabrik K-1C

berkapasitas produksi 2000 MTPD dengan konsumsi bahan baku dan energi 32 MMBTU/ton NH3.

Tabel 2.4 Produksi amoniak di PT. Pupuk Petrokimia Gresik (PKG)

Dekripsi UnitPT. Petrokimia Gresik

Total

Kapasitas produksi Ton/Tahun 445.000

Tahun Beroperasi Tahun 1994

Teknologi Teknologi Kellog(Sumber : http://pupuk-indonesia.com/ )

http://pupuk-indonesia.com/http://pupuk-indonesia.com/http://pupuk-indonesia.com/http://pupuk-indonesia.com/http://pupuk-indonesia.com/http://pupuk-indonesia.com/


17/83

9

Konsumsi bahan baku dan energi pabrik amoniak di PKG ini sekitar 36,4 MMBTU/ton NH3

(data Candal Juni 2015). PKG sedang membangun pabrik amoniak baru untuk memenuhi

kebutuhan amoniak yang selama ini pemenuhannya melalui impor amoniak.

Tabel 2.5 Produksi amoniak di PT. Pupuk Kalimantan Timur (PKT)

Dekripsi UnitPT. Pupuk Kalimantan Timur

K-I K-II K-III K-IV Total

Kapasitas produksi Ton/Tahun 595.000 595.000 330.000 330.000 1.850.000

Tahun Beroperasi Tahun 1984 1984 1989 2002

Teknologi Teknologi Lurgi Kellog Topsoe Topsoe(Sumber : http://pupuk-indonesia.com/ )

Konsumsi bahan baku dan energi pada pabrik amoniak di PKT bervariasi tergantung pada

proses yang digunakan. Secara keseluruhan, konsumsi bahan baku dan energi PKT dari ke-4

pabrik adalah 37,55 MMBTU/ ton NH3 (data 2012). Saat ini, PT. Kaltim sedang melakukan

pembangunan pabrik Kaltim V dengan kapasitas pabrik amoniak 2500 MTPD dan konsumsi

bahan baku dan energi sebesar 32 MMBTU/ton NH3.

Tabel 2.6 Produksi amoniak di PT. Pupuk Iskandar Muda (PKT)

Dekripsi UnitPT. Pupuk Kujang Cikampek

PIM-I PIM-II Total

Kapasitas produksi Ton/Tahun 386.000 396.000 782.000

Tahun Beroperasi Tahun 1994 1974

Teknologi Teknologi Kellog Kellog(Sumber : http://pupuk-indonesia.com/ )

Konsumsi bahan baku dan energi pabrik amoniak PIM I adalah 41 MMBTU/ton NH3

sedangkan pabrik PIM II adalah 34 MMBTU/ton NH3 (data laporan tahunan PIM 2013) .

2.3 Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku dan Energi di Pabrik Amoniak

Konsumsi energi pada pabrik amoniak dengan proses steam reforming terdiri dari energi

listrik, energi steam, energi bahan bakar di primary reformer dan superheater. Konsumsi

energi tersebut juga dipengaruhi oleh faktor-faktor internal yang berada pada proses produksi

yang disebut sebagai energi kredit. Pada steam reforming , bahan baku yang digunakan adalah

gas alam. Hal ini menunjukkan bahwa pada produksi amoniak, gas alam dikonsumsi sebagai

bahan baku dan energi. Gas alam digunakan sebagai bahan baku untuk menghasilan H2. Gas

alam sebagai energi digunakan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan listrik di GTG,

http://pupuk-indonesia.com/http://pupuk-indonesia.com/http://pupuk-indonesia.com/http://pupuk-indonesia.com/


18/83

10

steam di boiler , dan api di primary reformer dan superheater. Konsumsi gas alam sebagai

bahan baku dan energi pada pabrik amoniak ditunjukkan oleh gambar 2.2.

B %

Bahan bakar

Bahan baku

Gas Alam

NH3

Gas Turbine Generator

(Efisiensi ± 22%)

Listrik

Waste Heat Boiler

B-2221

Boiler B-1102

(Efisiensi ± 80%)

MP Steam

Primary reformer

Exhausted gas

A %

C %

D %

E %

F %

G %

Pompa

Kompresor

Fan

Blower

Superheater HP Steam

Gambar 2.2 Skema konsumsi energi dan bahan baku total pabrik amoniak PT. Petrokimia

Gresik

Tabel 2.7 menunjukkan karakteristik gas alam yang digunakan di pabrik amoniak PT.

Petrokimia Gresik.

Tabel 2.7 Karakteristik gas alam pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik

No. Parameter Nilai

1.

Komposisi Gas Alam (% mol)

N2

CH4

CO2

C2H4

C3H8

i-C4H10

n- C4H10

i- C5H12

n- C5H12

C6+

0,363

98,687

0,336

0,338

0,124

0,037

0,013

0,016

0,069

0,017

2.

High Heating Value ( BTU/ft ) 1014,06

3. Lower Heating Value (Kcal/Kg) 11748,7

(Sumber : Bagian Laboratorium Pabrik I Petrokimia Gresik)


19/83

11

Pada pembahasan selanjutnya akan dibahas mengenai konsumsi gas alam sebagai bahan baku

dan bahan bakar (energi) secara umum dan secara khusus pada pabrik amoniak Petrokimia

Gresik.

2.3.1. Gas Alam sebagai Bahan Baku

Bahan utama untuk proses pembuatan amoniak adalah N2 dan H2. Kebutuhan H2 ini dapat

diperoleh dari berbagai sumber, tergantung pada proses pembuatan amoniak yang akan

digunakan. Perbandingan beberapa jenis sumber bahan baku H2 pada proses produksi

amoniak ditunjukkan oleh Tabel 2.8.

Tabel 2.8 Perbandingan berbagai parameter pada pabrik amoniak terhadap bahan baku yangdigunakan (relatif terhadap gas alam)

Natural gas Heavy oil Coal

Konsumsi energi 1 1,3 1,7

Biaya investasi 1 1,4 2,4

Biaya produksi 1 1,2 1,7

(Sumber : http://www.ceps.eu/system/files/Ammonia.pdf )

Pada proses steam reforming, bahan baku yang digunakan umumnya adalah gas alam.

Beberapa kelebihan gas alam dibandingkan bahan baku lainnya adalah tingginya kandungan

CH4 yang dimiliki sehingga menghasilkan lebih banyak H2 dibandingkan bahan baku lainnya

pada massa yang sama. Selain itu, pada Tabel 2.8 dapat dilihat bahwa konsumsi energi, biaya

investasi dan biaya produksi menggunakan gas alam lebih rendah dibandingkan bahan baku

lainnya. Penggunaan gas alam sebagai bahan baku memiliki persentase yang lebih besar

dibandingkan penggunaan gas alam sebagai bahan bakar/energi yaitu sekitar 75%.

2.3.2. Gas Alam sebagai Bahan Bakar (Energi)

Pada proses produksi amoniak, selain digunakan sebagai bahan baku, gas alam ini biasanya

juga digunakan sebagai bahan bakar/energi. Gas alam sebagai energi digunakan untuk

menghasilkan listrik di gas turbine generator (GTG), steam di boiler, panas/api di primary

reformer dan superheater. Selain itu, pengaruh dari energi kredit pun perlu diperhitungkan

terhadap total konsumsi energi produksi amoniak. Persentasi gas alam yang digunakan

sebagai bahan bakar terhadap seuruh gas alam yang digunakan pada produksi amoniak adalah

sekitar 25%. Penjelasan mengenai berbagai jenis konsumsi energi dijelaskan sebagai berikut.

http://www.ceps.eu/system/files/Ammonia.pdfhttp://www.ceps.eu/system/files/Ammonia.pdf


20/83

12

2.3.2. 1. Energi Steam

Steam merupakan bagian penting dan tidak terpisahkan dari teknologi produksi amoniak

berbasiskan steam reforming. Steam merupakan salah satu bahan baku pada proses produksi

amoniak. Steam diperlukan untuk menghasilkan syn gas melalui pereaksiannya dengan gas

alam. Selain itu, steam diperlukan sebagai penyuplai energi untuk menjalankan berbagai

mesin pabrik seperti pompa, kompresor, dan fan. Dalam penyediaan energi, steam

memberikan suatu cara pemindahan sejumlah energi yang terkendali dari suatu pusat

pembangkit steam sehingga dihasilkan energi yang efisien dan ekonomis sampai pada titik

penggunaannya. Pusat pembangkit steam didalam suatu pabrik biasanya berupa boiler dan

waste heat boiler (WHB). Selain itu, beberapa proses produksi amoniak juga menghaslkan

panas yang digunakan untuk membangkitkan steam seperti secondary reformer. Gambar 2.3

berikut menunjukkan skema unit utilitas yang memasok steam ke pabrik amoniak Petrokimia

Gresik.

WHB Utilitas

B-2221

WHB Secondary

Ref. NH3

NH3

B-1102

UBB

UREA

P = 65 kg/cm2

F = 71 T/jam

173C

PC 22220

HPS 123Kg/cm2

PCA 1015 PCA 702

GT 101

Cond

S/D MGS 6477

PC 703

Vent

MPS 22 Kg/cm2

HC 1042PCA 1014

Vent

MPS 42 Kg/

cm2CondCond

103 JT101 JT

Vent

Vent

HC 610Turbine

PCA

1016

Vent

PCA 1017

To D 1105

ZA I

Vent

P = 44 kg/cm2

F = 105 T/jam

Gambar 2.3 Skema unit utilitas yang memasok steam ke pabrik amoniak Petrokimia Gresik

Pada pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik, kebutuhan steam diperoleh dari unit utilitas.

Pembangkitan steam yang digunakan pada pabrik amoniak ini disuplai dari boiler B1102

dengan bahan bakar gas alam dan WHB B-2221 dari gas buangan unit gas turbin generator(GTG). Seperti pabrik amoniak pada umumnya, panas yang dihasilkan unit secondary


21/83

13

reformer dari pabrik amoniak ini digunakan sebagai pembangkit steam. Steam yang

dibangkitkan ini adalah berjenis high pressure (HP steam) dengan tekanan 120 kg/cm2. HP

steam ini selanjutnya digunakan untuk turbin dan medium pressure steam.

2.3.2.2 Energi Listrik

Salah satu jenis energi primer yang dibutuhkan dalam pabrik amoniak adalah energi listrik.

Energi listrik digunakan untuk menjalankan mesin-mesin listrik pabrik amoniak dan unit

pendukung (utilitas) amoniak seperti pompa motor, fan, dan blower pada tekanan dan

temperatur yang tinggi. Pentingnya kontinuitas suplai energi listrik menyebabkan beberapa

pabrik memiliki unit pembangkit energi listrik. Keandalan kapasitas pembangkit listrik ini

sangat penting yaitu persesuaian antara kapasitas pembangkit yang terpasang terhadap

kebutuhan beban sehingga pasokan energi diharuskan selalu tersedia untuk melayani beban.

Terdapat berbagai jenis pembangkit listrik tergantung pada bahan bakarnya. Saat ini, terdapat

5 jenis bahan bakar utama pembangktan tenaga listrik skala besar, yaitu minyak, gas,

batubara, hidro dan nuklir serta beberapa pembangkit dengan energi terbarukan berupa

biomassa dan geotermal.

Energi listrik yang digunakan pada pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik berasal dari unit

pembangkit listrik berbahan bakar gas alam. Unit pembangkit ini adalah gas turbine

generator (GTG) dengan kapasitas terpasang 33 MW. Suplai bahan bakar dari pembangkit

ini diperoleh dari Pulau Kangean melalui pipa gas milik PT Pertamina. Gas yang dibutuhkan

adalah 7,5 MMSCFD pada load 22 MW. GTG Pabrik I dilengkapi dengan sistem bahan bakar

pengganti, sehingga ketika terjadi gangguan pada pasokan gas maka digunakan bahan bakar

kedua sebagai penggantinya yaitu solar.

2.3.2.3 Bahan Bakar di Primary Reformer dan Superheater

Gas alam juga digunakan untuk menyuplai panas di primary reformer dan superheater. Gas

alam dan steam masuk melalui pipa-pipa berisi katalis dan bereaksi menghasilkan gas

sintesis. Reaksi yang terjadi pada primary reformer adalah sebagai berikut.

CH4 + H2O CO + 3 H2 ∆H = 49,3 kkal/mol (2.1)

CO + H2O CO2 + H2 ∆H = -9,8 kkal/mol (2.2)


22/83

14

Melalui kedua reaksi diatas, secara keseluruhan reaksi yang terjadi bersifat endotermis

sehingga memerlukan panas yang diperoleh melalui pembakaran gas alam di dalam tungku

yang menghasilkan temperatur sekitar 950-1000 0C.

Pembakaran gas alam untuk superheater digunakan untuk memanaskan uap lanjut pada

superheater pipe sehingga menghasilkan uap yang superheated dan memenuhi persyaratan

untuk menggerakkan turbin uap.

2.3.2.4 Energi Kredit

Energi kredit pada produksi amoniak adalah energi yang diterima oleh pabrik amoniak

sebagai pengaruh dari faktor-faktor internal dalam pabrik amoniak tersebut. Energi kredit

dapat bersifat negatif ataupun positif terhadap konsumsi energi total produksi amoniak

tergantung pada hasil dari faktor-faktor internal yang terjadi. Pada saat pembangunan proses

produksi suatu pabrik, lisensor akan memberikan nilai batas tertentu terhadap energi kredit

dari teknologi produksi tersebut sehingga perhitungan energi kredit tidak terlalu sering

dilakukan. Selain itu, besarnya energi kredit ini relatif kecil dibandingkan energi-energi

primer lainnya. Namun, dengan memperhitungkan pengaruh energi kredit, dapat diperoleh

konsumsi energi aktual suatu teknologi proses pada keadaan normal sehingga dapat

dibandingkan keefisienan antar teknologi produksi dengan lebih akurat. Perhitungan kredit

energi ini juga dibutuhkan untuk mengevaluasi jaminan lisensor teknologi yang digunakan.

Selain itu, melalui pengevaluasian energi kredit dapat dilakukan perbaikan-perbaikan ataupun

modifikasi untuk meningkatkan unjuk kerja proses produksi amoniak secara keseluruhan.

Beberapa jenis faktor-faktor internal yang diperhitungkan sebagai kredit energi adalah

sebagai berikut.

1. Temperatur Cooli ng Water (CW) ke Pabrik Amoniak

Cooling water (CW) dihasilkan pada cooling tower (CT) dengan cara mengontakkannya

dengan udara dan menguapkan sebagian air sehingga mendinginkan air umpan masuk CT.

Performa dari suatu CT biasanya diekspresikan dalam approach dan range. Approach adalah

selisih antara temperatur CW yang dihasilkan CT dengan udara sekitar sedangkan range


23/83

15

adalah selisih antara temperatur air umpan CT dan temperatur CW yang dihasilkan. Gambar

2.4 menunjukkan batasan minimum nilai range dan approach CT.

Gambar 2.4 Batasan minimum nilai range dan approach sebuah cooling tower(sumber : Z. K. Morvay, D. D. Gvozdenac. Applied Industrial Energy and Environmental Management . 2011.

John Wiley and Son)

Pada industri petrokimia, jenis CT yang biasanya digunakan adalah mechanical draft dengan

arah aliran counter (berlawanan) ataupun cross (bersilangan). Gambar skema dari CT dengan

aliran counter dan cross ditunjukkan oleh gambar 2.5 berikut.

Gambar 2.5 Skema cooling tower dengan tipe mechanical draft aliran counter dan cross(sumber : Z. K. Morvay, D. D. Gvozdenac. Applied Industrial Energy and Environmental Management . 2011.

John Wiley and Son)

Pada konsumsi energi di pabrik amoniak, temperatur CW yang masuk ke pabrik amoniak

mempengaruhi konsumsi daya listrik pompa CW. Saat temperatur CW lebih rendah

dibandingkan desain, jumlah CW yang harus dialirkan oleh pompa menjadi lebih rendah juga


24/83

16

sehingga memperkecil jumlah konsumsi energi listrik. Kondisi tersebut memberikan kredit

energi yang positif terhadap konsumsi energi total pabrik amoniak.

2. Energi Purge Gas

Pada pabrik amoniak, purge gas adalah gas yang dibuang ke lingkungan dengan tujuan

mencegah akumulasi gas inert pada syn loop. Gas inert pada pabrik amonia berupa Ar, N2,

dan CH4. Aliran purge gas ini pada awalnya mengandung Ar, N2, CH4, H2, dan sedikit NH3.

Kandungan H2 dan NH3 yang terdapat pada aliran biasanya diserap kembali. Purge gas ini

dapat dimanfaatkan juga sebagai bahan bakar untuk memasok kebutuhan panas di primary

reformer. Adanya purge gas dalam produksi amoniak menunjukkan terdapatnya energi yang

terbawa purge gas sehingga akan mempengaruhi konsumsi energi pabrik amoniak.

3. Performa Kompresor

Kompresor adalah peralatan mekanik yang digunakan untuk memberikan energi pada fluida

gas/udara agar dapat mengalir dari satu tempat ke tempat lain secara kontinu atau untuk

menaikkan tekanan. Penambahan energi tersebut dapat tejadi karena adanya gerakan mekanik

sehingga kompresor mengubah energi mekanik (kerja) ke dalam energi tekanan (potensial)

dan panas yang tidak berguna.

Salah satu hal yang mempengaruhi kinerja dari suatu kompresor adalah temperatur aliran

masuk gas. Kompresor menghasilkan panas pada operasinya yang kontinyu. Panas ini

dilepaskan ke kamar/ruang kompresor sehingga memanaskan udara masuk. Hal ini

mengakibatkan rendahnya efisiensi volumetrik dan pemakaian daya menjadi lebih besar

sehingga, sebelum masuk kompresor, aliran gas masuk didinginkan terlebih dahulu. Hal ini

dimaksudkan karena saat temperatur rendah maka rapat massa gas akan naik (pada kapasitas

aliran yang sama) sehingga laju aliran massa akan meningkat pada laju volumetrik yang

tetap yang menyebabkan daya yang dibutuhkan kompresor untuk mengalirkan gas yang sama

menjadi lebih rendah. Perbedaan temperatur aliran masukan ini akan berpengaruh pada

jumlah total energi yang dikonsumsi. Temperatur aliran masuk yang rendah akan

meningkatkan efisiensi energi kompresor. Hal ini pun berlaku pada pabrik amoniak yang

mencakup banyak kompresor seperti pada kompresi gas sintesis.


25/83

17

4. Kandungan CO2

Gas CO2 adalah salah satu produk samping dari proses steam reforming . Keberadaan CO2 ini

harus dihilangkan karena merupakan racun bagi katalis Fe2O5 dalam konverter amoniak. Pada

pabrik pupuk, CO2 yang dihasilkan oleh pabrik amoniak ini digunakan untuk bahan baku

pabrik urea. Salah satu metode yang umum digunakan pada penghilangan gas CO2 di pabrik

amoniak adalah melalui absorbsi dengan absorben tertentu seperti larutan Benfield .

Proses penghilangan CO2 dengan metode tersebut dilakukan dalam 2 tahapan yaitu absorbsi

gas CO2 dan pelepasan gas CO2 untuk regenerasi larutan Benfield di stripper. Proses absorbsi

dilakukan pada tekanan tinggi dan temperatur rendah sedangkan proses stripping dilakukan

pada tekanan rendah dan temperatur tinggi sehingga sebelum dilakukan daur ulang, larutan

Benfield didinginkan terlebih dahulu. Hal ini menunjukkan bahwa performa unit pendingin

sebelum absorber cukup berpengaruh terhadap performa penghilangan gas CO2.

Selain dengan absorbsi, penghilangan kandungan CO2 pun dilakukan lebih lanjut pada

metanator. Hal ini disebabkan kadar CO2 maksimum pada sintesis amoniak adalah 10 ppm.

Pada metanator, dibutuhkan gas H2 untuk mengubah CO2 menjadi CH4. Hal ini menunjukkan

kadar CO2 yang tinggi pada aliran masukan metanator akan menyebabkan konsumsi gas H2

yang tinggi pula sehingga akan mengurangi gas H2 yang akan bereaksi membentuk NH3.

Berkurangnya gas H2 menyebabkan konversi kesetimbangan bergeser ke kanan sehingga

produk amoniak yang terbentuk lebih sedikit.

5. Temperatur Produk Amoniak

Terdapat beberapa produk amoniak yang dihasilkan oleh suatu pabrik amoniak yaitu hot

product dan cold product. Temperatur dari cold product sekitar -330C sedangkan hot product

300C. Temperatur dari total produk amoniak ini berpengaruh pada konsumsi energi amoniak.

Hal ini terjadi karena konsumsi energi yang cukup besar diperlukan untuk mengkondensasi

amoniak yang terbentuk hingga memenuhi spesifikasi produk tertentu. Jika produk amoniak

dapat disuplai dalam bentuk gas, konsumsi energi menjadi lebih relatif lebih kecil

dibandingkan jika produk amoniak harus disuplai dalam keadaan liquid pada -330C.


26/83

18

6. Temperatur HP Steam

High pressure steam adalah steam yang dihasilkan melalui pemanfaatan panas aliran

keluaran secondary reformer. Tekanan HPS adalah sekitar 120 kg/cm2. HPS ini selanjutnya

akan digunakan pada turbin dan juga diubah menjadi MP steam (42,2 kg/cm2) untuk

kebutuhan mesin-mesin pabrik amoniak. MP steam selanjutnya pun akan digunakan pada

turbin. Untuk menjaga steam tidak mengalami kondensasi saat pemanfaatannya, maka

temperatur HP steam diatur pada nilai tertentu. Semakin rendah temperatur HPS maka

kebutuhan HPS akan semakin banyak untuk beban yang sama begitupun sebaliknya. Hal ini

menunjukkan bahwa perbedaan temperatur HPS berdampak pada konsumsi energi pabrik

amoniak.

7. Rasio S/C

Rasio steam to carbon (S/C) adalah perbandingan jumlah steam yang dipasok ke dalam

proses primary reforming terhadap karbon yang berada pada gas alam. Literatur

menyarankan penggunaan rasio S/C yang tinggi untuk mencegah masalah mekanikal selama

proses keberjalanan pabrik. Rasio S/C yang tinggi menjadi lebih efektif karena beberapa

faktor yaitu akan mengonversi CH4 pada keadaan setimbang sehingga methane slip menjadi

lebih sedikit. Selain itu, rasio S/C yang tinggi pun akan menghambat pembentukan karbon di

reformer. Salah satu kelemahan dari pemakaian rasio S/C yang tinggi adalah konsumsi steam

menjadi lebih besar karena adanya kelebhan steam yang tidak bereaksi. Melalui rasio S/C

yang rendah, konsumsi energi memang menjadi lebih kecil tetapi akan meningkatkan

methane slip dan deposit karbon di reformer yang akan menyebabkan local overheating. Hal

ini menyebabkan perlu dilakukannya optimasi pada rasio S/C.

Berdasarkan data literatur, rasio S/C yang optimum adalah sekitar 3. Pada S/C sebesar 4,

kebutuhan energi cukup besar perbedaannya dengan rasio S/C sebesar 3 sehingga kenaikan

total biaya menjadi lebih besar dibandingkan performa yang dihasilkan. Pada rasio 2,5 jumlah

methane slip cukup besar sehingga tidak direkomendasikan. Pada pabrik amoniak, perbedaan

rasio S/C dengan S/C desain akan berpengaruh terhadap total konsumsi energi secara

keseluruhan.


27/83

19

BAB III

METODOLOGI PENYELESAIAN

3.1. Sumber Data

Data-data yang dibutuhkan dalam perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan

energi pada pabrik amoniak berupa data komponen dalam suatu aliran, komposisi, tekanan,

temperatur, dan laju alir. Seluruh data tersebut diperoleh dari bagian distributed control

system (DCS) amoniak serta utilitas Departemen Produksi I. Sebelum proses pengambilan

data, penentuan titik pengambilan data diperoleh dari piping and instrumentation diagram

(P&ID). Selain itu terdapat pula data nilai kalor gas alam yang diperoleh dari bagian

Laboratorium Produksi I.

Data spesifikasi berbagai alat yang digunakan pada perhitungan konsumsi gas alam sebagai

bahan baku dan energi diperoleh dari equipment list yang bagian Dokumen dan Teknologi

Informasi (Doktekin) serta dari bagian listrik Departemen Pemeliharaan I. Sebagai data

pembanding perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak

secara aktual, digunakan data bagian Perencanaan dan Pengendalian Produksi I (Candal) dandata desain pabrik ( performance test) yang diperoleh dari bagian Departemen Proses dan

Pengelolaan Energi (PPE). Berbagai data yang digunakan pada setiap bagian perhitungan

konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi dijelaskan sebagai berikut.

3.1.1. Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku

Gas alam digunakan sebagai bahan baku pada pabrik amoniak Petrokimia Gresik. Data-data

yang dibutuhkan untuk konsumsi gas alam sebagai bahan baku adalah sebagai berikut.

-

Nilai GHV (Gross Heating Value) dari gas alam, diperoleh dari Laboratorium Produksi I

- Data laju alir gas alam total sebagai bahan bakar diperoleh dari aliran FI1028B bagian

amoniak

- Data laju alir gas alam sebagai bahan baku diperoleh dari selisih antara aliran FI1042B

(laju alir masuk total gas alam) dan aliran FI1028B (laju alir gas alam untuk primary

reformer dan superheater )


28/83

20

- Kapasitas produksi amoniak pada saat titik pengambilan data, diperoleh dari aliran

FI1058D bagian amoniak

3.1.2. Konsumsi Gas Alam sebagai Energi

Gas alam digunakan sebagai bahan bakar di Petrokimia Gresik yang meliputi bahan bakar di

primary reformer dan superheater , pembangkitan steam di boiler dan WHB, dan penghasil

listrik di GTG. Berikut ini adalah penjelasan sumber data dari masing-masing konsumsi gas

alam untuk kebutuhan energi tersebut.

3.1.2.1 Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Bakar di Primary Reformer dan Superheater

Gas alam digunakan sebagai bahan bakar pada primary reformer dan superheater pabrik

amoniak Petrokimia Gresik. Data-data yang dibutuhkan untuk konsumsi gas alam sebagai

bahan bakar tersebut adalah sebagai berikut.

- Nilai GHV (Gross Heating Value) dari gas alam, diperoleh dari Laboratorium Produksi I

-

Data laju alir gas alam sebagai bahan bakar di primary reformer dan superheater

diperoleh dari aliran FI1028B

-

Kapasitas produksi amoniak pada saat titik pengambilan data, diperoleh dari aliran


3.1.2.2 Konsumsi Gas Alam sebagai Energi Listrik

Energi listrik yang dibutuhkan oleh pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik diperoleh dari unit

gas turbine generator (GTG) bagian utilitas. Energi listrik ini mencakup penyediaan daya

motor-motor untuk pompa-pompa dalam menyokong pemenuhan kebutuhan steam dari B-

1102, CW dari T-2211A dan T-1201A, air demineralisasi dari DP-I dan DP-II, soft water dari

produk LSU, instrument air dari C-2231 ABD, dan power untuk unit amoniak. Data-data

yang dibutuhkan untuk konsumsi energi dan bahan baku listrik adalah sebagai berikut.

- Daya masing-masing motor listrik yang sedang beroperasi, baik pada pabrik amoniak

ataupun utilitas pendukung pabrik amoniak serta lamanya waktu operasi. Daftar motor-

motor listrik yang sedang beroperasi pada saat pengambilan data diperoleh dari bagian

DCS amoniak dan DCS utilitas. Daya aktual masing-masing motor diperoleh dari

substation. Terdapat 3 substation yang mencakup daya motor-motor tersebut yaitu SS-0,


29/83

21

SS-2, dan SS-4. Selain itu, pengambilan rekapan data beberapa daya motor dapat

dilakukan melalui DCS utilitas. Untuk motor-motor berkapasitas kecil yang tidak

memiliki alat ukur, daya yang digunakan adalah daya desain motor (dari bagian listrik di

Departemen Pemeliharaan).

- Load dari GTG, diperoleh dari DCS Utilitas

- Laju alir gas alam yang dibutuhkan GTG, diperoleh dari DCS Utilitas

-

Nilai GHV (Gross Heating Value) dari gas alam, diperoleh dari Laboratorium Produksi I

- Kapasitas produksi amoniak pada saat titik pengambilan data, diperoleh dari aliran


3.1.2.3 Konsumsi Gas Alam sebagai Energi Steam

Steam untuk pabrik amoniak diperoleh dari boiler B-1102 dan WHB pada bagian utilitas.

Data-data yang dibutuhkan untuk konsumsi energi dan bahan baku steam adalah sebagai

berikut.

- Nilai GHV (Gross Heating Value) dari gas alam, diperoleh dari Laboratorium Produksi I

- Laju alir gas alam yang digunakan sebagai bahan bakar pada boiler B-1102, diperoleh

dari data harian DCS Utilitas

- Laju alir gas alam yang digunakan untuk tambahan bahan bakar pada WHB utilitas,

diperoleh dari data harian DCS Utilitas

- Laju alir steam yang diproduksi unit boiler B1102 bagian utilitas dengan menggunakan

data laju alir boiler feed water (BFW) total FIC600, laju alir BFW ke desuperheater

FIQR616, dan blowdown (sebanyak 3% dari laju alir BFW yang masuk boiler B1102),

diperoleh dari DCS utilitas

- Laju alir steam yang diproduksi oleh WHB utilitas, diperoleh dari data harian DCS

Utilitas

- Laju alir steam yang dikonsumsi pabrik amoniak dari boiler B1102, diperoleh dari data

aliran FI1092 dari DCS amoniak

- Laju alir steam yang dikonsumsi pabrik amoniak dari WHB utilitas, diperoleh dari data

aliran FI1091B dari DCS amoniak

- Bukaan valve HC1402 interkoneksi steam dari pabrik amoniak ke urea, dapat diperoleh

dari DCS amoniak maupun DCS Utilitas

-

Kapasitas produksi amoniak pada saat titik pengambilan data, diperoleh dari aliran



30/83

22

3.1.2.4 Konsumsi Energi Kredit

Terdapat beberapa jenis energi yang termasuk dalam energi kredit pada pabrik amoniak.

Data-data yang dibutuhkan untuk credit energy adalah sebagai berikut.

a. Temperatur CW

- Temperatur CW ke pabrik amoniak (TI1817), diperoleh dari DCS amoniak

- Temperatur CW ke pabrik amoniak desain, diperoleh dari bagian PPE

b. Purge gas

- Laju alir purge gas dari 103 L (hydrogen recovery unit ), dengan data aliran FI1075

di DCS amoniak

- Komposisi aliran purge gas dari 103 L, diperoleh dari data desain pabrik

- Laju alir purge gas dari 103 E LP scrubber, diperoleh dari data desain pabrik (tidak

dilengkapi FI)

- Komposisi aliran purge gas dari 103 E, diperoleh dari data desain pabrik

c. Unjuk Kerja 150-C/130-C

- Temperatur aliran keluaran 115 C (cooling sebelum memasuki kompresor syn gas

tahap 1)

- Temperatur aliran keluaran 130 C (cooling sebelum memasuki kompresor syn gas

tahap 2)

d. Unjuk Kerja 109-C

- Jumlah CO2 yang keluar dari KO drum 102-F2, diperoleh dari laporan analisa harian

PPE

- Jumlah CO2 yang keluar dari KO drum 102-F2 desain, diperoleh dari data desain

dari PPE

e. Kondisi HP Steam

- Temperatur HP steam, diperoleh dari TI1553 bagian DCS amoniak

- Temperatur HP steam desain, diperoleh dari data desain di PPE

f. Temperatur Produk NH3

- Temperatur warm product, diperoleh melalui data TIC1796 di DCS amoniak

- Laju alir warm product , diperoleh melalui data FQI1060 di DCS amoniak

- Temperatur cold product, diperoleh melalui data TIC1796 di DCS amoniak

- Laju alir cold product , diperoleh melalui data FQI1060 di DCS amoniak

- Kurva hubungan antara energi terhadap temperatur produk amoniak, diperoleh

dengan ekstrapolasi data performance test


31/83

23

g. Rasio S/C

- Rasio S/C aktual yang diperoleh dari data FFY1201 di DCS amoniak

3.2. Pengolahan Data

Data-data aktual dan desain yang telah dikumpulkan kemudian diolah sehingga diperoleh

konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik.

Data diperoleh pada 6 titik percobaan yaitu pada 17 Juni 2015, 21 Juni 2015, 24 Juni 2015,

26 Juni 2015, 29 Juni 2015, dan 30 Juni 2015. Beberapa asumsi dalam pengolahan data pun

dilakukan karena tidak tersedianya beberapa data yang dibutuhkan. Perhitungan dan asumsi-

asumsi yang dilakukan pada perhitungan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi

pabrik amoniak adalah sebagai berikut.

3.2.1 Gas Alam sebagai Bahan Baku

Penentuan energi gas alam yang digunakan sebagai bahan baku ditunjukkan oleh persamaan

3.1 berikut.

[ 3] = [ ] [ ] 3[ 3] (3.1)

Nilai GHV gas alam diasumsikan sama pada bulan Juni karena nilai GHV dianalisis per

bulan di Laboratorium Produksi I.

3.2.2 Gas Alam sebagai Bahan Bakar

3.2.2.1 Gas Alam sebagai Bahan Bakar di Primary Reformer dan Superheater

Penentuan energi gas alam yang digunakan sebagai bahan bakar di primary reformer dan

superheater ditunjukkan pula oleh persamaan 3.1 yang digunakan pada penentuan energi gas

alam sebagai bahan baku.


32/83

24

3.2.2.2 Gas Alam sebagai Bahan Bakar Pembangkitan Steam

Penentuan energi steam diperoleh melalui pengolahan data pada boiler B1102, WHB, dan

interkoneksi pabrik amoniak dan pabrik urea. Penentuan energi steam yang digunakan baik

pada boiler B1102 maupun pada WHB ditunjukkan oleh persamaan 3.2 berikut.

3 = . 3 [ ]

3[ 3] (3.2)

Berdasarkan persamaan 3.2 diatas, nilai laju produksi steam baik pada boiler B1102 maupun

WHB ditentukan melalui persamaan 3.3 berikut.

= [ ]

[ ] (3.3)

Penentuan energi steam yang melewati interkoneksi antara pabrik amoniak dan urea

diperoleh dengan menggunakan recommended velocity dari bukaan valve HC1402 untuk

penentuan laju alir steam di pipa interkoneksi. Hal ini dilakukan karena tidak terdapat FI pada

pipa tersebut. Asumsi-asumsi yang digunakan pada penentuan recommended velocity ini

adalah kecepatan volumetrik dan densitas steam di dalam pipa interkoneksi dianggap

homogen. Nilai laju produksi steam pada pipa interkoneksi diperoleh dari persamaan 3.4

berikut.

. = . .3 3 + . .3

3 (3.4)

Selanjutnya, nilai energi steam yang melalui pipa interkoneksi ditunjukkan oleh persamaan

3.5 berikut.

3 = . [ ]

3[ 3] (3.5)

3.2.2.2 Gas Alam sebagai Bahan Bakar untuk Energi Listrik

Penentuan konsumsi energi listrik yang digunakan untuk memproduksi amoniak diperoleh

dengan menentukan jumlah energi listrik yang dibutuhkan oleh setiap motor dengan

ditunjukkan oleh persamaan 3.6 berikut.


33/83

25

= 3600 0,94471.000.000

(3.6)

Energi listrik yang dikonsumsi oleh motor-motor tersebut diperoleh dari GTG yang berbahan

bakar gas alam. Energi yang terkandung dalam gas alam yang digunakan pada GTG

ditunjukkan oleh persamaan 3.7 sebagai berikut.

[ ] = 106 1055

1000 24 3600 (3.7)

Panas yang hilang pada GTG menjadi exhausted gas ditunjukkan oleh persamaan 3.8

sehingga efisien GTG diperoleh dari persamaan 3.9

= −

(3.8)

= − [

]

(3.9)

Sehingga, konsumsi energi listrik total pabrik amoniak ditunjukkan oleh persamaan 3.10

berikut.

3 = [ ]

.3[ 3] (3.10)

3.2.2.3 Energi Kredit

Penentuan konsumsi energi dan bahan baku pabrik amoniak yang termasuk pada energi kredit

adalah sebagai berikut.

a. Temperatur cooling water (CW)

Setiap kenaikan temperatur CW yang masuk ke pabrik amoniak sebesar 30C dari desain,

maka diperlukan konsumsi energi dan bahan baku ekstra sebesar 0,089 Gcal/ ton NH 3.

Temperatur CW desain adalah 320C. Penentuan credit energy pada temperatur CW

ditunjukkan oleh persamaan 3.11 berikut.

Energi kredit [ 3] =

− 3 0,089[

3] (3.11)


34/83

26

b. Purge gas

Penentuan energi kredit akibat adanya purge gas ditunjukkan oleh persamaan 3.12 sebagai

berikut.

Energi kredit [ 3] = [ ] [ ] 24[ ]

.3[ 3 ] (3.12)

c. Unjuk Kerja 115-C/130-C

Penentuan energi kredit pengaruh dari unjuk kerja 150-C/130-C ditunjukkan oleh persamaan

3.13 sebagai berikut.

Energi kredit115

130

[

3] =

115 []− 130 []10,5 []

0,011

[

3] (3.13)

d. Unjuk Kerja 109-C

Penentuan kredit energi pengaruh dari unjuk kerja 180C ditunjukkan oleh persamaan 3.14

sebagai berikut. Jumlah CO2 desain keluaran KO drum adalah 600 ppm.

109 3 = 2 − 600 [ ]

100 [ ] 0,0011 3 (3.14)

e. Kondisi HP Steam

Penentuan energi kredit pengaruh dari kondisi HP steam ditunjukkan oleh persamaan 3.15

sebagai berikut. Temperatur HP steam desain adalah 510 0C.

3 =510 [] − []

15 [] 0,011 3 (3.15)

f. Temperatur Produk NH3

Penentuan energi kredit pengaruh temperatur produk NH3 diperoleh dari kurva hubungan

konsumsi energi dan bahan baku amoniak terhadap temperatur rata-rata seluruh produk

amoniak.

g. Rasio S/C

Penentuan energi kredit pengaruh dari rasio S/C ditunjukkan oleh persamaan 3.16 sebagai

berikut. Rasio S/C desain adalah 3,2.

/ 3 = / − 3,20,1

0,02 3 (3.16)


35/83

27

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Perbandingan Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku dan Energi Pabrik

Amoniak antara Perhitungan Aktual, Data Candal, dan Data Performance test

Hasil perbandingan konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi pabrik amoniak pada

6 titik percobaan (17 Juni 2015, 21 Juni 2015, 24 Juni 2015, 26 Juni 2015, 29 Juni 2015, dan

30 Juni 2015) antara perhitungan aktual, data bagian Candal (Perencanaan dan

Pengendalian), dan data performance test (2 Juni 1994) ditunjukkan oleh tabel 4.1 sebagai

berikut.

Tabel 4.1 Perbandingan konsumsi bahan baku dan energi spesifik produk amoniak data

aktual, Candal dan performance test 2 Juni 1994

TanggalKonsumsi gas

alam

Perhitungan

AktualData Candal

Performance test

2 Juni 1994

Konsumsi gas

alam(MMBTU/ton NH3)

Konsumsi gas

alam(MMBTU/ton NH3)

Galat

(%)

Konsumsi gas

alam(MMBTU/ton NH3)

Galat

(%)

17 Juni

2015

Gas alam

(bahan baku danbahan bakar di

primary

reformer dan

superheater )

28,97 29,06 0,32 29,13 0,56

Konsumsi steam 4,88 5,13 5,10 2,64 45,91

Konsumsi listrik 2,37 2,10 11,23 1,79 24,44

Energi kredit 0,77 2,04 164,62

Total 35,44 36,29 2,38 31,52 11,07

21 Juni

2015

Gas alam

(bahan baku dan

bahan bakar di

primary

reformer dan

superheater )

29,28 29,23 0,17 29,13 0,53

Konsumsi steam 4,79 5,07 5,45 2,64 44,90



Total 35,64 36,40 2,11 31,52 11,57


36/83

28

Tabel 4.1 Perbandingan konsumsi bahan baku dan energi spesifik produk amoniak data

aktual, Candal dan performance test 2 Juni 1994 (lanjutan)

TanggalKonsumsi gas

alam

Perhitungan

AktualData Candal

Performance test

2 Juni 1994

Konsumsi gasalam

(MMBTU/ton NH3)

Konsumsi gasalam

(MMBTU/ton NH3)

Galat

(%)

Konsumsi gasalam

(MMBTU/ton NH3)

Galat

(%)

24 Juni

2015

Gas alam

(bahan baku dan

bahan bakar di

primary

reformer dan

superheater )

29,52 29,22 1,03 29,13 1,33

Konsumsi steam 4,79 4,90 1,77 2,64 45,05


Energi kredit 0,71 2,04 186,90Total 36,08 36,26 0,50 31,52 12,63

26 Juni

2015

Gas alam

(bahan baku dan

bahan bakar di

primary

reformer dan

superheater )

29,33 29,43 0,33 29,13 0,70

Konsumsi steam 4,79 5,03 3,16 2,64 44,89


Energi kredit 0,76 2,04 167,15Total 35,74 36,60 2,42 31,52 11,81

29 Juni

2015

Gas alam

(bahan baku dan

bahan bakar di

primary

reformer dan

superheater )

29,76 29,13 2,14

Konsumsi steam 4,87 2,64 45,84

Konsumsi listrik 2,49 1,79 28,10


Total 36,40 36,40 2,15 31,52 11,54

30 Juni

2015

Gas alam

(bahan baku dan

bahan bakar di

primary

reformer dan

superheater )

29,91 29,34 1,91 29,13 1,33

Konsumsi steam 4,81 5,01 4,08 2,64 44,91



Total 36,41 36,52 0,31 31,52 12,63


37/83

29

Berdasarkan Tabel 4.1, konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan energi rata-rata pabrik

amoniak secara aktual pada kondisi normal dengan 6 titik pengambilan data tersebut adalah

35,97 MMBTU/ton NH3. Data Candal menunjukkan konsumsi gas alam sebagai bahan baku

dan energi rata-rata pabrik amoniak yang lebih tinggi yaitu sekitar 36,41 MMBTU/ton NH3

sedangkan menurut data performance test 6 Juni 1994, konsumsi gas alam pabrik amoniak

adalah 31,52 MMBTU/ton NH3. Perbedaan nilai gas alam sebagai bahan baku dan energi ini

ditunjukkan oleh galat-galat pada setiap jenis konsumsi gas alam. Penentuan galat tersebut

didasarkan terhadap perhitungan aktual. Konsumsi gas alam baik sebagai bahan baku dan

energi ditunjukkan oleh Gambar 4.1 berikut.

30,3 %

Bahan bakar

Bahan baku

Gas Alam

NH3

Gas Turbine Generator

(Efisiensi ± 22%)Listrik

Waste Heat Boiler

B-2221

Boiler B-1102

(Efisiensi ± 80%)

MP Steam

Primary reformer

Exhausted gas

69,7 %

5,81 %

0,56 %

11,45 %

10,86 %

1,62 %

Pompa

Kompresor

Fan

Blower

Superheater HP Steam

Gambar 4.1. Skema konsumsi energi dan bahan baku total pabrik amoniak PT. Petrokimia

Gresik pada 6 hari pengamatan

Pada perbandingan perhitungan aktual dan data Candal, galat pada konsumsi energi listrik

sekitar 12,71%, energi steam sekitar 4,57%, dan gas alam sebagai bahan baku dan bahan

bakar di primary reformer dan superheater sekitar 0,49%. Galat tertinggi antara data Candalterhadap aktual terdapat pada energi listrik. Tidak ada perhitungan kredit energi pada Candal.

Pada perbandingan perhitungan aktual dan data performance test pada 2 Juni 1994, galat

konsumsi energi listrik sekitar 26,90%, energi steam 45,23%, gas alam sebagai bahan baku

dan bahan bakar di primary reformer dan superheater sekitar 1,13%, dan energi kredit sekitar

171,16%. Galat konsumsi energi antara data performance test 2 Juni 1994 terhadap

perhitungan aktual cukup tinggi dengan galat konsumsi energi tertinggi adalah kredit energi.

Adanya galat-galat tersebut dapat disebabkan oleh beberapa faktor yang akan dijelaskan pada

subbab-subbab selanjutnya.


38/83

30

Penggunaan gas alam sebagai bahan bakar total (energi) ditunjukkan oleh Tabel 4.2 berikut.

Tabel 4.2. Konsumsi gas alam sebagai energi di pabrik amoniak Petrokimia Gresik

TanggalKonsumsi gas alam sebagai energi

(MMBTU/ton NH3)

17 Juni 2015 13,11

21 Juni 2015 13,36

24 Juni 2015 13,73

26 Juni 2015 13,41

29 Juni 2015 13,82

30 Juni 2015 13,77

4.2. Analisis Konsumsi Gas Alam sebagai Bahan Baku dan Bahan Bakar Primary

Reformer dan Superheater

Konsumsi gas alam sebagai bahan baku merupakan konsumsi gas alam tertinggi pada pabrik

amoniak yaitu 69,7 %. Pada Petrokimia Gresik, konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan

bahan bakar di primary reformer dan superheater dibuat menjadi satu kesatuan sehingga

pembahasan ini pun mencakup konsumsi gas alam sebagai bahan baku dan bahan bakar di primary reformer dan superheater. Gas alam sebagai bahan baku digunakan untuk

memproduksi syn gas pada reformer . Konsumsi gas alam sebagai bahan baku sekitar 3 kali

lipat daripada konsumsi gas alam sebagai bahan bakar di primary reformer dan superheater

Hal ini dapat dilihat pada Tabel 4.3 dan contoh perhitungan dilampirkan pada Lampiran B.

Tabel 4.3 Konsumsi bahan baku dan bahan bakar primary reformer dan superheater pabrik

amoniak

TanggalEnergi Bahan Baku

(MMBTU/ton amoniak)Energi Bahan Bakar

(MMBTU/ton amoniak)

17 Juni 2015 22,33 6,64

21 Juni 2015 22,28 7,00

24 Juni 2015 22,35 7,17

26 Juni 2015 22,33 7,00

29 Juni 2015 22,58 7,18

30 Juni 2015 22,64 7,27


39/83

31

Secara termodinamika, konsumsi bahan baku minimum pada pabrik amoniak dari

perhitungan metana dan steam yang dibutuhkan dari reaksi kimia stoikiometri secara

keseluruhan adalah 0,44 mol metana untuk setiap mol produk amoniak (Klaus : 2011). Bila

menggunakan basis gross heating value (GHV), energi ini setara dengan 45,50 Gcal (21,83

MMBTU) per ton amoniak. Jika energi bahan baku PT. Petrokimia Gresik ini dibandingkan

dengan batas minimum konsumsi bahan baku bahan baku secara termodinamika, dapat

dianalisis energi bahan baku pada produksi amoniak telah baik dengan galat rata-rata sebesar

2,69% (


40/83

32

Tabel 4.4 Konsumsi energi steam pabrik amoniak PKG (rinci)

TanggalKonsumsi Steam (MMBTU/ ton NH3)

Boiler WHB Interkoneksi

17 Juni 2015 4,89 0,23 -0,26

21 Juni 2015 4,80 0,23 -0,2624 Juni 2015 4,81 0,24 -0,26

26 Juni 2015 4,87 0,18 -0,26

29 Juni 2015 4,86 0,26 -0,26

30 Juni 2015 4,81 0,26 -0,26

Galat antara data perhitungan aktual dan data Candal pada Tabel 4.1 (sekitar 4,57%)

disebabkan pada data Candal perhitungan yang dilakukan tidak terlalu terperinci. Pada data

Candal, konsumsi energi steam diasumsikan hanya disuplai dari boiler B1102 saja, suplaienergi steam dari WHB dan ekspor steam pada interkoneksi tidak diperhitungkan. Jika dilihat

pada Tabel 4.4, konsumsi energi dan bahan baku steam WHB memang hampir setara dengan

ekspor steam interkoneksi ke urea tetapi perbedaan yang kecil pun perlu diperhitungkan agar

diperoleh data konsumsi energi yang akurat.

Pada data konsumsi performance test 2 Juni 1994, galat konsumsi energi steam terhadap data

aktual cukup besar (sekitar 45,23%). Galat ini disebabkan pada pembentukan awal pabrik,

suplai steam hanya didesain berasal dari WHB utilitas saja, sedangkan keperluan steam untuk

mesin produksi disuplai dari WHB hasil secondary reformer .

4.4. Analisis Konsumsi Energi Listrik

Konsumsi energi listrik pada produksi amoniak digunakan pada motor-motor listrik baik pada

pabrik amoniak maupun unit-unit pendukung produksi amoniak. Unit-unit pendukung ini

terdiri dari motor-motor untuk menyuplai steam dari B1102, CW dari T-2211A dan T-1201,

air demin dari DP-I dan DP-II, soft water dari produk lime softening unit (LSU), dan udara

instrumen dari C-2231ABD. Spesifikasi dari masing-masing motor bervariasi pada 6KV dan

380 V. Tabel 4.5 menunjukkan konsumsi energi listrik pada produksi amoniak untuk setiap

bagian pada tanggal 30 Juni 2015.


41/83

33

Tabel 4.5 Konsumsi energi listrik produksi amoniak 30 Juni 2015 PKG (rinci)

Jenis Motor Daya (kW)Lama

Operasi

Konsumsi energi

(MMBTU/ton

amoniak)

Steam dari B1102 855,22 24 jam 0,24

Cooling water dari T-2211 dan T1201 A 5865,00 24 jam 1,64Air demin dari Demin plant I 186,20 24 jam 0,05

Air demin Demin plant II 367,90 24 jam 0,10

Soft water dari unit LSU 77,54 24 jam 0,02

Udara Instrumen 89,07 24 jam 0,02

Pabrik amoniak 1603,00 24 jam 0,45

MOV boiler 222,00 10 menit 1,19 x 10-7

Total 9265,93 2,53

Melalui Tabel 4.4 diatas, dapat dilihat bahwa konsumsi energi dan bahan baku listrik terbesar

berada pada penyuplaian CW dari T-2211 dan T1201A. Hal ini disebabkan terdapatnya

motor dengan kapasitas yang besar yaitu 4 buah MP-2211 (satu buah stand by) 6KV dan 3

buah MP-1201 (satu buah stand by) 380 V. Selanjutnya adalah konsumsi listrik pada pabrik

amoniak. Konsumsi energi dan bahan baku listrik terbesar pada pabrik amoniak adalah motor

penggerak pompa larutan Benfield 107-JCM dengan kapasitas 6 KV.

Galat konsumsi energi listrik antara data perhitungan aktual dan data Candal pada tabel 4.1(sekitar 12,71%) disebabkan pada data Candal perhitungan daya listrik menggunakan data

aktual saja pada motor-motor yang memiliki breaker sedangkan pada data aktual digunakan

beberapa data desain pada motor-motor yang tidak memiliki breaker . Galat konsumsi energi

listrik antara performance test 2 Juni 1994 terhadap data aktual saat ini dapat terjadi akibat

efisiensi GTG pada saat performance test adalah sekitar 27% sedangkan saat ini efisiensi

GTG dalam menghasilkan listrik sekitar 21%. Selain itu, pompa JCM 700 tidak beroperasi

saat performance test serta adanya penambahan ataupun pengurangan motor-motor yang

digunakan pada produksi amoniak memengaruhi konsumsi energi dan bahan baku listrik

produksi amoniak.

4.5. Analisis Energi Kredit

Energi kredit pada produksi amoniak adalah energi yang diterima oleh pabrik amoniak

sebagai perngaruh dari faktor-faktor internal dalam pabrik amoniak tersebut. Melalui

perhitungan energi kredit dalam konsumsi energi pabrik amoniak, dapat diketahui konsumsi


42/83

34

energi pabrik amoniak total pada keadaan normal serta mengevaluasi jaminan lisensor

terhadap teknologi produksi amoniak yang digunakan. Energi kredit ini dapat bersifat negatif

ataupun positif terhadap konsumsi energi total tergantung pada unjuk kerja yang diberikan.

Energi kredit pada perhitungan aktual dan data performance test 2 Juni 1994 memberikan

galat tertinggi diantara berbagai konsumsi energi (171,46%). Galat ini disebabkan karena

performa beberapa faktor internal yang tergolong energi kredit telah mengalami beberapa

modifikasi sejak performance test 1994. Beberapa jenis energi kredit tersebut akan dianalisis

sebagai berikut.

a. Temperatur cooling water (CW)

Temperatur CW yang masuk ke pabrik amoniak berpengaruh pada konsumsi energi listrik

yaitu untuk pompa CW. Temperatur desain CW pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik

adalah 320C dan setiap kenaikan temperatur 30C, konsumsi energi dan bahan baku pabrik

amoniak bertambah sekitar 0,089 Gcal/ ton NH3. Tabel 4.6 berikut menunjukkan energi

kredit pengaruh temperatur CW pada 6 titik pengambilan data dan saat performance test 2

Juni 1994 dan contoh perhitungan dilampirkan pada Lampiran B.

Tabel 4.6 Temperatur CW pada 6 titik pengambilan data dan performance test 1994Tanggal Temperatur CW ( C) Energi kredit (Gcal/ton NH3)

2 Juni 1994 34,62 0,0777

17 Juni 2015 30,45 -0,0469

21 Juni 2015 31,61 -0,0117

24 Juni 2015 30,39 -0,0476

26 Juni 2015 30,82 -0,0351

29 Juni 2015 31,37 -0,0187

30 Juni 2015 30,88 -0,0332

Berdasarkan Tabel 4.5, dapat dilihat bahwa terjadi perubahan temperatur CW antara

performance test 2 Juni 1994 dengan temperatur CW saat ini. Pada performance test 2 Juni

1994, temperatur CW berada diatas temperatur desain 320C sedangkan saat ini temperatur

CW telah berada di bawah temperatur desain. Hal ini menunjukkan performa yang baik dari

cooling tower yang digunakan. Saat ini, terdapat dua jenis CT yang digunakan untuk

menyuplai CW ke pabrik amoniak yaiitu T-1201 A yang beraliran counter current dan T-

2211 A yang beraliran cross flow. Salah satu penyebab rendahnya temperatur CW adalah

kondisi T-1201 A yang baru diperbaiki sehingga memiliki unjuk kerja yang baik. Temperatur

CW yang lebih rendah dibandingkan data desain menyebabkan laju volumetrik CW menuju


43/83

35

pabrik amoniak menjadi lebih kecil sehingga konsumsi energi listrik pompa CW menjadi

lebih rendah. Hal ini menyebabkan energi kredit akibat temperatur CW saat ini berpengaruh

positif terhadap konsumsi energi dan bahan baku pabrik seperti ditunjukkan oleh tabel 4.5.

b. Purge gas

Purge gas bertujuan untuk mencegah akumulasi gas-gas inert pada syn loop. Saat ini, pada

pabrik amoniak PT. Petrokimia Gresik, purge gas berasal dari dua buah sumber yaitu dari LP

ammonia scrubber 103 E dan dari hydrogen recovery unit (HRU) 103 L. Gas dari LP

ammonia scrubber 103 E ini berasal dari flash gas dari proses kondensat flash tank 150 F,

170 F, dan 190 F. Purge gas yang berasal dari unit 103 E langsung dibuang melalui vent

sehingga semakin banyak laju gas yang dihasilkan maka semakin banyak pula energi yang

terbuang. Purge gas yang berasal dari 103 L dihasilkan dari HRU. Pada HRU, gas H2 dan

NH3 diambil sehingga semakin banyak laju gas H2 yang dikeluarkan dari unit tersebut,

semakin banyak energi terbuang. Selain itu, banyaknya purge gas yang dikeluarkan pada

dasarnya akan mengurangi jumlah reaktan yang akan bereaksi pada reaktor amoniak.

Komposisi dari purge gas yang berasal dari 103 E dan 103 L ditunjukkan oleh Tabel 4.7

berikut.

Tabel 4.7 Komposisi purge gas dari unit 103 L dan 103 E

Sumber purge gas Komponen Komposisi (%mol) GHV (Kcal/kg)

103 L

N2 48,78

2863,31H2 16,36

CH4 24,42

Ar 10,44

103 E

N2 16,12

13584,54

H2 41,25

CH4 22,28

Ar 5,90

NH3 14,45

Terdapat perbedaan energi kredit akibat purge gas saat performance test 1994 dan saat ini.

Pada saat performance test 1994, terdapat purge gas yang berasal dari CO2 stripper flash

drum tetapi saat ini alat tersebut sudah tidak digunakan lagi sehingga tidak terdapat lagi

purge gas dari CO2 stripper flash drum. Selain itu, saat ini pada LP ammonia scrubber 103 E,

amoniak yang terkandung pada aliran tidak diambil sehingga purge gas mengandung NH3.

Tabel 4.8 menunjukkan energi kredit terhadap konsumsi energi dan bahan baku total pabrik

amoniak akibat purge gas dan contoh perhitungan dilampirkan pada Lampiran B.


44/83

36

Tabel 4.8 Energi kredit pengaruh purge gas pabrik amoniak PKG

Laporan Khusus Alzrin 13012031 Pabrik Amoniak PKG

Documents

Transcript of Laporan Khusus Alzrin 13012031 Pabrik Amoniak PKG