LAPORAN ORIENTASI BAGIAN UTILITAS PUSRI 1B JULI 2004 JANUARI 2005 PENDAHULUAN PENGANTAR

PUSRI IB merupakan pabrik yang dibangun sebagai pengganti PUSRI I yang telah beroperasi sejak tahun 1963 dan telah dinyatakan tidak efisien lagi. PUSRI IB dibangun dengan kapasitas produksi ammonia 446.000 ton per tahun dan urea 570.000 ton per tahun. Proyek ini menerapkan teknologi proses pembuatan ammonia dan urea hemat energi. Proyek pabrik PUSRI IB dirintis sejak tahun 1985 dengan studi kelayakan sampai dengan dihasilkannya Project Proposal pada bulan April 1985. Secara kronologis pelaksanaan pembangunan pabrik PUSRI IB adalah sebagai berikut : Pada tanggal 6 Juni 1988 pemerintah telah memberi persetujuan untuk pembangunan pabrik PUSRI IB yang dituangkan dalam surat Menko Ekuin No. SR-24/M Ekuin/1988 Pada tanggal 1 Agustus 1988 berdasarkan surat dari Menko Ekuin No. S-262/M Ekuin/1988 telah ditunjuk PT Rekayasa Industri sebagai kontraktor utama Tanggal 19 Juni 1989 Menko Ekuin dan Wasbang sesuai dengan surat No. S-277/M Ekuin/1989 telah memberikan persetujuan atas pelelangan Process Design Package yaitu : MW Kellog untuk proses Ammonia Toyo Engineering Corporation (TEC) untuk proses urea Sebagai tindak lanjut dari surat Menko Ekuin dan Pengawasan Pembangunan di atas maka pada tanggal 14 November 1989 di Departemen Perindustian telah diadakan penandatanganan kontrak yang meliputi : Kontrak antara PT PUSRI dengan PT Rekayasa Industri selaku kontraktor utama mengenai engineering, procurement dan konstruksi Sub kontrak untuk pabrik urea antara PT PUSRI, Toyo Engineering Corp. dan PT. Rekayasa Industri untuk kegiatan proses design package Sub kontrak untuk pabrik ammonia antara PT PUSRI, MW Kellog Overseas USA dan PT. Rekayasa Industri untuk kegiatan proses design package

1

Dalam realisasi penarikan dana untuk pembangunan pabrik PUSRI IB maka penandatangan kontrak yaitu : Supply contract antara PUSRI dengan PT Rekayasa Industri dan Nenka, Mitsui, TEC (TMT) tanggal 26 Desember 1989 Loan agreement antara pemerintah dengan The Exsport Import of Japan di Tokyo, Japan (lender Jexim Bank) pada tanggal 2 Maret 1990 Perjanjian penerusan pinjaman antara pemerintah RI dengan PUSRI pada tanggal 7 Mei 1990 Penjanjian Penata Usahaan pinjaman antara PT PUSRI dengan Bank Budi Daya yang dilakukan pada tanggal 31 Juli 1990 Pusri 1B Studi Kelayakan Ekonomi Pelaksana Konstruksi Penandatanganan Kontrak Mulai Konstruksi Selesai Konstruksi Biaya Sumber Dana Kapasitas Terpasang Proses Pembuatan Kebutuhan Gas Alam Fasilitas Angkut Pupuk Sumber Gas Alam : : : : : : : : : : : : PT Pusri PT Rekayasa Industri 14 November 1989 30 Agustus 1990 Desember 1992 US$ 257,5 juta PT Pusri, Pemerintah RI dan Bank Exim Jepang Urea 1725 ton/hari Amoniak 1350 ton/hari Urea ACES - TEC Amoniak MW Kellog 55 MMSCFD/MBTU Pupuk curah dari gudang ke kapal Pertamina

Dibandingkan dengan pabrik yang telah dibangun sebelumnya, pabrik PUSRI IB merupakan pabrik yang paling efisien, dengan proses hemat energi 30% lebih hemat dari pabrik-pabrik PUSRI yang ada. Untuk mengontrol operasi pabrik sesuai dengan perkembangan teknologi, dikendalikan dengan sistem komputerisasi yang disebut Distibuted Control System (DCS). BAGIAN UTILITAS PUSRI 1B Bagian Utilitas Pusri 1B berada di bawah Dinas Operasi P1B, yang tergabung dalam Departemen Operasi I. Bagian Utilitas P1B dikepalai seorang kepala bagian yang dibantu seorang wakil kepala bagian yang membawahi : 1. Kepala Seksi 4. Operator Senior 2. Kepala Regu 5. Operator Panel 3. Koord. Operator 6. Operator Lapangan

2

Untuk operasional pabrik di setiap unit kerja dan antar unit pabrik dokoordinir oleh Kepala Bagian Shift (Supervisor) khususnya untuk swing dan night shift. Tiap unit kerja dibagi dalam 4 group shift, dengan pola 3 group shift dan 1 group off duty. Pembagian jadwal shift : Day shift : Pukul 07.00 15.00 WIB Swing shift : Pukul 15.00 23.00 WIB Night shift : Pukul 23.00 07.00 WiB Struktur jabatan di lingkungan Bagian Utilitas Pusri 1B : Kepala Bagian Utilitas Wakil Kepala Bagian Utilitas Kepala Seksi Utilitas Shift A Kepala Regu Utilitas Shift A Koord. Operator Shift A Kepala Seksi Utilitas Shift B Kepala Regu Utilitas Shift B Koord. Operator Shift B Kepala Seksi Utilitas Shift C Kepala Regu Utilitas Shift C Koord. Operator Shift C Kepala Seksi Utilitas Shift D Kepala Regu Utilitas Shift D Koord. Operator Shift : : : : : : : : : : : : : : Ir. R. Komar (82-1092) Heri Suharsono (99-0011) H. Amriadi (75-2213) Susialimin (76-1363) Sugiman (77-0322) A. Kadir Bakri (75-2817) A. Rivai MI, B.Sc (76-6090) Syaiful Adiar (76-5563) Fikri Agustian (93-1148) Iskandar Rozak (78-3911) Alfian Ibrahim (76-6181) Salimin Bachrie (78-3888) H. Musni M. Nuh (75-5457) Darlian Wasir (78-4373)

3

PABRIK UTILITAS PUSRI-IB UTILITAS PUSRI 1B Pabrik utilitas Pusri 1B berfungsi memproduksi penunjang operasional pabrik amoniak dan urea seperti : Air bersih (filter water) Air demin Air pendingin (cooling water) Steam (uap air) Tenaga listrik Udara pabrik (plant air) Udara Instrumen (instrument air) Gas alam Unit-unit di pabrik utilitas 1B : Water Treatment Demineralized Water Plant Cooling Water System Plant Air / Instrument Air Package Boiler Waste Heat Boiler Gas Turbine Generator Burning Pit 1. WATER TREATMENT Area water treatment ini menghasilkan produk berupa filter water (air bersih), untuk selanjutnya air bersih ini dikirim ke area demin plant, ke perumahan/kantor sebagai potable water dan sebagai make up cooling water. Bahan baku pembuatan air bersih ini berasal dari air sungai Musi yang mempunyai komposisi rata-rata : : 6,9 pH Turbidity sebagai SiO2 : 49 ppm ++ : 8,5 ppm Ca hardness sebagai CaCO3 : 2,6 ppm Iron sebagai Fe Silica sebagai SiO2 : 20,5 ppm Sedangkan kualitas air bersih adalah : pH : 6,5 7,5 bahan-bahan

4

Turbidity sebagai SiO2 Residual chlorine sebagai Cl2 Iron sebagai Fe

: < 3,0 ppm : 0,5 ppm : 01, ppm

Air sungai Musi yang dipompakan dengan pompa 42-5201-JM/JMA melalui pipa 16 masuk ke area water treatment dan diukur dengan FI-001. Jumlah air yang masuk clarifier dikontrol dengan FICQ-001. Sebelum masuk ke clarifier 31-1001 U, terlebih dahulu diinjeksikan : Alumunium sulfat (tawas) : untuk membentuk floc NaOH (soda caustic) : untuk menjaga pH Chlorine (Cl2) : untuk membunuh mikroorganisme dan lumut Jumlah injeksi bahan kimia ini tergantung dari mutu air sungai dan keadaan operasi di lapangan (sebelumnya dilakukan jar test untuk menentukan kadar chemical yang diinjeksikan). Mode operasi di lapangan memiliki 2 mode selector Kapasitas penuh, plant beroperasi antara 50 100% dengan mengoperasikan dua pompa transfer 31-3002-JA/JB/JC. Setengah kapasitas (half full mode), plant beroperasi sampai dengan rate 50%, dengan mengoperasikan hanya satu pompa transfer. Floc yang terbentuk akan mengendap ke bagian bawah clarifier 311001-U yang selanjutnya dapat dibuang melalui blow down yang diatur melalui timer control. Air yang sudah jernih dengan turbidity < 5 ppm over flow ke clear well 31-5204-F. Selanjutnya air dari clear well ini ditransfer ke sand filter 31-2001-UA~UF dengan pompa 31-3002-JA/B/C pada tekanan disch 3,2 kg/cm2 untuk disaring lebih lanjut. Clear well dilengkapi dengan level switch untuk mematikan pompa transfer 31-3002-JA/B/C apabila level rendah. Sand filter 31-2001-UA~UF merupakan sejenis tangki berbentuk silinder horisontal berukuran (D x L) 2,44 x 5,4 m dan material terbuat dari carbon steel dengan epoxy coating. Sand filter terdiri dari fine sand (0,6 1,8 mm) dan coarse sand (2,4 8,8 mm). Selama filtrasi, impuritis yang ada di air akan terlepas oleh filter dan terkumpul pada permukaan bed. Diperlukan back wash untuk melepas kotoran dari permukaan bed dan memperluas bidang penyaringan. Indikasi back wash sand filter apabila terjadi high pressure drop di PDI-001~006 atau telah tercapai waktu operasi (duration time) pada timer. Pada line header outlet sand filter diinjeksikan larutan caustic untuk menjaga pH filter water yang dikirim ke filter water storage 31-5201-F. Flow rate filter water yang dikirim ke tangki dicatat oleh FRQ-002 dan FSL002 yang akan mengirim sensing pada chemical post dost pada local panel. Di control panel flow ini dcatat oleh FI-006.

5

Filter water dari filter water storage selanjutnya didistribusikan dengan 3 pompa : Pompa transfer filter water 31-5204-J/JA, memompakan air ke demin water plant melalui carbon flilter 31-5205-UA~UD. Pompa make up cooling tower 31-5205-J/JA Pompa potable water 31-5210-J/JA, untuk keperluan perumahan/kantor dan service water lainnya (emergency eye wash, emergency shower pabrik). Untuk mencegah adanya microorganisme, discharge pompa potable water diinjeksikan chlorine.

Al2(SO4)3 NaOH

(pre dose)

FI-005 FI-006

Sand filter 31-2001-U

5201-JM/JMA

Clarifier 1001-U

Clear well 5204-F

NaOH

3002-JA/B/C

(post dose)

LIA-3132

5210-F

Sungai Musi

Ke 32-5204-UFKaporit

5205-J/JA

Filter water storage

Housing Plant 5210-J/JA Ke 5205-U 5204-J/JA

Gambar 1. Diagram alir water treatment

2. DEMIN WATER Demin plant memproduksi air bebas mineral dari bahan baku filter water dengan menggunakan proses pertukaran ion (ion exchange) agar air tersebut bebas dari zat yang terlarut di dalamnya dan memenuhi persyaratan sebagai air umpan boiler (boiler feed water) conductivity < 500 s/cm dan SiO2 < 0,2 ppm untuk menghasilkan steam tekanan 123 kg/cm2 di ammonia plant dan untuk WHB 34-5003-U di offsite yang menghasilkan steam tekanan 42,2 kg/cm2.

6

Demin plant terdiri dari empat carbon filter 32-5205-U, tiga cation exchanger 32-5004-U, tiga anion exchanger 32-5005-U, dan dua mixed bed exchanger 32-5006-U. Pada kondisi normal dioperasikan dua cation exch, dua anion exch dan dua mixed bed exchanger. Filter water dari storage 31-5201-F dipompakan dengan 31-5204-J/JA dilewatkan melalui carbon filter, yang diukur dengan FQI-003/FI-3136, untuk dihilangkan kandungan Cl2, minyak, bau, warna, rasa dan zat organik lainnya. Carbon filter dicuci (back wash dan rinse) bila dianggap sudah kotor dengan jalan merubah aliran air dari atas ke bawah (service) menjadi dari bawah ke atas sehingga dapat membongkar actived carbon. Parameter kejenuhan carbon filter yaitu pressure drop yang tinggi. Back wash biasanya dilakukan setiap pergantian shift. Step-step back wash sudah terprogram di PLC, selian itu juga dapat dioperasikan secara manual. Step-step back wash di carbon filter : 1. Dwell (menunggu), 1 menit 2. Wash, valve 3 dan 4 open, 10 menit 3. Rinse, valve 1 dan 5 open, 5 menit 4. Service, valve 1 dan 2 open Dari outlet carbon filter air dialirkan ke unit cation exchanger untuk diikat ion positifnya (terutama Ca2+ dan Mg2+) dengan ion H+ oleh resin. Ion-ion Ca2+ dan Mg2+ ini dapat menyebabkan terjadinya kerak pada boiler. Cation exchanger diisi dengan resin duolite C 225 yang dirancang untuk menghilangkan ion logam pada air. Air masuk melalui internal distributor bagian atas resin, kemudian melawati lapisan resin dan keluar melaui pipa internal collector bagian bawah. Persamaan umum reaksi cation exch saat operasi : Xn+ + mR H RnX + mH+ dimana : Xn+ = kation mR H = resin kation Apabila resin ini sudah jenuh dan tidak dapat lagi melakukan pertukaran ion, maka resin tersebut diregenerasi dengan asam sulfat (H 2SO4) dengan jumlah dan konsentrasi tertentu. Persamaan umum reaksi cation exch saat regenerasi : RnX + H2SO4 X2(SO4)n + R H

Air yang sudah bebas ion positifnya selanjutnya dialirkan ke unit anoin exchanger untuk diikat ion negatifnya menggunakan ion hydroxide (OH ) terutama SiO2, karena silica akan menyebabkan kerak-kerak pada sudusudu turbin uap. Anion exchanger berisi resin duolite A-113 D yang

7

dirancang untuk menghilangkan ion asam pada air. Persamaan umum reaksi anion exchanger saat operasi : Yn- + R OH RnY + OH

dimana : Yn- = anion R OH = resin kation Apabila resin ini sudah jenuh dan tidak dapat lagi melakukan pertukaran ion, maka resin tersebut diregenerasi dengan soda caustic (NaOH) dengan jumlah dan konsentrasi tertentu. Persamaan umum reaksi anoin axchanger saat regenerasi : RnY + NaOH NanY + R OH Dari anion exchanger air dialirkan lagi ke mixed bed exchanger. Unit mixed bed exchanger melakukan pertukaran sisa-sisa kation dan anion yang masih lolos dari unit sebelumnya. Prinsip kerja mixed bed, yang menggunakan resin cation dan anion sekaligus, sama dengan prinsip kerja di cation dan anion exchanger.

FI-007 LI-3136

FI-3136

31-5204-J/JAFilter Water Transfer Pump

Demin Storage

31-5001-F

Deaerator 34-5002-U 31-5005-UA~C Anion Exch. 31-5006-UA/B Mixed Bed Exch 31-5001-J/JA Demin Water Pump

31-5004-UA~C Cation Exch. 31-5205-UA~D Carbon Filter

Gambar 2. Diagram alir Demin Plant

8

10 9

VCF106

10 4

VCA101 10 7 11 2 10 5 10 8 10 6 10 9

11 4

Anion recycle VCA103 Vent

10 3

10 4 10 11 10 2 0 7 10 5 10 8

A

A

11 5 VCA111 Wate r Acid

11 0 VCA102

Air

VCF201 315204-J VCF301

B

VCF202 VCF302 VCF402 VCA201 VCA301

C

B

VCA202 VCA302

D

C

31-5205-U Carbon Filter

31-5004-U Cation Exchanger

Gambar 3. Diagram alir carbon filter dan cation exchanger

Regenerasi Bila unit cation, anoin dan mixed bed exchanger sudah dalam kondisi jenuh, maka unit-unit ini harus diregenerasi untuk mengembalikan kondisi resin. Parameter kejenuhan cation-anoin exchanger yaitu total gallon/throughput ( 3000 m3), high silica (> 0,20 ppm), dan high conductivity (> 500 s/m). Unit cation exchanger diregenerasi dengan larutan asam sulfat (H2SO4) konsentrasi 90% dan unit anoin exchanger diregenerasi dengan soda caustic (NaOH) konsentrasi 45% (cairan) dan 98% (flake atau solid). Secara umum regenerasi terdiri dari 3 langkah, yaitu backwash, regenerasi awal dengan injeksi bahan kimia dan pencucian (rinse). Air buangan hasil regenerasi ditampung di neutralization pond 45-5402-F melalui saluran pembuangan. Air limbah ini selanjutnya dicampur/diaduk dengan udara oleh mixed bed blower 31-5006-J. Sirkulasi ulang dilakukan oleh waste water pump 45-5402-J/JA dan dinetralkan dengan caustic yang dikirim dari pompa 31-5009-J/JA. Setelah proses neutralizer selesai, limbah tersebut dikirim ke kolam limbah (equalization pond) dan selanjutnya dikembalikan ke sungai Musi.

9

10 4

VAN101 11 3 VAN105 11 1 10 6

VAN103 10 4 VAN107 10 8 A

VMB101

VMB103

10 9 Wate Causti r c

VAN110 VAN102

VMBVMB- 107 105 10 11 8 1 VMB106 Air Acid VMB109 Causti c

A

31-5004U VAN201 VAN301

B

VAN202 VAN302

VMB201

B

VMB202

C

Demin Storage

Gambar 4. Diagram alir anion dan mixed bed exchanger

Step-step regenerasi cation dan anion exchanger : Cation Exchanger Anion Exchanger 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Dwell Dwell Dwell Dwell Dwell Dwell Dwell Wash mid colletor (valve 4, 5 open) Pre heat (valve 7, 8, 9 open) Pre inject Dwell Caustic injection (valve 7, 8, 9 open) Caustic soak Caustic soak Caustic soak Caustic soak

Waktu 1 menit 15 menit 30 menit 1 menit 0 menit 25 menit 15 menit 0 menit 1 menit 60 menit

Wash (valve 4, 6 open) Settle Pre inject (valve 7, 8, 9, 12 open) 10. Acid injection

10

(valve 7, 8, 9, 12 open) 11. Displacement rinse (valve 7, 8, 9, 12 open) 12. Dwell 13. Service 14. Service

Displacement rinse 1 (50 menit) (valve 7, 8, 9 open) Displacement rinse 2 (30 menit) (valve 7, 11, 13 open)

80 menit 0 menit 5 menit 1 menit

Rinse recycle 1 (valve 1, 12 open) Rinse recycle 2 (valve 1, 12 open)

Step regenerasi mixed bed exchanger : Step Waktu 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15 Dwell Wash mid collector Wash bottom Pre inject (pre heat) Inject Displace Drain down Air mix 1 Air mix 2 Air mix 3 Settle Refill 1 Refill 2 Rinse recycle 1 Rinse recycle 2 1 menit 5 menit 10 menit 10 menit 25 menit 60 menit 2 menit 10 menit 2 menit 5 menit 2 menit 2 menit 3 menit 10 menit 2 menit

Valve open VMB-204, 205 VMB-204, 206 VMB-207, 208, 209 VMB-202, 205 VMB-203, 211 VMB-203, 210 VMB-203, 206, 210 VMB-203, 210 VMB-203, 207, 211 VMB-202 VMB-201, 203 VMB-201, 212 VMB-201, 212

11

3. COOLING WATER SYSTEM Cooling water (air pendingin) adalah suatu media air yang berfungsi untuk mengambil panas dari suatu proses atau peralatan dengan metode perpindahan panas (heat transfer). Tujuan dari cooling water treatment system adalah untuk mengurangi atau mencegah terjadinya 3 masalah, yaitu : Masalah korosi Korosi merupakan suatu proses elektrokimia dimana anoda (tempat terjadinya pelarutan secara fisik) terpisahkan dengan katoda (tempat terjadinya reaksi reduksi), sehingga akan timbul perbedaan potensial dan terjadi aliran arus listrik dari katoda ke anoda. Untuk menghindari ini maka diinjeksikan Kurita S-7500, yaitu larutan phosfat yang dapat melapisi permukaan metal (membentuk protective film, proteksi anodik) agar terhindar dari korosi dan menurunkan kecepatan korosi. Masalah scaling/deposisi Scale menyebabkan adanya endapan deposit (garam calsium) di permukaan metal/kerak di dalam pipa, sehingga akan mengganggu proses perpindahan panas pada tube HE, dapat menyebabkan kebuntuan/penyumbatan pada pipa dan menyebabkan korosi. Untuk mengatasinya diinjeksikan scale inhibitor. Faktor yang mempengaruhi terbentuknya scale : pH, tingginya pH akan memudahkan pengendapan Temperatur yang tinggi cenderung menyebabkan pengendapan Flow rate yang rendah akan memperbesar pengendapan Masalah pertumbuhan microorganisme (biocide) Pengontrolan pertumbuhan microorganisme ini dengan cara membunuh microorganisme tersebut kemudian membuangnya melalui blow down. Untuk mengatasinya dinjeksikan gas clorine (oxidizing biocide) yang dapat membunuh semua jenis microbiologi, selain dapat membunuh jamur, alga/ganggang dan lumut. Masalah lendir/slime Slime merupakan lendir berwarna coklat kehitaman yang menempel di permukaan pipa. Slime mengurangi efek pencegahan korosi dan menurunkan frekuensi CW. Untuk mengatasi kasus ini juga diinjeksikan gas clorine.

12

Keberhasilan dari cooling water treatment tersebut tergantung pada banyak faktor, antara lain : 1. Jenis treatment yang digunakan 2. Kontrol yang baik terhadap parameter-parameter yang ditetapkan 3. Adanya pengertian dan penguasaan dari personil yang menangani treatment tersebut. Cooling water treatement dibagi menjadi 3 sistem operasi, yaitu : 1. Open Recirculating system : air pendingin yang sudah dipakai yang keluar dari suatu HE akan didinginkan lagi dalam suatu menara dengan cara penguapan partial dan pelepasan panas latent penguapan, kemudian air tersebut disirkulasikan kembali. 2. Closed Recirculating system : air pendingin yang sudah dipakai yang keluar dari suatu HE akan didinginkan lagi seluruhnya dalam suatu HE yang lain dengan suatu media pendingin, kemudian air tersebut disirkulasikan kembali. 3. One through system : air pendingin yang sudah dipakai yang keluar dari suatu HE langsung dikeluarkan dari sistem tanpa sirkulasi kembali. PT. PUSRI menggunakan open recirculating system untuk P-II, III, IV dan IB. Sedangkan teknologi treatment yang dipakai di Pusri 1B adalah treatment Kurita. Untuk cooling water system tipe open circulating system, cooling water yang telah menyerap panas proses di pabrik melalui heat exchanger, dialirkan kembali ke cooling tower untuk didinginkan. Tower terdiri dari 9 cell yang masing-masing cell dilengkapi dengan induce draft fan 150 kW. Desain temperatur cooling water 32C dan hot water return 42,2C. Hot water dari ammonia sekitar 5% masuk ke side filter 32-2502-L dan sebagian langsung masuk ke riser no. 1, 2, 3, 4, 5, 6 dan bergabung dengan hot water dari utilitas. Hot water dari urea masuk ke ke riser no. 7, 8 dan 9. Antara riser 6 dan 7 disediakan by pass apabila sewaktu-waktu terjadi trouble di riser tersebut. Side filter 32-5202-L dioperasikan untuk menyaring benda-benda padat yang terdapat di air, sehingga tidak terjadi fouling pada heat exchanger karena adanya pengendapan kotoran. Kotoran benda-benda padat ini aakn terus menumpuk dan membentuk suatu lapisan pada permukaan filter, sehingga diperlukan back wash untuk mengangkat/membuang benda-benda padat tersebut dan merenggangkan filter bed. Indikasi masa back wash dengan melihat pressure drop vessel bed.

13

Air yang dialirkan ke bagian atas cooling tower 32-5204-U melalui riser ini kemudian dialirkan ke distributor pada bagan atas cooling tower, dijatuhkan ke bawah dan kontak lansung dengan aliran udara yang dihisap oleh induced draft (ID) fan 32-5204-UJA~I. Kontak langsung ini menimbulkan proses pengambilan panas dari air oleh udara dan juga terjadi proses penguapan sebagian air, sehingga dapat mendinginkan air yang jatuh ke bawah. Air yang telah dingin tersebut ditampung di basin 325204-UF dan dapat digunakan kembali sebagai cooling water. Leve controller LIC-3201 secara otomatis akan mengatur make-up water untuk menjaga level basin konstan. Air yang hilang karena penguapan (evaporation loss, dirancang < 2,0%) dan karena drift loss air (dirancang 0,02%) diganti dengan make up water dari pompa 31-5205-J yang diukur oleh FI-3201. Cooling water ini selanjutnya disirkulasikan lagi ke ammonia dan utility plant dengan menggunakan pompa transfer 32-5209-JAT/JBT/JCM dan untuk ke urea plant menggunakan pompa transfer 32-5601-JAT/JBT. Setiap intake kelima pompa tersebut dilengkapi dengan bar screen 32-5205-UL untuk menangkap sampah ke intake pompa.AIA3202

ID Fan LCA3201

AIA3201

32-5205-LJ (as.sulfat 32-5206-LJ pump) injection (inhibitor inject (dispersant 32-5207-LJpump) pump) 32-5204-UF Basin PIA3201 PIA320232-5601-JA/B Urea Circl. Pump TI-3202

FI-3201

Utility Plant

Ammonia Plant

TI-320132-5209-JA~C Amm/Utility Circl. Pump

Urea Plant

Gambar 5. Diagram alir cooling water treatment

Cooling water treatment ini dilengkapi dengan surface condenser 325209-JTC yang berguna untuk memanfaatkan kembali steam low yang keluar dari turbin pump. Condensate yang dihasilkan selanjutnya dikirim ke

14

deaerator 34-5002-U untuk pembuatan steam MS di Package Boiler dan WHB. Selama operasi normal, cooling water dimonitor secara periodik dengan corrosion coupon dan analisa laboratorium untuk efisiensi dan kelayakan operasi guna mencegah terjadinya korosi dan terbentuknya scale atau slime. Standar kualitas air yang dihasilkan di cooling tower adalah : : 6,5 7 pH Turbidity : < 10 ppm : 10 14 ppm PO4 : < 2 ppm Cl2 Condutivity : 2000 mhos

4. PLANT AIR DAN INSTRUMENT AIR Dalam kondisi normal, sumber udara untuk instrument air dan plant air adalah dari air compressor 1-101-J di ammonia plant. Sedangkan dalam kondisi emergency (1-101-J trip), maka sebagai sumber udara pengganti adalah stand by air compressor 34-5004-J, yang dapat dioperasikan secara auto ataupun manual. Plant air (PA) digunakan untuk berbagai keperluan seperti aerasi, mixing air, flushing, purging, dan lain-lain yang pemakaiannya langsung didistribusikan ke seluruh pabrik (user) tanpa melalui proses, sesuai tekanan yang tersedia. Penyediaan PA di back up oleh stand by compessor 35-5004-J yang dihubungkan ke header plant air dan air receiver 35-5006-F. Untuk pemakaian instrument air (IA), udara dari compressor 1-101-J dikirim ke air receiver 35-5006-F. Tekanan di air receiver ini dikontrol oleh kompressor 35-5004-J sebagai back up udara jika tekanan turun di bawah setting. Receiver ini dilengkapi dengan level glass LG-3524 untuk memonitor cairan yang terkondensasi di sepanjang pipa kompressor. Receiver dilengkapi dengan drain valve 3 untuk membuang condensate secara manual. Sebuah relief valve RV-3501 disiapkan untuk membuang udara ke atmosfer bila tekanan naik di atas pressure setting. Pada kondisi normal, 35-5004-J akan stand by, dan bila tekanan jatuh di bawah setting kompressor akan start secara otomatis oleh pressure switch PLC-P-3532. Kompressor ini dapat pula dijalankan secara manual jika kompressor 1-101-J trouble atau untuk keperluan tertentu. Stand by compressor, 35-5004-J terdiri dari air filter, after cooler, water separator, centrifugal compressor dan pengerak motor. Plant air dari receiver udara 35-5006-F dialirkan ke instrument air dryer 35-5006-L, dimana kandungan air yang terkandung dalam udara

15

diserap, hingga memenuhi dew point -40C pada tekanan 7,0 kg/cm2. Instrument air dryer ini adalah tipe pressure swing heatless yang terdiri dari dua vessel yang diisi dengan bahan pengering (silica gel). Dryer yang telah jenuh akan diregenerasi dengan cara dipanasi dengan steam LS dengan lama pemanasan 1 2 jam dengan temperatur maksimum selama pemanasan 125C. Sebagai heat carrier digunakan udara instrument. Dengan pemanasan ini, maka kandungan air yang terdapat dalam silica gel akan terlepas kembali untuk selanjutnya didinginkan (cooling down). Udara kering dari dryer 35-5006-L sebagai instrument air selanjutnya dikirim ke user melalui instrument air header. Sebuah pressure control valve dipasang di header plant air supply. Jika pressure instrument air turun di bawah harga setting, pressure control PIC-3525 akan menutup PV-3525 utnuk mempertahankan pressure instrument air dengan mengurangi supply plant air.Stea Kapori m t Blow er nc

PIA3532

Air Receiver 35-5006-F

Drier 355006-L

Drier 355006-L

After

After

Inter

Inter

Vent 101-J P1B Centac 101-J P3 P4 35-5004-J Compres sor PCV-3528 Plant Air

nc

Instrument Air

Gambar 6. Diagram alir plant air dan instrument air

16

5. STEAM SYSTEM Steam system di Pusri menggunakan boiler dengan tipe water tube boiler, dimana air berada di dalam pipa dan panas serta gas pembakaran mealui bagian luar pipa tersebut. Di utilitas P-1B digunakan 2 macam boiler : Waste heat boiler 34-5003-U, panas berasal dari gas buang Gas Turbine Generator 33-5006-J dan supplement gas burner Package boiler 34-6007-U, panas berasal dari gas burner Untuk menghasilkan steam ini dibutuhkan boiler feed water yang berasal dari air demin. Air demin dari tanki demin water 31-5001-F dipompakan oleh pompa 31-5001-J ke bagian atas deaerator 34-5002-U dan dicampur dengan condensate yang kembali dari pabrik Urea. Kapasitas desain deaerator 34-5002-U adalah : : 160 ton/jam Outlet capacity Holding capacity : 15 menit : 113C Deaerated water temperatur Kebutuhan demin water : 82566 kg/jam : 17189 kg/jam Kebutuhan steam SL Steam condensate dari urea : 60400 kg/jam Di dalam deaerator, demin water dibebaskan dari komponen udara/gas (terutama O2 dan CO2, yang dapat menyebabkan korosi) melalui spray sparger yang kontak secara counter current dengan SLL (3,5 kg/cm2). Demin water yang telah bebas dari komponen udara (boiler feed water) ditampung dalam storage drum dari deaerator. Secara kimia, proses deaerasi dilakukan dengan menginjeksikan hydrazine (H2N2) dengan pompa 34-5007-LJ/LJA ke storage drum deaerator yang akan mengikat oksigen dengan reaksi : N2H2 + O2 N2 + 2 H2O Hydrazine juga bereaksi dengan oksida besi membentuk magnetite (Fe3O4) yang merupakan lapisan yang stabil dan berfungsi sebagai corrosion inhibitor barrier (penghambat korosi) dengan reaksi : N2H4 + 6 Fe2O3 4 Fe3O4 + 2 H2O + N2 Boiler feed water (BFW) yang dihasilkan selanjutnya dinaikkan tekanannya dengan pompa 34-5003-J/JA sampai takanan 65 kg/cm2. Pada normal operasi hanya pompa 34-5003-J yang beroperasi (digerakkan oleh turbine), pompa 34-5003-JA stand by dan akan auto start bila tekanan header BFW rendah (PLC-P-3455). Larutan amoniak diinjeksikan dengan pompa 34-5010-LJ/LJA ke suction head pompa 34-5003-JT/JM untuk menjaga pH antara 8,5 9,5. Pengontrolan pH ini diperlukan sebagai proteksi pembentukan kerak dan pencegahan karat. Secara umum proses pembentukan steam adalah :

17

BFW masuk ke Boiler terlebih dulu dipanaskan di Economizer dengan memanfaatkan panas gas buang Boiler. Dari Economizer masuk ke Steam Drum dan ke Evaporator tube dan terjadi proses pembentukan steam (jenuh) di Steam Drum akibat pemanasan Steam jenuh dari Steam Drum dialirkan ke Superheater untuk dilewat jenuhkan dengan menaikkan temperaturnya diatas temperatur jenuhnya Produk steam pada tekanan 43 kg/cm2 dan temperatur 399C Di steam drum diinjeksikan senyawa phosphate (Na3PO4) untuk menjaga pH dan mengendapkan senyawa Ca dan SiO2 (penyebab scale) Untuk menghilangkan endapan/kotoran di boiler dilakukan blow down

Vent

PCAH3451 34Desuperhea 5011-L ter

TV3416

31-5003-U WHB Distribusi SLL

PC3484

31-6007-U 31-5003-U

PT3453 PV3453 SL L

RV4310

31-6007-U PB 34-5002-U Deaerator LV3441 31-5003-U WHB 31-5209-L Desuperheater

FR3432 Urea Plant FR3433 31-5001-J LV3423 Hydrazi ne Amonia k

Blow Down 34-5007LJ 34-5010LJ 34-5003JT 34-5003JM

Gambar 7. Diagram alir Deaerator

5.1. WASTE HEAT BOILER

18

Waste heat boiler 34-5003-U merupakan salah satu pembangkit steam system di utilitas P-1B selain package boiler 34-6007-U. Waste heat boiler didesain untuk menghasilkan steam medium dengan spesifikasi : : 90 ton/jam Maximum continuous rating (MCR) : 43,2 kg/cm2 Tekanan steam : 399C Temperatur steam setelah stop valve Kondisi desain ini berlaku dengan ketentuan beban Gas Turbine Generator (GTG) antara 5,9 22,6 MW. Pada normal operasi, WHB menghasilkan steam 60 70 ton/jam, pada tekanan 43,2 kg/cm 2 dan temperatur 399C. Panas buang sisa pembakaran di GTG dimanfaatkan kembali di WHB sebagai sumber penas, selain supplement gas burner sebagai penambah panas di WHB. WHB terdiri dari economizer, steam drum, evaporator, superheater, desuperheater, grid-type gas burner, damper, bypass damper, outlet stack, bypass stack. Suatu system three element dengan dua controller feed water system akan menggabungkan pengaruh level steam drum, aliran steam dan jumlah aliran feed water (BFW flow). Signal yang keluar dari alat pengontrol permukaan air di steam drum 34-LT-013 dan digabungkan secara linier dengan signal jumlah aliran steam 34-FRC-021 akan mengatur set point aliran feed water 34-FRC-003. Setiap perubahan dalam aliran steam akan serentak menimbulkan perubahan dalam aliran feed water, sedangkan pengatur level steam drum merapikan system dengan menjaga level steam drum tetap pada set-point. Keuntungan adanya dua controller ini yaitu feed water controller dapat diatur sebagai controller yang bekerja cepat untuk mengimbangi perubahan beban steam sedangkan level steam drum controller dapat diatur kerjanya relatif lambat untuk membuat sekecil mungkin pengaruh naik-turunnya level steam drum. Tekanan steam dikontrol secara otomatis melalui pengaturan control valve ZI-208 dari gas pembakaran tambahan dan/atau dengan pengaturan damper yang akan mengalihkan sebagian gas buang GTG melalui bypass damper ke up-stream stack. Temperatur steam diatur secara otomatis dengan melalui pengaturan control valve ZI-016 desuperheater water spray dan/atau pengaturan setting bypass damper. Injeksi larutan phosfat (sodium phosfat Na3PO4) dengan pompa 345008-LJ/LJA ke dalam steam drum WHB diperlukan sebagai proteksi pembentukan scale dalam boiler melalui bahan pencegah terbentuknya kerak. Steam medium system dilengkapi dengan kontrol valve PIC-3471 untuk menjaga kelebihan tekanan, yang dibuang ke atmosfer melalui silencer SP-3471. Steam SM ini juga dapat dilet-down melalui PIC-3484

19

ke line steam SLL (3,5 kg/cm2). Steam SLL header dikontrol dengan PIC-3451 melalui venting ke system bila kelebihan tekanan melalui sebuah silencer SP-340. System blow down di WHB yang terdiri dari continuous blow down dan intermittent blow down, untuk menjaga air boiler dari kerak dan alkaline yang mungkin terdapat dalam air boiler. Continuous blow down ditampung di Blow Down Flash Drum 34-5005-F, yang akan menghasilkan steam SLL dengan tekanan 3,5 kg/cm 2, temperatur 200C dan selebihnya dibuang ke sewer setelah dicampur dengan cooling water.

20

Distribusi ZSH027 HC-028 Vent

Vent PC3471

By pass Stack FC-064

PCAH22 FRC021 TC-018 BFW

PT-014 LIC-013 Steam Drum TR-007 AI-080 TR-079

Desuper ZI- Heater 016

Boiler Stack

Burner TR-050 Exhaust GTG 5006-J Super Heater TI017

Economizer Evaporator Demi n wate r

Cool air NG to WHB ZI-108 IA PIA137

Waster Heat Boiler 34-5003-UZI-004 PIA001 FC-003 34-5002-U

Phosfat 34-5008-LJ LV3466 34-5005-F Ke DSH

34-5003-J FR-023

Gambar 8. Diagram alir WHB21

5.2. PACKAGE BOILER Package boiler 34-6007-U merupakan salah satu pembangkit steam system di utilitas P-1B selain waste heat boiler 34-5003-U. Package boiler didesain untuk menghasilkan steam medium dengan spesifikasi : : 120 ton/jam Maximum continuous rating (MCR) Tekanan steam : 43,2 kg/cm2 : 399C Temperatur steam setelah stop valve

FI-3407 DESUPER HEATER

PIC3408 Main Steam Turbine LP Steam

TI-3406

FI-3402 Boiler Feed Water PI-3401 PHI3441 ECONOMIZER LIC3402 TI-3403 PI-3402 SUPER HEATER STEAM DRUM

TI-3407

LI-3415

BLOWN DRUM

34-6007-F PHI3443 MUD DRUM LIC3415 Condensate

TIC3407

Phosfat Injection System

Gambar 9. Diagram alir Package Boiler

Sumber panas pembakaran di package boiler ini semuanya berasal dari gas burner (ring burner type). Sistem pembakaran ini dilengkapi dengan unit pengaman (safety device) berupa pneumatic operated quick shut-off valve yang berfungsi menutup aliran gas pembakaran bila terjadi gangguan sistem pembakaran. Beberapa hal yang harus diperhatikan selama pengoperasian adalah batasan temperatur ruang pembakaran dana penyempurnaan pembakaran dengan mengacu pada perbandingan udar dan gas alam. Injeksi larutan phosfat (sodium phosfat Na3PO4) ke steam drum PB

22

diperlukan sebagai proteksi pembentukan scale dalam boiler melalui bahan pencegah terbentuknya kerak. Endapan kerak ini selanjutnya di blow down.

6. GAS TURBINE GENERATOR Gas Turbine Generator (GTG) 33-5006-J ialah pembangkit tenaga listrik yang mengunakan gas alam sebagai bahan bakar utamanya. Data desain GTG ini adalah : : 22,63 MW Daya : 13,8 kV ; 3 phase ; 50 Hz Tegangan Bahan bakar : Gas alam : Dengan motor listrik Starting : 3,173 kCal/kWH Heat rate : 5100 rpm Speed turbine : 3000 rpm Speed generator : MS 50001.P Seri gas turbine : Over speed ; over temperature ; Proteksi turbine vibration ; flame detector : 2 stage Turbine stage Compressor stage : 17 stage Exhaust temperature generator : 901F Gas turbin memiliki satu shaft dengan 10 combustor, terdiri dari 5 bagia utama : Air inlet Turbine Compressor Exhaust Combustion chamber Compressor GTG merupakan compressor axial 17 tingkat, sedangkan turbinnya 2 tingkat dengan ruang bakarnya berjumlah 10 buah. Antara poros rotor turbin dan generator terdapat reduction gear yang menurunkan speed dari 5100 rpm ke 3000 rpm. Jika compressor bergerak ia akan menghisap udara atmosfer melalui inlet filter housing. Inlet filter berupa cartridge yang dapat dibersihkan secara otomatis dengan udara discharge compressor yang berkerja berdasarkan beda tekanan. Di bagian belakang filter ini terdapat silencer dan kisi-kisi (IGV). Udara dari discharge compressor ini dimanfaatkan sebagai : : Sealing air pada turbine Discharge tingkat 4 : Cooling air pada nozzle dan sealing Discharge tingkat 10 pada bearing

23

Udara pembakaran di combustion chamber Bahan bakar yang digunakan adalah gas alam yang tekanannya diturunkan melalui katup pengatur tekanan (CGV) hingga 200 300 psi. Gas control valve dicontrol oleh speed tronic (Mark IV) yang menerima sinyal untuk mengatur pembakaran di combustion chamber. Untuk starting sistem digunakan motor induksi (88 CR) yang dihubungkan dengan pompa (charge pump) dan dibantu oleh sistem torque converter hydraulic. Sistem ini berfungsi untuk memutar turbin melalui accessory gear sampai jaw clutch (coupling) lepas. Pompa 88 CR berputar dengan kecepatan 3500 rpm, temperatur 250F, pressure 40 100 psi. Compressor ini dilengkapi dengan bleed valve (VA2-1 dan VA2-2) yang mengubungkan tingkat 4 dan tingkat 10, guna mencegah terjadinya surging pada low speed, dan pada saat 95% normal speed akan menutup.

Discharge tingkat 17

:

Natural Gas FuelCombustion Chamber Coupling

Exhaust Ke WHB

Air Compressor Starter

Gas Turbine

Generator Air inlet Exciter

Reduction Gear

Gambar 10. Diagram alir GTG

Gas turbine pada GTG bertingkat 2 jenis axial (impuls), mendapat tenaga penggerak dari combustion chamber pada temperatur 820C. Udara dari discharge tingkat 17 masuk ke combustion chamber melalui line combustion air, sedangkan gas masuk melalui fuel nozzle, bersamaan itu spark plug akan energized. Pembakaran di combustion chamber sendiri terjadi pada 50% speed normal. Gas panas yang dihasilkan oleh combustion chamber digunakan untuk memutar turbin. Sempurnanya pembakaran tergantung pada pengaturan IGV udara dan CGV gas fuel. Sistem lube oil terdiri dari pompa utama yang seporos dengan turbin, dan pompa pembantu (cadangan) yang berguna untuk mengalirkan

24

minyak bila turbin gas dalam kondisi low speed (shut down). Pompa pembantu ini dapat digerakkan dengan motor AC (88QA) dan DC (88QE). Selain berfungsi sebagai pelumasan, sistem lube oil juga dipakai sebagai tenaga penggerak pada alat-alat pengatur dan pengaman. Lube oil disirkulasikan ke bagian bearing utama dari gas turbin, flexible coupling, load gear dan perlengkapan trubin lainnya. Sebagian LO ini disaring dan selanjutnya dialirkan untuk keperluan macam-macam alat control dan juga sebagai hydraulic control oil. Ratchet system disiapkan untuk menghindari terjadinya pembengkokan pada shaft (poros) dan juga untuk menjaga terjadinya pendinginan lube oil yang tiba-tiba. Sebagai penggerak pada sistem ratchet ini adalah oil yang dapat menggerakkan 33HR. Oil ini disuplai dari 88HR-1 yang bertekanan 97 kg/cm2 pada flow 1,5 gpm. TROUBLE SUPPLY GAS ALAM Apabila suplai gas alam terhenti maka : 1. GTG 33-3006-J akan shut down 2. WHB 34-5003-U dan Package Boiler 34-6007-U akan shut down Langkah pengamanan : 1. Jalankan emergency diesel 33-5007-J 2. Buka tie-in gas alam dari pusri lain 3. Jika trouble karena control valve, buka dengan manual 4. Amankan/jaga level staem drum di WHB dan PB 5. Tutup suplai gas alam ke GTG, WHB dan PB 6. Switch pompa turbin ke motor (auto start) 7. Jalankan compressor udara untuk suplai plant air TROUBLE STEAM SYSTEM Beberapa penyebab trouble steam sytem : 1. Terganggunya supply gas alam 2. Low pressure gas alam 3. GTG 33-5006-J trip 4. Low low level steam drum 5. Terganggu sistem instrumentasi 6. Flame (tidak ada indikasi pembakaran) Langkah pengamanan : 1. Auto start pompa motor dari turbin 2. Tutup rapat supply gas alam 3. Atur level steam drum

25

4. 5. 6. 7.

Tutup area desuperheater di WHB Kurangi pressure pompa BFW Stop pompa injeksi phosfat 34-5008-LJ Minta bantuan steam dari pusri lain (tie-in)

TROUBLE ELECTRICAL SYSTEM Beberapa penyebab trouble electrical system : 1. Terganggunya sistem control elcetronic 2. Berhentinya supply gas alam 3. Tidak ada pembakaran di GTG 4. High temperature exhaust 5. High vibrasi 6. High voltage 7. Low voltage 8. High frequency 9. High temperature lube oil 10. Low pressure lube oil 11. dll Akibat troublenya elcetrical system : 1. Trip waste heat boiler 34-5003-U 2. Load shedding akan aktif 3. Auto start emergency generator Langkah pengamanan : 1. Jalankan emergency disesel 33-5007-J, jika tidak auto start 2. Stop supply gas alam ke turbin generator 3. Amankan WHB (atur level steam drum, stop suplly gas alam ke WHB, atur pressure pompa BFW) TROUBLE WATER TREATMENT Diantara penyebab trouble water treatment adalah upset-nya clarifier (turbidity > 10) yang dapat disebabkan oleh : Tidak ada pemompaan chemical (alum dan caustic) Tidak seimbangnya injeksi chemical dengan jumlah air yang masuk Turbidity raw water inlet (air sungai) yang mendadak naik Langkah pengamanan : 1. Buka tie-in filter water dari pusri lain 2. Stop transfer air minum ke perumahan 3. Stop produksi filter water ke filter water storage, stop pompa 31-5205-J dan buka valve by pass ke cooling tower

26

4.

Monitor level filter storage

Pengamatan Rutin Operator di Lapangan Instrumentasi di lapangan selalu dicek scara periodik agar pembacaan indikasi tidak ada perbedaan dalam panel dan local panel. Selain di atas perlu ditambahkan pengecekan di lapangan dari : Kebocoran dari peralatan dan pipa-pipa Suara dan temperatur abnormal dari mesin Vibrasi dari peralatan yang berputar Kesalahan operasi atau kesalahan pengangkutan dari peralatan Level minyak Dan lain-lain

Pekerjaan Rutin Selama Operasi Pekerjaan yang harus dilakukan secara periodik untuk mendapatkan pengoperasin yang stabil untuk periode yang lama adalah : Tes fungsional dari interlock system Cek/tes peralatan instrumentasi Mengisi/mengganti lube oil Membersihkan/mengganti filter Dan lain-lain

27