PROPOSAL PENGAJUAN TUGAS AKHIR EFEK PENGARUH KEBOCORAN TUBE AKIBAT LIQUID BACK FLOW PROCESS DARI VENT SCRUBBER BT-1821 SAAT TURN AROUND TERHADAP KINERJA OFF GAS HEAT EXCHANGER BE-1811 (STUDI KASUS PT. AMOCO MITSUI INDONESIA)

DISUSUN OLEH:

DANU RIYAN PIMASTYO NIM. 07/250793/TK/32392

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN DAN INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2011

DAFTAR ISI ..

Daftar Isi

2 3 3 4 5

BAB 1: PENDAHULUAN A. Latar Belakang B. Masalah Penelitian C. Tujuan Penelitian

BAB 2: LANDASAN TEORI A. Heat exchanger .. B. Scrubber C. Off gas .

6 6 8 8 9

D. Korosivitas Bahan

E. Flow Diagram: Off gas Heat exchanger BE 1811

. 9

BAB 3: METODE PENELITIAN BAB 4: HIPOTESIS

.. 12 13 ... 14 14 14 15

.. ..

BAB 5: MITRA KERJA & RENCANA KEGIATAN A. Mitra Kerja

1. PT. Amoco Mitsui Indonesia ... B. Rencana Kegiatan

BAB 6: PENUTUP FOTO-FOTO

.. ..

16

. 17 18

DAFTAR PUSTAKA

2

BAB 1: PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

PT. AMOCO MITSUI PTA INDONESIA sebagai perusaahaan penghasil PTA (Purified Terephtalic Acid) yang berlokasi di Merak-Banten menggunakan heat exchanger untuk menurunkan panas hot off gas dari hasil reaksi kimia pada oxidation reactor untuk memproduksi PTA (Purified Teraptalic Acid). Hot off gas dialirkan ke dalam straight tube heat exchanger dan cold off gas dialirkan ke dalam shell side heat exchanger sehingga terjadi perpindahan kalor dari hot off gas ke cold off gas. Hot off gas dan cold off gas dari Oxidation reactor masih mengandung Hac dan Hbr yang sangat reaktif yang nantinya akan di scrab dalam vent scrubber BT 1821. Permasalahan yang terjadi adalah adanya aliran balik liquid dari BT 1821 saat TAR (turn around)/shut down sehingga terakumulasi di bagian tube heat exchanger. Saat TAR berlangsung, off gas yang memiliki pressure tidak mengalir dalam heat exchanger BE 1811 maupun pipa penghubung antara heat exchanger BE 1811 dengan scrubber BT 1821. Akibatnya, liquid level yang terdapat pada vent scrubber BT 1821 dapat mengalir balik ke dalam tube heat exchanger. Pada saat kondisi normal off gas mengalir dari heat exchanger BE 1811 ke dalam scrubber BT 1821. Dikarenakan tekanan tinggi yang dimiliki oleh off gas, maka liquid tidak dapat mengalir balik ke dalam heat exchanger. Condensate mengandung asam Hbr dan Hac/acetic acid menyebabkan korosi yang sangat cepat pada tube dengan material SS 316 H. Kondisi ini mengakibatkan tube bocor dan performance heat exchanger menurun serta maintenance cost yang tinggi karena umur tube heat exchanger hanya kurang dari dua tahun. Untuk itu diperlukan langkah-langkah untuk memecahkan masalah tersebut dengan menganalisis kinerja off gas heat exchanger BE 1811 secara keseluruhan, analisis penyebab terjadinya liquid back flow process, serta analisis pemecahan masalah (problem solving) tersebut sehingga menghasilkan rekomendasi untuk PT. Amoco Mitsui PTA Indonesia maupun menjadi kajian studi bagi mahasiswa pelaksana penelitian pada khususnya maupun Universitas Gadjah Mada umumnya

3

B. Masalah Penelitian

Secara umum, masalah yang terjadi adalah adanya kebocoran tube pada heat exchanger BE 1811 yang diakibatkan oleh liquid yang berasal dari vent scrubber BT 1821 karena adanya liquid back flow process sehingga performa dari heat exchanger BE 1811 menjadi drop. Fenomena liquid back flow process tersebut muncul saat TAR berlangsung. Secara keseluruhan, masalah yang terjadi pada off gas heat exchanger BE 1811 antara lain:

1. adanya aliran balik liquid back flow process dari vent scrubber BT 1821 saat TAR sehingga terakumulasi di tube Heat exchanger. 2. Liquid mengandung Hac (acetate acid) dan Hbr (bromine acid) yang bersifat korosif sehingga mengakibatkan kebocoran pada tube heat exchanger BE 1811 3. Karena kebocoran tube, maka performa dari heat exchanger BE 1811 menjadi drop. 4. Dan masalah-malasah lain yang mungkin timbul yang belum diprediksi sebelumnya.

Sedangkan masalah-masalah saat penelitian yang mungkin timbul adalah:

1. Penyertaan lampiran gambar teknik, foto-foto maupun data akan sulit dikarenakan banyak data yang diberikan oleh perusahaan bersifat confidential atau tidak dapat dipublikasikan dan disebarluaskan 2. Data-data spesifikasi equipment kurang lengkap karena tidak disertakan oleh vendor

Analisis-analisis yang dilakukan diharapkan mampu menjadi rekomendasi bagi perusahaan untuk mengatasi permasalahan-permasalahan yang terjadi pada off gas heat exchanger BE 1811.

4

C. Tujuan Penelitian

1. Analisis performa dari off gas heat exchanger pada kondisi ideal. 2. Analisis performa dari off gas heat exchanger BE 1811 setelah terjadi kebocoran pada tube sehingga memiliki grafik perbandingan performa heat exchanger pada kondisi ideal dan setelah terjadi kebocoran pada tube. 3. Menganalisis penyebab terjadinya liquid back flow process dari vent scrubber BT1821 ke off gas heat exchanger BE 1811 serta mencari pemecahan/solusi dari masalah tersebut. 4. Seleksi pemilihan material tube yang tepat sesuai kondisi proses yang terjadi dengan biaya yang effective 5. Sebagai syarat akhir kelulusan yang harus dijalankan untuk mendapatkan gelar strata1 (S-1) pada Teknik Mesin UGM

5

BAB 2: LANDASAN TEORI

1. Heat Exhanger

Heat exchanger adalah suatu device/alat yang digunakan untuk mentransfer energy thermal (enthalpy) antara dua atau lebih dari fluida, antara solid surface dan fluid atau antara partikel solid dan fluid pada temperature yang berbeda [1]. Heat exchanger biasanya digunakan pada proses-proses pendinginan dan pemanasan pada air conditioning system, pemanas ruangan,ketel uap serta proses-proses pada plants yang membutuhkan pertukaran kalor. Heat exchanger memiliki komponen-komponen penting di dalamnya seperti shell, tube, baffles, tie rod dan lain-lain. Namun dua komponen terpenting itu adalah shell dan tubes. Shell berisi banyak tube didalamnya. Salah satu fluida berada pada shell heat exchanger, fluida lainnya berada pada tubes. Tube memiliki 2 jenis umum yaitu straight tube dan U-tube. Geometri dari tube juga memilki 3 jenis yaitu: serpentine, helical tube dan bayonet tube [1].

6

Serpentine tube

Helical tube

Bayonet tube

Sedangkan shell adalah container untuk fluida yang mengalir dalam shell [1]. Biasanya berbentuk silinder dengan circular cross section. Desain shell juga terbagi 7 tipe berdasarkan TEMA (Tubular Exhcanger Manufacturer Association) yaitu E,F,G,H,I,J,K dan X [1].

7

2. Srubber

Scrubber adalah suatu alat yang digunakan untuk mengontrol polusi udara yang menggunakan high-energy liquid spray mengurangi/menghilangkan kadar gaseous dan aerosol pollutant atau kandungan kimia yang tidak dikehendaki pada air stream [2]. Polutan ini dihilangkan dengan cara absorbs atau menggunakan reaksi kimia. Tipe-tipe dari scrubber sendiri ada 3, yaitu: air scrubber, wet scrubber dan gas scrubber. Perbedaannya terletak pada cara menghilangkan pollutant yang terkandung pada air stream. Untuk wet scrubber seperti di PT. Amoco Mitsui PTA, air stream atau off gas (di PT. AMI), pollutant berupa Hbr dan Hac pada off gas dihilangkan dengan cara di spray air bertekanan tinggi.

3. Off-Gas

Off gas adalah gas hasil sisa reaksi pada reactor BR-106 yang terdapat pada PT. Amoco Mitsui Indonesia. Off gas mengandung udara dengan berbagai catalyst seperti Hac (acetate acid) dan Hbr (bromine acid) yang memiliki korosivitas tinggi. Catalyst ini digunakan pada reaksi untuk mempercepat reaksi kimia pada reactor.

8

3. Korosivitas Bahan

Korosi adalah rusakan atau degradasi logam akibat reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki [3]. Dalam bahasa sehari-hari, korosi disebut perkaratan.. Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi [3]. Karat logam umumnya adalah berupa oksida atau karbonat.Perancangan heat exchanger juga harus mempertimbangkan pemilihan material, karena heat exchanger akan secara langsung mendapat contact dari fluida-fluida baik cair maupun gas yang memiliki korosivitas yang tinggi.

4. Flow Diagram: Hot Oil Heat exchanger BE 1811

9

1. Off gas temperature tinggi dihasilkan dari reactor BR 106 kemudian dialirkan ke heat exchanger BE-112 s/d BE-115. Di dalam heat exchanger itu terjadi transfer kalor antara hot off gas dengan condensate yang berasal dari drum BD-903. Condensate ini dihasilkan dari proses kondensasi demin water. 2. Off-gas selanjutnya absorbser BT-111 dimana dalam absorbser tersebut terjadi proses penyerapan catalyst dengan cara scrubbing sehingga kadar catalyst pada off-gas berkurang 3. Kemudian off gas ditampung pada drum BD-1801 4. Selanjutnya off gas dipanaskan kembali pada heat exchanger BE-1810. Tujuan off gas dipanaskan kembali adalah agar nantinya proses reaksi pada reactor CATOX menjadi lebih cepat. 5. off gas kemudian masuk ke heat exchanger be-1811 untuk kemudian dipanaskan dengan off gas yang berasal dari reactor CATOX. 6. Off gas yang telah panas kembali dipanaskan menggunakan fire heater 7. Off gas kemudian dialirkan ke reactor CATOX dimana di reactor ini terjadi reaksi pemisahan antara off gas dengan catalyst sehingga off gas menjadi lebih bersih. 8. Off gas keluaran dari reactor CATOX memiliki temperature yang cukup tinggi sehingga digunakan untuk memanaskan off gas pada heat exchanger BE-1811 (seperti pada nomor 5) 9. Off gas yang telah digunakan untuk memanaskan tersebut kemudian masuk ke vent scrubber BT 1821 untuk kemudian dibersihkan kembali dari catalystcatalyst yang mungkin masih terkandung pada off gas. 10. Off gas kemudian ditampung pada drum BD 101 untuk digunakan pada expander dan drying pada proses transportasi PTA (Purified Terephtalic Acid) dengan menggunakan screw dryer.

10

Bagian yang akan dianalisis

Scrubber BT 1821

Pipa penghubung

Heat exchanger BE 1811

4m

11

BAB 3: METODE PENELITIAN

Ada beberapa metode penelitian yang akan dilakukan, yaitu:

1. Studi Literatur Kegiatan ini bertujuan untuk memahami konsep dasar tentang analisis pada heat

exchanger, analisa dan perhitungan heat transfer serta permasalahan aliran pada sistem perpipaan dan korosivitas bahan

2. Survey Survey dilakukan terutama menyangkut tentang lokasi instalasi serta pencarian data off gas heat exchanger BE 1811 untuk mendapatkan informasi yang lebih lengkap tentang equipment tersebut

3. Kalkulasi data Perhitungan data dilakukan terutama untuk mendapatkan suatu nilai yang akurat dari sebuah data.

4. Analisa Data Analisa data dilakukan untuk menindaklanjuti hasil kalkulasi yang telah dilakukan sehingga didapat data yang akurat tentang bagaimana turbin air seharusnya dirancang

5. Penyusunan Laporan Tugas Akhir

12

BAB 4: HIPOTESIS

Dari rumusan masalah diatas dan teori-teori yang telah dijelaskan, maka hipotesa dalam penelitian ini adalah:

1. Banyaknya tube heat exchanger BE 1811 yang bocor/leak berbanding lurus dengan penurunan performa dari heat exchanger BE 1811. 2. Kemungkinan adanya liquid back process dari scrubber BT-1821ke off gas heat exchanger BE 1811 dikarenakan konstruksi connection pipe dari heat exchanger BE 1811 ke scrubber BT 1821 kurang baik sehingga saat TAR (turn around) berlangsung, liquid mengalir balik ke dalam heat exchanger BE 1811.

Hipotesa bisa berubah dikarenakan penelitian-penelitan lanjutan memungkinkan untuk ditemukannya fakta-fakta baru yang memperlemah hipotesa atau justru memperkuat hipotesa itu sendiri.

13

BAB 5: MITRA KERJA & RENCANA KEGIATAN

A. Mitra Kerja

1. PT. AMOCO MITSUI INDONESIA

Industri tekstil dan plastik mengalami perkembangan yang cukup pesat karena tingginya permintaan masyarakat Indonesia akan kebutuhan sandang dan plastik. Perkembangan kedua industri diatas telah membuat tumbuhnya permintaan PTA (Purified Terephthalic Acid). Kecenderungan tersebut dirasakan oleh Amoco Chemical Limited yang merupakan perusahaan patungan antara Amoco Corporation (pemegang 50% saham) dari Amerika, Mitsui Petrochemical Ltd (pemegang 45% saham), dan Mitsui & Co, Ltd (pemegang 5% saham) yang berasal dari Jepang, membuat pabrik yang memproduksi PTA. Pabrik ini diberi nama PT. Amoco Mitsui Indonesia. Pabrik ini menggunakan teknologi Amoco dan memproduksi 350.000 ton PTA setiap tahun (saat ini telah ditingkatkan produksinya hingga mencapai 480.000 ton PTA per tahun). PTA adalah bahan baku pembuatan polyester, polyethylene, terephthalate (PET) dan polyethylenebuthylene terephthalate (PBT). Amoco sendiri telah mengekspansikan bisnis PTA nya ke seluruh dunia dan telah membangun 18 pabrik PTA di seluruh dunia dan terus meningkatkan kualitas produk PTA yang dihasilkan. Teknologi pembuatan PTA dinamakan teknologi Amoco karena Amoco memiliki hak paten dasar atas teknologi komersil PTA. Tidak kurang dari 90% produksi PTA dibuat melalui teknlogi Amoco. Dua pabrik PTA sudah berdiri di Indonesia sebelum PT AMI didirikan di Indonesia. Total kapasitas produksi kedua pabrik tersebut adalah 475.000 ton per tahun. Permintaan PTA di Indonesia diduga akan meingkat pesat dalam beberapa tahun mendatang, dari permintaan sejumlah 335.000 ton pada tahun 1993 menjadi 700.000 ton pada tahun 1997. Permintaan untuk polyester juga akan meningkat pesat dari 11,3 juta ton pada tahun 1990 menjadi 20,9 ton pada tahun 2000. Menyadari potensi Indonesia sebagai salah satu pasar produksi polyester terbesar di Indonesia, maka tiga badan usaha produsen PTA terkemuka di dunia datang pada bulan April 1995 untuk mendirikan pabrik PTA. Tiga badan usaha tersebut adalah:

14

1. American Oil Company (Amoco Corporation) kemudian merger dengan

British Petroleum menjadi BP-Amoco. Namun sekarang berganti nama menjadi Beyond Petroleum (BP) 2. Mitsui Petrochemical Engineering Ltd. 3. Mitsui & Co, Ltd.

Peranan PT. Amoco Mitsui Indonesia dalam penelitian sebagai tugas akhir ini adalah:

1. Sebagai perusahaan yang memiliki off gas heat exchanger BE 1811 dan vent scrubber BT 1821 2. Penyertaan pembimbing lapangan dari perusahaan 3. Penyediaan dan izin penggunaan fasilitas bengkel teknik dan laboratorium perusahaan 4. Research permit dari perusaahan 5. Penyediaan data penelitian

B. Rencana Kegiatan

No 1 2 3 4 5 8

Nama Kegiatan Studi Literatur Pengurusan Administrasi Survey Konsultasi Dosen Pembimbing Perhitungan Data Penyusunan Tugas Lap. Akhir

Maret

April

Juni

Juli

Agustus

September

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

15

BAB 6: PENUTUP

Demikian proposal pengajuan tugas akhir ini dibuat. Besar harapan bahwa penelitian dalam rangka tugas akhir ini dapat bermanfaat khususnya untuk pelaksana selaku mahasiswa dan juga masyarakat luas yang dapat merasakan manfaat dari penelitian dalam rangka tugas akhir ini. Dan semoga aplikasi keteknikan (engineering application) yang dikembangkan dalam dunia akademis seperti universitas dan institusi penelitian dapat terus secara nyata dirasakan manfaatnya oleh masyarakat Indonesia khususnya dan dunia pada umumnya.

16

FOTO-FOTO

17

DAFTAR PUSTAKA1. Shah, K. Ramesh & Sekulic, P. Dusan. 2003. Fundamentals of Heat exchanger. Mc. Graw-Hill, Inc, New Jersey. 2. http://www.globalspec.com/LearnMore/Manufacturing_Process_Equipment/A ir_Quality/Scrubbers. retrieved 13th December 2010 3. http://id.wikipedia.org/wiki/Korosi. Retrieved 13th December 2010

18