Vapor Recovery Unit (VRU)

98
1 BAB I GAS OIL RATIO (GOR) I.1 Proses Flash Vaporisasi Jika terdapat dua atau lebih tahapan pemisahan komponen hidrokarbon yang berkesetimbangan maka proses tersebut biasanya disebut dengan “stage separation (pemisahan bertahap)”. Tangki simpan minyak (stock tank) biasanya dioperasikan pada tekanan 1 atm pada temperatur ambient. Tentunya pada saat penyimpanan minyak di tangki telah terjadi penguapan hydrokarbon, dimana proses penguapan ini sendiri merupakan proses pemisahan gas-liquid. Proses pemisahan ini bila dilakukan secara berlanjut dengan menurunkan tekanan operasi secara bertahap pula maka akan terjadi pemisahan gas-liquid. Sebagian orang menyebut proses pemisahan ini dengan istilah “differential liberation”. Proses differential liberation ini akan memaksimalkan perolehan liquid yang terlarut di gas. Jika proses pemisahan ini dilakukan dengan penurunan tekanan yang cukup besar (secara bertahap) maka proses pemisahan ini disebut dengan “flash liberation”. Flash vaporisasi berbeda dari differensial vaporisasi. Pada proses pemisahan differensial vaporisasi atau “differential liberation”, uap hidrokarbon sudah terbentuk dan tidak perlu suatu pengkondisian khusus. Contoh dari proses differensial vaporisasi ini adalah uap hidrokarbon yang terbentuk di bagian ullage tangki simpan minyak. Pada proses pemisahan flash liberation, liquid dan uap tetap kontak sampai akhirnya tercapai kesetimbangan antara uap-liquid. Flash vaporisasi ini biasanya disebut pula “equilibrium vaporization” atau “flash equilibrium vaporization”. Contoh proses flash vaporization ini adalah proses pemisahan liquid-gas di scrubber pada suhu dan tekanan tertentu sehingga dihasilkan gas kering dan liquid. Flash vaporisasi ini dapat terjadi bila liquid atau gas/uap dilewatkan suatu valve sehingga tekanannya menjadi turun sehingga yang fasa uap/gas segera menguap dan yang fasa liquid segera terkondensasi, uap dan liquid yang terkondensasi ini sebelum diambil sebagai produk terlebih dahulu berkontak di dalam scrubber supaya terjadi kesetimbangan, sehingga gas yang keluar dari scrubber benar-benar bersih dari liquid. Sedangkan, liquid yang keluar dari bottom scrubber benar-benar bersih dari gas sehingga liquid ini lebih stabil bila disimpan (sedikit sekali menghasilkan uap

Transcript of Vapor Recovery Unit (VRU)

Page 1: Vapor Recovery Unit (VRU)

1

BAB IGAS OIL RATIO (GOR)

I.1 Proses Flash Vaporisasi

Jika terdapat dua atau lebih tahapan pemisahan komponen hidrokarbon yang

berkesetimbangan maka proses tersebut biasanya disebut dengan “stage separation

(pemisahan bertahap)”. Tangki simpan minyak (stock tank) biasanya dioperasikan

pada tekanan 1 atm pada temperatur ambient. Tentunya pada saat penyimpanan

minyak di tangki telah terjadi penguapan hydrokarbon, dimana proses penguapan ini

sendiri merupakan proses pemisahan gas-liquid. Proses pemisahan ini bila

dilakukan secara berlanjut dengan menurunkan tekanan operasi secara bertahap

pula maka akan terjadi pemisahan gas-liquid. Sebagian orang menyebut proses

pemisahan ini dengan istilah “differential liberation”. Proses differential liberation ini

akan memaksimalkan perolehan liquid yang terlarut di gas. Jika proses pemisahan

ini dilakukan dengan penurunan tekanan yang cukup besar (secara bertahap) maka

proses pemisahan ini disebut dengan “flash liberation”.

Flash vaporisasi berbeda dari differensial vaporisasi. Pada proses pemisahan

differensial vaporisasi atau “differential liberation”, uap hidrokarbon sudah terbentuk

dan tidak perlu suatu pengkondisian khusus. Contoh dari proses differensial

vaporisasi ini adalah uap hidrokarbon yang terbentuk di bagian ullage tangki simpan

minyak. Pada proses pemisahan flash liberation, liquid dan uap tetap kontak sampai

akhirnya tercapai kesetimbangan antara uap-liquid. Flash vaporisasi ini biasanya

disebut pula “equilibrium vaporization” atau “flash equilibrium vaporization”. Contoh

proses flash vaporization ini adalah proses pemisahan liquid-gas di scrubber pada

suhu dan tekanan tertentu sehingga dihasilkan gas kering dan liquid.

Flash vaporisasi ini dapat terjadi bila liquid atau gas/uap dilewatkan suatu valve

sehingga tekanannya menjadi turun sehingga yang fasa uap/gas segera menguap

dan yang fasa liquid segera terkondensasi, uap dan liquid yang terkondensasi ini

sebelum diambil sebagai produk terlebih dahulu berkontak di dalam scrubber supaya

terjadi kesetimbangan, sehingga gas yang keluar dari scrubber benar-benar bersih

dari liquid. Sedangkan, liquid yang keluar dari bottom scrubber benar-benar bersih

dari gas sehingga liquid ini lebih stabil bila disimpan (sedikit sekali menghasilkan uap

Page 2: Vapor Recovery Unit (VRU)

2

ketika disimpan di tangki). Kondisi operasi yang perlu diperhatikan pada proses

pemisahan flash vaporisasi ini adalah tekanan (P), temperatur (T) dan komposisi.

Berikut contoh uap hidrokarbon yang dihasilkan dari tangki simpan yang lepas

sebagai emisi di udara :

Page 3: Vapor Recovery Unit (VRU)

3

I.2 Penentuan GOR

Penentuan GOR ini didasarkan atas perhitungan flash vaporisasi minyak di dalam

tangki simpan. Perhitungan GOR ini berguna untuk memprediksi banyaknya uap

hidrokarbon yang terbentuk di dalam tangki simpan dengan diketahui kondisi

operasinya (P, T) dan komposisinya :

Jika diketahui gas/uap hidrokarbon yang keluar pada bagian atas tangki simpan

sebesar V dan liquid yang tertinggal (tidak menguap) pada bagian bottom scrubber

sebesar L, maka dapatlah disusun suatu persamaan material balance dalam sistem

tangki pada gambar 1.1 diatas sebagai berikut :

L + V = 1 ..............(1.1)

zi = xi L + yi V ..............(1.2)

substitusi persamaan (2.1) dengan (2.2) menghasilkan persamaan :

zi = xi ( 1 – V ) + yi V .................(1.3)

Dalam proses pemisahan uap-cairan ini selalu menggunakan hukum Roult’s.

Dimana hukum Roult’s yang digunakan pada proses flash vaporisasi ini adalah :

yi = Ki . xi .......................(1.4)

dimana K dikenal dengan “K – value” yang di dapat dari persamaan := ⁄ ..................................(1.5)

adalah tekanan uap jenuh untuk masing-masing komponen. Harga tekanan uap

ini didapatkan dari persamaan antoine sebagai berikut :

Gambar 1.1 : ProsesFlash Vaporisasi ditangki simpan

P, T

Gas/Uap HCyang lepas = V

Liquid yang tidakmenguap = L

Minyak +Gas (gasyang terlarut)

Dihitungdengan

GOR

Page 4: Vapor Recovery Unit (VRU)

4

ln = − .............................(1.6)

Dimana :

Psat = tekanan uap jenuh

T = Temperatur

A, B dan C = konstanta antoine

Konstanta antoine untuk setiap komponen uap hidrokarbon yang terdapat di bagian

ullage tangki simpan minyak bumi adalah sebagai berikut :

Konstanta Antoine ini juga bisa dilihat di beberapa refferensi seperti :

1. _________API Technical Data Book - Petroleum Refining, 6th ed, 19972. Robbert H. Perry, “PERRY’S CHEMICAL ENGINEER’S HANDBOOK”.

Sedangkan harga “K-Value” ini juga dapat dicari dengan menggunakan

nomograph/grafik “Kellog and DePriester Chart” berikut ini :

Tabel 1.1 : Konstanta Antoine untuk komponen uaphidrokarbon yang terdapat di ullage tangki simpanminyak bumi

Page 5: Vapor Recovery Unit (VRU)

5

Grafik 1.1 : konstanta “K-value” untuk sistem light hidrokarbonpada range temperatur rendah

Page 6: Vapor Recovery Unit (VRU)

6

Karena adalah fungsi dari temperatur ( T ), sedangkan K adalah fungsi daritemperatur ( T ) dan tekanan ( P ), maka substitusi persamaan (1.3) dan (1.4)menghasilkan persamaan :

Grafik 1.2 : konstanta “K-value” untuk sistem light hidrokarbonpada range temperatur tinggi

Page 7: Vapor Recovery Unit (VRU)

7

= ( ) .............(1.7)= ( ) ..............(1.8)

Dimana i = 1,2,3,.....,N

Karena ∑ = 1 , maka :∑ ( ) = 1 .....................(1.9)

Pada perhitungan flash vaporisasi ini, harga T, P dan zi adalah sesuai dengan data

lapangan. Satu-satunya variabel yang tidak diketahui pada persamaan (1.9) ini

adalah harga V. Maka untuk mencari harga V ini perlu dilakukan trial and error. Jika

harga V ini telah didapatkan maka harga yi dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan (1.7) dan harga xi dihitung dengan persamaan (1.4). Setelah didapatkan

harga L dan V, maka GOR dihitung dengan cara : V/L.

Ada beberapa metode dalam menghitung banyaknya uap yang terbentuk di bagian

ullage tangki ini, antara lain :

1. Vasquez-Beggs Equation (VBE);

2. Environmental Consultants and Research, Inc. (EC/R) Equation;

3. An equation of state (EOS) calculation program such as E&P Tank®, Flash

Calculation, Redlich-Kwong Equation, Rubbin-Bennedict Equation, Peng

Robinson Equation, dll.

4. Process simulators (HYSIM®, HYSYS

®, WINSIM

®, PROSIM

®, etc.)

5. Direct measurement of emissions.

6. API MPMS CH 19.4

Page 8: Vapor Recovery Unit (VRU)

8

BAB II

VAPOR RECOVERY UNIT (VRU) OVERVIEW

II.1 Pendahuluan

Tangki umumnya digunakan untuk menyimpan minyak bumi dalam kurun

waktu yang cukup lama sebelum minyak bumi tersebut akan di pipanisasi untuk

disalurkan/didistribusikan. Selama menyimpan minyak bumi, akan terbentuk uap di

bagian ullage dari tangki, dimana uap ini bila tekanannya berlebihan (melebihi

tekanan dari vent atau PV Valve) maka uap hidrokarbon ini akan di venting/dibuang

di udara. Tekanan di dalam tangki simpan ini umumnya disebabkan karena

meningkatnya temperatur operasi tangki atau adanya peningkatan level minyak di

dalam tangki. Tentunya pelepasan uap hydrokarbon ini akan menyebabkan emisi

udara di area penyimpanan tangki minyak bumi. Hidrokarbon (kondensat) yang

terlarut di minyak bumi ini – termasuk didalamnya komponen seperti methane, atau

VOC (volatile Organic Compound) lainnya, gas alam yang terlarut di minyak bumi,

Hazardous Air Pollutants (HAP), dan beberapa gas inert lainnya – akan teruapkan

(flash out) dan terkumpul di ruang kosong antara cairan dan tutup tangki (ullage

tangki).

Gambar 2.1 : PenguapanHydrocarbon di bagian UllageTangki

Page 9: Vapor Recovery Unit (VRU)

9

Untuk mengatasi uap hidrokarbon yang terlepas di udara akibat peristiwa

venting dari tangki, maka suatu unit penyimpan minyak umumnya dilengkapi dengan

unit penangkap uap atau disebut dengan Vapor Recovery Unit (VRU) disekitar

tangki penyimpan. VRU ini merupakan suatu sistem sederhana penangkap uap

hidrokarbon yang dihasilkan dari tangki simpan minyak, yang mana kemampuan dari

suatu VRU untuk menghasilkan gas kering dari uap hidrokarbon rata-rata adalah 70

– 300 MSCFD (data dari HY- BON Company,) atau dari uap hidrokarbon dapat

dihasilkan gas kering sebesar 95% (data dari Natural Gas Star).

Secara keekonomian, pemasangan VRU ini akan meningkatkan Total Gas

Sales sehingga keberadaan VRU ini bisa dianggap menguntungkan. Berikut adalah

data dari HY-BON Engineering Co.

Sebelum pemasangan VRU :

Page 10: Vapor Recovery Unit (VRU)

10

Setelah Pemasangan VRU :

II.2 Vapor Recovery Systems

Tujuan utama dari VRU ini sebenarnya adalah untuk memenuhi standard dari

EPA (Environment Protection Association), dimana setiap perusahaan penghasil

minyak harus melengkapi sistem penyimpan minyaknya dengan VRU guna

mengurangi emisi uap hidrokarbon (VOC = Volatile Organic Compound) yang

dihasilkan dari tangki simpan minyak. Umumnya uap hidrokarbon ini terdiri atas gas :

methan, ethane, propane, butan, pentan, isopentan, dan komponen C6+ lainnya.

Dimana dari komponen-komponen tersebut yang berpotensi untuk bisa di ambil

liquidnya sehingga dihasilkan suatu gas bersih yang bernilai jual tinggi (karena gas

yang telah bersih dari komponen fraksi berat akan memiliki nilai BTU yang tinggi).

Page 11: Vapor Recovery Unit (VRU)

11

Standard sistem VRU yang umumnya ada saat ini adalah sebagai berikut :

Dimana peralatan utama dari VRU ini meliputi :

a. Suction Scrubber

b. Kompresor

c. Pompa liquid

d. Gas metering

e. Control system

Seiring dengan perkembangan yang ada saat ini, maka sistem untuk VRU terbagi

atas dua model, yaitu :

1. Single Stage VRU

2. Two Stage VRU

II.2.1 Single Stage VRUSingle stage VRU ini seperti pada gambar 2.2 diatas, atau seperti gambar

berikut :

Gambar 2.2 : Typical System VRU

Page 12: Vapor Recovery Unit (VRU)

12

Pada gambar 2.3 diatas nampak bahwa uap hidrokarbon yang berasal dari tangki

simpan minyak dialirkan ke suction scrubber melalui pipa single gas vent line. Uap

hidrokarbon yang berada di dalam suction scrubber ini akan dipisahkan dari liquid

hidrokarbon. Uap hidrokarbon (gas basah atau wet gas) dari tangki simpan ini dapat

mengalir ke suction scrubber karena tekanan pada suction scrubber ini cukup

vacuum, sehingga akibat adanya perbedaan tekanan ini menyebabkan uap

hidrokarbon yang berada di bagian ullage tangki simpan mengalir ke suction

scrubber. Kondisi tekanan vacuum dari suction scrubber ini dijaga oleh sebuah

kompressor. Tekanan suction dari kompressor ini bisa sampai 15 PSIG, sedangkan

tekanan discharge dari kompressor bisa mencapai 30 – 175 PSIG dengan volume

gas yang dihasilkan mencapai 5 – 300 MCF. Setelah liquid hidrokarbon terpisah dari

gas, maka liquid ini selanjutnya di pompa kembali menuju tangki simpan minyak.

Sedangkan gas yang telah kering dari liquid hidrokarbon untuk selanjutnya di kirim

ke gas gathering sistem.

Gambar 2.3 : Single Stage VRU

Page 13: Vapor Recovery Unit (VRU)

13

Automated Bypass Valve

Automated bypass valve pada sistem VRU ini diperlukan untuk mengontrol tekanan

yang terdapat di dalam scrubber dan tangki simpan minyak. Automated bypass

valve ini adalah normally closed, jika terjadi tekanan gas yang berkurang di scrubber

maka valve bypass ini akan otomatis terbuka untuk mensirkulasikan gas dari

kompressor ke dalam scrubber. Jika valve bypass ini tidak bekerja saat tekanan gas

berkurang di scrubber maka yang terjadi adalah liquid pada bagian bottom scrubber

akan terikut gas yang menuju ke kompressor. Liquid yang terikut gas menuju

kompressor ini akan mengencerkan pelumas kompressor sehingga kompressor

menjadi aus. Disamping itu, jika tekanan yang terdapat di dalam scrubber berubah-

ubah maka proses pemisahan liquid hidrokarbon dari gas di dalam scrubber tidaklah

efektif, karena suction scrubber akan menghisap udara yang terdapat di ruang ullage

tangki simpan jika tidak ada uap hidrokarbon yang dihisap. Keberadaan udara di

sistem VRU ini sangat dihindari karena dapat menyebabkan bahaya ledakan dan

kebakaran.

Gambar 2.4 : Automated Bypass Valve System

Page 14: Vapor Recovery Unit (VRU)

14

Automated Liquid Transfer System

Automated Liquid Transfer System sangatlah diperlukan karena alat ini akan selalu

menjaga level liquid di bagian bottom scrubber. Alat ini terintegrasi dengan alat liquid

level control. Hal-hal yang perlu diperhatikan terhadap level liquid di bagian bottom

scrubber adalah sebagai berikut :

a. Jika liquid level melebihi dari design scrubber maka akan terjadi flooding.

Jika flooding terjadi maka proses pemisahan liquid hidrokarbon dari gas

tidaklah efektif. Disamping itu, liquid ini akan terbawa gas menuju kompressor

sehingga akan memperpendek usia kompressor karena liquid yang terikut di

gas akan mengencerkan pelumas dari kompressor.

b. Jika liquid level kurang dari desain yang direncanakan maka proses

pemisahan liquid hidrokarbon dari gas tidaklah efektif karena tidak terjadi

kesetimbangan gas-cairan. Disamping itu, akan memperpendek usia pompa

liquid karena akan terbentuk vortex yang menyebabkan terikutnya gas

terhisap di pompa sehingga terjadi kavitasi.

II.2.2 Two Stage VRUTwo stage VRU ini seperti pada gambar 2.2 diatas, atau seperti gambar

berikut :

Gambar 2.5 :Automated LiquidTransfer System

Page 15: Vapor Recovery Unit (VRU)

15

Pada two stage VRU (Gambar 2.6), terdapat beberapa peralatan yang diperlukan

untuk mengkondensasikan liquid hidrokarbon, antara lain :

a. dua scrubber

b. dua heat exchanger

c. dua kompressor

d. satu pompa

Dua stage VRU ini diperlukan bila tekanan gas yang diperlukan untuk di kirim ke

gathering sistem kurang besar. Pada sistem ini, jika tekanan gas pada stage

pertama ditingkatkan dan kemudian gas didinginkan pada HE stage pertama, maka

sebagian gas (atau seluruhnya) akan terkondensasi menjadi liquid. Liquid slug yang

dihasilkan dari stage pertama ini akan merusak kompressor yang berada pada stage

ke dua, karena liquid ini akan mengencerkan viskositas dari kompressor stage

kedua sehingga kemampuan pelumas untuk melumasi kompressor stage kedua

semakin berkurang. Oleh sebab itu, pada sistem ini diperlukan satu lagi scrubber

untuk mengurangi liquid slug yang terbentuk akibat proses penekanan yang tinggi

pada kompressor stage yang pertama. Disamping itu, penambahan HE pada stage

pertama ini diperlukan untuk mengurangi pembentukan foam di scrubber kedua

akibat naiknya temperatur dari gas yang dihasilkan dari kompressor stage pertama.

Gambar 2.6 : Two Stage VRU

Page 16: Vapor Recovery Unit (VRU)

16

Liquid yang dihasilkan baik dari scrubber yang pertama maupun pada scrubber yang

kedua, untuk selanjutnya di pompa menuju stock tank.

Cooling Unit (Heat Exchanger)

a. Air Cooling System

Umumnya temperatur gas setelah mengalami penekanan dari kompressor akan

meningkat, begitu pula temperatur kompressornya itu sendiri. Cooling unit ini mirip

denga radiator kendaraan. Bagian dari cooling unit ini terdiri dari circular coil yang

dilengkapi dengan sirip sirip pendingin (Fin). Media pendingin dari cooling unit ini

adalah udara.

Mekanisme kerja dari cooling unit ini adalah :

Gas panas/uap hidrokarbon yang panas akan masuk di cooling unit ini di bagian coil

yang melingkar, sementara di satu sisi coil yang panas ini didinginkan oleh media

udara sehingga terjadi proses perpindahan panas. Tentunya untuk mempercepat

Gambar 2.7 : Compact Air HeatExchanger

Gambar 2.8 : Bagian bagian dariCooling Unit

Page 17: Vapor Recovery Unit (VRU)

17

proses pendinginan ini, diperlukan sirip-sirip pendingin (Fin) yang mirip dengan sirip

sirip pendingin pada radiator kendaraan. Fungsi dari sirip sirip pendingin ini adalah

untuk memperluas bidang permukaan yang panas sehingga panas yang terdapat di

bodi coil akan diteruskan ke sirip sirip tersebut. Sedangkan sirip sirip tersebut akan

menyalurkan panas ke udara dengan bantuan hembusan angin. Dengan mekanisme

ini proses perpindahan panas menjadi lebih cepat sehingga uap hidrokarbon panas

dapat dengan cepat pula diturunkan suhunya sesuai dengan suhu operasi di

scrubber. Yang perlu diperhatikan dalam proses pendinginan ini adalah :

a. Kecepatan aliran udara pendingin

b. Kecepatan aliran media yang didinginkan

c. Faktor pengotor di pipa dan di fin

d. Suhu Udara ambient

b. Water Cooling System

Pada sistem pendinginan ini digunakan media pendingin air. Seperti tampak pada

gambar 2.9, bahwa prinsip pendinginan yang digunakan adalah prinsip pendinginan

double pipe. Dimana pada proses pendinginan prinsip double pipe ini media

pendingin, air, masuk pada bagian annulus. Perhatikan gambar berikut :

Gambar 2.9 : Double pipe watercooling system

Page 18: Vapor Recovery Unit (VRU)

18

Pada gambar 2.10 tersusun dua pipa, yaitu pipa luar, yang disebut dengan outer

pipe, dan pipa dalam, yang disebut dengan inner pipe. Sedangkan ruang kosong

antara pipa luar dan pipa dalam disebut dengan annulus. Untuk media pendingin,

yaitu air, akan masuk di pipa pada bagian annulus, dan untuk media yang panas,

yaitu gas, akan masuk pada bagian pipa dalam. Dua media yang tidak saling kontak

ini akan melakukan proses perpindahan panas antara media pendingin dengan

media yang didinginkan. Yang perlu diperhatikan pada proses pendinginan ini

adalah :

a. Kecepatan aliran air pendingin

b. Kecepatan aliran media yang didinginkan

c. Pressure drop

d. Faktor pengotor di pipa

Gambar 2.10 : Basic Sistem Double Pipe Exchanger

Page 19: Vapor Recovery Unit (VRU)

19

II.3 Blanket Gas pada Tangki Simpan Minyak

Operasi yang stabil pada unit VRU adalah sangat penting, hal ini diperlukan untuk

menghindari kompressor yang dalam kondisi on-off selama proses. Tentunya kondisi

on-off pada kompressor ini akan menyebabkan permasalahan pada kompressor.

Disamping itu, kestabilan proses di VRU ini juga harus menghindari terhisapnya

udara yang masuk ke suction scrubber, karena udara akan menyebabkan

terganggunya proses pemisahan liquid hidrokarbon dari uap hidrokarbon. Udara

yang terhisap masuk ke tangki simpan lewat lubang vent atau thieft hatch (karena

untuk mengkompensasi tekanan di tangki supaya tangki tidak collaps). Udara ini

juga akan terhisap ke suction scrubber dan akan mengubah komposisi dari uap

hidrokarbon yang diproses di suction scrubber sehingga kondisi operasi di suction

scrubber akan berubah pula. Selain itu, keberadaan udara ini dapat menyebabkan

bahaya ledakan.

Salah satu cara untuk menghindari problem diatas adalah dengan menggunakan

Blanket Gas pada tangki simpan seperti pada Gambar 2.11. Peralatan kontrol yang

terdapat pada sistem Gas Blanket ini adalah :

a. Automatic Regulating Valves (ARV)

b. Pressure Regulator (untuk mengatur tekanan gas blanket yang akan

diinjeksikan ke dalam tangki)

c. Gas blanket meter

Gambar 2.11 : Sistem BlanketGas di Tangki Simpan

Page 20: Vapor Recovery Unit (VRU)

20

Pada Gambar 2.11 diatas nampak bahwa fungsi dari ARV adalah untuk menginjeksi

gas blanket ke dalam tangki ketika tekanan uap hidrokarbon yang ada di bagian

ullage tangki berkisar antara 1 atm – 0,5 WIG (water in gauge). Jika setting tekanan

gas blanket berada pada range tekanan pilot control, maka tekanan tangki pada

kondisi stabil dan sistem pada VRU unit dapat berjalanan dengan normal. VRU

control biasanya di setting otomatis akan mati bila tekanan mencapai 0,5 WIG.

Sistem VRU unit tidak bisa membedakan antara gas blanket dan uap hidrokarbon

yang berasal dari tangki simpan minyak, jika setting tekanan gas blanket terlalu

tinggi maka akan menyebabkan pada sistem VRU unit akan berjalan sia-sia dan

membuang-buang horsepower dari kompressor. Untuk mencegah terbuangnya

secara sia-sia horse power dari kompressor, maka tekanan gas blanket yang

diinjeksikan ke tangki simpan harus di setting dibawah tekanan shutt-off VRU

(setting tekanan shutt off di VRU pada control pilot pressure, yang terletak pada

kompressor dan bypass, biasanya berada pada range 0,5 – 2,0 WIG).

Fungsi lain dari gas blanket ini adalah untuk membantu menstabilkan tekanan di

tangki simpan ketika dilakukan kegiatan unloading minyak dari tangki simpan.

Sehingga tekanan di bagian ullage tangki tetap stabil dan tidak mengganggu proses

di VRU unit.

II.4 Tank Battery System

Gambar 2.12 : Sistem tank BatteryBattery

Page 21: Vapor Recovery Unit (VRU)

21

Pada sistem Tank Battery ini, yang perlu diperhatikan adalah :

a. Pipa yang menuju ke VRU unit harus miring membentuk sudut slope. Hal ini

dimaksudkan supaya kondensat yang terkondensasi di pipa langsung masuk

menuju ke scrubber selama perjalanan menuju ke VRU unit.

b. Diperlukan perhitungan yang akurat untuk menentukan jumlah uap dan

tekanannya yang akan dikirim ke VRU unit.

Page 22: Vapor Recovery Unit (VRU)

22

BAB III

SCRUBBER

III.1 Pengertian

Scrubber didefinisikan sebagai suatu peralatan yang menggunakan liquid sebagai

media untuk mengambil partikel-pertikel yang tidak diinginkan di gas. Peralatan

scrubber ini tidaklah jauh berbeda dengan separator, kecuali jika suatu scrubber di

desain untuk memisahkan sejumlah kecil volume dari gas dan liquid, dan biasanya

menggunakan fluida cair seperti minyak untuk mengambil partikel-partikel yang tidak

diinginkan dari gas. Penambahan fluida cair dalam proses scrubber ini dimaksudkan

agar terjadi proses transfer massa sehingga terjadi kesetimbangan uap-cairan di

dalam scrubber. Proses terjadinya transfer massa ini akan menyebabkan gas yang

dihasilkan dari scrubber sesuai dengan spesifikasi gas sales yang diinginkan.

Seperti halnya separator, scrubber di lapangan tidak pernah difungsikan sebagai

peralatan pemisahan gas-liquid. Scrubber dilapangan lebih difungsikan sebagai

peralatan pembersih gas. Pada lapangan gas, scrubber lebih difungsikan sebagai

peralatan untuk membersihkan gas dari partikel-partikel ikutan seperti : liquid

hidrokarbon, pertikel kotoran, uap air, debu dan beberapa partikel inert lainnya. Jika

gas tidak dibersihkan dari partikel ikutan ini maka gas yang akan diproses di proses

lanjutan (seperti : gas dehydrasi) akan terganggu prosesnya.

Ada 3 type scrubber yang digunakan untuk proses gas cleaning (pembersihan gas),

yaitu :

1. Dry scrubber

2. Oil bath scrubber

3. Catridge type scrubber

Dry scrubber sama halnya dengan peralatan centrifuge, yaitu peralatan yang

menggunakan efek gaya sentrifugal untuk memisahkan padatan dan liquid dari gas.

Oil bath scrubber adalah jenis yang paling banyak digunakan karena scrubber jenis

ini menggunakan oil (minyak) untuk menscrub partikel-partikel dan liquid hidrokarbon

dari gas sehingga partikel-partikel dan liquid hidrokarbon terbawa larut bersama-

sama dengan minyak scrub. Jika menggunakan Oil Bath Scrubber di lapangan,

maka dipastikan adanya peralatan tambahan untuk membersihkan minyak yang

Page 23: Vapor Recovery Unit (VRU)

23

telah digunakan untuk menscrubb partikel-partikel dan liquid hydrikarbon dari gas.

Proses pembersihan minyak kembali dari partikel-partikel kotoran gas ini disebut

dengan proses regenerasi, sehingga setelah minyak dipastikan terlah bersih dari

kotoran-kotoran partikel, maka minyak dapat digunakan kembali untuk menscrubb

partikel-partikel kotoran gas yang ada di oil bath scrubber. Scrubber jenis Dry

Scrubber dan Oil Bath Scrubber efektif bisa membersihkan gas dari partikel-partikel

yang berukuran hampir 4 micron.

Scrubber yang paling efektif untuk membersihkan gas dari partikel-partikel adalah

scrubber jenis Catridge Type. Scrubber ini menggunakan catridge yang disusun

secara paralel dengan konfigurasi yang berbeda-beda. Catridge scrubber ini dapat

mengambil partikel-partikel padatan dari gas sampai ukuran 0,3 micron, sedangkan

untuk mengambil partikel-partikel liquid hydrokarbon, catridge jenis ini dilengkapi

dengan mist extractor. Tentunya, scrubber jenis ini diperlukan maintenance khusus

dalam menanganinya. Biasanya maintenance scrubber jenis ini harus mengikuti

instruction manual dari pabrikan pembuat scrubber tersebut.

Berikut gambar desain Wet Scrubber :

Gambar 3.1 : wet scrubber dengan vane Gambar 3.2 : wet scrubber dengan packing

Page 24: Vapor Recovery Unit (VRU)

24

Perbedaan antara wet scrubber dan dry scrubber adalah penggunaan liquid

pengekstrak, dimana pada dry scrubber tidak digunakan liquid pengekstrak, tetapi

pemisahannya didasarkan atas ukuran partikel seperti pada gambar berikut :

III.2 Suction Scrubber

Desain suction scrubber adalah seperti pada gambar 2.2, dimana kompressor

tersebut digunakan untuk menarik uap hidrokarbon ke dalam scrubber atau disebut

juga dengan negative pressure system scrubber. Posisi pipa yang berasal dari

tangki simpan minyak menuju ke suction scrubber di VRU unit harus berposisi miring

seperti pada gambar 2.12, jika tidak berposisi miring maka akan terdapat minyak

yang terjebak di sepanjang pipa.

Gambar 3.3 : dry scrubber dengan packing

Gambar 3.4 : uap hidrokarbonyang terkondensasi di sepanjangpipa

Page 25: Vapor Recovery Unit (VRU)

25

Jika posisi pipa yang berasal dari tangki simpan menuju ke suction scrubber terlanjur

horisontal maka untuk mengatasinya sebaiknya dipasang slug catcher diantara

tangki simpan dan suction scrubber seperti gambar berikut ini :

Cara Kerja Suction Scrubber

Gambar 3.5 : Desain pemasangan slugchatcher

Page 26: Vapor Recovery Unit (VRU)

26

BAB IV

DASAR-DASAR PRESSURE DROP GAS DI FLOW LINE

Ketika gas mengalir melalui suatu pipa, kehilangan energi akan terjadi dikarenakan

adanya friksi antara molekul gas dan dinding pipa. Hal ini dapat dibuktikan dengan

adanya gradient tekanan di sepanjang pipa. Berikut beberapa parameter yang harus

diketahui terkait dengan perhitungan volume flow rate gas dan pressure drop :

1. density gas

2. viscousity gas

3. compressibility factor

4. velocity

5. bilangan Reynold

tetapi dalam diktat ini parameter yang akan dibahas cukup velocity dan bilangan

Reynold.

IV.1 Velocity (kecepatan)Ketika gas mengalir denga flowrate Q didalam pipa yang memiliki diameter D,

maka kecepatan gas dapat dihitung sebagai berikut :

A

Qv ………………….(4.1)

Karena flow rate Q merupakan fungsi dari tekanan dan temperatur gas, maka

kecepatan gas terhadap volume gas diukur pada kondisi standard. Jika density gas

yang mengalir di pipa adalah ρ dan density gas pada kondisi standard adalah ρb,

maka laju massa gas pada kondisi standard sesuai dengan hukum kekekalan massa

ditulis sbb :

QQbb ……………………(4.2)

Page 27: Vapor Recovery Unit (VRU)

27

Dengan menggunakan persamaan gas real, dapat dituliskan kembali sebagai berikut

:

Dimana :

Contoh penggunaan persamaan diatas :

Hitunglah kecepatan gas yang bertekanan 1000 psig dengan temperatur 80 oF di

dalam pipa NPS 16 (ketebalan 0,250 in. Dimana flowrate gas = 80 MMSCFD.

(gunakan harga Z = 0,89).

IV.2 Bilangan ReynoldBilangan Reynold dari aliran gas adalah bilangan yang tak berdimensi.

Dimana bilangan Reynold ini bergantung pada flow rate, diameter pipa, dan

propertis dari gas, seperti : densitas gas dan viskositas gas. Bilangan Reynold ini

digunakan untuk mengetahui jenis aliran fluida yang mengalir di pipa, yaitu apakah

fluida tersebut mengalir secara laminer, turbulen, atau transisi antara laminer dan

turbulen. Bilangan Reynold dituliskan sebagai berikut :

vD

Re ......................(4.7)

………………….(4.3)

………………….(4.4)

………………….(4.5)

Page 28: Vapor Recovery Unit (VRU)

28

Dimana :

Dialiran gas, bilangan Reynold yang digunakan adalah sebagai berikut :

D

GQ

T

P

b

b

0004778,0Re .........................(4.8)

Dimana :

Jika menggunakan SI unit, maka bilangan Reynold ditulis sebagai berikut :

D

GQ

T

P

b

b

5134,0Re ...........................(4.9)

Dimana :

Aliran fluida di dalam pipa dikatakan :

1. laminer, bila : Re < 2000 - 2100

2. turbulen, bila : Re > 4000

3. critical flow, bila : 2000 < Re < 4000

Page 29: Vapor Recovery Unit (VRU)

29

Contoh Penggunaan Bilangan Reynold

Hitunglah Bilangan Reynold suatu aliran gas yang memiliki flowrate 150 MMSCFD

didalam pipa NPS 16 (ketebalan pipa 0,375 in). Temperatur gas = 80 oF, densitas

gas = 0,6, viskositas gas = 0,000008 lb/(ft.s), base pressure = 14,73 psia, dan base

temperatur = 60 oF

IV.3. Persamaan Pressure Drop GasBeberapa persamaan pressure drop yang bisa digunakan di aliran gas adalah

1. General Flow Equation (persamaaan umum aliran)

2. Colebrook-White Friction Factor Equation

3. Modified Colebrook-White friction Factor Equation

4. AGA Friction factor Equation

5. Panhandle A equation

6. Panhandle B equation

7. Weymouth equation

Untuk general flow equation, yang juga dikenal sebagai fundamental flow

equation, menggunakan beberapa parameter yang terkait antara lain flowrate gas,

propertis gas, ukuran pipa, dan temperatur aliran gas, tekanan upstream dan

downstream gas di setiap segment pipa. Sedangkan internal roughness pipa

digunakan untuk menghitung friction factor. Dimana friction factor ini dapat dihitung

dengan menggunakan persamaan : Colebrook-White, Modified Colebrook-White,

atau AGA Equation.

Aliran gas di pipa pada kondisi Steady-State, pressure loss terjadi

dikarenakan adanya friksi antara dinding pipa dan gas yang mengalir didalamnya.

General Equation dapat digunakan untuk menghitung besarnya pressure drop yang

dikarenakan friksi, antara dua titik acuan di sepanjang pipa. Dikarenakan propertis

gas dapat berubah akibat tekanan dan temperatur, maka general flow equation ini

hanya bisa diaplikasikan pada segment yang pendek di satu waktu (artinya

persamaan ini tidak mempertimbangkan distribusi tekanan dan temperatur gas

didalam pipa).

Page 30: Vapor Recovery Unit (VRU)

30

IV.3.1 General Flow Equation (Persamaan Umum Aliran)

General Flow Equation untuk kondisi aliran isothermal steady state gas

didalam pipa adalah sebagai berikut :

………………..(4.10)

Dimana :

Transmission Factor F disini terkait sengan friction factor yang akan dibicarakan

lebih lanjut. Dikarenakan di dalam satu segment pipa terdapat tekanan di bagian

inlet P1 dan pada outlet P2, maka tekanan rata-rata gas di dalam satu segment pipa

dituliskan sebagai berikut :

………………….(4.11)

Tekanan gas rata-rata yang ada di satu segment pipa ini digunakan untuk

menghitung compressibility factor Z pada temperatur rata-rata Tf.

Perlu diperhatikan disini bahwa persamaan (4.10) tidak memperhitungkan

pengaruh elevasi dari pipa. Tentunya elevasi di sepanjang pipa berbeda-beda antara

daerah upstream sampai dengan downstream di satu segment pipa. Untuk itu pada

persamaan (4.10) perlu dilakukan modifikasi. Modifikasi persamaan (4.10) adalah

sebagai berikut :

Jika elevasi di upstream adalah H1 dan di downstream adalah H2, maka panjang

pipa di satu segment yaitu L diganti dengan panjang equivalent, yaitu Le, dimana :

Page 31: Vapor Recovery Unit (VRU)

31

……………….(4.12)

Dan :

Parameter s disini bergantung pada perbedaan elevasi H2 – H1, dan di USCS unit s

dituliskan sebagai berikut :

………(4.13)

Perhitungan Le pada persamaan (4.12) adalah benar jika hanya digunakan untuk

satu slope (satu segment panjang pipa dari upstream sampai ke downstream bisa

saja naik turun sehingga muncul banyak slope). Bila terdapat beberapa slope dalam

satu segment panjang pipa mulai dari upstream sampai dengan downstream, maka

muncullah parameter j sebagai berikut :

……………………(4.14)

j ini adalah term yang harus dihitung untuk setiap slope di satu segment panjang

pipa mulai dari upstream sampai dengan downstream, sehingga panjang equivalent

Le menjadi sebagai berikut :

…….(4.15)

Dimana j1, j2, j3 dst dihitung untuk setiap naikan atau setiap turunan di satu segment

panjang pipa yang memiliki elevasi dari mulai upstream sampai dengan

downstream. Sedangkan parameter s1, s2, s3 dst dihitung dengan mneggunakan

persamaan (4.13).

Transmission factor F di persamaan (4.10) bisa diganti dengan Darcy Friction Factor

f, yang didefinisikan sebagai berikut :

Page 32: Vapor Recovery Unit (VRU)

32

...............................(4.16)

Sebagaian literatur menyebut Fanning Friction Factor adalah ¼ dari Darcy Friction

Factor. Di diktat ini hanya digunakan Darcy friction Factor. Persamaan Umum Aliran

(general flow equation) (4.10) bila dikombinasikan dengan persamaan (4.16)

menjadi :

…………………(4.17)

Jika mempertimbangkan koreksi elevasi karena adanya banyak slope di satu

segment panjang pipa dari mulai upstream sampai dengan downstream, maka

persamaan (4.10) menjadi :

…………………..(4.18)

Dan bila persamaan (4.18) menyertakan persamaan (4.16) maka persamaan (4.18)

menjadi :

.....................(4.19)

Untuk satuan SI, persamaan (4.18) menjadi :

...............(4.20)

Untuk satuan SI, persamaan (4.19) menjadi :

........(4.21)

Page 33: Vapor Recovery Unit (VRU)

33

Untuk satuan SI, persamaan (4.13) menjadi :

...............(4.22)

Dan :

Contoh penggunaan persamaan diatas

Hitunglah flowrate gas yang ditransmisikan lewat pipa NPS 20 (ketebalan pipa 0,500

in) dengan menggunakan persamaan general flow equation. Jika diketahui gravity

gas = 0,6, flowing temperatur = 80 oF, inlet pressure = 1000 psig, outlet pressure =

800 psig, compressibility factor = 0,85, base temperatur (Tb) = 60 oF, dan base

pressure (Pb) = 14,7 psia. Asumsikan friction factor = 0,2

IV.3.2. Bilangan Reynold dan Friction Factor

Friction factor f seperti yang sudah disebutkan sebelumnya, besarnya

bergantung pada type aliran (seperti laminer atau turbulen), diameter pipa, dan

internal roughness dari pipa. Untuk aliran laminer dimana Re ≤ 2000, maka friction

factor dapat dihitung sbb :

.................(4.23)

Bergantung pada nilai Re, untuk laminer dan turbulen mengikuti aturan sbb :

Page 34: Vapor Recovery Unit (VRU)

34

Region untuk Re yang berada diantara dua nilai diatas disebut dengan critical flow

regime. Sedangkan untuk region turbulen flow dibagi menjadi 3 region lagi, yaitu :

1. turbulen flow di di pipa halus

2. turbulen flow di pipa yang kasar

3. transition flow di antara pipa halus dan pipa kasar

region-region ini ditampilkan di Moody Diagram berikut :

Friction factor pada zone turbulen flow di pipa halus tidak dipengaruhi oleh internal

roughness pipa. Friction factor di region ini bergantung hanya pada bilangan

Reynold saja, dan dituliskan sbb :

..............(4.24)

Sedangkan, Friction factor pada zone turbulen flow di pipa kasar dipengaruhi oleh

internal roughness pipa dan Diameter pipa. Friction factor di region ini dituliskan sbb

:

............(4.25)

Page 35: Vapor Recovery Unit (VRU)

35

Dimana :

Tabel 4.1 : tabel roughness pipa

Dan di transistion zone, friction factor dihitung dengan menggunakan persamaan

Colebrook-White sebagai berikut :

…………(4.26)

IV.3.3 Transmission Factor dan Friction Factor

Transmission factor F adalah suatu ukuran berapa banyak gas yang

dapat di transportasikan/dipindahkan di dalam pipa. Disini, harga F berbanding

terbalik terhadap harga friction factor f. Jika friction factor meningkat, maka harga

transmission factor menurun dan flow rate pun berkurang. Sebaliknya, jika

transmisssion factor nya besar, maka friction factornya menurun dan flowratenya

meningkat.

Transmission factor F dan friction factor f memiliki hubungan sebagai berikut :

Friction factor f sebenarnya adalah Darcy friction factor yang umum dibahas di buku

mekanika fluida. Friction factor yang serupa yang disebut dengan Fanning friction

………..(4.27)

Page 36: Vapor Recovery Unit (VRU)

36

factor juga sering digunakan di industri-industri dalam perancangan sistem distribusi.

Darcy friction factor dan Fanning friction factor memiliki keterkaitan sbb :

Darcy friction factor = 4 x Fanning friction factor

IV.3.4 Persamaan Colebrook-White

Untuk mendapatkan friction factor bisa juga menggunakan persamaan

Colebrook-White, dimana persamaan Colebrook-White ini banyak digunakan di

sistem perpipaan gas. Friction factor f untuk type aliran turbulen dituliskan sbb :

untuk Re > 4000………….(4.29)

Dimana :

Untuk transmission factor F dimana Re > 4000 dituliskan sbb :

………………….(4.30)

Nampak bahwa pada persamaan (4.29) dan (4.30) untuk bisa mendapatkan friction

factor f dan transmission factor F tidak bisa langsung dihitung semudah itu. Kedua

persamaan tersebut bersifat implisit, sehingga untuk mendapatkan harga friction

factor f dan transmission factor F harus melalui hitungan iterasi.

Contoh penggunaan persamaan

Hitunglah friction factor dan transmission factor dengan menggunakan persamaan

Colebrook-White untuk pipa transmisi gas dengan ukuran 16 in (ketebalan pipa

0,250 in) dengan flow rate gas sebesar 100 MMSCFD. Jika diketahui flowing

temperatur = 80 oF, gas gravity = 0,6, viscousity gas = 0,000008 lb/(ft.s), base

Page 37: Vapor Recovery Unit (VRU)

37

temperatur = 14,73 psia, dan base temperatur = 60 oF. Asumsikan internal

roughness pipa = 600 microinches (μ in).

IV.3.5 Persamaan Modified Colebrook-White

Pada tahun 1956, biro pertambangan Amerika Serikat (U.S Bureau of Mines)

mempublikasikan suatu hasil modifikasi dari persamaan Colebrook-White.

Persamaan hasil modisfikasi persamaan Colebrook-White ini cenderung

menghasilkan nilai friction factor yang lebih tinggi. Persamaan friction factor hasil

modifikasi dari persamaan Colebrook-White adalah sbb :

…………….(4.31)

untuk aliran turbulen Re > 4000

Sedangkan untuk transmission factor dituliskan sbb :

..............(4.32)

Untuk aliran turbulen Re > 4000

Contoh Penggunaan Persamaan diatas

Hitung friction factor dan transmission factor dengan menggunakan persamaan

Modified Colebrook-White suatu gas yang ditransmisikan lewat pipa berukuran 16 in

(ketebalan pipa 0,250 in). Flowrate gas = 100 MMSCFD, Flowing temperatur = 80

oF, gas gravity = 0,6, viscousity gas = 0,000008 lb/(ft.s), base temperatur = 60 oF,

base pressure = 14,73 psia. Asumsikan internal roughness pipa = 600 μ in

IV.3.6 Persamaan AGA

Persamaan Metode AGA NB – 13 ini didasarkan atas laporan publikasi ilmiah

yang di sponsori oleh American Gas Association (AGA) pada tahun 1964 dan tahun

1965. Berdasarkan laporan publikasi tersebut, transmission factor F dihitung dengan

menggunakan dua persamaan yang berbeda.

Page 38: Vapor Recovery Unit (VRU)

38

Persamaan yang pertama didasarkan atas pipa yang kasar(rough pipe flow), dan

persamaan yang kedua didasarkan atas pipa yang halus (smooth pipe flow). Nilai

transmission factor F yang terkecil dari hasil perhitungan dua persamaan tersebut

dimasukkan ke persamaan general flow equation (persamaan umum aliran) untuk

menghitung pressure drop.

Untuk aliran turbulen, ditulis :

…………(4.33)

Untuk aliran yang sebagian saja turbulen, ditulis :

Dimana ;

Ft = smooth pipe transmission factor

Df = pipe drag factor yang bergantung pada nilai bend index (BI) pipa

Drag factor Df digunakan untuk memperhitungkan adanya bend, fitting, dll. Range

harga Df ini berkisar antara 0,90 – 0,99.

Sedangkan Bend Index (BI) adalah penjumlahan dari keseluruhan lekukan dari

semua bend di satu segment panjang pipa transmisi. Besarnya drag factor dapat

dilihat di tabel berikut :

Tabel 4.2 : Bend Index dan drag Factor

………..(4.34)

Page 39: Vapor Recovery Unit (VRU)

39

Contoh Penggunaan Persamaan AGA

Hitunglah transmission factor dengan menggunakan metode AGA gas yang mengalir

di pipa ukuran 20 in (ketebalan 0,5 in) dengan flowrate 250 MMSCFD. Absolute pipe

roughness = 0,0007 in, bend index = 60o, gravity gas = 0,6, viscousity gas =

0,000008 lb/(ft.s), base pressure = 14,73 psia, base temperatur = 60 oF

IV.3.7 Persamaan Panhandle A

Persamaan Panhandle A untuk flow rate dan pressure drop gas didalam pipa

tidak menggunakan internal roughness atau friction factor sebagai parameter

perhitungan, tetapi menggunakan effisiensi factor E sebagai berikut :

……….(4.36)

Dimana :

Persamaan Panhandle A dalam satuan SI ditulis sbb :

......(4.37)

Page 40: Vapor Recovery Unit (VRU)

40

Dimana :

Contoh Penggunaan Persamaan

Dengan menggunakan persamaan Panhandle A, hitunglah pressure drop gas yang

mengalir di pipa ukuran 16 in (ketebalan pipa = 0,250 in) sepanjang 10 mil segment

dengan flowrate gas = 100 MMSCFD dengan tekanan awal 1000 psia. Jika gravity

gas = 0,6, viscousity gas = 0,000008 lb/(ft.s), base pressure = 14,73 psia, base

temperatur = 60 oF, flowing temperatur = 80 oF. Untuk menghitung compressibility

factor Z digunakan metode CNGA. Effisiensi pipa = 0,95. (asumsikan awal P2 = 800

psia)

IV.3.8 Persamaan Panhandle B

Sama halnya dengan persamaan Panhandle A, persamaan Panhandle B ini

digunakan untuk menghitung flowrate gas di dalam pipa tanpa menggunakan

parameter internal roughness pipa atau friction factor, tetapi menggunakan effisiensi

factor E, yaitu sebagai berikut :

………….(4.38)

Persamaan Panhandle b dalam satuan SI, sbb :

.......(4.39)

Page 41: Vapor Recovery Unit (VRU)

41

Dimana :

Contoh penggunaan persamaan

Dengan menggunakan persamaan Panhandle A, hitunglah pressure drop gas yang

mengalir di pipa ukuran 16 in (ketebalan pipa = 0,250 in) sepanjang 10 mil segment

dengan flowrate gas = 100 MMSCFD dengan tekanan awal 1000 psia. Jika gravity

gas = 0,6, viscousity gas = 0,000008 lb/(ft.s), base pressure = 14,73 psia, base

temperatur = 60 oF, flowing temperatur = 80 oF. Untuk menghitung compressibility

factor Z digunakan metode CNGA. Effisiensi pipa = 0,95. (asumsikan awal P2 = 800

psia)

IV.3.9 Persamaan Waymouth

Persamaan ini biasanya digunakan untuk sistem perpipaan gas yang pendek

dan di gathering system. Seperti halnya persamaan Panhandle, persamaan ini juga

menggunakan effisiensi factor. Persamaan Waymouth inii sbb :

................(4.40)

P1 = tekanan di daerah upstream, psia

P2 = tekanan didaerah downstream, psia

Jika persamaan Waymouth ini ditulis denga satuan SI, sbb :

...........(4.41)

Page 42: Vapor Recovery Unit (VRU)

42

IV.3.10 Menentukan Volume Gas di Dalam Pipa

Anggaplah suatu pipa dari titik A sampai dengan titik B. Dimana pada upstream titik

A tekanan gas adalah P1 psia dan pada downstream titik B tekanan gas adalah P2

psia. Sedangkan panjangsegment pipa adalah L dan temperatur gas didalam pipa

adalah Tf. Diketahui pula bahwa diameter dalam pipa = D in. Maka volume gas

didalam pipa pada tekanan rata-rata adalah sebagai berikut :

Tekanan rata-rata gas didalam pipa :

Dan persamaan untuk menentukan volume gas di pipa dituliskan sbb :

Dimana :

Vb = volume gas di pipa

Const1 = 36,6667 (dalam satuan USCS)

= 0,001 (dalam satuan SI)

Harga compressibility factor Zb dan Zavg dihitung pada kondisi standard dengan

menggunakan persamaan standing Katz atau CNGA, dan kondisi di pipa adalah Tf

dan Pavg.

Contoh Penggunaan Persamaan

Pipa berketebalan 10 mm jenis DN 500 berisi gas alam yang beroperasi pada

tekanan 7000 kPa dan temperatur gas 20 oC. Perkirakan isi gas dalam pipa tersebut

yang panjangnya 1 km bila : base temperatur = 15 oC, base pressure = 101 kpa.

Komposisi gas di dalam pipa sbb :

Page 43: Vapor Recovery Unit (VRU)

43

komponen y

C1 0,780

C2 0,005

C3 0,002

N2 0,013

CO2 0,016

H2S 0,184

Page 44: Vapor Recovery Unit (VRU)

44

BAB V

KOMPRESI GAS

Klasifikasi kompressor gas dapat di bedakan menjadi beberapa tipe kompresor,

yaitu :

1. Kompresor dinamik meliputi :

a. Kompresor sentrifugal

b. Kompresor axial

c. Kompresor mixed flow

2. Kompresor perpindahan posisitf (positive displacement), meliputi :

a. Kompresor piston (Reciprocating compressor) :

Kompresor piston aksi tunggal

Kompresor piston aksi ganda

Kompresor piston diafragma

b. Kompresor putar (rotary compressor) :

Kompresor ulir putar (rotary screw compressor)

Lobe compressor

Vane compressor

Liquid ring compressor

Scroll compressor

3. Ejector

V.1 Typical Kompressor Vapor Recovery

Ada beberapa typical compressor yang digunakan pada operasi VRU, antara lain :

Page 45: Vapor Recovery Unit (VRU)

45

a. Rotary Vane Compressor untuk Tekanan Rendah

Kompressor ini memiliki bagian utama vane yang terintegrasi denga rotornya.

Kompressor ini bekerja berdasarkan gaya sentrifugal untuk menghisap dan

mengompres gas. Dimana gas dipaksa ke ruang yang memiliki volume yang kecil

sehingga menyebabkan adanya suatu tekanan. Sebagai media pendingin dari untuk

kompressor jenis ini adalah dengan sistem jacket water cooling. RPM dari

kompressor ini berkisar antara 400 sampai dengan 1600.

Gas selanjutnya dikirim oleh blade meniju ruang yang bervolume kecil secara terus

menerus sehingga gas terkompresi diruang yang bervolume kecil tersebut, yang

kemudian gas dengan tekanan yang lebih tinggi ini keluar pada bagian outlet

kompressor. Clearance dari rotor di bagian bottom umumnya berkisar 0,005 in, yang

mana daerah clearance terdapat seal berupa pelumas, sehingga disebut dengan

clossed system.

Gas masuk ke bagian suction flange

pada tekanan rendah. Rotor yang

terintegrasi secara eksentric ke bagian

bottom kompreessor. Gaya sentrifugal di

berikan ke gas ketika rotor memutar

blade menuju ke arah outlet.

Gambar 5.1 : Rotary VaneCompressor

Gambar 5.2 : prinsip kerja RotaryVane Compressor

Page 46: Vapor Recovery Unit (VRU)

46

Typical Parameter Operasi Rotary Vane Compressor

Keuntungan dan Kelebihan Menggunakan Rotary Vanes Compressor

Keuntungan

Cukup bagus volume gas yang besar

Differensial tekanannya cukup rendah

Effisien pada tekanan rendah

Dapat menangani gas yang basah (wet gas)

Biaya maintenance dan biaya pasang awal lebih murah

Differensial pressure samadengan atau kurang dari 60 Psig(untuk model single stage)

Volume perkiraan yang bisadihasilkan antara 15 - 2 MSCFD(untuk satu unit kompresor)

Temperatur pada tekanansuctionnya relative rendah, yaitulebih kecil dari 120 oF

Page 47: Vapor Recovery Unit (VRU)

47

Kelemahan

Tekanan gas discharge nya terbatas

Terbatas pada temperatur suction yang rendah

Free liquid menyebabkan kerusakan pada blade

b. Flooded Screw Compressor Pada Tekanan Rendah

Typical Parameter Operasi Oil Flooded Screw Compressor

Differensial pressure sama dengan atau lebih kecil dari 300 psig untuk single

stage model

Volume gas yang dihasilkan bisa mencapai 20 – 2,5 MMSCFD untuk satu unit

kompressor

Beroperasi pada temperatur kurang dari 180 oF

Memiliki rotor ganda yangberbentuk helix.

Pelumas yang terdapat dikompresor ini digunakansebagai media pendingin dansebagai media pelumaskompresornya sendri.

Gas dan pelumas akanbercampur di kompresor ini,sehingga diperlukan prosesseparasi setelah proseskompresi berlangsung.

Page 48: Vapor Recovery Unit (VRU)

48

Keuntungan dan Kelebihan Oil Flooded Screw Compressor

Keuntungan :

Excellent pada range differensial pressure besar ataupun medium

Dapat menangani wet gas lebih baik daripada rotary vane compressor

Memiliki kontrol temperatur yang baik untuk mengontrol adanya

kondensat

Kelemahan :

Biaya maintenancenya tinggi

Biaya operasinya tinggi, seperti : pelumas, filter dll

Page 49: Vapor Recovery Unit (VRU)

49

c. Liquid Ring Compressor

Prinsip kerja Liquid Ring Compressor :

Liquid ring kompreosr ini masih dalam katagori Positive Displacement Compressor.

Kompressor ini menggunakan suatu liquid untuk menciptakan suatu kondisi vacum

di bagian casing compressor.

Casing yang berbentuk elips ini diisi dengan suatu liquid, yang disebut dengan “seal

liquid”, sampai dengan batas rotor centerline.

Page 50: Vapor Recovery Unit (VRU)

50

Ada 3 phase proses kompresi di Liquid Ring Compressor, yaitu :

PHASE 1: gas yang akan dikompres dan seal liquid memasuki kompressor melalui

conical distributor.

PHASE 2: setelah melakukan kompresi gas dan seal liquid, kedua fluida ini

kemudian memasuki tangki separator.

PHASE 3: Di tangki separator, gas dan liquid seal yang telah terkompresi di

pisahkan dengan metode gravity, yang kemudian liquid seal ini dipompa kembali ke

dalam kompresor. Sebelum memasuki ke kompresor lagi, seal liquid ini didinginkan

di “seal liquid cooler” untuk menurunkan temperatur seal liquid seperti saat suhu

awal, sehingga proses yang terjadi pada kompresor ini adalah isothermal

compression (berlangsung pada suhu tetap).

Jenis-jenis liquid seal yang digunakan untuk kompresor ini adalah bergantung dari

fluida yang akan di kompres. Berikut tabel jenis-jenis liquid yang digunakan sebagai

seal liquid ring berdasarkan fluida yang dikompres :

Suctionscrubber

Page 51: Vapor Recovery Unit (VRU)

51

Tipikal parameter operasi dari kompresor ini adalah :

Differensial pressure sama dengan atau kurang dari 25 psig untuk model

single stage

Volume gas yang dihandle yaitu berkisar antara 15 – 2,5 MMSCFD

Temperatur suction < 180 oF

Keuntungan dan kerugian menggunakan kompresor jenis ini adalah :

Keuntungan :

o High volumetric efficiency

o Gesekan antar material kompresor sangat minim sekali sehingga tidak

menimbulkan friksi

Kerugian :

o Discharge pressurenya sangat terbatas

o Digunakan khusus untuk pemvakuman

o Biaya maintenance dan operasinya sangat mahal

d. Reciprocating Compressor

Reciprocating compressor adalah kompresor dengan menggunakan silinder dan

piston dan dilengkapi dengan automatic spring controlled inlet and exhaust valve.

Reciprocating compressor ini biasanya mengkompres udara, tapi juga bisa

digunakan untuk mengkompres gas ataupun superheated vapor (tapi untuk

Page 52: Vapor Recovery Unit (VRU)

52

superheated vapor tidak bisa dianggap sebagai gas, sehingga hukum hukum gas

tidak bisa digunakan sebagai dasar perhitungan HP kompresor). Pada kompresor

ini, terdapat clearance antara piston crown dan bagian Top dari silinder. Pada

daerah clearance ini, gas atau udara akan terjebak pada volume yang kecil.

Semakin banyak gas/udara yang terjebak di dalam daerah clearance ini maka

tekanan gas/udara yang berada di daerah clearance ini semakin besar dan akhirnya

tekanan yang besar ini akan membuka valve outlet untuk melepaskan gas/udara

dengan tekanan yang tinggi.

Berikut gambaran proses siklus kerja dikompresor reciprocating :

Differensial pressureberkisar antara 2000– 3000 psig untukmodel multi stage

Volume gas yang bisadihandle adalah 20MMSCFD(bergantung padasuction pressure)

Temperatur suctionyang bisa ditanganiyaitu bisa mencapai <200 oF

Page 53: Vapor Recovery Unit (VRU)

53

Keuntungan dan kerugian kompresor jenis ini adalah :

Keuntungan :

o High volume/ high pressure

o Dapat menangani tekanan yang besar

o Maintenancenya rendah

Kerugian :

o low suction pressure mengakibatkan ukuran silinder pada stage

pertamanya besar

o tidak efisien pada low pressure

o ring dan valve sering bermasalah bila digunakan untuk menangani wet

gas

e. Dry Screw Compressor

Diperlukan suatu sistem untuk meredam kebisingan

Tidak direkomendasikan untuk menangani volume gas yang lebih dari 2

MMSCFD

Tekanan discharge bisa mencapai 600 psi

f. Vapor Jet Compressor

Memiliki desain yang sama dengan jenis

flooded screw compressor

Injeksi oli pelumas sangat sedikit sekali

diperlukan. Biasanya hanya diperlukan

untuk mencegah kebocoran

Memiliki RPM yang sangat tinggi serta

memiliki sistem seal yang cukup baik

Menggunakan air bertekanan

sebagai media penghasil tekanan

Tidak ada bagian dari peralatan

yang bergerak

Page 54: Vapor Recovery Unit (VRU)

54

Biasanya menggunakan produced water bila digunakan di lapangan produksi

Diperlukan separator untuk memisahkan gas dari air

Sistem Jet Vapor Recovery Technology

V.2 Dasar Dasar Perhitungan HP Kompresor

Kompresor diperlukan untuk memberikan tekanan gas yang ditransmisikan di

dalam pipa dengan volume gas yang telah ditentukan. Selama proses kompresi gas

dari kondisi inlet sampai dengan outlet (pada tekanan outlet), maka terjadi

peningkatan temperatur gas seiring dengan meningkatnya tekanan.

Umunya kompresor sentrifugal yang paling umum digunakan untuk transmisi

gas. Hal ini dikarenakan kompresor sentrifugal itu flexible dan ringan di biaya

operasinya. Driver dari kompresor bisa berupa mesin pembakaran dalam, motor

elektrik, steam turbin atau gas turbin.

”Kerja” yang diperlukan untuk mengkompres/menekan sejumlah gas tertentu

dari titik suction (hisap) ke titik discharge (outlet) didasarkan atas isothermal

compression atau adiabatic compression.

V.2.1 Isothermal Compression (kompresi pada suhu tetap)

Besarnya ”kerja” yang dilakukan pada isothermal compression gas sebesar 1

lb ditulis dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

...........(5.1)

Page 55: Vapor Recovery Unit (VRU)

55

Dimana :

Besarnya rasio P2/P1 disebut dengan kompresi rasio.

Jika ditulis dalam satuan SI maka persamaan (5.1) menjadi :

...........(5.2)

Dimana :

V.2.2 Adiabtic Compression

Pada proses adiabatic compression, tekanan dan volume gas mengikuti

persamaan adiabatik PV = konstan, dimana adalah rasio dari specific heat

vp CdanC sedemikian rupa sehingga :

...............(5.3)

Besarnya ”Kerja” yang dilakukan pada proses kompresi adiabatik ini untuk gas

sebesar 1 lb adalah :

..........(5.4)

Page 56: Vapor Recovery Unit (VRU)

56

Dimana :

Jika persamaan (5.4) dituliskan dalam satuan SI menjadi :

...........(5.5)

Dimana :

Contoh Penggunaan Persamaan :

Suatu kompresor digunakan untuk mengkompresi gas alam (G = 0,6), dimana pada

bagian suction temperaturnya adalah 60 oF dan bertekanan 800 psia. Pada bagian

discharge tekanan yang terukur adalah 1400 psia. Jika kompresinya adalah

isothermal, maka berapa ”Kerja” yang dilakukan oleh kompresor ?

Jika kompresor bekerja secara adiabatic ( = 1,29) maka berapa ”Kerja” yang

dilakukan kompresor per lb gas?

Page 57: Vapor Recovery Unit (VRU)

57

V.2.3 Temperatur Pada Bagian Discharge dari Gas Yang Terkompresi

Ketika gas di kompresi secara adiabatik, maka temperatur gas pada bagian

discharge (outlet) di tuliskan sebagai berikut :

..........(5.6)

Dimana :

Contoh Penggunaan Persamaan :

Berapa temperatur akhir dari gas yang dikompresi secara adiabatik (G = 0,6),

dimana pada bagian suction temperaturnya adalah 60 oF dan bertekanan 800 psia.

Pada bagian discharge tekanan yang terukur adalah 1400 psia. ( = 1,29) ?

V.2.4. Horsepower (HP) Kompresor

Head kompresor yang terukur dalam (ft.lb)/lb gas adalah energi yang

ditambahkan ke gas oleh kompresor. Pada satuan SI sering ditulis J/kg.

Horsepower kompresor ditulis sbb :

............(5.7)

Seara umum pada prakteknya, ditulis HP per MMSCFD gas. Dengan menggunakan

persamaan gas ideal yang mana di modifikasi lagi dengan menggunakan

compressibility factor Z, maka HP kompresor ditulis sbb :

........(5.8)

Page 58: Vapor Recovery Unit (VRU)

58

Dimana :

Jika menggunakan satuan SI, maka HP kompresor ditulis sbb :

........(5.9)

Dimana :

Effisiensi adiabatik a umumnya antara 0,75 – 0,85. Jika dalam effisiensi mekanis

dari unit drivernya maka effisiensi dihitung dengan menyertakan BHP (brake

horsepower) dari drivernya, yaitu :

..................(5.10)

Page 59: Vapor Recovery Unit (VRU)

59

Effisiensi dari drivernya m bisa diantara 0,95 – 0,98. Effisiensi adiabatik a bisa

didapatkan dengan mengetahui tekanan dan temperatur pada suction dan

discharge, serta specific rasio gas.

..........(5.11)

Contoh Penggunaan Persamaan :

Hitunglah Hp dan BHP gas yang dikompresi secara adiabatik (G = 0,6), dimana

pada bagian suction temperaturnya adalah 60 oF dan bertekanan 800 psia. Pada

bagian discharge tekanan yang terukur adalah 1400 psia. ( = 1,29) dan (Z1 = 1,0

dan Z2 = 0,85)?

Page 60: Vapor Recovery Unit (VRU)

60

BAB VI

FIN FAN COOLER

VI.1 Dasar Dasar Heat Transfer Pada Fin

Jika perpindahan panas dari sebuah Fin dengan luas area melintang yang sama

seperti dibawah ini :

Gambar 6.1 : Proses Perpindahan Panas Pada Sebuah Fin

Diperlukan suatu analisis pada arah sumbu x sebagai berikut :

Qcond,x – Qcond,x+Δx – Qconv = 0 .....................(6.1)

Page 61: Vapor Recovery Unit (VRU)

61

Penjabaran persamaan laju heat transfer diatas sebagai berikut :

xxxcond dx

dtkAQ , ....................................................(6.2)

xxxxxcond dx

dtkAQ

, ……………………..…….(6.3)

)()( fffconv TTxhpTThAQ ………….…..(6.4)

Dimana :

Ax = luas area melintang dari Fin

Af = luas permukaan dari Fin

P = garis keliling dari Fin

Maka bila ke tiga persamaan diatas bila disubstitusikan menjadi :

0

fxxx TT

kAx

hp

x

dx

dT

dx

dT

....................(6.5)

Jika limit Δx → 0 maka persamaan diatas menjadi :

02

2

fTTkAx

hp

dx

Td ......................................(6.6)

Jika persamaan (6.6) disederhanakan dengan asumsi sebagai berikut :

fTxTx )()( , dimana θ adalah Excess Temperatur dan

kAx

hpm 2 , maka persamaan (6) menjadi sebagai berikut :

022

2

mdx

d .....................................................(6.7)

Maka persamaan (6.7) dikenal dengan persamaan Differensial Order Dua, dan bila

persamaaan (6.7) diselesaikan oleh seorang ahli matematika maka persamaan (6.7)

menjadi :

mxmx eCeCx 21)( ........................................(6.8)

Page 62: Vapor Recovery Unit (VRU)

62

Untuk bisa menyelesaikan persamaan (6.8) terdapat dua konstanta yang

harus di tentukan terlebih dahulu. Untuk menentukan harga konstanta

diperlukan suatu batasan kondisi dari suatu Fin.

Bila panas awalnya merambat dari base (plat tempat menempelnya Fin sebagai

sumber panas lihat gambar 6.1 diatas) maka x = 0, kemudian panas terus merambat

di Fin dengan beberapa kasus berikut ini :

Kasus A : bila panas merambat dari base kemudian merambat di Fin dan tidak mengalami

peristiwa konveksi, maka terjadi peristiwa konduksi saja (tanpa ada konveksi) dan ujung dari Fin

dijaga secara Adiabatis.

Kasus B : bila panas merambat dari base kemudian merambat di Fin dan mengalami peristiwa

konveksi pada ujung fin maka terjadi penurunan temperatur seperti gambar dibawah ini.

Kasus C : bila panas merambat dari base kemudian merambat di Fin dan temperature ujung dari

Fin dijaga selalu tetap.

Kasus D : bila Fin dianggap sangat panjang

Page 63: Vapor Recovery Unit (VRU)

63

Maka penyelesaian temperatur distribusi, laju heat transfer Fin dan effisiensi Fin

untuk masing-masing kasus dapat ditabelkan sebagai berikut :

Tabel 6.1

Kasus Batasan Kondisi ujung Fin Thermal Peformance

A Adiabatic Tip

0Lxdx

dt

)cosh(

)](cosh[)()(

mL

xLmTTTxT fbf

)tanh()( mLhpkATTQ xfb

mL

mLf

)tanh(

B Konveksi dari ujung fin

Lxf dx

dtkTLTh

])([

mLmkhmL

xLmmkhxLmTTTxT fbf sinh)/()cosh(

)](sinh[)/()](cosh[)()(

mLmkhmL

mLmkhmLhpkATTQ xfb sinh)/()cosh(

cosh)/(sinh)(

mLmLmkhmL

mLmkhmLf

1

sinh)/()cosh(

cosh)/(sinh

C Temperatur ujung fintetap

)()( diketahuiTLT L

)sinh(

)](sinh[)sinh(

)()(mL

xLmmxTT

TT

TTTxTfb

fL

fbf

)sinh(

)cosh(

)(mL

TT

TTmL

hpkATTQfb

fL

xfb

)sinh(

)cosh(

mLmL

TT

TTmL

fb

fL

f

D Fin yang sangat panjang )exp()()( mxTTTxT fbf

Page 64: Vapor Recovery Unit (VRU)

64

fTLT )(xfb hpkATTQ )(

mLf

1

VI.1.1 Fin Effisiensi

Fin effisiensi didefinisikan sebagai :

finideal

finactf Q

Q

,

, .........................................(6.9)

Dimana :

finidealQ , laju transfer panas maksimum yang masih memungkinkan untuk bisa

terjadi, yang mana arah rambatan dimulai dari base fin (x = 0)

= )( fbf TThA

finactQ , = Q actual yang dihitung sesuai dengan kasus yang dimaksud seperti pada

Tabel 6.1

Maka efisiensi fin untuk setiap kasus (untuk luas area melintang yang sama =

uniform cross sectional area) dapat di tabelkan seperti pada tabel 6.1 diatas.

Persamaan efisiensi fin yang mengalami konveksi adalah sulit untuk digunakan dan

tidak praktis bila dibandingkan dengan persamaan fin yang adiabatis. Bila dilakukan

pendekatan untuk persamaan fin yang mengalami konveksi, maka pendekatannyaadalah fin dianggap mengalami peristiwa seperti fin yang adiabatis. Dengan

adanya anggapan adiabatis tersebut maka untuk peristiwa yang dianggap adiabatis

terdapat koreksi panjang fin dan luas area fin. Koreksi untuk berbagai macam luas

area melintang tersebut telah ditabelkan dan digrafiskan seperti tabel dan grafik

berikut dibawah ini :

Page 65: Vapor Recovery Unit (VRU)

65

Tabel 6.2

STRAIGHT FIN

Rectangular

)2/(

2

tLL

wLA

c

cf

(uniform cross sectional area)

kthm /2

Triangular

22 )2/(2 tLwA f

(non uniform cross sectional area)

kthm /2

Parabolic

21

12

1

)/(1

)]/ln()/([

LtC

CLttLLCwAf

(non uniform cross sectional area)kthm /2

CIRCULAR FIN

Rectangular

)2/(

)(2

22

21

22

trr

rrA

c

cf

(uniform cross sectional area)

kthm /2

Page 66: Vapor Recovery Unit (VRU)

66

PIN FIN

Rectangular

)4/(DLL

DLA

c

cf

(uniform cross sectional area)kDhm /4

Triangular

22 )2/(2

DLD

A f

kDhm /4

Parabolic

24

23

3443

3

)/(1

)/(21

])/2ln[(28

LDC

LDC

CLDCD

LCC

D

LA f

kDhm /4

Page 67: Vapor Recovery Unit (VRU)

67

Tetapi kenyataannya, jumlah fin yang digunakan tidaklah satu (single fin) seperti

pembahasan diatas tetapi banyak fin (array fin) dan Qloss bukan hanya dari fin tetapi

juga dari permukaan base. (contoh : micro chip) atau seperti gambar berikut :

Maka total heat transfer dari base dan fin dengan jumlah fin N dirumuskan sbb :

)()1(1 fbtotftot

ftot TThA

A

NAQ

...............(6.10)

Dimana :

fbtot NAAA .................................................................................(6.11)

Page 68: Vapor Recovery Unit (VRU)

68

VI.1.2 Overall Surface Effisiensi

maks

toto Q

Q ............................................................(6.12)

Dimana :

)( fbtotmaks TThAQ ..........................................(6.13)

Persamaan (6.13) adalah transfer panas maksimum yang masih memungkinkan dari

total permukaan base dan fin.

Jika disubstitusikan maka persamaan (6.12) menjadi :

)1(1 ftot

fo A

NA ............................................(6.14)

VI.1.3 Fin Thermal Resistent dan Fin Effectiveness

Fin thermal resistent di rumuskan sebagai berikut :

tototot

fbfin hAQ

TTR

1

......................................(6.15)

Fin effectiveness dirumuskan sebagai berikut :

fx

f

fbx

fbfff A

A

TThA

TThA

)(

)(…………………(6.16)

Untuk fin yang panjang, fin effectiveness nya adalah :

xlongfinf hA

kp, .................................(6.17)

VI.2 Aerial CoolerAerial coolers menjadi terkenal dalam semua industri karena ditemukan

banyak kesulitan sehubungan dengan suplai air di unit berpendingin air (water-

cooled unit). Dalam aerial cooler, fluida didinginkan atau dikondensasikan karena

sirkulasi di dalam tube sementara udara atmosferik dipaksa melewati bagian koil

tersebut. Tipe cooler ini dasarnya merupakan heat exchanger konveksi tanpa

kontak yang diadaptasikan dengan hembusan (draft) induce atau paksa (forced).

Page 69: Vapor Recovery Unit (VRU)

69

Air-cooled exchanger disebut pula finned tube exchanger karena fin terpasang pada

tube agar efisiensi bertambah. Fin dapat dilas pada tube, dililitkan atau diekpansi

agar pas dengan tube. Tinggi, tebal, dan jumlah fin pada pada tiap tube berdasarkan

pemakaiannya.

Aerial cooler dipilih untuk proses dimana temperatur fluida yang akan didinginkan

minimal 55°C. Cooler ini juga dipakai dimana fouling dari tubes pada sisi air

pendingin dalam cooler dengan air menjadi perhatian. Jika aliran fluida pada

temperatur tinggi membutuhkan pendinginan di bawah temperatur ambien,

kombinasi aerial cooling diikuti water-cooling akan selalu terbukti efisien dan

ekonomis karena sebagian besar panas dilepas sebelum air dipakai.

VI.2.1 Forced dan Induced Draft CoolerCooler hembusan udara induce (Induced draft air cooler) memakai kipas

berpenggerak motor di puncak (top-mounted). Kipas ini menginduce aliran udara

melewati kumpulan (bank) tube horisontal dan membuang udara ke atas. Tube

membawa fluida dalam sirkuit tertutup. Ujung akhir tube ditutup dengan kotak,

disebut header, satu untuk inlet dan yang lain sebagai outlet.

Cooler hembusan paksa (forced draft cooler) memiliki kipas terletak di bawah tube.

Udara dibuang vertikal melalui tube. Gambar 6.2 menunjukkan layout dari forced

draft dan induced draft aerial coolers. Gambar 6.3 menunjukkan forced draft dan

induced draft aerial cooler. Gambar ini memperlihatkan komponen-komponen

dasarnya. Motor penggerak dan koneksinya dengan kipas diperlihatkan. Plenum

ialah saluran yang mengarahkan aliran air melalui kipas dan koil pendingin.

Page 70: Vapor Recovery Unit (VRU)

70

Gambar 6.2: Forced Draft dan Induced Draft Aerial Cooler

Gambar 6.3a : Forced Draft dan Induced Draft Aerial Cooler

Page 71: Vapor Recovery Unit (VRU)

71

Gambar 6.3b : Induced dan forced draught untuk type Box dan Transition Plenum

VI.2.2 Susunan Air CoolerForced draft cooler dalam Gambar 6.4 diatur dalam satu bagian dan memiliki

dua kipas. Terminologi untuk layout cooler ditampilkan dalam Gambar 6.5 dan

sebagai berikut:

Bay didefinisikan sebagai satu atau lebih tube bundle, memiliki dua atau lebih

kipas, lengkap dengan struktur dan perlengkapan tambahan (auxiliary).

Unit ialah satu atau lebih tube bundle, dalam satu atau lebih bay untuk

pemakaian individual atau proses.

Bank ialah kumpulan satu atau lebih bay, termasuk satu atau lebih unit, diatur

dalam struktur tunggal atau kontinyu.

Page 72: Vapor Recovery Unit (VRU)

72

Gambar 6.4 : 3 Dimensi dari Forced Draft Aerial Cooler

Gambar 6.5 : Tampak atas air cooler

Page 73: Vapor Recovery Unit (VRU)

73

Gambar 6.5a: Coolers Arranged dalam Bay

VI.2.3 Aerial Cooler ControlUntuk mengontrol temperatur outlet fluida proses, dari aerial cooler,

kecepatan kipas divariasikan, atau kipas mungkin dihentikan dan dijalankan (start).

Saat temperatur ambien tinggi, unit sering dijalankan maksimum, dengan bingkai

(louver) terbuka lebar dan kecepatan kipas pada top speed.

Aliran udara melalui aerial cooler mungkin dibatasi oleh bulu-bulu halus (fluff) atau

sisa-sisa reruntuhan (debris) dalam udara. Gambar 6.6 mengilustrasikan bagaimana

koil yang telah tertutup oleh debris yang naik di udara (airborne) dapat menghambat

aliran udara. Koil harus dibersihkan untuk mendapatkan aliran udara dan

pendinginan maksimum.

Page 74: Vapor Recovery Unit (VRU)

74

Gambar 6.6 : Coils Plugging With Airborne Debris

VI.3 Komponen Tube BundleTube bundle memiliki komponen yang terdiri dari tube, tube supprt, side frame

yang terpasang sebagai area masuk dan keluarnya fluida atau gas ke dalam tube

untuk proses pendinginan. Biasanya, permukaan tube memiliki fin yang terbuat dari

material aluminium. Berikut gambar typical susunan tube bundle beserta

komponennya :

Gambar 6.7a :komponen Tube Bundle

Page 75: Vapor Recovery Unit (VRU)

75

Air-cooled bundles berbentuk horisontal, vertikal dan bingkai-A (A-frame), seperti

diperlihatkan dalam Gambar 6.7b. Tipe horisontal merupakan tipe yang paling

umum dipakai. Susunan vertikal dipakai bila memerlukan sedikit tempat untuk

pijakan kaki karena ukuran lantainya terbatas. Performa unit vertikal dipengaruhi

oleh arah angin. Unit paket yang kecil seringkali berbentuk vertikal.

Susunan V Frame dan A Frame bundle membutuhkan sedikit ruangan dibandingkan

dengan tipe horisontal, dan sedikit dipengaruhi oleh angin daripada tipe vertikal. Tipe

A Frame sering dipakai untuk aplikasi kondensasi steam.

Gambar 6.7b : Air-Cooled Exchanger Bundle Configuration

Page 76: Vapor Recovery Unit (VRU)

76

Gambar 6.8 : Air-Cooled Exchanger Bundle Configuration

Konfigurasi bundle dari aerial condenser memiliki kotak header (Gambar 6.8),

tempat dimana tube terhubung. Tube memiliki sirip (fin) untuk meningkatkan

permukaan heat transfer. Penyumbat (plug) pada sisi berlawanan dari kotak header

dipakai untuk membersihkan tube. Tube dapat buka secara manual, atau

dibersihkan dengan kimia. Jika digunakan untuk kondensasi steam (steam

condenser), maka campuran steam/water yang jarang terdapat pengotor akan

ditempatkan di dalam tube sehingga tube jarang membutuhkan pembersihan. Tetapi

jika uap tersebut itu uap hidrokarbon, maka yang perlu diperhatikan adalah korosi

pada tube, sehingga dimungkinkan tube akan bocor.

Page 77: Vapor Recovery Unit (VRU)

77

Gambar 6.9 : Headers dan Finned Tubes

Tampilan belakang (end view) dari box header diperlihatkan dalam Gambar 6.10.

Titik hitam mewakili threaded cleaning plug seperti ditunjukkan dalam Gambar 6.9.

Plug-plug ini merupakan sumber kebocoran bila sebagian besarnya dicabut untuk

membersihkan tube.

Welded header Screw bolted header Studded header Plug type header

Gambar 6.10 : End View dari Header Box

Page 78: Vapor Recovery Unit (VRU)

78

VI.4 Basic Maintenance

Fin Fan Cooler adalah alat pendingin dengan menggunakan media udara

dimana peralatan ini terdapat beberapa komponen seperti belt, bearing, fan, dan

motor. Beberapa peralatan ini perlu dilakukan beberapa maintenance terkait dengan

kinerja dari fan cooler tersebut. Maintenance yang umumnya dilakukan adalah :

a. Periodic inspection di seluruh komponen cooler

b. Pelumasan bearing dan penggantian

c. Ketegangan dari belt dan penggantian

d. Perbaikan motor dan penggantian

e. Pembersihan fan

VI.4.a Belt Inspection

Fan yang digerakkan dengan menggunakan belt biasanya selalu mengalami

pengurangan power transmission dikarenakan melonggarnya ketegangan dari belt

jauh dari desainnya. Hal ini akan menimbulkan suara yang berisik jika ketegangan

dari belt kurang

VI.4.b Pelumasan Bearing

Bearing yang mengalami keausan dapat menyebabkan suara berisik yang

berlebihan pada Fan dan berkurangnya power secara drastis yang mana power dari

motor tersebut seharusnya digunakan untuk memutar fan. Pelumasan bearing

sangatlah penting, dan pelumasan bearing harus mengikuti manual dari pabrikan

Fan tersebut, misalnya high speed fan pada kondisi lingkungan yang extreme

diperlukan pelumasan bearing setiap minggu atau bahkan lebih sering.

Yang perlu dilakukan adalah :

Untuk pelumas bearing, yang perlu dicek adalah quality dari pelumas, apakah

sudah sesuai dengan persyaratan pabrik pembuat fan, masa penggantian

dan analisis pelumas apa yang diperlukan untuk pengecekan.

Untuk bearing yang dilumasi dengan menggunakan grease, cek kualitas dari

grease yang digunakan, apakah sudah sesuai dengan ketentuan dari pabrik

pembuat fan. Yang perlu diperhatikan adalah, jangan sampai terlalu banyak

Page 79: Vapor Recovery Unit (VRU)

79

mengaplikasikan grease di bearing di bagian ball dan roller karena dapat

menyebabkan overheating

Pastikan bahwa bearing terlindungi dari beberapa material kontaminasi

seperti pasir atau akumulasi kotoran di bagian ball dan roller nya.

Pada axial fan, anti friction bearing (ball, roller type) adalah yang paling utama

digunakan karena diperlukan bearing dengan daya dorong yang kuat untuk

menangani beban axial thrust (dorongan axial)

Lakukan predictive maintenance secara berkala dengan menggunakan

metode vibrasi analisis atau analisis pelumas.

Lakukan penggantian bearing jika perlu

VI.4.c Pembersihan Fan

Pada beberapa fan, performanya akan turun secara siknifikan bila terdapat

beberapa kontaminan/kotoran yang melekat pada blade. Kotoran yang terbentuk

pada permukaan fan yang tidak merata akan menyebabkan suatu putaran fan yang

tidak seimbang sehingga akan menyebabkan beberapa keausan. Fan yang bekerja

pada kondisi lingkungan yang tingkat kelembabannya tinggi maka harus sering

dibersihkan, karena kotoran-kotoran yang dibawa oleh angin akan lengket di body

fan dan susah dibersihkan bila tidak segera dibersihkan. Kerusakan umum pada fan

adalah korosi.

VI.4.d Motor

Meskipun maintenance yang tepat terhadap motor akan menghasilkan usia motor

yang tertentu (bisa ditentukan masa gantinya) tetapi bila kondisi lingkungan yang

berangin dengan temperatur yang tinggi menyebabkan cepatnya suatu motor

menjadi rusak akibat tingginya kelembaban udara. Jika diperlukan suatu

penggantian motor maka yang perlu diperhatikan adalah ukuran motor, type motor,

jam operasi, dan biaya kelistrikan yang digunakan.

Page 80: Vapor Recovery Unit (VRU)

80

BAB VII

SLIDING VANE COMPRESSOR

VII.1 Siklus Kompresi

Kompresor sliding vane terdiri dari single rotor yang tergabung secara eksentris

dengan silinder yang lebih besar dari rotor. Rotor ini memiliki slot yang berbentuk

radial dan tersusun secara seri. Rotor ini menyangga beberapa vane kompresor.

Vane yang berada di dalam slot rotor ini dapat bergerak bebas secara radial, dan

berputar ketika rotor bergerak.

Ruang kosong antara sepasang vane dan rotor dan dinding silinder membentuk

seperti bulan sabit (lihat gambar 7.1). Ketika rotor berputar dan sepasang vane

mendekati daerah inlet, gas mulai mengisi bagian cell. Putaran dan pengisian gas

berikutnya berlangsung terus menerus. Ketiga gas mencapai pada volume yang

kecil, tekanan gas menjadi lebih besar dan kemudian di keluarkan di bagian outlet

kompressor.

VII.2 Sizing

Volume yang dipindahkan dari vane yang berputar dapat dihitung jika data

geometric tertentu tersedia. Sayangnya, katalog yang ada di vendor tidak

memberikan ukuran yang bisa dihitung dengan teori yang ada. Tetapi literatur yang

Gambar 7.1 : Penampang melintang slidingvane compressor

Page 81: Vapor Recovery Unit (VRU)

81

umumnya diberikan oleh vendor untuk bisa dihitung adalah kapasitas udara/gas

pada berbagai tekanan, yang meliputi volume gas yang dipindahkan dan efisiensi

volumetrik. Informasi geometrik dari kompressor ini biasanya didapatkan di name

plate. Desain ratio yang tersedia bisa digunakan untuk memutuskan penggunaan

dari kompresor tersebut, seperti : diameter rotor, panjang cylinder, jumlah vane dan

ketebalannya, dan perhitungan untuk menentukan kapasitas gas yang dipindahkan

per putaran. Dengan menggunakan estimasi effisiensi volumetrik untuk menentukan

displacement value , maka kecepatan putar untuk jumlah output tertentu dapat

dihitung. Jika kecepatan putar masih berada di batasan yang diijinkan, dan rasio

tekanan berada di range harga originalnya, makla kompressor tersebut dapat

digunakan. Berikut perhitungan estimasi Qr, volume yang dipindahkan per putaran,

adalah sebagai berikut :

Sedangkan untuk mencari jumlah gas/udara yang dipindahkan adalah :

Qd = Qr x N

Dimana :

Qd = jumlah gas yang dipindahkan

N = compressor speed

Page 82: Vapor Recovery Unit (VRU)

82

Dan jika untuk mengetahui volume inlet aktual (actual inlet volume) adalah :

Qi = Qd x Ev

Dimana :

Qi = actual inlet volume

Ev = Volumetrik effisiensi

Beberapa kompresor vane memiliki rasio geometry r/R = 0,88 dan e = 0,12R.

Range harga L/R berkisar antara 4,5 – 5,8; meningkatnya harga L/R ini seiring

dengan meningkatnya ukuran kompresor. Effisiensi volumetrik berkisar antara 0,90

pada 10 psig sampai dengan 0,85 pada 30 psig (untuk kompresor udara).

Volumetrik effisiensi akan memiliki harga yang cukup baik untuk gas yang memiliki

density besar, serta akan memiliki harga yang rendah untuk gas yang memiliki

ringan. Umumnya kecepatan vane, bila dihitung dengan menggunakan cylinder

bore sebagai diameternya, adalah 50 fps.

Kebutuhan tenaga (power requirement) dan temperatur discharge dihitung dengan

cara yang sama seperti pada compressor helical lobe. Mechanical loss untuk sliding

vane compressor adalah lebih tinggi dari pada jenis compressor rotary lainnya.

Mechanical loss umumnya bergantung pada gas, pelumasan, dan beberapa faktor

lainnya.

Power requirement dan temperatur discharge dihitung dengan menggunakan

persamaan :

a. Power requirement

Page 83: Vapor Recovery Unit (VRU)

83

b. Temperatur discharge

Umumnya temperature rise efficiency adalah 0,9

Contoh :

Hitung performance dari kompresor yang menggunakan udara dengan kondisi

kompresor sebagai berikut :

d = 10,5 in rotor diameterL/d = 1,5 length diameter ratioMW = 23Q1 = 2500 acfm inlet volumet1 = 100 oF inlet temperaturP1 = 14.5 psia inlet pressureP2 = 43,5 psia discharge pressurerp = 3,0 pressure rasiok = 1,23W = 138,8 lbs/min weight flow

Page 84: Vapor Recovery Unit (VRU)

84

VII.3 Aplikasi

Sliding vane compressor (SVC) dapat digunakan sampai 50 psig untuk single stage,

tetapi untuk multistage bisa mencapai 125 psig. Sliding vane compressor ini banyak

digunakan untuk operasi vaccum, jika dioperasikan single stage maka dapat

menangani sampai dengan 28 inHg. Volume pada kondisi vaccum bisa mencapai

5000 cfm. Untuk tekanan rendah, volume yang bisa dicapai adalah 4000 cfm dan

turun sekitar 2000 cfm ketika tekanan discharge melebihi 30 psig.

Sliding vane compressor digunakan di gas gathering sistem dan gas boosting.

Effisiensi dari sliding vane compressor ini tidak sebaik reciprocating compressor.

Kompresor SVC ini kasar dan ringan, dan umumnya tidak memiliki pondasi atau skid

weight requirement reciprocator. Kompresor SVC ini banyak digunakan untuk vapor

recovery system, sperti halnya turbin condensor yang banyak digunakan untuk

merecover udara.

Keausan dari vane/blade harus menjadi perhatian dan terus di monitor secara

terjadwal sebelum akhirnya vane menjadi lebih mengecil ukurannya (lebar

blade/vane berkurang) dan merusak slot rotor. Jika vane mengalami keausan dan

ukuran lebarnya menjadi lebih pendek dan patah sehingga membentuk ujung yang

runcing terus berputar maka vane yang runcing ini akan menggores dan merusak

silinder. Shear pin coupling atau equivalent torque limiting couplings terkadang

digunakan untuk mencegah kerusakan akibat vane yang rusak mendadak.

Gambar 7.2 : Shear coupling dengan 2 atau 3 pin

Page 85: Vapor Recovery Unit (VRU)

85

Sebagian besar driver yang digunakan untuk sliding vane compressor adalah

electric motor. Untuk putaran rendah, sekitar 100 hp, biasanya digunakan V-belt.

VII.4 Compressor Drive

Ada dua jenis compressor drive yaitu :

a. Direct Drive

b. Belt drive

VII.5 Maintenance

Kondisi operasi kompresor seperti temperatur, tekanan, kecepatan, gas proses, dan

sebagainya secara langsung akan mempengaruhi masa usia operasi dari kompresor

tersebut. Dikarenakan banyaknya variabel yang menyebabkan turunnya

kemampuan suatu kompresor, maka tidaklah mungkin melakukan schedule

penentuan awal inspeksi, maintenance, dan perbaikan.

Inspeksi kompressor lebih mengarah kepada general maintenance atau perlunya

kompresor tersebut dilakukan perbaikan. Ketika kompresor dioperasikan dengan

benar, maka yang umum mengalami keausan adalah rotor blade dan vane, tetapi

tetap disarankan untuk meninspeksi secara keseluruhan untuk mengidentifikasi

unusual atau premature wear. Compresor reliability dapat dicapai dengan

mengembangkan comprehensive preventive maintenance (PM) schedule untuk

setiap pemasangan kompresor.

Gambar 7.3 a : Direct drive

Gambar 7.3 b : Belt Drive dengan pedestalbearing dan jackshaft

Page 86: Vapor Recovery Unit (VRU)

86

VII.6 Preventive Maintenance (PM)

Program maintenance yang baik harus memiliki periodic inspection (inspeksi

berkala) terhadap kompresor. Komposisi gas, temperatur operasi, kecepatan

operasi, dan tekanan differensial akan menentukan perlunya dilakukan preventive

maintenance. Berikut preventive maintenance yang umum dilakukan :

a. Inspeksi harian

Yang dilakukan saat melakukan inspeksi harian adalah :

Memonitor kondisi operasi kompresor, seperti : tekanan gas proses dan

temperatur, temperatur pendingin, dst. Perubahan yang tiba-tiba bisa

mengindikasikan ada ya masalah pada kompresor

Pastikan temperatur gas discharge selalu berada pada range temperatur

operasi yang diijinkan oleh manual kompresornya

Lakukan drain pada semua titik yang terdapat akumulasi liquid pada

sistem gas, seperti : receiver, control line, drop-leg, interconnecting pipe,

separator, dsb)

Selalu pantau level minyak lumas dari lubricator pump sight glass

Selalu isi tangki minyak lumas sesuai dengan levelnya, dan yakinkan

bahwa sistem pelumasan berjalan dengan benar

Pantau temperatur gas discharge agar selalu berada pada range

temperatur desain

Selalu cek pendingin kompresor, minyak lumas, atau adanya kebocoran

gas

Perhatikan pula warna dari cat kompresor, yang mungkin saja bisa

berubah akibat panas yang berlebihan.

Jika kompresor dilengkapi dengan mechanical seal, pastikan bahwa level

seal reservoir oil selalu pada posisinya, serta cek selalu tekanan buffer

gas supply

b. Maintenance setelah 4000 Jam Kerja

Selain melakukan inspeksi harian, setelah 4000 jam lakukan juga inspeksi

terhadap coupling alignment atau belt tension

Lakukan evaluasi terhadap blade, apakah blade masih bisa digunakan

kembali atau tidak.

Page 87: Vapor Recovery Unit (VRU)

87

c. Maintenance setelah 8000 Jam Kerja

Lakukan overhaul terhadap kompresor dan lakukan inspeksi terhadap

beberapa item komponen berikut :

o Gasket dan O – ring (perlu diganti)

o Seal ring (perlu diganti)

o Mechanical seal

o Blade

o Rotor

o Bearing

o Cylinder

o Cylinder Head

VII.6.1 Inspeksi Terhadap Komponen Kompresor

a. Evaluasi Blade/Vane

Pemantauan terhadap rotor blade adalah sangat penting ketika komponen ini

sedang mengalami keausan. Yang sering terjadi Keausan dari blade ini adalah lebar

blade sebagai akibat dari rubbing action terhadap dinding cylinder.

Contoh batasan keausan blade yang ditampilkan oleh merek tertentu :

Gambar 7.4 : dimensi blade danrotor

Page 88: Vapor Recovery Unit (VRU)

88

Keausan blade yang normal biasanya disebabkan akibat perbedaan tekanan,

temperatur, kecepatan operasi, serta kondisi dari gas. Semakin tinggi tekanan

differensialnya, semakin tinggi temperatur kerjanya, semakin cepat putaran

operasinya, dan adanya kontaminan di gas, maka akan mempercepat laju keausan

dari blade.

Penggantian blade direkomendasikan jika terdapat keadaan sebagai berikut :

Adanya kerusakan pada pinggiran blade ketika kontak dengan silinder

Adanya cupang pada bodi blade atau pinggiran blade

Muncul adanya carbon deposit (hangus) pada bodi blade

Inspeksi Blade Awal

Inspeksi awal blade dapat dilakukan dengan mengevaluasi chamfer yang ada pada

tepi blade. Jika kondisi chamfer telah aus maka, lebar blade harus diukur kembali

dan dicocokkan denga standarnya.

Page 89: Vapor Recovery Unit (VRU)

89

b. Bearing Evaluation

Pengantian bearing dilakukan bila :

Adanya perubahan warna

Adanya pitting

Adanya keausan yang ganjil

Beraing bagian dalam dan luar sudah di setting dengan cosentris sekali, maka jika

ada bagian bearing yang diganti sebaiknya diganti semua. Melepaskan bearing

bagian dalam dengan cara dipanaskan dengan cepat.

Seal Ring dan Bearing Spacing

Seal ring diganti bila :

Rusak

Usang

Rapuh

Spasi ring sudah lebar (biasanya berjarak ¼ in)

Bearing Spacing ring diganti bila :

Ada bekas luka gores

Adanya pitting

Gambar 7.5 : Dimensi Bladeyang mengalami keausandengan berkurangnya lebarBlade

Page 90: Vapor Recovery Unit (VRU)

90

c. Cylinder Evaluation

Lakukan inspeksi terhadap coolant jacket jikalau terdapat solid dan atau korosi. Jika

terdapat solid, maka bersihkan segera sehingga tidak menghambat laju alir coolant.

Tetapi jika ditemukan adanya korosi, maka lakukan evaluasi terhadap penggunaan

aditif dari coolant tersebut, atau lakukan inspeksi terhadap katodik proteksi yang

digunakan. Lakukan pula inspeksi terhadap keausan terhadap cylinder bore.

d. Rotor Evaluation

Keausan dari rotor dapat di cek dengan menggunakan dial indicator reading pada

setiap ujung dari rotor dan shaft extentionnya. Contoh pengecekan rotor pada suatu

merk kompresor tertentu :

BEARINGJOURNAL

BEARINGJOURNAL

BODYSHAFT

EXTENSIONSHAFT

EXTENSION

Gambar 7.6 : Rotor Terminologi

Page 91: Vapor Recovery Unit (VRU)

91

VII.6.2 Pelumasan

Pelumasan kompresor umumnya menggunakan metode pelumasan Forced Feed

Lubricator. Pelumasan terhadap kompresor ini biasanya dilakukan di beberapa titik

di kompresor. Berikut contoh titik pelumasan pada kompresor merk tertentu seperti

pada gambar 7.6 berikut.

Jika kondisi operasi atau gas yang di tangani berubah, maka ada beberapa yang

juga ikut berubah, yaitu :

a. Viskositas pelumas, bergantung pada temperatur gas discharge

b. Type pelumas dan additive yang digunakan, bergantung pada sifat kimia gas

atau uap yang ditangani oleh kompresor tersebut

c. Laju pelumasan, bergantung pada ukuran kompresor, kecepatan operasi, dan

sifat fisika dan kimia dari gas atau uap yang ditangani oleh kompresor

tersebut.

Gambar 7.7 :a. Adalah titik injeksi pelumas di

kompresorb. Titik injeksi setiap model kompresor

berbeda beda

Page 92: Vapor Recovery Unit (VRU)

92

Pemilihan karakteristik pelumas kompresor adalah sebagai berikut :

1. Jika gas yang ditangani berkecenderungan untuk terkondensasi dan melarut

di pelumas, maka pilihlah pelumas dengan grade viskositas yang tinggi

2. Pelumas multi grade umumnya direkomendasikan untuk inlet temperatur

dibawah 0 oC. Tentunya pada bagian reservoir akan dilengkapi dengan heater

dan thermostat.

3. Jika digunakan kompresor multi stage, maka gunakan temperatur discharge

tertinggi untuk memilih grade viskositas pelumas yang akan digunakan

4. Jika inlet dan atau discharge temperatur memiliki temperatur jauh lebih

rendah dari yang ada di manual kompresor (misal : 21 oC lebih rendah dari

“Performance Data Sheet”), maka gunakan pelumas dengan grade viskositas

lebih rendah dari sebelumnya.

Pertimbangan lainnya tentang pelumas kompresor :

a. Pelumas yang mengandung detergent selama ini telah dianggap sebagai

penyebab terbentuknya foam saat pelumas tersebut bertemu dengan gas

yang mengandung air (water saturated gas)

b. Pelumas yang dihasilkan dari minyak tumbuhan telah diketahui banyak

mengakibatkan deposit yang berbahaya yang menyebabkan kerusakan

prematur.

VII.7 Troubleshooting

Permasalahan Kemungkinan Penyebab Cara MengatasiTemperatur gas discharge

terlalu tinggi

Mesin beroperasi pada rasio

tekanan tinggi dari yang

diperlukan

Operasikan kompresor pada

tekanan yang datar

Temperatur suction berlebihan Kurangi temperatur suction

Temperatur inlet water terlalu

tinggi atau tidak sesuai

Bersihkan water jacket dan filter

atau lakukan treatment

terhadap air yang disuplai

Buntu pada intake filter Bersihkan intake filter

Unloading valve tidak fully open

atau macet

Bersihkan valve dan ganti

setiap bagian yang usang atau

yang rusak

Suction valve tidak fully open Buka suction valve

Salah pelumas atau pelumas Gunakan pelumas sesuai

Page 93: Vapor Recovery Unit (VRU)

93

tidak sesuai dengan rekomendasi pabrikan

Rotor blade memuai atau

mengkerut

Ganti rotor blade

Clearance tidak sesuai Bongkar dan benahi clearance

Rasio dari panas spesifik lebih

tinggi dari yang diharapkan

Komposisi gas yang ditangani

tidak sesuai

Blade aus Jumlah pelumas yang

digunakan tidak sesuai

Jika kompresor tersebut

menggunakan V belt, maka

inspeksilah lubricator v-beltnya

Cek laju pelumasan dan

naikkan menjadi beberapa tetes

per menit

Inspeksilah lubricator sight

glass, gantilah bila pecah

Inspeksilah cylinder lube check

valves, bersihkan atau ganti bila

perlu

Inspeksilah lubang pemasukan

pelumas di silinder, bersihkan

bila kotor

Viskositas pelumas tidak sesuai Gunakan viskositas pelumas

yang sesuai manual

Gas yang di hisap kotor Bersihkan filter atau cek kondisi

scrubber

Temperatur Discharge

berlebihan

Floating ring macet Bongkar dan benahi

Tekanan gas discharge terlalu

tinggi

Operasikan pada tekanan

normal

lube oil check valve gagal Ganti check valve

Temperatur Jacket outlet water

terlalu tinggi

Temperatur inlet water terlalu

tinggi

Naikkan laju alir air pendingin

Water temperatur flow regulator

gagal

Bersihkan, perbaiki, atau ganti

valve regulatornya

Supplai valve tidak fully open Buka atau bersihkan. Cek

solenoidnya dan kabel

automatic type valve

Page 94: Vapor Recovery Unit (VRU)

94

Inlet water strainer buntu bersihkan

Terdapat scale atau residu di

water jacket

Bersihkan water jacket

Air drain muncul dari port utama

atau port inspeksi

Kebocoran pada head gasket Ganti gasket

Kebocoran dari after cooler atau

inter cooler

Ganti cooler dan lakukan test

hidrostatis kebocoran. Ganti

atau perbaiki kebocoran cooler

Bising, bergetar atau knocking

secara periodik

Bearing aus Ganti bearing

Blade aus Ganti blade dan cek pelumasan

Silinder aus berat Lakukan re-bore, re-dowel, dan

cek pelumasan

Pelumasan tidak baik

Rotor kontak dengan silinder

head

Cek temperatur dan kondisi

tekanan, cek pula internal

clearance

Misalignment Realign

Compressor unloaded Cek sistem pada VRU

Fondasi tidak sesuai perbaiki

Kapasitas rendah atau tidak

ada sama sekali

Suction line terganggu Perbaiki penyebabnya

Inlet filter buntu bersihkan

Bypass loop tidak bekerja Perbaiki valve nya atau control

otomatisnya

Kecepatannya tidak sesuai Operasikan pada kecepatan

yang sesuai

Clearance internal berlebihan perbaiki

Blade menggores silinder head Ganti blade

Blade tersangkut di slot Ganti blade

Tekanan rendah atau bahkan

tidak ada

Blade rusak Ganti blade

Automated bypass loop rusak Perbaiki atau ganti

Blade tersangkut di slot Bersihkan blade atau slotnya,

atau ganti blade, atau kurangi

temperatur operasinya

Kebocoran di pipa Perbaiki kebocoran

Discharge piping pada bagian

upstream terganggu

Bersihkan yang menghalangi

aliran

Page 95: Vapor Recovery Unit (VRU)

95

Penggunaan tenaga listrik

(power) berlebihan

Blade mengembang atau

mengkerut

Ganti blade

Kompresor beroperasi pada

tekanan rasio yang keliru

Operasikan pada tekanan rasio

yang benar

K-value (rasio panas spesifik)

terlalu tinggi

Kurangi tekanan rasio

Pelumasan yang kurang

Clearance yang tidak sesuai Perbaiki clearance

Kecepatan terlalu tinggi Kurangi kecepatan

Adanya scale atau residu di

water jacket

Bersihkan water jacket

Adanya partikel yang abrasive

di aliran gas

Cek kondisi scrubber

Page 96: Vapor Recovery Unit (VRU)

96

SKETS DIAGRAM KOMPRESOR ROTARY VANE

Page 97: Vapor Recovery Unit (VRU)

97

NOMENKLATUR GAMBAR SKETS DIAGRAM KOMPRESOR ROTARY VANE

Page 98: Vapor Recovery Unit (VRU)

98

DAFTAR PUSTAKA

1. Adrian Bejan and D. Krauss, “Heat Transfer Handbook”, 2003, Jhon Wiley &

Sons Inc, USA

2. Air Movement and Control, ”Improving Fan System Performance : a

sourcebook for industry”, U.S Department of Energy, Energy Efficiency and

Renewable Energy,............................

3. API Standard 661, 5th edition, march 2002

4. Ernest E. Ludwig, “Applied Process Design for Chemical and Petrochemical

Plants Vol : 1”, 3rd edition, 1999, Gulf Professional Publishing, USA

5. Howell Training API 1565WB, “Vapor Recovery Systems”, 2nd printing, 1988,

API Profit USA

6. Kansas Department of Health & Environment, “Calculation of Flashing

Losses/VOC Emission from Hydrocarbon Storage Tanks”, 2006, USA

7. Larry S. Richards, “Fundamentals of Vapor Recovery”, Hy-Bon Engineering

Co Presentation...................................

8. Royce N. Brown, “Compressors : selection and sizing”, 2nd edition,1997, Gulf

Publishing Company, USA

9. Ro – Flo Compressors, “Installation, Operation, & Maintenance Manual”,

Nopember 2013

10.Shasi Menon. E, “Piping Calculation Manual”, 2005, McGraw-Hill Book, USA

11.Sanjay Kumar, “Gas Production Engineering”, Vol. 4, 1987, Gulf Publishing

Company, USA.