Alat Penukar Panas HE ( Heat Exchanger)

Alat Penukar Panas HE ( Heat Exchanger)

Alat penukar panas atau Heat Exchanger (HE) adalah alat yang digunakan untuk memindahkan panas dari sistem ke sistem lain tanpa perpindahan massa dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai adalah air yang dipanaskan sebagai fluida panas dan air biasa sebagai air pendingin (cooling water). Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara efisien. Pertukaran panas terjadi karena adanya kontak, baik antara fluida terdapat dinding yang memisahkannya maupun keduanya bercampur langsung (direct contact). Penukar panas sangat luas dipakai dalam industri seperti kilang minyak, pabrik kimia maupun petrokimia, industri gas alam, refrigerasi, pembangkit listrik. Salah satu contoh sederhana dari alat penukar panas adalah radiator mobil di mana cairan pendingin memindahkan panas mesin ke udara sekitar.

1. Tipe Aliran pada Alat Penukar Panas

Tipe aliran di dalam alat penukar panas ini ada 4 macam aliran yaitu :

Counter current flow (aliran berlawanan arah)

Paralel flow/co current flow (aliran searah)

Cross flow (aliran silang)

Cross counter flow (aliran silang berlawanan)

2. Jenis-jenis penukar panas

Jenis-jenis penukar panas antara lain :

Tubular Heat Exchanger

Plate Heat Exchanger

Shell and Tube Heat Exchanger

Jacketed Vessel

Ø  Shell and Tube

Jenis umum dari penukar panas, biasanya digunakan dalam kondisi tekanan relatif tinggi, yang terdiri dari sebuah selongsong yang didalamnya disusun suatu anulus dengan rangkaian tertentu (untuk mendapatkan luas permukaan yang optimal). Fluida mengalir di selongsong maupun di anulus sehingga terjadi perpindahan panas antar fluida dengan dinding anulus sebagai perantara. Beberapa jenis rangkaian anulus misalnya; triangular, segiempat, dll.

Ø  Jenis Plat

Contoh lainnya adalah penukar panas jenis plat. Alat jenis ini terdiri dari beberapa plat yang disusun dengan rangkaian tertentu, dan fluida mengalir diantaranya.

3. Tipe Design Heat Exchanger

·         End Design Model merupakan standard perhitungan HE dengan data seperti

persamaan diatas tanpa perubahan phase selama proses perhitungan

·         Weighted Design Model merupakan standard perhitungan HE bila terjadi proses

perubahan phase

·         Steady State Rating Model merupakan pengembangan dari End Design Model pada

kondisi tunak

·         Dynamic Rating Model diaplikasikan pada kondisi dynamic

KOMPRESSOR

KOMPRESSOR

Pemampat atau kompresor adalah alat mekanik yang berfungsi untuk meningkatkan tekanan fluida mampu mampat, yaitu gas atau udara. tujuan meningkatkan tekanan dapat untuk mengalirkan atau kebutuhan proses dalam suatu system proses yang lebih besar (dapat system fisika maupun kimia contohnya pada pabrik-pabrik kimia untuk kebutuhan reaksi). Secara umum kompresor dibagi menjadi dua jenis yaitu dinamik dan perpindahan positif. Kompresor adalah alat untuk memompa bahan pendingin (refrigeran) agar tetap bersirkulasi di dalam sistem. Fungsi dari kompresor adalah untuk menaikan tekanan dari uap refrigeran sehingga tekanan pada kondensor lebih tinggi dari evaporator yang menyebabkan kenaikan temperatur dari refrigeran. Kompresor dirancang dan diproduksi untuk dapat dipakai dalam jangka waktu yang lama, karena kompresor merupakan jantung utama dari sistem refrigerasi kompresi uap dan juga kapasitas refrigerasi. Suatu mesin refrigerasi tergantung pada kemampuan kompresor untuk memenuhi jumlah gas refrigeran yang perlu disirkulasikan. Kompresor berfungsi untuk menghisap uap refrigeran yang berasal dari evaporator dan menekannya ke kondenser sehingga tekanan dan temperaturnya akan meningkat ke suatu titik dimana uap akan mengembun pada temperatur media pengembun.

1.      JENIS – JENIS KOMPRESOR

Berdasarkan cara kompresi, ada lima jenis kompresor yang biasa digunakan pada sistem refrigerasi kompresi uap, yaitu:

·         Kompresor Torak (Reciprocating Compressor)

·          Kompresor Rotari (Rotary Compressor)

·         Kompresor Sentrifugal (Centrifugal Compressor) 

·          Kompresor Screw 

·          Kompresor Scroll

v  Kompresor dinamik

§  Kompresor Axial

v  Kompresor perpindahan positif (possitive displacement):

§  Kompresor Piston (Reciprocating Compresor)

§  Kompresor Piston Aksi Tunggal

§  Kompresor Piston Aksi Ganda

§  Kompresor Piston Diagfragma

v  Kompresor Putar

§  Kompresor Ulir Putar (Rotary Screw Compressor)

§  Lobe

§  Vane

§  Liquid Ring

§  Scroll

Sedangkan berdasarkan konstruksinya, ada tiga jenis kompresor yang biasa digunakan pada system refrigerasi kompresi uap, yaitu: 

1. Kompresor Hermetik 
2. Kompresor SemiHermetik 
3. Kompresor Open Type 

Kompresor yang digunakan adalah kompresor torak dengan 6 silinder. Keuntungan dari kompresor jenis ini ialah :

 
1. Konstruksi lebih kompak 
2. Kecil kemungkinannya terjadi kebocoran refrigeran 
3. Kapasitas besar

2. PENAMBAHAN UNIT PROSES COMPRESSOR

Compressor berfungsi untuk meningkatkan tekanan fluida.

Tahapan penambahan unit proses Compressor adalah:

• Tekan F4 hingga menampilkan Object Pallete
• Double Clik pada unit proses Compressor pada Object Pallete hingga

menampilkan property dari Compressor

• Isilah Unit Operation Compressor seperti dibawah ini

Tanda kuning dibagian bawah menginformasikan data yang kurang yaitu

energi yang dibutuhkan oleh kompressor (Duty). Data ini akan terlengkapi

secara otomatis nanti saat membentuk loop.

SEPARATOR DAN MACAM SEPARATOR

Separator dan Macam Separator

1. Definisi Separator

Separator adalah tabung bertekanan yang digunakan untuk memisahkan fluida sumur menjadi air dan gas (tiga fasa) atau cairan dan gas (dua fasa), dimana pemisahannya dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu :

a.    Prinsip penurunan tekanan.

b.    Gravity setlink

c.    Turbulensi aliran atau perubahan arah aliran

d.    Pemecahan atau tumbukan fluida

Untuk mendapaktkan effisiensi kerja yang stabil dengan kondisi yang bervariasi, gas liquid separator harus mempunyai komponen pemisah sebagai berikut :

1.    Bagian pemisah pertama, berfungsi untuk memisahkan cairan dari aliran fluida yang masuk dengan cepat berupa tetes minyak dengan ukuran besar.

2.    Bagian pengumpul cairan, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan kecil dengan prinsip gravity setlink.

3.    Bagian pemisah kedua, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan kecil dengan prinsip gravity settlink.

4.    Mist extraktor, berfungsi untuk memisahkan tetes cairan berukuran sangat kecil (kabut).

5.    Peralatan kontrol, berfungsi untuk mengontrol kerja separator terutama pada kondisi over pressure.

Didalam block station, disamping terdapat separator pemisah gabungan terdapat jugaseparator uji yang berfungsi untuk melakukan pengujian (test) produksi suatu sumur dan dariseparator uji ini laju produksi sumur (Qo,Qw,danQg) bias didapat dimana Qo dan Qwdiperoleh dari barel meter sedangkan Qg diperoleh dari pencatatan orifice flow meter (orifice plate ) atau dari alat pencatat aliran gas lainnya.

Disamping itu ditinjau dari tekanan kerjanyapun separator dapat dibagi tiga, yaitu separator tekanan tinggi (750 – 1500 psi), tekanan sedang (230 – 700 psi), tekanan rendah (10 – 225).

2. Jenis Separator

Dalam industri perminyakan dikenal beberapa jenis separator berdasarkan bentuk, posisinya dan fungsinya.

v  Jenis separator berdasarkan fungsinya.

Berdasarkan fungsinya atau jenis penggunaannya, separator dapat dibedakan atas: gas scrubber, knock‑out flash‑chamber, expansion vessal, chemical electric dan filter.

a. Gas scrubber.

Jenis ini dirancang untuk memisahkan butir cairan yang masih terikut gas hasil pemisahan tingkat pertama, karenanya alat ini ditempatkan setelah separator, atau sebelum dehydrator, extraction plant atau kompresor untuk mencegah masuknya cairan kedalam alat tersebut.

b. Knock‑out

Jenis ini dapat dibedakan menjadi dua, yaitu free water knock‑out (FWK0) yang digunakan untuk memisahkan air bebas dari hidrokarbon cair dan total liquid knock‑out (TLKO) yang digunakan untuk memisahkan cairan dari aliran gas bertekanan tinggi ( > 125 psi )

c. Flash chamber.

Alat ini digunakan pada tahap ianjut dari proses pemisahan secara kilat (flash) dari separator. Flash chamber ini digunakan sebagai separator, tingkat kedua dan dirancang untuk bekerja pada tekanan rendah ( > 125 psi )

d. Expansion vessel.

Alat ini digunakan untuk proses pengembangan pada pemisahan bertemperatur rendah yang dirancang untuk menampung gas hidrat yang terbentuk pada proses pendinginan dan mempunyai tekanan kerja antara 100 ‑1300 psi.

e. Chemical electric.

Merupakan jenis separator tingkat lanjut untuk memisahkan air dari cairan hasil separasi tingkat sebelumnya yang dilakukan secara electris (menggunakan prisip anoda katoda) dan umumnya untuk memudahkan pemisahan.

1. Oil Skimmer.

Merupakan peralatan pemisah yang direncanakan untuk menyaring tetes‑tetes minyak dalam air yang akan dibuang sebagai hasil proses pemisahan sebelumnya untuk mencegah turbulensi aliran, air yang mengandung tetes minyak dimasukkan melalui pembagi aliran yang berisi batu bara / batu arang tipis‑tipis, sedangkan proses pemisahan berdasarkan sistem gravity setling.

Kapasitas oil skimmer tergantung pada beberapa faktor terutama pada densitas minyak air yang dapat ditentukan berdasarkan hukum intermediate yang berhubungan dengan kecepatan setling dari partikel.

2. Gas Dehydrator.

Gas dehydrator adalah alat yang digunakan untuk memisahkan partikel air yang terkandung didalam gas. Peralatan ini merupakan bagian akhir dari pemisahan gas hidrokarbon terutama pada lapangan gas alam.

Ada dua cara pemisahan air dari gas, yaitu dengan

a. Solid desiccant, misainya calsium chloride

b. Liquid desiccant, misainya glycol.

• Calsium chloride gas dehydrator.

Komponen peralatan ini merupakan kombinasi dari separator tiga tingkat, yaitu gas ‑ liquid absorbtion tower dan solid bad desiccant unit. Pemisahan partikei air dari gas dilakukan dengan cara mengkontakkan aliran gas dengan calsium chloride didalam chemical bad section.

• Glycol dehydrator.

Liquid desiccant yang sering digunakan adalah trienthylene glycol. Peneyerapan partikel air terjadi karena adanya kontak antara glycol dengan gas yang mengandung air pada tray didalam absorber (kontaktor) proses regenerasi glycol yang mengandung air dilakukan dengan cara pemanasan sehingga air terbebaskan dari glycol.

3. Flash Separator

Flash Separator test adalah separator kecil dilaboratorium yang fungsinya sama dengan separator yang ada dilapangan. Disini akan terjadi pemisahan antara gas, minyak, dan air. Pemisahan ini penting agar secara baik dapat diketahui jumlah serta sifat – sifat gas maupun minyak pada periode tertentu.

Dari analisa ini bisa didapat sifat – sifat maupun maupun komposisi gas dan minyak baik diseparator ataupun di tanki pengumpul. Tekanan dan Temperatur dari alat ini bisa diatur sehingga dimungkinkan untuk mendapatkan kondisi tertentu (P dan T separator) agar memperoleh minyak yang optimum di tanki pengumpul.

Ditinjau dari jenis fluida yang akan di analisa ada 2 macam analisa Flash Separator yaitu :

Ø  Single stage separator yaitu terdiri dari satu separator dan satu tanki pengumpul.

Ø  Multi stage separator yaitu terdiri dari lebih dari satu separator dan satu tanki pengumpul.

v  Jenis separator berdasarkan bentuk dan posisinya.

a.   Separator tegak/vertikal.

Biasanya digunakan untuk memisahkan fluida produksi yang mempunyai GLR rendah dan/atau kadar padatan tinggi, separator ini sudah dibersihkan serta mempunyal kapasitas cairan dan gas yang besar.

b. Separator datar /horisontal

Sangat baik untuk memisahkan fluida produksi yang mempunyai GLR tinggi dan cairan berbusa. Separator ini dibedakan menjadi dua jenis, yaitu single tube horizontal seprator dan double tube horizontal separator. Karena bentuknya yang panjang, separator ini banyak memakan tempat dan sulit dibersihkan, namun demikian kebanyakan fasilitas pemisahan dilepas pantai menggunakan separator ini dan untuk fluida produksi yang banyak mengandung pasir, separator ini tidak menguntungkan.

c. Separator bulat /spherical.

Separator jenis ini mempunyai kapasitas gas dan surge terbatas sehingga umumnya digunakan untuk memisahkan fluida produksi dengan GLR kecil sampai sedang namun separator ini dapat bekerja pada tekanan tinggi. Terdapat dua tipe separator bulat yaitu tipe untuk pemisahan dua fasa dan tipe untuk pemisahan tiga fasa.

v Berdasarkan fasa hasil pemisahanya jenis separator dibagi dua, yaitu:

a. Separator dua fasa, memisahkan fluida dormasi menjadi cairan dan gas, gas keluar dari atas sedangkan cairan keluar dari bawah.

b. Separator tiga fasa, memisahkan fluida formasi menjadi minyak, air dan gas. Gas keluar dari bagian atas, minyak dari tengah dan air  dari bawah.

3. Kelebihan dan kekurangan dari masing-masing separator :

a. Separator Vertikal

kelebihannya :

         Pengontrolan level cairan tidak terlalu rumit

         Dapat menanggung pasir dalam jumlah yang besar

         Mudah dibersihkan

         Sedikit sekali kecenderungan akan penguapan kembali dari  cairan

         Mempunyai surge cairan yang besar

Kekurangannya :

         Lebih mahal

         Bagian-bagiannya lebih sukar dikapalkan (pengiriman)

         Membutuhkan diameter yang lebih besar untuk kapasitas gas tertentu

b. Separator Horizontal

Kelebihannya :

         Lebih murah dari separator vertical

         Lebih mudah pengiriman bagian-bagiannya

         Baik untuk minyak berbuih (foaming)

         Lebih ekonomis dan efisien untuk mengolah volume gas yang lebih besar

         Lebih luas untuk setting bila terdapat dua fasa cair

Kekurangannya :

         Pengontrolan level cairan lebih rumit daripada separator vertical

         Sukar dalam membersihkan Lumpur, pasir, paraffin

         Diameter lebih kecil untuk kapasitas gas tertentu

c. Separator Bulat

Kelebihannya :

         Termurah dari kedua tipe diatas

         Lebih mudah mengeringkan dan membersihkannya dari pada separator vertical, lebih kompak dari yang lain

Kekurangannya :

         Pengontrolan cairan rumit

         Mempunyai ruang pemisah dan kapasitas surge yang lebihk kecil