AUDIT ENERGI PADA PROSES PRODUKSI PUPUK UREA DI PT. PUPUK KUJANG
Oleh: HERA PRATIWI F14053061
2009 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
AUDIT ENERGI PADA PROSES PRODUKSI PUPUK UREA DI PT. PUPUK KUJANG
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh : HERA PRATIWI F14053061
2009 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
AUDIT ENERGI PADA PROSES PRODUKSI PUPUK UREA DI PT. PUPUK KUJANG
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh : HERA PRATIWI F14053061 Dilahirkan pada tanggal 24 Agustus 1987 Di Garut Menyetujui, Bogor, Juli 2009
Ir. Sri Endah Agustina, M.S Pembimbing I
Ir. Adityagung Murbantoro, M.T Pembimbing II Mengetahui,
Dr. Ir. Desrial, M.Eng Ketua Departemen Teknik Pertanian Tanggal ujian : 10 Juli 2009
Tanggal lulus :
Hera Pratiwi. F14053061. Audit Energi Pada Proses Produksi Pupuk Urea di PT. PUPUK KUJANG. Di bawah bimbingan Ir. Sri Endah Agustina, MS dan Ir. Adityagung Murbantoro, MT. 2009.
RINGKASAN Saat ini cadangan energi dunia semakin berkurang. Indonesia sendiri saat ini memiliki cadangan gas bumi sebesar 165 TSCF status 1 Januari 2007. Dengan kondisi saat ini, cadangan gas Indonesia mencukupi untuk 62 tahun. Mengingat hal tersebut, maka diperlukan suatu upaya konservasi untuk memelihara kelestarian sumber daya yang ada. Langkah awal yang dapat dilakukan untuk konservasi energi adalah dengan melaksanakan audit energi secara berkala. Audit energi akan membantu menyediakan data pola penggunaan energi secara detil serta sistem distribusinya dalam suatu sistem proses, bentuk bentuk energi, dan sumber energi yang digunakan. Sehingga, apabila terjadi pemborosan energi maka akan dapat segera teridentifikasi. Tujuan penelitian yang dilakukan adalah untuk mengkaji bentuk, sumber dan aliran energi pada proses produksi pupuk urea di PT. PUPUK KUJANG 1A, menghitung jumlah energi yang dibutuhkan untuk memproduksi per kg urea, menghitung efisiensi penggunaan energi di tiap seksi pada proses produksi pupuk urea dan mengidentifikasi seksi atau proses yang tidak efisien. Bahan baku pembuatan pupuk urea yaitu ammonia, karbondioksida dan air. Proses pembuatan pupuk urea sendiri terdiri dari beberapa seksi atau tahapan proses yang dilakukan di 4 (empat) seksi, yaitu seksi sintesa, seksi dekomposisi/purifikasi, seksi recovery, dan seksi kristalisasi dan prilling dengan menggunakan proses Mitsui Toatsu Total Recycle C Improved. PT. PUPUK KUJANG 1A mempunyai kapasitas produksi sebesar 1,725 ton/hari. Penelitian dilakukan selama bulan Maret 2009 di unit Teknik Proses (Process Engineering) Pupuk Kujang 1A. Metode audit yang digunakan yaitu pengamatan pada tiap seksi atau tahapan proses dengan memperhatikan kondisi produksi pada saat dilakukan audit energi. Parameter yang diamati dalam penelitian ini adalah efisiensi energi masing-masing sistem yang diaudit. Pengambilan data dilakukan setiap hari setiap dua jam sekali selama 24 jam. Adapun pengambilan data dilakukan dengan cara pencataan di ruang pengendali dan pengambilan data di bagian teknik proses (process engineering). Hasil audit energi yang dilakukan di PT. PUPUK KUJANG 1A selama bulan Maret 2009 menunjukkan bahwa bentuk energi yang digunakan pada proses produksi pupuk urea adalah energi uap dan energi listrik yang bersumber dari gas alam yang diproses di utility plant, energi air umpan ketel dan energi biologis. Untuk memproduksi 1 kg urea dibutuhkan energi sebesar 6,083.23 kJ yang terdiri dari energi uap bertekanan 42 kg/cm2 sebesar 5,845.63 kJ (berasal dari utility plant), 220.85 kJ diperoleh dari energi listrik, 16.74 kJ diperoleh dari energi yang terkandung dalam air umpan ketel. Sisanya sebesar 0.0014 kJ diperoleh dari energi manusia. Efisiensi penggunaan energi di seksi sintesa, seksi dekomposisi/purifikasi, seksi recovery dan seksi kristalisasi dan prilling selama bulan Maret secara berturut-turut yaitu 39.54%, 43.39%, 39.97% dan 75.53%.
Kecilnya nilai efisiensi pada tiap seksi dikarenakan pada perhitungan audit taip-tiap seksi dianggap sebagai kesatuan terpisah. Sehingga energi yang sebenarnya masih digunakan untuk proses di seksi berikutnya dianggap sebagai energi yang hilang. Jika keseluruhan proses dianggap sebagai satu kesatuan sistem, maka diperoleh nilai efisiensi rata-rata selama bulan Maret 2009 yaitu 93.79%. Rata-rata efisiensi kerja gas turbin generator selama bulan Maret adalah 16.12%. Sedangkan efisiensi rata-rata ketel uap panas buang (2003-U), ketel uap paket I (2007-U) dan ketel uap paket II (2007-UA) selama bulan Maret 2009 berturut-turut adalah 87.52%, 89.92% dan 77.86%. Seluruh perhitungan yang dilakukan dalam audit selama bulan Maret 2009 menggunakan metode langsung. Sedangkan penelitian Suryadi (1994) dengan menggunakan metode perhitungan tidak langsung diperoleh efisiensi gas turbin generator, ketel uap panas buang, ketel uap paket I (2007-U) dan ketel uap paket II (2007-UA) berturut-turut adalah 23.75%, 74.32%, 74.69% dan 64.14%.
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Garut pada tanggal 24 Agustus 1987 dari ayah bernama Ade Barnas dan ibu bernama Noneng Nendah. Penulis merupakan putri kedua dari tiga bersaudara. Tahun 2005, penulis lulus dari SMAN I Garut dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan pada tahun 2006 penulis masuk pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Selama kuliah, penulis aktif mengikuti beberapa lembaga kemahasiswaan kampus, yaitu Himpunan Mahasiswa Teknik Pertanian (HIMATETA) IPB, sebagai staf Departemen Keteknikan periode 2006-2007, sebagai bendahara II Himpunan Mahasiswa Garut (HIMAGA) periode 2006-2007, sebagai bendahara UKM Catur IPB pada tahun 2008, ketua bidang Pengembangan Sumber Daya Manusia (PSDM) HIMAGA periode 2007-2008 dan penanggung jawab klub kewirausahaan HIMATETA periode 2008-2009. Penulis pernah melaksanakan praktek lapangan pada tahun 2008 dengan topik Mempelajari Aspek Keteknikan Pada Proses Produksi Pupuk Urea di PT. PUPUK KUJANG. Dalam rangka menyelesaikan studinya, penulis melakukan penelitian dengan mengambil judul Audit Energi Pada Proses Produksi Pupuk Urea di PT. PUPUK KUJANG.
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi yang berjudul “Audit Energi Pada Proses Produksi Pupuk Urea di PT. PUPUK KUJANG”. Skripsi ini tersusun atas bimbingan, dukungan dan doa yang begitu besar dari kedua orang tua dan keluarga. Ucapan terima kasih juga ingin penulis sampaikan atas segala dukungan dan bantuan selama penyusunan karya ilmiah ini kepada: 1. Ir. Sri Endah Agustina, MS selaku dosen pembimbing akademik atas bimbingan dan arahan yang telah diberikan kepada penulis. 2. Ir. Adityagung Murbantoro, M.T selaku pembimbing II yang telah memberikan bimbingan kepada penulis selama penulis melakukan penelitian di PT. PUPUK KUJANG dan atas kesediaannya sebagai penguji. 3. Dr. Ir. Y. Aris Purwanto, M.Sc selaku dosen penguji atas masukanmasukan yang membangun bagi penulis. 4. Mas Ridwan yang telah banyak memberikan penulis bantuan dan dukungan selama melakukan penelitian dan penyusunan skripsi. 5. Mas Yuda, Bapak Marwan, Bapak Maman dan seluruh jajaran PT. PUPUK KUJANG 1A dinas utility dan teknik proses yang telah banyak memberikan bantuan kepada penulis. 6. Diki Pratama, Ricky Trinaldy, Teh Ami dan keluarga besar atas doa dan dukungan yang begitu besar. 7. Bianca Dwiarsih (Acie) dan Nesh atas dukungan serta kebersamaanya selama di TEP. 8. Neneh dan Yoe untuk bantuannya. 9. Teman–teman seperjuangan di Kisi (Adiesty, Sikom, dan Mira) dan teman-teman TEP 42.
Penulis menyadari bahwa karya ilmiah ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu kritik, saran dan masukan yang membangun sangat diharapkan oleh penulis, agar ke depannya dapat lebih bermanfaat bagi penulis sendiri dan bagi pembaca.
Bogor, Juli 2009 Penulis
DAFTAR ISI Hal KATA PENGANTAR .......................................................................................... i DAFTAR ISI ...................................................................................................... iii DAFTAR TABEL ................................................................................................. v DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vii DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... ix DAFTAR SIMBOL .............................................................................................. x DAFTAR ISTILAH .............................................................................................. xii I.
PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG ......................................................................... 1 B. TUJUAN PENELITIAN ..................................................................... 2
II.
TINJAUAN PUSTAKA A. KEBUTUHAN ENERGI DI INDONESIA ........................................ 3 B. KEBUTUHAN ENERGI PADA INDUSTRI PUPUK ....................... 4 C. PROSES PRODUKSI PUPUK UREA DI PT. PUPUK KUJANG...... 9 D. AUDIT ENERGI ................................................................................. 17
III. METODOLOGI PENELITIAN A. WAKTU DAN TEMPAT .................................................................... 20 B. BATASAN SISTEM ........................................................................... 20 C. PARAMETER PENGUKURAN ........................................................ 27 D. METODE PENGAMBILAN DATA .................................................. 28 E. BAHAN DAN ALAT .......................................................................... 30 F. PENGOLAHAN DATA DAN ANALISIS ......................................... 30 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. UNIT PENYEDIAAN SARANA PENUNJANG (UTILITY) 1. GAS TURBIN GENERATOR (2006-J) ........................................ 36 2. KETEL UAP PANAS BUANG (2003-U) .................................... 38 3. KETEL UAP PAKET I (2007-U) ................................................. 40 4. KETEL UAP PAKET II (2007-UA) ............................................. 42
B. UNIT PROSES PEMBUATAN PUPUK UREA 1. SEKSI SINTESA ........................................................................... 50 2. SEKSI DEKOMPOSISI/PURIFIKASI ......................................... 51 3. SEKSI RECOVERY ....................................................................... 53 4. SEKSI KRISTALISASI DAN PRILLING .................................... 55 C. UNIT UTILITAS PENDUKUNG PROSES PRODUKSI PUPUK UREA .................................................................................................. 59 V. KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................... 63 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 65 LAMPIRAN ......................................................................................................... 67
DAFTAR TABEL Hal Tabel 1.1. Penyediaan energi primer menurut jenis .......................................... 1 Tabel 1.2. Pertumbuhan pemakaian energi final menurut sektor ...................... 2 Tabel 2.1. Peran masing-masing sumber energi utama dalam penyediaan energi nasional ............................................................................... 3 Tabel 2.2. Konsumsi pupuk di sektor pertanian dari tahun 2000-2007 ........... 4 Tabel 2.3. Produksi pupuk urea per produsen tahun 200-2007 ......................... 5 Tabel 2.4. Konsumsi energi di sektor industri .................................................. 5 Tabel 2.5. Produksi gas alam ............................................................................ 6 Tabel 2.6. Nilai kalor per unit satuan beberapa jenis bahan bakar ................... 7 Tabel 2.7. Konsumsi energi per metrik ton urea dibeberapa produsen pupuk di Indonesia .................................................................................... 8 Tabel 2.8. Kebutuhan energi listrik untuk industri pupuk urea dan nonindustri pupuk urea ........................................................................ 9 Tabel 2.9. Low Heating Value (LHV) untuk komponen yang terkandung dalam gas alam .............................................................................. 10 Tabel 4.1. Neraca energi pada sub sistem gas turbin generator HITACHI (2006-J) (x 103 MJoule) ................................................................. 36 Tabel 4.2. Neraca energi pada sub sistem ketel uap panas buang (2003-U) (.103 MJ/jam) ................................................................................. 39 Tabel 4.3. Neraca energi pada sub sistem ketel uap paket I (2007-U) (.103 MJ/jam) ................................................................................. 41 Tabel 4.4. Neraca energi pada sub sistem ketel uap paket II (2007-UA) (.103 MJ/jam) ................................................................................. 43 Tabel 4.5. Neraca energi spesifik (kJ/kg urea) pada proses produksi pupuk urea ................................................................................................ 46 Tabel 4.6. Jumlah produksi pupuk urea serta jumlah karbondioksida (CO2) dan ammonia (NH3) selama bulan Maret 2009 ............................. 49 Tabel 4.7. Neraca energi di seksi sintesa (kJ/kg urea) ...................................... 50 Tabel 4.8. Neraca energi pada seksi dekomposisi/purifikasi (kJ/kg urea) ........ 52
Tabel 4.9. Neraca energi pada seksi recovery (kJ/kg urea) ............................... 54 Tabel 4.10. Neraca energi pada seksi kristalisasi dan prilling (kJ/kg urea) ...... 55 Tabel 4.11. Pemakaian energi listrik oleh urea plant ...................................... 60 Tabel 4.12. Konsumsi energi manusia pada proses produksi pupuk urea ........ 62
DAFTAR GAMBAR
Hal Gambar 2.1. Diagram proses pembuatan pupuk urea …………………..…..
11
Gambar 2.2. Diagram seksi pembuatan gas sintesa urea ...…………………
12
Gambar 2.3. Diagram alir seksi dekomposisi/purifikasi …………………...
13
Gambar 2.4. Diagram alir seksi recovery urea ……………………………..
14
Gambar 2.5. Diagram alir seksi kristalisasi dan Pembutiran ….…………..
15
Gambar 2.6. Diagram proses pretreatment … ……………………………..
16
Gambar 2.7. Diagram proses demineralisasi ……………..………………..
16
Gambar 3.1. Aliran proses dan definisi sub sistem sintesa …………………
22
Gambar 3.2. Aliran proses dan definisi sub sistem dekomposisi/purifikasi...
23
Gambar 3.3. Aliran proses dan definisi sub sistem recovery ………………
24
Gambar 3.4. Aliran proses dan definisi sub sistem kristalisasi …………….
25
Gambar 3.5. Aliran proses dan definisi sub sistem prilling ………………...
26
Gambar 3.6. Kesetimbangan massa dan energi (
[email protected]) ……
34
Gambar 4.1. Hubungan konsumsi bahan baku dan produksi listrik terhadap tanggal pengamatan …………………………………………..
38
Gambar 4.2. Hubungan konsumsi gas alam dan gas buang dari gas turbin generator dengan jumlah uap yang dihasilkan ketel uap panas buang dari tanggal 1 Maret hingga 9 Maret 2009 …………….
40
Gambar 4.3. Hubungan konsumsi gas alam dengan jumlah uap yang dihasilkan ketel uap paket I dati tanggal 1 Maret hingga 9 Maret 2009 ……………………………………………………
42
Gambar 4.4. Hubungan konsumsi gas alam dengan jumlah uap yang dihasilkan ketel uap paket II dari tanggal 1 Maret hingga 9 Maret 2009 ……………………………………………………
44
Gambar 4.5. Konsumsi energi spesifik secara keseluruhan selama bulan Maret 2009 …………………………………………………… Gambar 4.6. Neraca energi di seksi sintesa selama bulan Maret 2009 …… Gambar 4.7. Neraca energi pada seksi dekomposisi/purifikasi selama bulan
48 51
Maret 2009 ……………………………………………………
53
Gambar 4.8. Neraca energi pada seksi recovery selama bulan Maret 2009 ..
55
Gambar 4.9. Konsumsi energi spesifik pada seksi kristalisasi dan prilling selama bulan Maret 2009 ……………………………………..
56
Gambar 4.10. Karakteristik aliran material di urea plant …………………..
58
Gambar 4.11. Karakteristik aliran energi dalam proses pembuatan pupuk
58
urea ………………………………………………………… Gambar 4.12. Penomoran langkah proses penyediaan uap air dan kondensat uap (steam condensate) ………………………………………
61
Gambar 4.13. Hubungan produksi listrik dengan konsumsi oleh urea plant selama bulan Maret 2009 …………………………………...
62
DAFTAR LAMPIRAN
Hal 1. Tabel produksi uap oleh ketel uap dan pemakaiannya oleh urea plant
67
2. Contoh perhitungan konsumsi energi spesifik (specific energi consumption, SEC)
68
3. Data pengukuran pemakaian energi listrik oleh motor-motor penggerak pompa dan kompresor
69
4. Konsumsi gas alam bulan Maret 2009 (m3)
71
5. Konsumsi air umpan ketel bulan Maret 2009 (ton)
72
6. Komposisi gas alam bulan Maret 2009 (% mol)
73
7. Contoh perhitungan efisiensi gas turbin generator HITACHI (2006-J)
74
8. Contoh perhitungan efisiensi ketel uap panas buang (2003-U)
77
9. Contoh perhitungan efisiensi ketel uap paket I (2007-U)
79
10. Contoh perhitungan efisiensi ketel uap paket II (2007-UA)
83
11. Rincian konsumsi energi uap pada seksi sintesa dan seksi purifikasi
87
12. Rincian konsumsi energi uap pada seksi recovery dan seksi kristalisasi dan prilling 13. Rincian konsumsi energi listrik pada proses produksi pupuk urea
90 93
DAFTAR SIMBOL U-GA101
: Liquid ammonia feed pump
U-GA102
: Recycle solution feed pump
U-GA201
: Circulation pump for crystallizer
U-GA202
: Slurry feed pump
U-GA203
: Mother liquor tank
U-GA205
: Urea solution pump
U-GA302
: Circulating pump for prilling tower
U-GA401
: Recycle solution boost up pump
U-GA402
: High pressure absorber pump
U-GA403
: Low pressure absorber pump
U-GA404
: Ammonia boost up pump
U-GA405
: Aqua ammonia pump
U-GA406
: Water pump
U-GA407
: Off gas absorber recycle pump
U-GA408
: Off gas absorber pump
U-GB101
: CO2 compressor
U-GB102
: CO2 booster compressor
U-GB301
: Forced fan for dryer
U-GB302
: Induced fan for dryer
U-GB303
: Blower for fluidizing cooler
U-GB304
: Induced fan for prilling tower
U-GB401
: Off gas circulation blower
U-DA201
: High pressure decomposer
U-DA202
: Low pressure decomposer
U-DA203
: Gas separator
U-DA401
: High pressure absorber
U-DA402
: Off gas absorber
U-DC101
: Urea synthesis reactor
U-EA101
: Ammonia preheater I
U-EA102
: Ammonia preheater II
U-EA201
: Reboiler for high pressure decomposer
U-EA202
: Reboiler for low pressure decomposer
U-EA203
: Heat exchanger for low pressure decomposer
U-EA301
: Melter
U-EA401
: High pressure absorber cooler
U-EA402
: Low pressure absorber
U-EA404
: Ammonia condenser
U-EA405
: Ammonia recovery absorber
U-EA406
: Off gas condenser
U-EA407
: Off gas absorber cooler
U-EA408
: Off gas absorber final cooler
U-EE201
: Vacuum generator
U-FA161
: Knock out drum
U-FA201
: Crystallizer
U-FA203
: Mother liquor tank
U-FA401
: Ammonia reservoir
U-FA403
: Off gas absorber tank
U-FC301
: Cyclone
U-FD303
: Trommel
U-FD304
: Dust separator
U-FF301
: Fluidizing dryer
U-GF201
: Centrifuge
U-PF301
: Distributor
U-PF302
: Dust chamber
U-TA301
: Prilling tower
DAFTAR ISTILAH :Tempat
Ammonia condenser
pengembalian
ammoniak
yang
dimurnikan oleh high pressure absorber ke reaktor Ammonia preheater
: ammonia untuk pemanasan mula yang digunakan di seksi recovery
Ammonia recovery absorber : Pemanfaatan kembali ammonia yang tidak masuk ke kristalisasi pada recovery Ammonia reservoir
: Tempat pengembalian ammonia yang dimurnikan oleh high pressure absorber ke reaktor
BFW
: Boiler Feed Water, air pengumpan ketel uap
Blowdown drum
: Tangki penerima uap air yang bertekanan rendah
BOE
: Barrel Oil Equivalent
Condensate cooler
: Alat pendingin kondensat uap air
Centrifuge
: Tempat pemisahan larutan yang terbentuk menjadi kristal oleh vacuum crystallizer
Cyclone
: Penghisap udara untuk memisahkan kristal urea dengan debu
Control room
: Tempat pengawasan proses produksi
Dekomposisi
: proses penguraian ammonium karbamat
Desuperheater
: Tempat penurunan temperatur
Filter
: Alat penyaring
Floc
: Gumpalan lumpur/kotoran
Flokulasi
:
Proses
penyatuan
partikel
padatan
kecil
membentuk floc Floctreater
: Tempat terjadinya proses flokulasi
Flush Drum
: Tempat pemanfaatan blow down boiler menjadi Low Steam di utility plant
HS
: High Steam, uap air tekanan tinggi
Koagulasi
: Proses pembentukan floc menjadi gumpalan yang lebih besar
KO Drum
: Knock Out Drum
LS
: Low Steam, uap air tekanan rendah yaitu 3.5 kg/cm2 dengan suhu 150oC
LHV
: Low Heating Value
Melter
: Tempat melelehkan kristal-kristal urea yang tidak tersaring di prilling tower dengan uap air sebagai pemanas
MMBTU
: Million Metrik British Thermal Unit (1 kJ = 0.9478171 BTU; 1 kkal = 4.1868 kJ)
MMSCFD
: Million Metric Square Cubic Feet per Day
Mother liquor
: Larutan induk yang memiliki 0.1% berat pada daerah kristalisasi
ML Tank
: Mother Liquor Tank, tangki berisi larutan urea
MT/tahun
: Metrik ton per tahun
MS
: Medium Steam, uap air tekanan sedang yaitu 42 kg/cm2 dengan suhu 400 oC
Prilling Tower
: Menara pengkristalan urea
Steam Drum
: Tangki uap air
TOE
: Ton of Oil Equivalent
TSCF
: Ton Square Cubic Feet
Utility plant
: Unit penyedia bahan baku
I. PENDAHULUAN LATAR BELAKANG Saat ini cadangan energi dunia semakin berkurang. Kecenderungan berkurangnya energi dunia ini telah dilukiskan oleh Meadows dan kawankawannya dari kelompok Roma (Club of Rome) (Meadows, 1972 dalam Abdullah, dkk, 1998). Indonesia sendiri saat ini memiliki cadangan gas bumi sebesar 165 TSCF status 1 Januari 2007. Dengan kondisi saat ini, cadangan gas Indonesia mencukupi untuk 62 tahun. Data mengenai penyediaan energi primer menurut jenis energinya dan pemakaian energi final di berbagai sektor disajikan pada Tabel 1.1. dan Tabel 1.2. Tabel 1.1. Penyediaan energi primer menurut jenis Minyak bumi Tahun
Batu bara
dan ekspor/impor BBM
Gas bumi dan ekspor/impor
Tenaga air
(LPG dan
Panas bumi
Biomassa
Jumlah
LNG) BOE
2000
93,831,548
415,011,903
165,655,289
25,248,895
9,596,400
269,073,181
978,417,215
2001
119,125,379
442,033,714
172,083,821
29,380,607
9,960,940
268,970,034
1,041,554,495
2002
122,918,549
452,817,870
188,822,314
25,038,179
10,248,040
270,230,078
1,070,075,031
2003
128,658,448
456,647,707
204,142,054
22,937,538
10,375,200
272,005,374
1,094,766,321
2004
128,276,301
498,117,696
187,554,081
24,882,086
11,077,000
271,806,233
1,121,713,397
2005
173,554,586
496,143,612
191,189,376
27,120,985
10,910,460
271,094,208
1,170,013,227
2006
207,861,993
462,066,984
196,599,386
24,256,796
11,182,742
276,329,431
1,178,297,331
2007
258,174,000
475,436,625
183,623,636
28,451,261
11,421,759
274,443,321
1,231,550,602
Sumber : Handbook of Energy and Economic Statistics of Indonesia, 2008
Dari Tabel 1.1. dapat dilihat bahwa ketersediaan energi terutama energi tidak terbarukan (non renewable) dari tahun 2000 sampai tahun 2005 pertumbuhannya terus menurun sedangkan pemakaiannya terus meningkat baik di sektor industri, transportasi maupun penggunaan untuk non-energi seperti bahan baku untuk industri pembuatan pupuk dan juga industri petrokimia.
Tabel 1.2. Pertumbuhan pemakaian energi final menurut sektor (BOE) Penggunaan non
Tahun
Industri
Rumah tangga
Komersial
Transportasi
Lainnya
Total
2000
192,829,978
88,048,241
19,218,814
139,178,658
29,213,878
468,489,569
40,393,109
2001
196,894,577
89,102,357
20,005,525
148,259,584
30,585,607
484,847,650
48,524,092
2002
192,720,623
86,651,387
20,315,203
151,498,823
29,998,546
481,184,582
48,534,290
2003
178,175,028
88,746,537
20,967,212
156,232,909
28,445,436
472,567,122
48,317,775
2004
193,030,230
90,769,678
23,989,565
178,374,391
31,689,809
517,853,673
62,375,806
2005
218,672,685
89,159,162
24,819,117
178,452,407
29,102,166
540,205,537
54,352,435
2006
233,417,141
84,624,012
24,786,114
170,118,773
25,936,873
538,882,913
64,759,190
2007
258,373,721
87,847,779
26,494,973
179,135,822
24,912,051
576,764,346
64,759,190
energi *)
Catatan : *) digunakan sebagai bahan baku industri pupuk dan petrokimia Sumber : Handbook of Energy and Economic Statistics of Indonesia, 2008
Mengingat ketersediaan energi dan pemakaian energi kenaikannya tidak berimbang, maka diperlukan suatu upaya konservasi untuk memelihara kelestarian sumber daya yang ada melalui penggunaan sumber daya secara bijaksana bagi tercapainya keseimbangan antara pembangunan, pemerataan dan pengembangan lingkungan hidup. Langkah awal yang dapat dilakukan untuk konservasi energi adalah dengan melaksanakan audit energi secara berkala. Audit energi akan membantu menyediakan pola penggunaan energi secara detil serta distribusinya dalam suatu sistem proses, bentuk bentuk energi, dan sumber energi yang digunakan. Sehingga, apabila terjadi pemborosan energi maka akan dapat segera teridentifikasi.
TUJUAN Secara umum tujuan dari penelitian ini adalah melakukan audit energi pada proses produksi pupuk urea di PT. PUPUK KUJANG. Secara khusus tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Mengkaji bentuk, sumber dan aliran energi pada proses produksi pupuk urea di PT. PUPUK KUJANG 1A. 2. Menghitung jumlah energi yang dibutuhkan untuk memproduksi per kg urea. 3. Menghitung efisiensi penggunaan energi di tiap seksi pada proses produksi pupuk urea. 4. Mengidentifikasi seksi atau proses yang kurang efisien.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. KEBUTUHAN ENERGI DI INDONESIA Sebagai salah satu anggota dari negara-negara pengekspor minyak (OPEC), pembangunan nasional banyak dipengaruhi oleh naik turunnya ekspor minyak bumi dan gas. Namun, mengingat minyak bumi dan gas alam termasuk ke dalam sumber energi tidak terbarukan dan diperkirakan cadangan minyak bumi dan gas alam tersebut semakin menurun, maka pemerintah terus berusaha menggalakan usaha-usaha penghematan energi dan pengembangan sumber energi alternatif, seperti terlihat pada Tabel 2.1. berikut. Tabel 2.1. Peran masing-masing sumber energi utama dalam penyediaan energi nasional Jenis Energi Crude oil and fuel export/import Batu bara Gas alam dan ekspor/impor (LPG dan LNG)
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
42.42%
42.44%
42.32%
41.71%
44.41%
42.40%
39.21%
38.60%
9.59%
11.44%
11.49%
11.75%
11.44%
14.83%
17.64%
20.96%
16.93%
16.52%
17.65%
18.65%
16.72%
16.34%
16.69%
14.91% 2.31%
Tenaga air
2.58%
2.82%
2.34%
2.10%
2.22%
2.32%
2.06%
Panas bumi
0.98%
0.96%
0.96%
0.95%
0.99%
0.93%
0.95%
0.93%
Biomassa
27.5%
25.82%
25.25%
24.85%
24.23%
23.17%
23.45%
22.28%
Sumber : Handbook of Energy and Economic Statistics of Indonesia 2008
Sebagai negara dengan tingkat kebutuhan energi tinggi, dimana pada tahun 2007 konsumsi energi final di Indonesia pada sektor industri yaitu sebesar 300.48 juta BOE, sektor rumah tangga sebesar 318.71 juta BOE, sektor komersial sebesar 27.90 juta BOE, sektor transportasi sebesar 179.14 juta BOE, sektor lainnya sebesar 24.91 juta BOE dan sektor non energi sebesar 64.76 juta BOE (Handbook of Energy and Economic Statistics of Indonesia 2008). Indonesia relatif kurang memiliki akses ke sumber energi komersial. Hal ini, menyebabkan pemakaian energi per kapita masih rendah dibandingkan negara-negara lainnya. Konsumsi perkapita untuk saat ini hanya sekitar 3 SBM (Setara Barel Minyak) atau yang sama dengan sepertiga konsumsi perkapita rata-rata negara ASEAN. Fakta juga menunjukkan sekitar
separuh dari keseluruhan rumah tangga belum terlistriki (Republika, 23 Februari 2005). Sementara dua pertiga dari total kebutuhan energi nasional sendiri berasal dari energi komersial dan sisanya berasal dari biomassa yang digunakan secara tradisional. Data dari dokumen HDI (Human Development Index) 2003 menyebutkan konsumsi tenaga listrik di Indonesia masih 345 kWh/kap. Angka ini masih di bawah Malaysia yang sudah mencapai 631 kWh/kap.
B. KEBUTUHAN ENERGI PADA INDUSTRI PUPUK 1. Konsumsi Pupuk Indonesia Konsumsi pupuk di Indonesia dari tahun ke tahun mengalami peningkatan sama halnya seperti yang terjadi di dunia. Kenaikan konsumsi pupuk terlihat pada Tabel 2.2. Sedangkan total produksi pupuk Indonesia dapat dilihat pada Tabel 2.3. Tabel 2.2 Konsumsi pupuk di sektor pertanian dari tahun 2000-2007 Tahun
UREA
AS
TSP/SP.36
KCL
Total (ton)
2000
2,673,113
594,710
623,260
400,000
4,291,083
2001
4,069,585
580,724
778,689
425,000
5,853,998
2002
4,022,387
529,399
670,775
450,000
5,672,561
2003
4,336,729
511,129
1,414,091
63,715
6,325,664
2004
4,656,723
633,404
789,164
1,012,295
7,091,586
2005
4,842,537
651,986
778,706
947,212
7,220,441
2006
5,107,886
684,100
817,033
1,039,295
7,648,314
2007 5,010,434 745,378 802,812 1,382,166 Sumber : Assosiasi produsen pupuk Indonesia (APPI)
7,940,790
Menurut Erwin Syamsuar (1986) dalam Suryadi (1994), minimal ada enam faktor yang mempengaruhi penggunaan pupuk di Indonesia, yaitu intensifikasi dan ekstensifikasi pertanian, harga dan subsidi pupuk, kebijaksanaan perkreditan, penetapan harga dasar komoditi pangan oleh pemerintah, keberhasilan promosi/penyuluhan, dan kelancaran sistem distribusi.
Tabel 2.3. Produksi pupuk urea per produsen tahun 2000 – 2007 Tahun
PUSRI
KUJANG
KALTIM
AAF
PIM
PETRO
Total (ton)
2000
1,924,820
580,030
2,237,595
586,798
664,201
341,434
6,334,878
2001
2,005,250
552,646
2,105,550
122,832
220,367
313,116
5,319,761
2002
2,032,680
552,984
2,081,827
601,629
586,035
151,066
6,006,221
2003
2,053,410
597,597
2,023,321
305,598
491,016
260,176
5,733,121
2004
2,187,550
526,899
2,272,289
-
336,321
344,356
5,667,000
2005
2,045,860
537,563
2,665,021
-
195,847
404,364
5,848,655
2006
2,051,250
851,579
2,214,961
-
205,225
331,677
5,654,692
2007 2,020,760 874,104 2,344,719 Sumber : Assosiasi produsen pupuk Indonesia (APPI)
244,428
381,845
5,865,856
2. Input Energi Pada Industri Pupuk Energi sangat dibutuhkan untuk berjalannya suatu proses di industri, baik industri pertanian maupun industri penunjang pertanian, salah satunya industri pupuk. Jenis energi yang digunakan di industri pupuk urea yaitu energi gas alam, steam dan listrik. Jumlah konsumsi energi di sektor industri dapat dilihat pada Tabel 2.4. berikut. Tabel 2.4. Konsumsi energi di sektor industri (ribu BOE) Bahan bakar
Batu bara
Gas
ADO
58,981
36,060
87,111
4,219
37,171
2001
55,186
37,021
84,167
4,160
2002
52,305
38,698
65,594
2003
50,167
32,077
2004
46,917
2005
Total bahan bakar
LPG
Listrik
Total
IDO
Bahan bakar minyak
8,008
25,581
74,979
1,073
20,850
279,054
39,458
7,735
26,680
78,033
972
21,819
277,198
3,955
38,828
7,311
25,596
75,690
1,093
22,578
255,958
91,335
3,980
37,398
6,358
20,756
68,492
808
22,373
265,252
55,344
89,254
4,012
42,986
5,862
21,859
74,719
1,101
24,719
292,054
43,920
65,744
90,180
3,856
39,929
4,830
15,213
63,828
1,131
26,021
290,824
2006
46,676
89,043
93,835
3,395
34,730
2,567
17,073
57,765
1,453
28,335
317,107
2007
42,108
121,800
79,723
3,352
33,787
1,422
13,856
52,418
1,242
28,077
325,522
Tahun
Biomassa
2000
Minyak tanah
Sumber : Handbook of Energy and Economic Statistics of Indonesia 2008
Dari Tabel 2.4. terlihat bahwa energi yang paling tinggi dikonsumsi di industri adalah gas, yaitu sebesar 93,835,000 BOE pada tahun 2006. Biasanya gas di industri digunakan sebagai bahan bakar dan di industri tertentu gas juga digunakan sebagai bahan baku produksi, seperti
pada industri pupuk nitrogen (urea). Pupuk nitrogen adalah pupuk mineral terpenting dalam penggunaan energi sebagai nutrisi tanaman di dunia pertanian dalam kebutuhan energi. Konsumsi dunia terhadap pupuk nitrogen bertambah dari 36% juta ton nutrisi pada 1972 (30% di negara berkembang) menjadi 61.2% ton nutrisi pada 1982 (43% di negara berkembang) (Abdullah, 1998). Di Indonesia sendiri, kebutuhan gas alam disuplai oleh pertamina dan kontrak pembagian produksi dengan sejumlah kontraktor production sharing. Sedangkan konsumsi gas alam di industri pupuk urea yaitu sekitar 7% dari semua produksi gas nasional (Zaenal dalam majalah Trust, 2004). Jumlah gas alam yang diproduksi dapat dilihat pada Tabel 2.5. Tabel 2.5. Produksi gas alam Tahun Pertamina 2000 346,483 2001 346,710 2002 334,745 2003 336,966 2004 383,870 2005 379,612 2006 306,482
(MMSCF) Kontrak pembagian produksi Total 2,554,896 2,901,379 2,460,440 2,807,150 2,707,130 3,041,875 2,818,277 3,155,243 2,646,262 3,030,132 2,605,729 2,985,341 2,647,617 2,954,099
Sumber : Direktorat Jendral minyak dan gas dalam Handbook of Energy and Economic Statistics of Indonesia 2007
Kebutuhan energi dalam bidang industri dan pertanian dapat dibagi menjadi dua, yaitu energi langsung dan energi tidak langsung. a. Energi Langsung Energi langsung merupakan energi yang digunakan secara langsung pada proses produksi yaitu berupa bahan bakar fosil (Abdullah, 1998). Input energi listrik merupakan energi yang penting, terutama untuk proses produksi yang banyak menggunakan motor listrik. Kebutuhan terhadap energi listrik pada tiap jenis proses produksi tidak sama. Adanya perbedaan tersebut tergantung dari jenis dan kondisi peralatan produksi yang digunakan.
Sedangkan besarnya jumlah konsumsi energi spesifik dari suatu proses di industri maupun dalam bidang pertanian dipengaruhi oleh sumber energi yang digunakan. Masing-masing sumber energi memiliki nilai kalor yang berbeda-beda sehingga akan menghasilkan nilai energi total yang berbeda pula. Perbedaan nilai kalor dari beberapa jenis bahan bakar dapat dilihat pada Tabel 2.6. Tabel 2.6. Nilai kalor per unit satuan beberapa jenis bahan bakar Unit Nilai kalor satuan (MJ/unit) Gasolin 1 32.24 Diesel 1 38.66 Minyak diesel 1 38.66 LPG 1 26.10 Gas alam m3 41.38 Baru bara keras Kg 30.23 Batu bara lunak Kg 30.39 kayu keras Kg 19.26 kayu lunak Kg 17.58 Listrik KWh 3.60 Sumber : Cervinca dalam Suryadi (1994) Sumber energi
Input produksi (MJ/unit) 8.08 9.12 9.12 6.16 8.07 2.36 2.37 1.44 1.32 8.39
Nilai kalor total (MJ/unit) 40.32 47.78 47.78 32.26 49.45 32.59 32.76 20.70 18.90 11.99
b. Energi Tidak Langsung Energi tidak langsung merupakan energi yang digunakan untuk memproduksi suatu input produksi selain energi bahan bakar dan listrik. Energi tidak langsung dapat berupa materi penyusun produk atau mesin-mesin dan energi manusia. Energi manusia lebih dikenal sebagai energi biologis. Energi biologis dapat berperan sebagai energi langsung jika berupa suatu kerja, disebut tenaga manusia. Energi biologis adalah energi yang bersumber dari hasil kegiatan biologis, seperti tenaga manusia, tenaga hewan dan kemampuan tumbuh pada tanaman. Setiap orang memiliki kapasitas kerja yang berbeda-beda tergantung dari : a. Sifat pekerja yang meliputi umur, kekuatan dan tingkat keterampilan. b. Tingkat konsumsi makanan dan oksigen. c. Macam kegiatan.
d. Lamanya bekerja. Semakin lama bekerja semakin tidak efisien. e. Kondisi lingkungan, seperti suhu, kelembaban dan lainnya. Zander (1973) dalam Sigit (1981) berpendapat bahwa energi yang dimanfaatkan oleh seseorang secara efektif untuk melakukan kerja hanya 10-30% dari energi total yang dibutuhkan untuk mengerjakan aktifitas tersebut. Untuk aktivitas yang sedang, seperti pekerjaan pada industri kecil (beberapa pekerjaan pertanian, ibu rumah tangga dan siswa) kebutuhan energi adalah 9,210 kJ/hari untuk wanita standar berbobot 55 kg dan berumur 25 tahun. Sedangkan untuk lakilaki standar berbobot 65 kg dan berumur 25 tahun kebutuhan energi adalah 12,560 kJ/kg. (FAO & WHO, 1974 dalam Abdullah, 1998). Jumlah energi langsung dan tidak langsung yang digunakan untuk memproduksi suatu barang disebut embodied energy. Menurut Doering (1978) dalam Sulistiono (2008) embodied energy adalah energi yang digunakan secara tidak langsung pada produksi pertanian, dalam hal ini yaitu energi untuk memproduksi mesin, peralatan, pupuk, pestisida, bangunan dan bahan pendukung lainnya. Setiap produsen pupuk urea mengkonsumsi jumlah energi yang berbeda-beda. Konsumsi energi per ton urea dibeberapa produsen pupuk urea dapat dilihat pada Tabel 2.7. Tabel 2.7. Konsumsi energi per metrik ton urea dibeberapa produsen pupuk di Indonesia Pabrik PUSRI I PUSRI II PUSRI III PUSRI IV PUPUK KUJANG 1A AAF PIM 1 KALTIM I KALTIM II KALTIM III Sumber : PII, 1992
Konsumsi Energi (MMBTU/MT) 42,600 33,600 32,850 32,850 34,140 32,200 32,200 36,120 30,430 24,730
Gas alam selain digunakan sebagai bahan bakar (sumber energi langsung), juga digunakan sebagai bahan baku pembuatan pupuk. Selain gas alam (sumber energi langsung), energi yang diperlukan dalam proses produksi pupuk urea adalah energi listrik. Energi listrik digunakan untuk menggerakkan motor listrik. Kebutuhan energi listrik untuk industri pupuk urea dapat dilihat pada Tabel 2.8. Tabel 2.8. Kebutuhan energi listrik untuk industri pupuk urea dan nonindustri pupuk urea Energi listrik kWh % Industri pupuk urea 691,023,679 3.70 Industri non-pupuk urea 17,990,927,720 96.30 Total 18,681,951,399 100 Sumber : BPS, 1992 dalam Suryadi (1994) Jenis industri
C. PROSES PRODUKSI PUPUK UREA DI PT. PUPUK KUJANG Urea pertama kali ditemukan pada tahun 1773 yaitu terdapat didalam urine. Orang pertama yang berhasil mensintesis urea dari amonia dan asam sianida adalah Woehler pada tahun 1828 dan penemuan ini dianggap sebagai penemuan pertama yang berhasil mensintesa zat organik dari zat anorganik. Proses yang menjadi dasar dari proses pembuatan urea saat ini adalah proses dehidrasi yang ditemukan oleh Bassarow pada tahun 1870 yang mensintesis urea dari pemanasan ammonium karbamat. Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan urea adalah gas alam, air dan udara. Sifat-sifat gas alam biasanya diwakili oleh komponenkomponen yang terkandung dalam gas alam. Komponen terbesar dalam gas alam adalah metan (CH4). Tetapi terdapat juga etana, propane, butane, pentane, karbondioksida, hidrogen dan argon. LHV (Low Heating Value) dari masing-masing komponen tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.11. Pabrik pupuk urea yang diaudit ini didesain untuk memproduksi 1,725 ton urea prill per hari. Pabrik ini menggunakan teknologi Mitsui Toatsu Total Recycled C Improved yang memiliki sifat mudah dioperasikan, investasi pembangunan yang rendah, biaya operasi rendah dan memiliki produk dengan
kualitas tinggi. Proses tersebut dikembangkan oleh Toyo Engineering Corporation (TEC) Jepang. Tabel 2.9. Low Heating Value (LHV) untuk komponen yang terkandung dalam gas alam Komponen
LHV (MJ/kg)
CO2 CO Ar N2 CH4
50.009
C2H6
47.794
C3H8
46.357
i-C4H10
45.613
n-C4H10
45.752
i-C5H12
45.241
n-C5H12
45.357
Jumlah 326.123 Sumber : http://ecen.com/eee48/eee48e/carbon_content_n_gas_using_heat_values.htm (Rabu, 16 Juli 2008)
Secara keseluruhan proses produksi pupuk urea di PT. PUPUK KUJANG dibagi dalam empat plant yaitu utility plant, ammonia plant, urea plant dan bagging plant. Keempat plant tersebut satu sama lain saling berkaitan. Utility plant menyediakan air bersih untuk air minum, perkantoran dan juga air bebas mineral yang digunakan oleh seluruh dinas sebagai air umpan ketel, steam yang digunakan untuk menggerakkan turbin, instrument air dan plant air, cooling water dan listrik dari gas turbin generator. Ammonia plant menghasilkan ammonia dan karbondioksida untuk dikirim ke urea plant sebagai bahan baku pembuatan urea. Setelah diproses di urea plant menjadi urea curah, selanjutnya dikirim ke bagging plant untuk dikantongkan sebelum di jual ke konsumen. Secara umum proses produksi pupuk urea dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Diagram proses pembuatan pupuk urea (Pratiwi, 2008) Proses produksi pupuk urea sendiri dibagi dalam beberapa tahapan proses (seksi) yang dilakukan di PT. PUPUK KUJANG, yaitu seksi sintesa, seksi dekomposisi/ purifikasi, seksi recovery serta seksi kristalisasi dan prilling. 1. Seksi Sintesa Pada seksi ini, urea diproduksi melalui reaksi antara NH3 dan CO2 yang sangat eksotermik membentuk ammonium karbamat. Kemudian diikuti dehidrasi endotermik ammonium karbamat membentuk urea. Reaksi yang terjadi dalam reaktor sintesa adalah : CO2 + 2NH3
NH4CO2NH2 (ammonium karbamat)
NH4CO2NH2 -38.3 kcal/g.mol (ammonium karbamat)
NH2CONH2 + H2O
+7.8 kcal/g.mol
(urea)
Produk yang keluar dari reaktor adalah urea dan ammonium karbamat. Reaksi tersebut dipengaruhi oleh temperatur, tekanan, perbandingan ammonia dan karbondioksida, dan jumlah air. Temperatur yang optimal dalam reaktor adalah 200oC, yaitu temperatur dimana konversi mendekati kesetimbangan dalam waktu tinggal (residence time) 0.3-1 jam. Sedangkan tekanan optimum dalam reaktor adalah 200 kg/cm2 karena konversi ammonium karbamat menjadi urea hanya terjadi pada fase cair sehingga kondisi operasi dalam reaksi sintesa ini memiliki tekanan dan temperatur yang tinggi. Perbandingan ammonia dan karbondioksida berkisar antara 3.5 - 4. Kelebihan ammonia akan mempercepat reaksi yang pertama dan
mencegah terjadinya reaksi pembentukan biuret. Biuret yang berlebih tidak dikehendaki karena merupakan racun bagi tanaman. 2NH2COONH2
NH2CONHCONH4 + NH3
Reaksi kedua dari pembentukan urea dipengaruhi oleh jumlah air. Dengan adanya air, maka urea yang terbentuk dari karbamat akan berkurang. Sehingga mengurangi konversi pembentukan urea. Secara lebih jelas, proses pada seksi sintesa dapat dilihat pada Gambar 2.2. NH4COONH2 Seksi
NH3 CO2
Seksi
NH3 + CO2
Dekomposisi
Sintesa
NH4COONH2
/ Purifikasi NH2COONH +H2O
NH3 + CO2
Seksi Kristalisasi
Seksi Pembutiran
NH3 dan CO2
NH4COONH2
Seksi Larutan recycle
Recovery
Urea curah ke unit pengantongan
Gambar 2.2. Diagram seksi pembuatan gas sintesa urea (Pratiwi, 2008)
2. Seksi Dekomposisi/Purifikasi Pada seksi ini terjadi proses pemisahan ammonium karbamat, air, dan kelebihan ammonia dari larutan urea. Proses ini berlangsung dengan pemanasan dan tekanan yang diturunkan. NH4CO2NH2 (ammonium karbamat)
CO2 + NH3
+42.3 kcal/g.mol
Untuk memisahkan ammonium karbamat dan kelebihan ammonia dari larutan urea, sebelum dialirkan ke crystallizer dilakukan tiga tahap
dekomposisi, yaitu dari tekanan 17.0 kgf/cm2, 2.5 kgf/cm2, sampai tekanan atmosfir. Dekomposisi ini dilakukan pada suhu 1200C - 1650C. Proses hidrolisa urea: NH2CNH2 + H2O
CO2 + 2NH3
+28.4 kcal/g.mol
(urea) Proses hidrolisa ini akan mengurangi kadar urea didalam larutan sehingga pada saat proses ini berlangsung harus dikontrol dengan ketat untuk mengurangi kehilangan produk. Proses ini terjadi pada suhu tinggi, tekanan rendah dan waktu tinggal (residence time) yang lama. Pada suhu diatas 900C, urea akan terkonversi menjadi biuret dan ammonia. Secara lebih jelas, proses pada seksi dekomposisi/purifikasi dapat dilihat pada Gambar 2.3. Urea, air, biuret, ammonium karbamat, NH3 sisa dari seksi sintesa
Gas NH3 dan CO2 ke seksi recovery
High Pressure
Low Pressure
Decomposer
Decomposer
Larutan Gas Separator
urea, biuret ke seksi kristalisasi
Urea, biuret, gas terlarut dan sisa ammonium karbamat
Urea, biuret, gas terlarut dan air
Gas sisa dari seksi recovery untuk stripping
Gambar 2.3. Diagram alir seksi dekomposisi/purifikasi (Pratiwi, 2008)
3. Seksi Recovery Gas-gas ammonia dan karbondioksida yang telah bereaksi setelah dekomposisi ammonium karbamat dikembalikan ke reaktor sintesis.
Metoda pengembalian gas-gas yang tidak bereaksi diklasifikasikan menjadi : -
Memisahkan dan mengembalikannya sebagai gas
-
Mengembalikannya sebagai larutan (slurry)
Gambar 2.4. Diagram alir seksi recovery urea (Pratiwi, 2008)
4. Seksi Kristalisasi dan Pembutiran (Prilling) Larutan urea di seksi purifikasi/dekomposisi dikristalkan secara vakum dan dipisahkan dengan centrifuge. Setelah itu dikeringkan dengan udara panas sehingga kadar airnya menjadi 0.3 % berat. Agar kadar biuret tetap (<0.1% berat), semua larutan induk yang mengandung hampir semua biuret dikembalikan ke seksi recovery yang berguna sebagai larutan penyerap ammonia dan karbondioksida tersebut dikembalikan ke reaktor. Larutan urea (75%) dan biuret dari seksi purifikasi masuk ke crystallizer untuk dikristalkan dan dihilangkan kadar airnya. Larutan urea yang telah dikristalkan masuk ke centrifuge untuk dipisahkan antara larutan urea dengan kristal urea. Larutan urea kemudian masuk ke dalam
mother liquor tank (ML tank). Sedangkan urea dalam bentuk kristal masuk ke dalam fluidizing dryer untuk dikeringkan yang kemudian masuk ke cyclone untuk dipisahkan dengan debu (dust). Debu (dust) masuk ke dust separator sedangkan kristal urea masuk ke melter untuk dilelehkan dengan uap sebagai pemanas. Kemudian lelehan mengalir melalui distributordistributor dan membentuk tetesan-tetesan yang memadat dengan adanya pendinginan oleh udara dalam prilling tower untuk memperkecil pembentukan biuret. Waktu tinggal dalam prilling tower diusahakan sekecil mungkin. Dalam prilling tower, kadar air dibuat sekecil mungkin agar diperoleh butiran yang keras. Kemudian butiran tersebut disaring dengan ayakan trommel untuk memisahkan butiran-butiran yang berukuran lebih (oversize) dari butiran-butiran yang dikehendaki. Setelah itu butiran yang dikehendaki disimpan dalam bulk storage.
Gambar 2.5. Diagram alir seksi kristalisasi dan pembutiran (Pratiwi, 2008) Tahapan proses produksi pupuk urea di atas didukung oleh beberapa unit penunjang. Unit penunjang yang diperlukan antara lain unit pengolahan air untuk air umpan ketel, unit pembangkit uap dan unit pembangkit listrik.
1. Unit pengolahan air Unit pengolahan air bertujuan untuk mengolah air baku menjadi air bersih. Unit pengolahan air terdiri dari dua proses, yaitu : a. Pretreatment Pretreatment bertujuan untuk mengolah air baku menjadi air bersih dengan pH 7.0 – 7.5 dan kekeruhan maksimum 2.0 ppm. Proses yang dilakukan pada pretreatment yaitu koagulasi, flokulasi, sedimentasi dan filtrasi. Secara umum proses pretreatment dapat dilihat pada diagram alir di bawah ini. Raw water
Premix
Floctreater
tank
Tangki
Sand filter
penampungan
(pasir 6 biji)
air bersih Air bersih
Gambar 2.6. Diagram proses pretreatment (Pratiwi, 2008)
b. Demineralisasi Demineralisasi bertujuan untuk mengolah air bersih menjadi air bebas mineral yang akan digunakan sebagai air umpan ketel dengan cara pertukaran ion. Secara umum proses demineralisasi dapat dilihat pada diagram berikut : Air bersih
Carbon Filter
Cation
Anion
Mix Bed
Exchanger
Exchanger
Polisher
Air bebas mineral
Gambar 2.7. Diagram proses demineralisasi (Pratiwi, 2008)
2. Unit pembangkit uap Uap yang digunakan dalam memproduksi pupuk urea dihasilkan oleh ketel uap. Terdapat tiga jenis ketel uap yaitu ketel uap paket I, ketel uap paket II dan ketel uap panas buang. Jenis uap yang dihasilkan dari ketiga jenis ketel uap ini adalah medium steam yang memiliki tekanan 42.2
kg/cm2 dengan suhu 399oC. Selain medium steam dihasilkan juga low steam yang didapatkan dengan cara memanfaatkan air blow down dari buangan
ketel
uap
yang
masih
memiliki
suhu
tinggi
dengan
mengalirkannya ke flush drum sehingga didapatkan tekanan 3.5 kg/cm2 dengan suhu 150oC. Selain melalui flush drum, low steam juga didapatkan dengan melewatkan medium steam ke let down valve dan juga dari uap keluaran exhaust turbine. 3. Unit pembangkit listrik Listrik yang digunakan untuk proses produksi pupuk urea dihasilkan oleh gas turbin generator yang memiliki kapasitas power 18.350 MVA dengan tegangan 13.6 – 13.8 kV/50 Hz. Selain dari gas turbin generator terdapat juga cadangan listrik dari PLN sebesar 10 MW, stand by generator sebanyak dua buah dengan power masing-masing 750 kW, emergency generator dan UPS (Uninterrupted Power Supply).
D. AUDIT ENERGI Menurut Malcolm Slesser (1982) dalam Suryadi (1994), audit energi adalah suatu perhitungan aliran energi dalam sebuah proses produksi, biasanya agar proses tersebut menjadi ekonomis. Menurut Wayne C. Turner (1982) , langkah-langkah dalam audit energi adalah sebagai berikut : 1. Pengumpulan data (Data Gathering) Teknik pengumpulan data ini meliputi : a. Teknik analisis pendahuluan a. Pengumpulan data tetapan-tetapan peralatan, pabrik/mesin, tetapan pendukung dalam menganalisis aliran energi pada setiap sub sistem b. Catatan lapangan c. Pengoperasian data terhadap persamaan yang telah ada d. Uji coba peralatan/unjuk kerja
2. Teknik analisis (Analytical Techniques) Tahapan analisis ini meliputi : a. Menganalisa konsep penambahan biaya untuk tahapan tertentu bilamana diperlukan b. Menganalisis kesetimbangan massa dan energi c. Menganalisis energi yang masuk dan yang keluar pada tiap sub sistem d. Menganalisis pindah panas e. Mengevaluasi sifat muatan listrik f. Membuat model dan simulasi 3. Evaluasi biaya peralatan/perbaikan peralatan 4. Membuat laporan hasil perhitungan konsumsi energi Tahap ini merupakan langkah akhir dalam perumusan audit energi yang meliputi : a. Laporan utama, merupakan hasil keseluruhan dari proses audit (mulai dari bahan baku sampai barang jadi siap dipasarkan b. Laporan biasa, merupakan data hasil perhitungan harian dan belum dijadikan hasil audit yang baku c. Laporan efektivitas pengelolaan peralatan auditing maupun peralatan pabrik d. Laporan tinjauan (review) tiap tahapan proses. Sedangkan menurut tim KONEBA (1989), metode audit energi yang dilakukan di PT. Pupuk Kalimantan Timur terdiri dari dua tahap, yaitu : 1. Tahap pendahuluan (Preliminary Energy Audit) Pemeriksaan pendahuluan adalah pengumpulan data awal dan analisa pendahuluan, yang terdiri dari : a. Pengelompokan sumber data (Organize Resources) b. Mengidentifikasi
data-data
yang
diperlukan
(Identify
Requirements) c. Pengumpulan data (Collect Data) d. Analisa data (Analize Data) e. Membuat rencana pengembangan (Develop Action Plan)
Data
2. Pemeriksaan Menyeluruh (Detailed Energy Audit) Pemeriksaan energi secara umum/menyeluruh adalah melakukan penjajagan (surveying) terhadap peralatan yang dipakai di suatu pabrik dan melakukan analisa, baik terhadap alat yang tetap digunakan secara kontinyu maupun alat yang bersifat tidak tetap. Tahapan pada pemeriksaan energi secara menyeluruh ini meliputi : a. Evaluasi pengelolaan energi harian (Review the energy management program to date) b. Pemeriksaan energi pendahuluan (Conduct a preliminary energy audit) c. Rencana pengembangan aktivitas pabrik (Develop action plan) d. Pemilihan bagian yang akan diaudit (Select scope of the detailed energy audit) e. Persiapan kelengkapan kerja (Complete preparatory work) f. Pemeriksaan dan pencatatan data lapangan (Carry out detailed audit field work) g. Evaluasi data yang telah dikumpulkan (Evaluate collected data) h. Mengidentifikasi peluang untuk melakukan konservasi (Identify conservation opportunities) i. Rencana pengembangan aktivitas peralatan (Develop action plan for implementation) j. Pengawasan penggunaan energi secara kontinyu (Continue to monitoring energy use) k. Penyempurnaan pengelolaan energi secara menyeluruh (Refine overall energy management program)
III. METODOLOGI PENELITIAN Dalam pengamatan awal dilihat tiap seksi atau tahapan proses dengan memperhatikan kondisi produksi pada saat dilakukan audit energi. Dari kondisi produksi tersebut selanjutnya ditentukan batasan sistem yang diaudit serta didapatkan pola produksi riil. Dari pola produksi tersebut data dianalisis dalam bentuk grafik untuk menentukan metoda pengambilan data, yaitu waktu pengambilan data dan frekuensi pengambilan data. A. WAKTU DAN TEMPAT Penelitian dilaksanakan dalam kurun waktu Maret 2009 sampai dengan Mei 2009. Tempat pelaksanaan penelitian adalah di PT. PUPUK KUJANG 1A, PERSERO di bagian Process Engineering.
B. BATASAN SISTEM Kegiatan audit energi ini dilakukan di tiga unit, yaitu unit penyediaan sarana penunjang (utility), unit proses produksi pupuk urea dan unit utilitas pendukung proses produksi pupuk urea. Batasan masing-masing unit tersebut dijelaskan sebagai berikut : 1. Unit penyediaan sarana penunjang (utility) Unit penyediaan sarana penunjang produksi (utility) ini dianggap sebagai suatu kesatuan sistem. Untuk memudahkan dalam kegiatan audit dan menghindari kesalahpahaman terhadap hasil yang disajikan, sistem ini dibagi menjadi empat sub sistem. Sub sistem tersebut antara lain gas turbin generator HITACHI (2006-J), ketel uap panas buang (2003-U) dan ketel uap paket I dan II (2007-U dan 2007-UA). a. Sub sistem gas turbin generator HITACHI (2006-J) Gas turbin generator HITACHI (2006-J) berfungsi sebagai unit penyediaan tenaga listrik untuk seluruh pabrik (plant), perumahan dan perkantoran.
b. Sub sistem ketel uap panas buang (2003-U) Ketel uap panas buang (2003-U) berfungsi sebagai pembangkit uap dengan memanfaatkan gas buang dari gas turbin generator untuk pembakaran. c. Sub sistem ketel uap paket I dan II (2007-U dan 2007-UA) Ketel uap paket I dan II (2007-U dan 2007-UA) berfungsi sebagai pembangkit uap dengan masukan gas alam dan udara sebagai bahan bakar. 2. Unit proses pembuatan pupuk urea Seperti halnya pada unit penyediaan sarana penunjang produksi (utility), unit proses pembuatan pupuk urea juga dianggap sebagai suatu kesatuan sistem. Untuk memudahkan dalam kegiatan audit dan menghindari kesalahpahaman terhadap hasil yang disajikan, sistem ini dibagi menjadi empat sub sistem. Sub sistem tersebut antara lain seksi sintesa, seksi dekomposisi/purifikasi, seksi recovery dan seksi kristalisasi dan prilling. a. Sub sistem seksi sintesa Komponen utama pada seksi sintesa adalah reaktor sintesa (UDC101). Sedangkan komponen lainnya adalah pompa, kompresor dan alat penukar panas (heat exchanger).
Batas sub sistem Ke unit purifikasi
U-DC101 U-EA101 Udara pasivasi U-GB101A,B U-FA401 U-EA102
U-GB102
Larutan recycle
U-GA402A,B
U-GA101A-D U-GA404A,B
CO2 dari pabrik
U-GA102A,B
ammonia
Gambar 3.1. Aliran proses dan definisi sub sistem sintesa b. Sub sistem seksi dekomposisi/purifikasi Peralatan pada sub sistem ini antara lain high pressure decomposer (U-DA201), low pressure decomposer (U-DA202), dan gas separator (U-DA203).
Gambar 3.2. Aliran proses dan definisi sub sistem dekomposisi/purifikasi
c. Sub sistem seksi recovery Peralatan pada sub sistem ini antara lain low pressure absorber (U-EA402), off gas absorber (U-DA402), high pressure absorber cooler (U-EA401), high pressure absorber (U-DA401), ammonia recovery absorber (U-EA405), dan ammonia reservoir (U-FA401).
Batas sub sistem
Dari U-DA201 Ke U-FA401
U-DA401
Ke U-GB401 dari/ke U-GA201A,B
cw Dari U-DA205 cw
cw
U-DA402
U-EA401
U-EA405 cw
cw
Dari U-DA202
U-EA406
Steam
U-EA407
condensate Ke U-DC101
cw
U-FA403
U-EA402 cw
cw
U-EA408
Dari U-GA203A,B
U-GA401A,B U-GA405A,B Steam condensate
U-GA408A,B U-GA402A,B
U-GA403A,B Ke U-DA202
U-GA406A,B U-GA407A,B
Gambar 3.3. Aliran proses dan definisi sub sistem recovery
d. Sub sistem seksi kristalisasi dan prilling Peralatan pada seksi kristalisasi dan prilling antara lain crystallizer (U-FA201), mother liquor tank (U-FA203), fluidizing dryer (U-FF301), dan prilling tower (U-IA301).
Gambar 3.4. Aliran proses dan definisi sub sistem kristalisasi
Batas sub sistem
U-FC301 U-GB302 U-JD301A,B
U-FD304 steam
U-EA301 U-GB304A-
U-FD305 U-PF303 U-PF302 U-FA301
U-GA302A,B
Dari U-GF201A-E
Ke U-FA203
steam
U-PF301A-L
steam
condensat
U-FF301
U-EC301 udara U IA301 U-GB301
U-FD303
U-GB303
Ke pengantongan
udara Ke U-FA303
Gambar 3.5. Aliran proses dan definisi sub sistem prilling
3. Unit utilitas pendukung proses produksi pupuk urea Seperti halnya unit sarana penunjang (utility) dan unit proses produksi, unit utilitas pendukung proses produksi pupuk urea di urea plant dianggap sebagai suatu kesatuan sistem. Untuk memudahkan dalam kegiatan audit dan menghindari terjadinya kesalahpahaman dalam pembahasan, sistem ini dibagi menjadi tiga sub sistem. Sub sistem tersebut antara lain penyediaan uap dan kondensat uap, penyediaan air panas (hot water tank (U-FA703)) dan penyediaan air pendingin. a. Sub sistem penyediaan uap dan kondensat uap Peralatan pada sub sistem ini antara lain desuperheater I (UBF701), desuperheater II (U-BF702), flash drum (U-FA701), steam condensate tank (U-FA702), dan condensate cooler (U-EA701). b. Sub sistem penyediaan air panas (hot water tank (U-FA703)) c. Sub sistem penyediaan air pendingin Peralatan pada sub sistem ini antara lain cooling tower for urea process part (U-EF601) dan cooling tower for crystallizer part (UEF601)
C. PARAMETER PENGUKURAN Parameter yang diukur dalam penelitian ini adalah : 1. Penggunaan energi listrik Data yang digunakan meliputi jenis alat, jumlah alat, lama penggunaan alat, daya tegangan, dan arus listrik yang terpasang dan terukur dan jumlah produksi pupuk urea. 2. Penggunaan energi uap Data yang digunakan meliputi konsumsi uap, nilai kalor uap, dan jumlah produksi pupuk urea. 3. Penggunaan energi bahan bakar gas alam Data yang digunakan meliputi konsumsi gas alam, nilai low heating valuedari masing-masing komponen yang terkandung dalam gas alam dan jumlah produksi pupuk urea.
4. Penggunaan energi manusia Data yang digunakan meliputi jumlah tenaga kerja pada tiap tahapan produksi, jumlah jam kerja, jumlah produksi pupuk urea, dan nilai metabolisme manusia. 5. Efisiensi penggunaan energi Data yang digunakan dalam menentukan efisiensi penggunaan energi adalah energi input, energi berguna, kapasitas terukur dan kapasitas terpasang.
D. METODE PENGAMBILAN DATA Metode audit energi yang dilakukan di PT. PUPUK KUJANG 1A mengacu pada metode audit energi yang dilakukan oleh tim KONEBA di PT. Pupuk Kalimantan Timur (1989). Sehingga, audit energi ini terdiri dari dua tahap, yaitu : 1. Tahap pendahuluan (preliminary energi audit) Pada tahap ini dilakukan pengelompokkan sumber data yang diperlukan seperti kondisi dan pola produksi dan mengidentifikasi datadata tersebut. Setelah itu dilakukan analisis data untuk menentukan metode pengambilan data dalam satu bulan, satu minggu dan satu hari dengan tiga kali ulangan. Sehingga, data tersebut dapat dievaluasi pada tahap pemeriksaan menyeluruh (detailed energy audit). 2. Pemeriksaan menyeluruh (detailed energy audit) Setelah ditentukan metode pengambilan data yaitu data diambil setiap dua jam sekali selama 24 jam selama bulan Maret 2009, selanjutnya dilakukan pemeriksaan menyeluruh dengan melakukan penjajagan (surveying) terhadap peralatan yang dipakai di suatu pabrik dan melakukan analisa, baik terhadap alat yang tetap digunakan secara kontinyu maupun alat yang bersifat tidak tetap. Tahapan selanjutnya dari pemeriksaan menyeluruh ini adalah melakukan
pemeriksaan
dan
pencatatan
atau
pengambilan
data.
Pengambilan data untuk audit energi ini dilakukan dengan 2 (dua) cara, yaitu :
1. Pengumpulan data primer Waktu pengumpulan data primer ditentukan setelah dilakukan preliminary energy audit. Sedangkan pengambilan data dilakukan dengan tiga kali ulangan. Data-data yang diambil yaitu pada data peralatan yang menggunakan energi listrik, turbin uap, ketel uap, gas turbin generatot dan data pada proses produksi. Data-data tersebut dijelaskan sebagai berikut : a. Pengamatan dan pengukuran pada peralatan yang menggunakan listrik. Data yang diambil adalah kuat arus listrik terukur pada setiap alat/mesin. b. Pengamatan dan pengukuran pada turbin uap. Data yang diambil pada turbin uap adalah tekanan uap dan suhu uap. c. Pengamatan dan pengukuran pada tiga jenis ketel uap, yaitu ketel uap paket I (2007-U), ketel uap paket II (2007-UA) dan ketel uap panas buang (2003-U). Data yang diambil pada ketel uap adalah suhu uap, tekanan uap, suhu air umpan, laju alir massa air umpan, laju alir massa gas alam, suhu gas buang masuk economizer, suhu gas buang keluar economizer. Alat yang digunakan adalah alat yang terpasang pada ruang pengendali (control room). d. Pengamatan dan pengukuran pada gas turbin generator HITACHI (2006-J). Data yang diambil yaitu tegangan dan arus terukur. Alat yang digunakan adalah alat yang terpasang pada ruang pengendali (control room). e. Pengamatan dan pengukuran pada proses produksi pupuk urea berupa data tekanan, temperatur, laju alir massa, jumlah produksi urea, konsumsi uap air, ammonia dan air pengumpan ketel. 2. Pengumpulan data sekunder Data sekunder merupakan data penunjang lainnya yang diperoleh dari bagian Process Engineering termasuk data yang tidak dapat diukur di ruang pengendali (control room) seperti data mengenai komposisi gas alam yang diterima oleh PT. PUPUK KUJANG 1A.
E. BAHAN DAN ALAT Objek yang diaudit pada penelitian ini antara lain gas turbin generator HITACHI (2006-J), ketel uap panas buang (2003-U), ketel uap paket I dan II (2007-U dan 2007-UA), turbin, pompa, kompresor dan motor listrik. Sedangkan alat ukur yang digunakan dalam kegiatan audit ini adalah semua alat ukur sensor yang terpasang di ruang pengendali (control room) dan alat ukur yang terpasang di lapangan. Bahan yang digunakan dalam kegiatan audit ini adalah gas alam, air dan udara.
F. PENGOLAHAN DATA DAN ANALISIS Audit energi yang dilakukan pada proses produksi pupuk urea ini dilakukan pada setiap tahap yang telah ditentukan. Semua perhitungan akhir energi dikonversikan ke dalam satuan energi yang sama yaitu kJ/kg urea. 1. Energi listrik Kebutuhan energi listrik dalam proses produksi pupuk urea dapat dihitung dengan persamaan berikut : El = (P * t * η) / Q
(3.1)
P = v * I * cos θ * √3
(3.2)
Dimana : El
= Energi listrik yang digunakan untuk memproduksi tiap kg pupuk urea (MJ/kg)
P
= Daya motor/mesin terukur (kW)
t
= Waktu (jam)
η
= Efisiensi alat (%)
Q
= Jumlah produksi pupuk urea (kg)
v
= Tegangan (volt)
I
= Arus (ampere)
cos θ = Faktor daya
2. Energi uap Kebutuhan energi uap dalam proses produksi pupuk urea dapat dihitung dengan persamaan berikut : Es = ms * h
(3.3)
Dimana : Es
= Energi uap (kJ/jam)
ms
= Laju aliran massa uap (kg/jam)
h
= Entalpi uap pada tekanan dan suhu tertentu (kJ/kg)
3. Energi bahan bakar gas alam Energi bahan bakar gas alam dalam proses produksi pupuk urea dapat dihitung dengan persamaan berikut : ENG = mNG * LHV
(3.4)
Dimana : ENG
= Energi gas alam (kJ/jam)
mNG
= Laju aliran massa gas alam (lb/jam)
LHV = Low Heating Value gas alam (kJ/lb) Pada perhitungan energi bahan bakar gas alam, satuan yang digunakan untuk laju aliran massa adalah lb/jam dikarenakan nilai LHV yang diperoleh memiliki satuan kJ/lb.
4. Energi air umpan ketel Kebutuhan energi air umpan ketel dalam proses produksi pupuk urea dapat dihitung dengan persamaan berikut : Eair = mair *
Cpa dT
(3.5)
Dimana : Eair
= Energi air umpan ketel (kJ/jam)
mair
= Laju aliran massa air umpan ketel (kg/jam)
Cpa
= Panas jenis air umpan ketel (kJ/kg.mol)
T1
= Suhu reference (298 K)
T2
= Suhu air umpan ketel (K)
Nilai panas jenis air umpan ketel merupakan fungsi integral terhadap suhu. Nilai Cp dapat dihitung dengan menggunakan tabel Heat Capacity for Inorganic Compounds and Elements.
5. Energi oksigen yang terkandung dalam udara Kebutuhan energi oksigen yang terkandung dalam udara pada proses produksi pupuk urea dapat dihitung dengan persamaan berikut : Eudara = mudara *
Cpu dT
(3.6)
Dimana : Eudara = Energi udara (kJ/jam) mudara = Laju aliran massa oksigen yang terkandung dalam udara secara teoritis (kg.mol/jam) Cpu
= Panas jenis udara (kJ/kg.mol)
T1
= Suhu reference (298 K)
T2
= Suhu udara (K) Nilai panas jenis udara merupakan fungsi integral terhadap suhu.
Nilai Cp dapat dihitung dengan menggunakan tabel Heat Capacity for Inorganic Compounds and Elements.
6. Energi manusia Kebutuhan energi manusia dalam proses produksi pupuk urea dapat dihitung dengan persamaan berikut : Emanusia = (n x T x Cmanusia)/Npupuk urea
(3.7)
Dimana : Emanusia
= Energi manusia (kJ/jam)
n
= Jumlah pekerja per hari
T
= Jam kerja per hari (jam)
C
= Metabolisme dasar manusia (laki-laki = 4.27 kJ/menit atau 256.2 kJ/jam)
Npupuk urea
= Jumlah produksi pupuk urea per hari (kg/hari)
7. Efisiensi penggunaan energi Efisiensi penggunaan energi dalam proses produksi pupuk urea adalah sebagai berikut : a. Efisiensi riil Efisiensi riil yaitu perbandingan antara jumlah energi berguna dengan jumlah energi input. Efisiensi riil dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : η riil = Eberguna / Ein x 100%
(3.8)
Dimana : η riil
= Efisiensi riil (%)
Eberguna
= Energi berguna (kJ/jam)
Ein
= Energi input (kJ/jam)
b. Efisiensi teknis Efisiensi teknis yaitu perbandingan efisiensi terukur (ηriil) dengan efisiensi alat/mesin terpasang. Efisiensi teknis dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : ηteknis = ηriil /ηmenurut spesifikasi x 100%
(3.9)
Dimana : ηteknis
= Efisiensi teknis (%)
ηmenurut spesifikasi
= Efisiensi alat/mesin menurut spesifikasi (%)
ηriil
= Efisiensi riil (%) Setelah
didapatkan
parameter
pengukuran
yang
dibutuhkan,
selanjutnya dilakukan analisis terhadap hasil perhitungan yang diperoleh. Metode analisis yang akan digunakan pada penelitian ini mengacu pada metode audit menurut Wayne C. Turner (1982) dengan tahapan analisis kesetimbangan massa dan energi, analisis energi yang masuk dan yang keluar pada tiap sub sistem dan analisis pindah panas. Kesetimbangan massa dan energi sangat penting dalam sebuah proses di industri. Kesetimbangan massa adalah aspek penting sebagai pengontrol
proses terutama untuk mengontrol produk yang dihasilkan. Kesetimbangan massa dan energi didefinisikan sebagai suatu keadaan dimana massa dan energi pada saat masuk proses dan keluar proses adalah sama. Secara lebih jelas konsep kesetimbangan massa dan energi dapat dilihat pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6. Kesetimbangan massa dan energi (
[email protected]) Dari Gambar 3.6. di atas dapat dituliskan rumus kesetimbangan massa dan energi sebagai berikut : Massa masuk = massa keluar + massa tersimpan
(3.10)
Bahan baku masuk = produk + limbah + material tersimpan (3.11) ΣmR = Σ mP + ΣmW + ΣmS
(3.12)
(dimana Σ (sigma) menunjukan jumlah semua kondisi). ΣmR = mR1 + mR2 + mR3 = Total bahan baku.
(3.13)
ΣmP = mP1 + mP2 + mP3 = Total produk.
(3.14)
Σmw = mW1 + mW2 + mW3 = Total limbah.
(3.15)
Σms = mS1 + mS2 + mS3 = Total produk tersimpan.
(3.16)
Jika tidak ada perubahan kimia selama proses, hukum kesetimbangan massa dapat digunakan untuk masing-masing komponen, sehingga untuk komponen A : mA pada material yang masuk = mA pada material yang keluar + mA yang tersimpan di dalam proses. (3.17) Tetapi jika terjadi perubahan kimia selama proses, maka sebagian massa akan hilang karena reaksi kimia. Sehingga rumus untuk menghitung kesetimbangan massa menjadi : mAR = mAP + mAW + mAS+ mAU
(3.18)
dimana mAU adalah massa yang hilang yang tidak diketahui dan harus diidentifikasi. Seperti halnya massa, energi dalam suatu proses juga harus dihitung. Energi yang masuk dalam suatu proses harus sama dengan energi yang keluar. Energi masuk = Energi keluar + Energi tersimpan
(3.19)
ΣER = Σ EP +ΣEW +ΣEL + ΣES
(3.20)
Dimana : ΣER = ER1 + ER2 + ER3 + ……. = Total energi masuk ΣEP = EP1 + EP2 + EP3 + ……. = Total energi yang keluar bersama produk ΣEW = EW1 +EW2 + EW3 + …… = Total energi yang keluar bersama limbah ΣEL = EL1 + EL2 + EL3 + …….. = Total energi yang hilang ke lingkungan ΣES = ES1 + ES2 + ES3 + …….. = Total energi tersimpan Kesetimbangan energi lebih rumit untuk dihitung karena bentuk dari energi itu sendiri yang dapat dikonversikan ke bentuk lainnya seperti energi mekanik yang dikonversi menjadi energi panas. Tetapi jumlah secara keseluruhan haruslah seimbang. Dengan analisis tersebut diharapkan dapat diketahui aliran energi dari tiap sub sistem pada proses produksi pupuk urea. Sehingga dapat diketahui efisiensi penggunaan energi dan mendapatkan cara terbaik penghematan energi pada proses produksi pupuk urea.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. UNIT PENYEDIAAN SARANA PENUNJANG (UTILITY) 1. GAS TURBIN GENERATOR (2006-J) Dari hasil perhitungan, ternyata pada gas turbin generator ini terjadi kehilangan panas yang cukup besar, yaitu sebesar 101,119.60 x 103 MJ selama bulan Maret 2009. Sebesar 91,825.60 x 103 merupakan panas gas buang hasil pembakaran di combustion chamber. Dalam perhitungan, panas ini dianggap sebagai panas yang hilang padahal dalam kenyataannya panas tersebut dimanfaatkan oleh ketel uap panas buang untuk pembakaran. Sedangkan sebesar 9,294 x 103 MJ merupakan panas yang hilang karena konduksi, konveksi dan radiasi yang terjadi selama proses penyediaan listrik. Sementara itu dari hasil audit energi (Tabel 4.1.), terlihat bahwa efisiensi gas turbin generator rata-rata pada selama bulan Maret 2009 adalah sebesar 16.12%. Tabel 4.1. Neraca energi pada sub sistem gas turbin generator HITACHI (2006-J) (x103 MJoule) Tanggal
Energi Input Gas alam
Energi Output
Total input
Udara
Listrik
Flue gas
lain-lain
Total output
Efisiensi
1
4,134.69
1.52
4,136.21
672.48
3,140.30
323.43
4,136.21
16.26%
2
4,139.04
36.46
4,175.50
658.08
3,135.02
382.40
4,175.50
15.76%
3
4,130.91
36.76
4,167.68
645.12
3,165.34
357.21
4,167.68
15.48%
4
4,143.59
37.09
4,180.69
668.88
3,187.44
324.36
4,180.69
16.00%
5
4,155.37
37.06
4,192.43
717.84
3,186.98
287.61
4,192.43
17.12%
6
4,153.74
37.54
4,191.28
708.48
3,227.53
255.27
4,191.28
16.90%
7
4,438.70
39.65
4,478.35
687.60
3,411.62
379.13
4,478.35
15.35%
8
4,459.26
40.26
4,499.52
682.56
3,462.77
354.19
4,499.52
15.17%
9
4,488.01
40.22
4,528.23
689.76
3,459.73
378.73
4,528.23
15.23%
10
-
-
-
-
-
-
-
-
11
-
-
-
-
-
-
-
-
12
-
-
-
-
-
-
-
-
13
4,424.10
39.47
4,463.58
708.48
3,397.74
357.36
4,463.58
15.87%
14
4,314.34
38.52
4,352.86
691.92
3,313.52
347.41
4,352.86
15.90%
15
4,375.46
39.31
4,414.77
680.40
3,378.89
355.47
4,414.77
15.41%
16
4,255.76
38.08
4,293.84
707.76
3,273.77
312.31
4,293.84
16.48%
17
4,215.49
37.80
4,253.29
715.68
3,248.73
288.88
4,253.29
16.83%
18
4,256.80
37.99
4,294.79
704.88
3,266.02
323.90
4,294.79
16.41%
19
4,112.27
36.82
4,149.10
703.44
3,167.31
278.34
4,149.10
16.95%
20
4,165.48
37.57
4,203.05
701.28
3,225.55
276.22
4,203.05
16.69%
Lanjutan Tabel 4.1. Neraca energi pada sub sistem gas turbin generator HITACHI (2006-J) (x103 MJoule) Tanggal
Energi Input Gas alam
Udara
21
4,233.80
37.92
22
4,232.64
37.86
23
4,228.15
24
Energi Output
Total input
Total output
Efisiensi
Listrik
Flue gas
lain-lain
4,271.73
683.28
3,259.19
329.26
4,271.73
16.00%
4,270.50
680.40
3,254.63
335.48
4,270.50
15.93%
37.97
4,266.11
701.28
3,263.52
301.32
4,266.11
16.44%
4,203.40
37.59
4,240.98
699.84
3,230.45
310.69
4,240.98
16.50%
25
4,215.83
37.63
4,253.45
691.20
3,233.88
328.37
4,253.45
16.25%
26
4,121.48
36.82
4,158.30
691.20
3,165.54
301.57
4,158.30
16.62%
27
4,096.67
36.54
4,133.21
712.80
3,142.85
277.56
4,133.21
17.25%
28
4,447.15
39.59
4,486.74
689.76
3,403.46
393.51
4,486.74
15.37%
29
4,471.15
40.03
4,511.17
684.00
3,437.05
390.12
4,511.17
15.16%
30
4,452.97
39.50
4,492.47
714.96
3,393.25
384.26
4,492.47
15.91%
31
4,432.20
39.50
4,471.70
718.56
3,393.50
359.64
4,471.70
16.07%
Jumlah
119,498.44
1,033.08
120,531.52
19,411.92
91,825.60
9,294.00
120,531.52
16.12%
Keterangan : (-) tidak diperoleh data komposisi gas alam. Sehingga tidak dapat dihitung energi gas alam, dan efisiensinya.
Siklus kerja gas turbin generator yang beroperasi di PT. PUPUK KUJANG 1A termasuk ke dalam jenis siklus terbuka. Siklus ini bekerja berdasarkan siklus Brayton. Siklus Brayton pertama kali digagas oleh George Brayton untuk digunakan pada mesin berbahan bakar minyak tipe reciprocating yang dia kembangkan sekitar tahun 1870. Menurut Reay dalam Suryadi (1994), digunakannya turbin gas dalam industri karena ketahanannya untuk dioperasikan secara terus menerus dalam jangka waktu yang lama, walaupun efisiensinya hanya sekitar 20%. Dari hasil penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Suryadi (1994) diperoleh efisiensi gas turbin generator sebesar 23.72%. Sedangkan dari hasil penelitian yang dilakukan oleh Razi (1996) di PUSRI I-B diperoleh efisiensi gas turbin generator sebesar 19.50%. Terjadinya perbedaan nilai efisiensi gas turbin generator saat ini dengan hasil perhitungan Suryadi dikarenakan adanya perbedaan komposisi gas alam yang diterima pada saat ini dengan tahun 1994 dan juga karena adanya perbedaan metodologi penelitian yang digunakan. Tetapi jika dibandingkan antara hasil penelitian Suryadi dengan Razi terlihat bahwa gas turbin generator yang beroperasi di PT. PUPUK KUJANG 1A memiliki efisiensi yang lebih baik dibandingkan dengan gas
turbin generator yang beroperasi di PUSRI 1B. Sedangkan kebutuhan energi gas alam dan jumlah energi listrik yang dihasilkan oleh gas turbin generator seperti yang terlihat pada Tabel 4.1. dapat disajikan dalam bentuk grafik yang terlihat pada Gambar 4.1.
5,000.00 4,500.00 4,000.00 3,500.00 Energi (.103 MJoule)
3,000.00 2,500.00 2,000.00
Gas alam
1,500.00
Listrik
1,000.00 500.00 0.00 1
2
3
4
5
6
7
8
9
Tanggal (Maret 2009)
Gambar 4.1. Hubungan konsumsi bahan baku dan produksi listrik terhadap tanggal pengamatan. 2. KETEL UAP PANAS BUANG (2003-U) Dari hasil perhitungan audit pada sub sistem ketel uap panas buang (2003-J) didapatkan nilai efisiensi rata-rata selama bulan maret yaitu sebesar 87.52% dengan kehilangan panas sebesar 26.60 x 103 MJ/jam. Dengan nilai efisiensi tersebut maka dapat dikatakan ketel uap panas buang masih bekerja dengan baik. Secara lebih jelas, neraca energi pada sub sistem ketel uap panas buang dapat dilihat pada Tabel 4.2. berikut.
Tabel 4.2. Neraca energi pada sub sistem ketel uap panas buang (2003-U) (x 103 MJ/jam) Energi input Gas Air buang umpan dari GTG ketel
Energi output Panas hilang
Total energi output
Efisiensi (%)
191.60
16.53
208.13
92.06
182.96
26.02
208.98
87.55
Total energi input
Steam
Tanggal
Gas alam
1
66.99
130.85
10.30
208.13
2
68.39
130.63
9.96
208.98
3
60.02
131.89
9.91
201.82
182.32
19.51
201.82
90.33
4
48.76
132.81
9.39
190.95
178.14
12.82
190.95
93.29
5
78.75
130.85
10.60
220.19
196.23
23.96
220.19
89.12
6
81.04
134.48
10.64
226.16
194.18
31.99
226.16
85.86
7
64.03
142.15
10.63
216.80
196.44
20.37
216.80
90.61
8
69.31
144.28
10.37
223.96
191.62
32.34
223.96
85.56
9
68.29
144.16
10.73
223.17
195.56
27.61
223.17
87.63
10
-
-
-
-
-
-
-
-
11
-
-
-
-
-
-
-
-
12
-
-
-
-
-
-
-
-
13
67.60
141.57
9.83
219.00
180.73
38.27
219.00
82.53
14
61.79
138.06
9.65
209.51
177.47
32.04
209.51
84.71
15
74.06
140.79
10.35
225.20
193.62
31.58
225.20
85.98
16
52.11
136.41
9.57
198.09
180.10
17.99
198.09
90.92
17
85.50
135.36
10.90
231.77
200.72
31.05
231.77
86.60
18
71.16
136.08
10.25
217.50
190.35
27.14
217.50
87.52
19
76.92
131.97
10.56
219.45
193.95
25.50
219.45
88.38
20
60.56
134.40
9.80
204.75
182.42
22.33
204.75
89.09
21
65.94
135.80
9.81
211.56
182.32
29.24
211.56
86.18
22
77.93
135.61
10.51
224.05
193.24
30.82
224.05
86.25
23
70.52
135.98
9.96
216.46
187.53
28.93
216.46
86.63
24
59.19
134.60
9.50
203.29
175.90
27.40
203.29
86.52
25
56.29
134.75
9.42
200.46
175.85
24.61
200.46
87.72
26
61.38
131.90
9.68
202.96
179.36
23.60
202.96
88.37
27
59.48
130.95
9.65
200.08
178.66
21.42
200.08
89.29
28
55.11
141.81
9.45
206.37
178.39
27.98
206.37
86.44
29
63.39
143.21
9.80
216.39
181.98
34.41
216.39
84.10
30
58.40
141.39
9.57
209.35
176.21
33.14
209.35
84.17
31
53.72
141.40
9.47
204.58
178.42
26.16
204.58
87.21
Rata-rata 65.59 136.58 10.01 212.18 185.58 26.60 212.18 87.52 Keterangan : (-) tidak diperoleh data komposisi gas alam. Sehingga tidak dapat dihitung energi gas alam, dan efisiensinya.
Kebutuhan gas alam, gas buang dari gas turbin generator dan jumlah uap yang dihasilkan pada ketel uap panas buang dari tanggal 1 Maret hingga 9 Maret jika ditampilkan dalam bentuk grafik dapat dilihat pada Gambar 4.2. berikut.
250.00
Energi (.103 MJ/jam)
200.00
150.00 Gas alam 100.00
Gas buang dari GTG Steam
50.00
0.00 1
2
3
4
5
6
7
8
9
Tanggal (Maret 2009)
Gambar 4.2. Hubungan konsumsi gas alam dan gas buang dari gas turbin generator dengan jumlah uap yang dihasilkan ketel uap panas buang dari tanggal 1 Maret hingga 9 Maret 2009 3. KETEL UAP PAKET I (2007-U) Dari hasil perhitungan audit energi, ketel uap paket I (2007-U) didapatkan nilai efisiensi rata-rata pada bulan Maret sebesar 89.92% dengan rata-rata kehilangan panas sebesar 16.19 x 103 MJ/jam. Secara lebih rinci, hasil perhitungan audit energi dapat dilihat pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3. Neraca energi pada sub sistem ketel uap paket I (2007-U) (x 103 MJ/jam) Energi Input
Energi Output Total Total Efisiensi Air Tanggal energi energi Gas Panas (%) Udara umpan Steam input output alam hilang ketel 1 148.49 1.31 8.45 158.26 140.17 18.08 158.26 88.57 2 145.97 1.29 8.53 155.78 140.40 15.38 155.78 90.13 3 144.13 1.28 8.39 153.81 139.10 14.71 153.81 90.44 4 146.02 1.31 8.43 155.75 140.36 15.39 155.75 90.12 5 146.03 1.30 8.46 155.79 140.31 15.48 155.79 90.07 6 147.40 1.33 8.39 157.11 139.79 17.33 157.11 88.97 7 145.91 1.30 8.40 155.62 140.17 15.44 155.62 90.08 8 145.68 1.32 8.45 155.44 140.23 15.21 155.44 90.22 9 146.92 1.32 8.34 156.57 137.24 19.33 156.57 87.65 10 11 12 13 162.37 1.45 9.35 173.17 153.62 19.56 173.17 88.71 14 163.40 1.46 9.36 174.23 156.99 17.23 174.23 90.11 15 161.30 1.45 9.26 172.01 153.37 18.64 172.01 89.16 16 154.93 1.39 9.09 165.41 150.11 15.30 165.41 90.75 17 145.60 1.31 8.63 155.54 140.42 15.12 155.54 90.28 18 145.44 1.30 8.37 155.11 141.05 14.06 155.11 90.94 19 144.59 1.29 8.47 154.35 139.73 14.61 154.35 90.53 20 148.65 1.34 8.58 158.56 143.48 15.08 158.56 90.49 21 145.00 1.30 8.43 154.73 140.49 14.24 154.73 90.80 22 146.46 1.31 8.42 156.19 138.85 17.35 156.19 88.89 23 146.61 1.32 8.64 156.57 142.62 13.95 156.57 91.09 24 148.54 1.33 8.71 158.58 142.59 15.99 158.58 89.92 25 148.67 1.33 8.57 158.57 141.66 16.90 158.57 89.34 26 148.25 1.32 8.50 158.08 142.06 16.02 158.08 89.86 27 147.73 1.32 8.56 157.61 141.44 16.17 157.61 89.74 28 148.32 1.32 8.55 158.19 141.33 16.86 158.19 89.34 29 150.06 1.34 8.59 159.99 142.81 17.19 159.99 89.26 30 149.76 1.33 8.54 159.63 143.06 16.57 159.63 89.62 31 149.69 1.33 8.56 159.59 143.57 16.01 159.59 89.97 Rata-rata 149.00 1.33 8.61 158.94 142.75 16.19 158.94 89.82 Keterangan : (-) tidak diperoleh data komposisi gas alam. Sehingga tidak dapat dihitung energi gas alam, dan efisiensinya.
Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa ketel uap beroperasi setiap hari dengan efisiensi diatas 70%. Hal tersebut menandakan bahwa ketel uap paket I masih bekerja dengan baik. Kebutuhan gas alam, udara dan jumlah uap yang dihasilkan pada ketel uap paket I dari tanggal 1 Maret
hingga 9 Maret jika ditampilkan dalam bentuk grafik dapat dilihat pada Gambar 4.3. berikut.
150 148 Energi (.103 MJ/jam)
146 144 142 140 Gas alam
138
Steam
136 134 132 130 1
2
3
4
5
6
7
8
9
Tanggal (Maret 2009)
Gambar 4.3. Hubungan konsumsi gas alam dengan jumlah uap yang dihasilkan ketel uap paket I dari tanggal 1 Maret hingga 9 Maret 2009 4. KETEL UAP PAKET II (2007-UA) Dari hasil perhitungan audit energi pada sub sistem ketel uap paket II didapatkan nilai efisiensi rata-rata bulan Maret sebesar 77.86% dengan jumlah kehilangan panas rata-rata sebesar 40.75 x 103 MJ/jam. Dengan nilai efisiensi tersebut maka dapat dikatakan ketel uap paket II masih bekerja dengan baik meskipun jika dibandingkan dengan ketel uap panas buang dan ketel uap paket I. Secara lebih jelas, neraca energi pada sub sistem ketel uap paket II dapat dilihat pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4. Neraca energi pada sub sistem ketel uap paket II (2007-UA) (x 103 MJ/jam) Energi Input
Total Air Tanggal energi Gas Udara umpan input alam ketel 1 173.02 1.53 8.45 183.00 2 171.60 1.51 8.41 181.52 3 169.73 1.51 8.40 179.64 4 172.63 1.55 8.44 182.62 5 170.08 1.52 8.16 179.75 6 168.95 1.53 8.32 178.79 7 169.18 1.51 8.23 178.92 8 180.00 1.63 8.72 190.35 9 175.87 1.58 8.42 185.86 10 -11 12 13 165.05 1.47 8.68 175.21 14 167.20 1.49 8.59 177.29 15 158.72 1.43 7.94 168.08 16 149.01 1.33 8.25 158.59 17 162.27 1.45 8.41 172.14 18 172.61 1.54 8.92 183.07 19 175.12 1.57 8.79 185.48 20 177.58 1.60 9.09 188.28 21 176.14 1.58 9.04 186.76 22 189.69 1.70 8.75 200.13 23 173.99 1.56 8.88 184.43 24 180.55 1.61 9.04 191.21 25 180.08 1.61 9.01 190.70 26 181.69 1.62 9.00 192.32 27 180.75 1.61 8.96 191.32 28 177.85 1.58 8.84 188.27 29 177.19 1.59 8.83 187.60 30 182.01 1.61 9.08 192.70 31 177.67 1.58 8.99 188.24 Rata-rata 173.44 1.55 8.67 183.65 Keterangan : (-) tidak diperoleh data komposisi energi gas alam, dan efisiensinya.
Energi Output Steam
Panas hilang
Total energi output
Efisiensi (%)
140.43 42.57 183.00 76.74 136.62 44.90 181.52 75.26 139.39 40.25 179.64 77.60 141.23 41.39 182.62 77.34 136.62 43.13 179.75 76.01 139.07 39.72 178.79 77.78 135.80 43.12 178.92 75.90 144.39 45.96 190.35 75.86 139.71 46.15 185.86 75.17 137.88 37.33 175.21 78.70 137.59 39.70 177.29 77.61 130.67 37.41 168.08 77.74 136.14 22.45 158.59 85.84 136.76 35.37 172.14 79.45 143.75 39.32 183.07 78.52 143.88 41.60 185.48 77.57 149.32 38.96 188.28 79.31 148.87 37.89 186.76 79.71 146.91 53.22 200.13 73.41 145.80 38.64 184.43 79.05 149.19 42.02 191.21 78.02 149.75 40.95 190.70 78.53 146.51 45.81 192.32 76.18 148.86 42.47 191.32 77.80 148.63 39.64 188.27 78.95 146.44 41.16 187.60 78.06 151.79 40.91 192.70 78.77 149.31 38.94 188.24 79.32 142.90 40.75 183.65 77.86 gas alam. Sehingga tidak dapat dihitung
Kebutuhan gas alam, udara dan jumlah uap yang dihasilkan pada ketel uap paket II dari tanggal 1 Maret hingga 9 Maret jika ditampilkan dalam bentuk grafik dapat dilihat pada Gambar 4.4. berikut.
200.00 180.00 Energi (.103 MJ/jam)
160.00 140.00 120.00 100.00 Gas alam
80.00
Steam
60.00 40.00 20.00 0.00 1
2
3
4
5
6
7
8
9
Tanggal (Maret 2009)
Gambar 4.4. Hubungan konsumsi gas alam dengan jumlah uap yang dihasilkan ketel uap paket II dari tanggal 1 Maret hingga 9 Maret 2009 Jika dibandingkan dengan hasil audit energi yang dilakukan oleh Suryadi (1994) didapatkan nilai efisiensi dari ketel uap panas buang, ketel uap paket I dan ketel uap paket II ternyata berbeda, yaitu masing-masing 74.319%, 74.69% dan 64.16%. Perbedaan nilai efisiensi tersebut karena adanya perbedaan metodologi yang dilakukan dalam kegiatan audit energi ini, terutama dalam hal pengolahan data. Suryadi dalam pengolahan data menggunakan metode perhitungan tidak langsung. Pada metode tidak langsung, semua energi yang hilang dihitung secara lebih rinci baik itu energi yang hilang karena radiasi, konveksi maupun konduksi. Selain itu, pada perhitungan energi flue gas dihitung berdasarkan komposisi komponen yang ada dalam flue gas secara riil. Sedangkan pada kegiatan audit selama bulan Maret 2009 metode perhitungan yang digunakan yaitu metode langsung. Metode tidak langsung tidak dapat digunakan karena kurangnya data di
lapangan, seperti data mengenai komposisi komponen yang ada dalam flue gas dan juga flow kondensat yang dihasilkan dalam proses penyediaan steam. Menurut Council of Industrial Boiler Owners (CIBO), nilai efisiensi ketel uap baru yang biasa digunakan pada industri dengan bahan bakar gas alam yaitu berkisar antara 70-75%. Terdapat beberapa hal yang dapat dilakukan untuk meningkatkan efisiensi kerja ketel uap, yaitu : 1. Mempertahankan kelebihan oksigen dibawah 5% 2. Menurunkan suhu gas buang 3. Menjaga permukaan tube dari kerak, dan 4. Melakukan pengecekan efisiensi ketel uap secara teratur.
B. UNIT PROSES PEMBUATAN PUPUK UREA Energi yang dibutuhkan untuk proses produksi urea terdiri dari energi uap, listrik, air, dan energi manusia. Energi uap, listrik dan air disediakan oleh unit penunjang (utility plant). Jumlah masing-masing energi tersebut dapat dilihat pada sub bab sebelumnya. Neraca energi spesifik di urea plant dapat dilihat pada Tabel 4.5. Secara keseluruhan, dari Tabel 4.5. diperoleh nilai efisiensi rata-rata konsumsi energi spesifik untuk pembuatan pupuk urea selama bulan Maret 2009 yaitu sebesar 93.79% dengan rata-rata energi spesifik yang hilang yaitu sebesar 375.98 kJ/kg urea. Dimana sebesar 194.20 kJ/kg atau 3.19% urea merupakan energi yang kembali ke utility plant dan sebesar 181.78 kJ/kg urea atau 2.99 % merupakan energi lain yang hilang karena konduksi, konveksi, dan radiasi.
Tabel 4.5. Neraca energi spesifik (kJ/kg urea) pada proses produksi pupuk urea Input Air umpan ketel
Jumlah input
Output Seksi kristalisasi dan prilling
Jumlah output
Penggunaan lain-lain Kalor yang kembali ke lain-lain utility plant
Efisiensi pemakaian energi
Tanggal
Steam dari Utility plant
1
5,605.64
215.05
16.06
0.00136
5,836.75
2,731.56
326.90
1,308.68
1,166.82
5,533.96
2
5,679.93
210.45
16.27
0.00138
5,906.64
2,737.33
336.59
1,327.50
1,173.15
5,574.58
187.8
144.27
94.38%
3
7,041.60
206.04
20.18
0.00135
7,267.82
3,382.36
407.39
1,644.73
1,440.80
6,875.28
191.66
200.88
94.60%
4
5,419.72
195.95
15.52
0.00129
5,631.19
2,636.91
319.27
1,265.75
1,125.45
5,347.38
179.57
104.24
94.96%
5
5,636.33
218.38
16.14
0.00137
5,870.85
2,852.00
315.41
1,314.48
1,175.68
5,657.58
180.43
32.85
96.37%
6
5,793.79
225.22
16.60
0.00142
6,035.60
2,929.79
323.21
1,351.54
1,207.89
5,812.43
209.35
13.82
96.30%
7
6,024.52
233.05
17.26
0.00146
6,274.83
3,016.37
341.04
1,407.18
1,241.22
6,005.81
197.56
71.46
95.71%
8
5,667.48
218.57
16.24
0.00136
5,902.29
2,866.48
321.58
1,325.42
1,166.75
5,680.23
194.37
27.69
96.24%
9
8,164.55
211.16
23.38
0.00131
8,399.09
4,098.56
452.76
1,909.74
1,633.23
8,094.30
192.27
112.52
96.37%
10
7,398.18
273.01
21.19
0.00179
7,692.38
3,720.93
417.05
1,733.19
1,474.62
7,345.79
241.66
104.93
95.49%
11
4,946.77
193.21
14.35
0.00119
5,154.33
2,542.25
293.80
1,175.26
1,020.50
5,031.82
121.10
1.40
97.62%
12
5,167.91
200.66
14.80
0.00126
5,383.37
2,620.00
300.75
1,211.57
1,055.01
5,187.34
184.78
11.26
96.36%
13
5,384.84
211.18
15.42
0.00132
5,611.44
2,722.58
310.11
1,260.24
1,104.01
5,396.94
201.91
12.59
96.18%
14
5,409.20
213.49
15.49
0.00133
5,638.18
2,535.45
335.78
1,267.63
1,103.77
5,242.63
200.19
195.37
92.98%
15
5,606.86
216.71
16.03
0.00137
5,839.59
2,517.57
358.88
1,311.99
1,142.15
5,330.58
208.64
300.37
91.28%
16
5,442.12
212.35
15.57
0.00133
5,670.05
2,481.81
342.27
1,272.56
1,120.80
5,217.44
203.95
248.66
92.02%
17
5,601.95
217.72
16.04
0.00137
5,835.71
2,546.69
357.73
1,314.12
1,132.40
5,350.95
198.54
286.22
91.69%
18
5,706.25
222.43
16.34
0.00140
5,945.02
2,734.39
345.04
1,336.62
1,160.27
5,576.32
184.85
183.85
93.80%
19
5,862.02
228.69
16.78
0.00144
6,107.49
2,639.18
374.66
1,374.25
1,183.84
5,571.93
182.48
353.08
91.23%
20
5,622.08
219.93
16.09
0.00138
5,858.09
2,601.32
350.78
1,316.20
1,145.64
5,413.93
179.86
264.30
92.42%
21
5,559.50
216.98
15.90
0.00136
5,792.38
2,562.68
348.75
1,301.44
1,132.62
5,345.49
187.92
258.98
92.28%
Listrik
Energi manusia
Seksi sintesa
Seksi dekomposisi
Seksi recovery
194.92
107.86
94.81%
Lanjutan Tabel 4.5. Neraca energi spesifik (kJ/kg urea) pada proses produksi pupuk urea Input Tanggal
Steam dari Utility plant
Listrik
Penggunaan lain-lain
Output
Air umpan ketel
Energi manusia
Jumlah input
Seksi sintesa
Seksi dekomposisi
Seksi recovery
Seksi kristalisasi dan prilling
Jumlah output
Kalor yang kembali ke utility plant
lain-lain
Efisiensi pemakaian energi
22
5,388.37
210.96
15.42
0.00132
5,614.76
2,473.74
340.49
1,262.44
1,100.19
5,176.85
190.07
247.84
92.20%
23
5,584.54
217.62
15.98
0.00137
5,818.14
2,578.64
349.17
1,307.40
1,139.05
5,374.26
184.03
259.85
92.37%
24
5,658.47
218.27
16.21
0.00139
5,892.95
2,592.82
355.41
1,325.79
1,153.90
5,427.93
198.36
266.66
92.11%
25
5,505.40
215.50
15.77
0.00135
5,736.67
2,525.26
344.11
1,288.41
1,133.20
5,290.98
195.1
250.59
92.23%
26
5,607.12
220.03
16.03
0.00138
5,843.18
2,578.34
354.08
1,313.67
1,134.96
5,381.05
189.88
272.25
92.09%
27
5,592.43
220.44
15.99
0.00138
5,828.86
2,582.90
345.63
1,306.14
1,153.56
5,388.23
196.62
244.01
92.44%
28
6,223.49
245.39
17.82
0.00154
6,486.70
2,895.42
382.95
1,457.81
1,257.27
5,993.45
194.75
298.49
92.40%
29
6,208.89
244.00
17.77
0.00154
6,470.66
2,890.39
379.56
1,452.34
1,262.42
5,984.71
209.52
276.43
92.49%
30
6,394.08
248.04
18.30
0.00159
6,660.43
3,016.64
387.62
1,497.47
1,289.15
6,190.88
221.59
247.95
92.95%
31
6,310.52
245.97
18.07
0.00156
6,574.55
2,991.07
381.84
1,478.42
1,272.26
6,123.59
216.46
234.51
93.14%
Rata-rata
5,845.63
220.85
16.74
0.00140
6,083.23
2,793.59
351.63
1,368.39
1,193.63
5,707.25
194.20
181.78
93.79%
Data pada Tabel 4.5. jika ditampilkan dalam bentuk grafik dapat dilihat pada Gambar 4.5. berikut.
7,000
Energi spesifik (kJ/kg urea)
6,000 5,000
Input energi Seksi sintesa
4,000
Seksi dekomposisi/purifikasi Seksi recovery
3,000
Seksi kristalisasi dan prilling Energi yang hilang
2,000 1,000 0
Gambar 4.5. Konsumsi energi spesifik secara keseluruhan selama bulan Maret 2009 Dari Gambar 4.5. dapat dilihat bahwa rata-rata konsumsi energi terbesar pada proses produksi pupuk urea terdapat di seksi sintesa, yaitu sebesar 2,793.59 kJ/kg urea atau 45.92%. Sedangkan penggunaan energi spesifik di seksi dekomposisi/purifikasi, seksi recovery dan seksi kristalisasi dan prilling berturut-turut sebesar 351.63 kJ/kg urea, 1,368.39 kJ/kg urea, dan 1,193.63 kJ/kg urea atau 5.78%, 22.49%, dan 19.62%. Rincian penggunaan energi spesifik pada masing-masing seksi dapat dilihat pada sub bab selanjutnya.
Sedangkan
jumlah
produksi
pupuk
urea
serta
jumlah
karbondioksida (CO2) dan ammonia (NH3) selama bulan Maret 2009 dapat dilihat pada Tabel 4.6.
Tabel 4.6. Jumlah produksi pupuk urea serta jumlah karbondioksida (CO2) dan ammonia (NH3) selama bulan Maret 2009 Bahan baku (kg) Tanggal
CO2
NH3
Produk yang dihasilkan Urea (kg)
Material yang hilang (kg)
Rasio produk terhadap bahan baku
1
1,226,016
1,086,169.38
1,435,000
877,185.38
62.06%
2
1,177,308
1,029,130.80
1,413,000
793,438.80
64.04%
3
1,251,756
1,100,833.80
1,439,000
913,589.80
61.17%
4
1,243,836
1,098,675.00
1,505,000
837,511.00
64.25%
5
1,198,692
1,039,308.00
1,422,000
816,000.00
63.54%
6
1,199,484
1,090,039.80
1,375,000
914,523.80
60.06%
7
1,200,672
1,091,890.20
1,330,000
962,562.20
58.01%
8
1,445,796
1,057,349.40
1,429,000
1,074,145.40
57.09%
9
1,207,800
1,091,890.20
1,487,000
812,690.20
64.66%
10
1,152,756
1,004,304.60
1,090,000
1,067,060.60
50.53%
11
1,189,584
1,035,761.40
1,630,000
595,345.40
73.25%
12
1,206,216
1,062,438.00
1,549,000
719,654.00
68.28%
13
1,208,988
1,077,241.20
1,479,000
807,229.20
64.69%
14
1,313,136
1,024,350.60
1,464,000
873,486.60
62.63%
15
1,213,740
1,061,512.80
1,425,000
850,252.80
62.63%
16
1,206,612
1,069,685.40
1,461,000
815,297.40
64.18%
17
1,201,860
1,031,135.40
1,422,000
810,995.40
63.68%
18
1,196,712
1,059,354.00
1,388,000
868,066.00
61.52%
19
1,163,448
1,037,935.62
1,356,000
845,383.62
61.60%
20
1,195,920
1,061,358.60
1,412,000
845,278.60
62.55%
21
1,217,304
1,049,793.60
1,429,500
837,597.60
63.05%
22
1,225,620
1,076,624.40
1,478,500
823,744.40
64.22%
23
1,414,908
1,074,465.60
1,426,000
1,063,373.60
57.28%
24
1,205,820
1,019,107.80
1,397,000
827,927.80
62.79%
25
1,209,384
1,005,229.80
1,437,000
777,613.80
64.89%
26
1,216,116
1,040,495.34
1,413,000
843,611.34
62.62%
27
1,149,984
1,017,565.80
1,411,000
756,549.80
65.10%
28
1,068,408
933,064.20
1,260,500
740,972.20
62.98%
29
1,072,764
916,102.20
1,265,000
723,866.20
63.60%
30
1,077,120
937,212.18
1,227,000
787,332.18
60.91%
31
1,077,912
919,340.40
1,247,000
750,252.40
62.44%
Jumlah
37,335,672
32,199,365.52
43,502,500
26,032,537.52
62.56%
Dari Tabel 4.6. terlihat ada material yang hilang selama bulan Maret 2009, yaitu sebesar 26,032,537.52 kg. Material yang hilang tersebut sebagian besar merupakan larutan recycle yang sebenarnya tidak hilang ke luar atau terbuang tetapi digunakan kembali sebagai umpan reaktor di seksi sintesa. Sedangkan sebagian kecil merupakan material yang hilang pada saat di prilling tower. Besarnya jumlah material yang hilang di prilling tower tidak dapat dihitung berapa jumlahnya dikarenakan kurangnya data di lapangan.
1. SEKSI SINTESA Pada seksi sintesa, energi yang masuk dari utility plant berupa uap bertekanan 42 kg/cm2 yang sebagian besar digunakan oleh kompresor. Berdasarkan audit energi yang dilakukan diperoleh rata-rata efisiensi pada seksi sintesa adalah sebesar 39.54% dengan rata-rata nilai energi yang hilang sebesar 4,265.37 kJ/kg urea. Energi yang hilang tersebut sebenarnya digunakan kembali sebagai input energi pada seksi dekomposisi/purifikasi. Namun, dalam audit ini energi tersebut dianggap sebagai energi yang hilang. Rincian penggunaan energi di seksi sintesa dapat dilihat pada Tabel 4.7. Tabel 4.7. Neraca energi pada seksi sintesa (kJ/kg urea) Total konsumsi energi
Energi
Tanggal
Energi yang dikonsumsi (kJ/kg urea) Uap
Listrik
Energi manusia
(kJ/kg urea)
yang hilang
Efisiensi
1
2,659.56
72
0.00035
2,731.56
4,039.30
40.34%
2
2,665.33
72
0.00035
2,737.33
4,122.09
39.91%
3
3,310.36
72
0.00035
3,382.36
5,105.53
39.85%
4
2,564.91
72
0.00035
2,636.91
3,910.10
40.28%
5
2,780.00
72
0.00035
2,852.00
3,954.84
41.90%
6
2,857.79
72
0.00035
2,929.79
4,067.97
41.87%
7
2,944.37
72
0.00035
3,016.37
4,254.94
41.48%
8
2,794.48
72
0.00035
2,866.48
3,978.97
41.87%
9
4,026.56
72
0.00035
4,098.56
5,729.95
41.70%
10
3,648.93
72
0.00035
3,720.93
5,192.06
41.75%
11
2,470.25
72
0.00035
2,542.25
3,516.07
41.96%
12
2,548.00
72
0.00035
2,620.00
3,627.93
41.93%
13
2,650.58
72
0.00035
2,722.58
3,783.66
41.85%
14
2,463.45
72
0.00035
2,535.45
4,000.01
38.80%
15
2,445.57
72
0.00035
2,517.57
4,250.59
37.20%
16
2,409.81
72
0.00035
2,481.81
4,091.37
37.76%
17
2,474.69
72
0.00035
2,546.69
4,218.50
37.64%
18
2,662.39
72
0.00035
2,734.39
4,155.69
39.69%
19
2,567.18
72
0.00035
2,639.18
4,436.16
37.30%
20
2,529.32
72
0.00035
2,601.32
4,186.77
38.32%
21
2,490.68
72
0.00035
2,562.68
4,149.99
38.18%
22
2,401.74
72
0.00035
2,473.74
4,036.08
38.00%
23
2,506.64
72
0.00035
2,578.64
4,164.71
38.24%
24
2,520.82
72
0.00035
2,592.82
4,240.86
37.94%
25
2,453.26
72
0.00035
2,525.26
4,125.52
37.97%
26
2,506.34
72
0.00035
2,578.34
4,190.92
38.09%
27
2,510.90
72
0.00035
2,582.90
4,168.82
38.26%
28
2,823.42
72
0.00035
2,895.42
4,612.38
38.57%
29
2,818.39
72
0.00035
2,890.39
4,599.02
38.59%
30
2,944.64
72
0.00035
3,016.64
4,694.73
39.12%
31
2,919.07
72
0.00035
2,991.07
4,621.01
39.29%
Rata-rata
2,721.59
72
0.00035
2,793.59
4,265.37
39.54%
Jika data pada Tabel 4.7. digambarkan dalam bentuk grafik dapat dilihat pada Gambar 4.6.
4,500.00 4,000.00
Energi (kJ/kg urea)
3,500.00 3,000.00 Uap
2,500.00
Listrik Manusia
2,000.00
Energi yang hilang 1,500.00 1,000.00 500.00 0.00
Gambar 4.6. Neraca energi di seksi sintesa selama bulan Maret 2009
2. SEKSI DEKOMPOSISI/ PURIFIKASI Seperti terlihat pada Tabel 4.5., rata-rata konsumsi energi pada seksi dekomposisi/purifikasi adalah yang terkecil dibandingkan dengan seksi lainnya, yaitu sebesar 351.63 kJ/kg urea atau 5.78%. Hal ini dikarenakan pada seksi dekomposisi/purifikasi banyak energi yang dimanfaatkan kembali seperti panas larutan keluaran high pressure decomposer
(DA-201)
dimanfaatkan
sebagai
tambahan
energi
dekomposisi ammonium karbamat di low pressure decomposer (DA-202). Sehingga, berdasarkan audit energi pada bulan Maret 2009 diperoleh efisiensi sebesar 43.39% dengan besarnya energi yang hilang yaitu sebesar 459.33 kJ/kg urea. Perincian energi pada seksi dekomposisi/purifikasi dapat dilihat pada Tabel 4.8.
Tabel 4.8. Neraca energi pada seksi dekomposisi/purifikasi (kJ/kg urea) Energi yang dikonsumsi (kJ/kg urea)
Tanggal
Uap
Listrik
Energi manusia
Total konsumsi energi
Energi
(kJ/kg urea)
yang hilang
Efisiensi
1
295.98
30.92
0.00035
326.90
450.33
42.06%
2
305.67
30.92
0.00035
336.59
452.04
42.68%
3
376.47
30.92
0.00035
407.39
563.61
41.96%
4
288.35
30.92
0.00035
319.27
432.64
42.46%
5
284.49
30.92
0.00035
315.41
455.21
40.93%
6
292.29
30.92
0.00035
323.21
468.73
40.81%
7
310.12
30.92
0.00035
341.04
481.51
41.46%
8
290.66
30.92
0.00035
321.58
450.35
41.66%
9
421.84
30.92
0.00035
452.76
643.25
41.31%
10
386.13
30.92
0.00035
417.05
576.38
41.98%
11
262.88
30.92
0.00035
293.80
387.93
43.10%
12
269.83
30.92
0.00035
300.75
402.61
42.76%
13
279.19
30.92
0.00035
310.11
423.49
42.27%
14
304.86
30.92
0.00035
335.78
421.14
44.36%
15
327.96
30.92
0.00035
358.88
435.92
45.15%
16
311.35
30.92
0.00035
342.27
428.36
44.41%
17
326.81
30.92
0.00035
357.73
431.57
45.32%
18
314.12
30.92
0.00035
345.04
445.07
43.67%
19
343.74
30.92
0.00035
374.66
452.72
45.28%
20
319.86
30.92
0.00035
350.78
438.19
44.46%
21
317.83
30.92
0.00035
348.75
432.60
44.63%
22
309.57
30.92
0.00035
340.49
419.17
44.82%
23
318.25
30.92
0.00035
349.17
435.47
44.50%
24
324.49
30.92
0.00035
355.41
441.57
44.59%
25
313.19
30.92
0.00035
344.11
433.73
44.24%
26
323.16
30.92
0.00035
354.08
432.95
44.99%
27
314.71
30.92
0.00035
345.63
442.50
43.85%
28
352.03
30.92
0.00035
382.95
484.32
44.16%
29
348.64
30.92
0.00035
379.56
487.08
43.80%
30
356.70
30.92
0.00035
387.62
497.84
43.78%
31
350.92
30.92
0.00035
381.84
490.92
43.75%
320.71
30.92
0.00
351.63
459.33
43.39%
Rata-rata
Data pada Tabel 4.8. jika digambarkan dalam bentuk grafik dapat dilihat pada Gambar 4.7.
500.00 450.00
Energi (kJ/kg urea)
400.00 350.00 Uap
300.00
Listrik
250.00
Manusia
200.00
Energi yang hilang
150.00 100.00 50.00 0.00
Gambar 4.7. Neraca energi pada seksi dekomposisi/purifikasi selama bulan Maret 2009 3. SEKSI RECOVERY Konsumsi energi di seksi recovery cukup besar yaitu 22.49% atau 1,368.39 kJ/kg urea. Dimana bentuk energi yang paling besar adalah energi uap. Berdasarkan audit energi yang dilakukan pada bulan Maret 2009 diperoleh nilai efisiensi rata-rata pada seksi ini yaitu sebesar 39.97% dengan energi yang hilang yaitu sebesar 2,055.04 kJ/kg urea. seperti halnya pada seksi sintesa dan dekomposisi/purifikasi, energi yang hilang pada seksi recovery merupakan energi input bagi proses selanjutnya. Sehingga nilai efisiensi yang kecil tersebut bukan menunjukkan bahwa proses tidak efisien. Rincian energi pada seksi recovery dapat dilihat pada Tabel 4.9.
Tabel 4.9. Neraca energi pada seksi recovery (kJ/kg urea) Tanggal
Energi yang dikonsumsi (kJ/kg urea) Uap
Listrik
Energi manusia
Total konsumsi energi
Energi
(kJ/kg urea)
yang hilang
Efisiensi
1
1306.49
2.19
0.00035
1,308.68
1,974.77
39.86%
2
1325.31
2.19
0.00035
1,327.50
1,999.13
39.91%
3
1642.54
2.19
0.00035
1,644.73
2,480.64
39.87%
4
1263.56
2.19
0.00035
1,265.75
1,907.34
39.89%
5
1312.29
2.19
0.00035
1,314.48
1,985.91
39.83%
6
1349.35
2.19
0.00035
1,351.54
2,042.56
39.82%
7
1404.99
2.19
0.00035
1,407.18
2,121.29
39.88%
8
1323.23
2.19
0.00035
1,325.42
1,995.27
39.91%
9
1907.55
2.19
0.00035
1,909.74
2,871.13
39.95%
10
1731.00
2.19
0.00035
1,733.19
2,599.15
40.01%
11
1173.07
2.19
0.00035
1,175.26
1,759.17
40.05%
12
1209.38
2.19
0.00035
1,211.57
1,815.91
40.02%
13
1258.05
2.19
0.00035
1,260.24
1,892.85
39.97%
14
1265.44
2.19
0.00035
1,267.63
1,899.87
40.02%
15
1309.80
2.19
0.00035
1,311.99
1,966.07
40.02%
16
1270.37
2.19
0.00035
1,272.56
1,911.82
39.96%
17
1311.93
2.19
0.00035
1,314.12
1,965.32
40.07%
18
1334.43
2.19
0.00035
1,336.62
2,004.24
40.01%
19
1372.06
2.19
0.00035
1,374.25
2,056.49
40.06%
20
1314.01
2.19
0.00035
1,316.20
1,973.34
40.01%
21
1299.25
2.19
0.00035
1,301.44
1,950.53
40.02%
22
1260.25
2.19
0.00035
1,262.44
1,891.78
40.02%
23
1305.21
2.19
0.00035
1,307.40
1,960.32
40.01%
24
1323.60
2.19
0.00035
1,325.79
1,988.14
40.01%
25
1286.22
2.19
0.00035
1,288.41
1,935.93
39.96%
26
1311.48
2.19
0.00035
1,313.67
1,965.70
40.06%
27
1303.95
2.19
0.00035
1,306.14
1,964.64
39.93%
28
1455.62
2.19
0.00035
1,457.81
2,185.23
40.02%
29
1450.15
2.19
0.00035
1,452.34
2,180.79
39.97%
30
1495.28
2.19
0.00035
1,497.47
2,245.01
40.01%
31
1476.23
2.19
0.00035
1,478.42
2,215.99
40.02%
Rata-rata
1,366.20
2.19
0.00035
1,368.39
2,055.04
39.97%
Data pada Tabel 4.9. jika digambarkan dalam bentuk grafik dapat dilihat pada Gambar 4.8.
2,500.00
Energi (kJ/kg urea)
2,000.00
Uap
1,500.00
Listrik Manusia
1,000.00
Energi yang hilang
500.00
0.00
Gambar 4.8. Neraca energi pada seksi recovery selama bulan Maret 2009
4. SEKSI KRISTALISASI DAN PRILLING Pada seksi ini, rata-rata energi yang dikonsumsi yaitu sebesar 1,193.63 kJ/kg urea atau 19.62%. Dimana penggunaan energi terbanyak yaitu energi uap sebesar 1,110.77 kJ/kg. Berdasarkan audit energi yang dilakukan pada bulan Maret 2009 diperoleh nilai efisiensi pada seksi ini yaitu sebesar 75.53% dengan besarnya energi yang hilang yaitu sebesar 387.09 kJ/kg urea. Perincian energi pada seksi kristalisasi dan prilling dapat dilihat pada Tabel 4.10. Tabel 4.10. Neraca energi pada seksi kristalisasi dan prilling (kJ/kg urea) Tanggal
Energi yang dikonsumsi (kJ/kg urea) Uap
Listrik
Energi manusia
Total konsumsi energi
Energi
(kJ/kg urea)
yang hilang
Efisiensi
1
1,083.96
82.86
0.00035
1,166.82
380.28
75.42%
2
1,090.29
82.86
0.00035
1,173.15
381.39
75.47%
3
1,357.94
82.86
0.00035
1,440.80
475.76
75.18%
4
1,042.59
82.86
0.00035
1,125.45
365.14
75.50%
5
1,092.82
82.86
0.00035
1,175.68
384.60
75.35%
6
1,125.03
82.86
0.00035
1,207.89
396.06
75.31%
7
1,158.36
82.86
0.00035
1,241.22
406.42
75.33%
8
1,083.89
82.86
0.00035
1,166.75
379.90
75.44%
9
1,550.37
82.86
0.00035
1,633.23
542.21
75.08%
10
1,391.76
82.86
0.00035
1,474.62
485.33
75.24%
11
937.64
82.86
0.00035
1,020.50
326.46
75.76%
12
972.15
82.86
0.00035
1,055.01
339.01
75.68%
Lanjutan Tabel 4.10. Neraca energi pada seksi kristalisasi dan prilling (kJ/kg urea) Tanggal
Energi yang dikonsumsi (kJ/kg urea) Uap
Listrik
Energi manusia
Total konsumsi energi
Energi
(kJ/kg urea)
yang hilang
Efisiensi
13
1,021.15
82.86
0.00035
1,104.01
356.92
75.57%
14
1,020.91
82.86
0.00035
1,103.77
354.60
75.69%
15
1,059.29
82.86
0.00035
1,142.15
367.05
75.68%
16
1,037.94
82.86
0.00035
1,120.80
361.08
75.63%
17
1,049.54
82.86
0.00035
1,132.40
363.03
75.72%
18
1,077.41
82.86
0.00035
1,160.27
374.82
75.58%
19
1,100.98
82.86
0.00035
1,183.84
380.92
75.66%
20
1,062.78
82.86
0.00035
1,145.64
369.03
75.64%
21
1,049.76
82.86
0.00035
1,132.62
364.27
75.66%
22
1,017.33
82.86
0.00035
1,100.19
352.93
75.71%
23
1,056.19
82.86
0.00035
1,139.05
366.74
75.64%
24
1,071.04
82.86
0.00035
1,153.90
371.88
75.63%
25
1,050.34
82.86
0.00035
1,133.20
365.60
75.61%
26
1,052.10
82.86
0.00035
1,134.96
364.30
75.70%
27
1,070.70
82.86
0.00035
1,153.56
373.20
75.56%
28
1,174.41
82.86
0.00035
1,257.27
407.79
75.51%
29
1,179.56
82.86
0.00035
1,262.42
410.44
75.46%
30
1,206.29
82.86
0.00035
1,289.15
419.20
75.46%
31
1,189.40
82.86
0.00035
1,272.26
413.33
75.48%
1,110.77
82.86
0.00
1,193.63
387.09
75.53%
Rata-rata
Data pada Tabel 4.10. jika digambarkan dalam bentuk grafik dapat dilihat pada Gambar 4.9.
Energi spesifik (kJ/kg urea)
1,200.00 1,000.00 800.00 Uap
600.00
Listrik Manusia Energi yang hilang
400.00 200.00 0.00
Gambar 4.9. Neraca energi pada seksi kristalisasi dan prilling selama bulan Maret 2009
Berdasarkan pengolahan data-data produksi selama bulan Maret 2009 diketahui bahwa untuk memproduksi 1 kg urea dibutuhkan energi sebesar 6,083.23 kJ (Tabel 4.7.) atau setara dengan 5.77 MMBTU/MT. Sejumlah energi tersebut diperoleh dari uap bertekanan 42 kg/cm2 sebesar 5,845.63 kJ yang berasal dari utility plant. Sebesar 220.85 kJ diperoleh dari energi listrik. Sebesar 16.74 kJ diperoleh dari energi yang terkandung dalam air umpan ketel. Sisanya sebesar 0.0014 kJ diperoleh dari energi manusia. Jika dibandingkan dengan konsumsi energi per metrik ton di PT. PUPUK KUJANG 1A (Tabel 2.7.) maka nilai konsumsi energi pada saat dilakukan audit jauh lebih kecil. Hal ini dikarenakan energi yang dihitung pada saat audit hanya mencakup sebagian kecil proses, yaitu hanya menghitung kebutuhan energi di empat seksi pembuatan urea. Sedangkan nilai konsumsi energi yang tersaji pada Tabel 2.7. merupakan jumlah energi yang dikonsumsi oleh seluruh pabrik yang menjadi satu kesatuan dalam proses pembuatan pupuk urea, yaitu meliputi unit utility, ammonia dan urea secara keseluruhan. Hasil penelitian sebelumnya oleh Suryadi (1994) diperoleh data untuk memproduksi 1 kg urea dibutuhkan energi sebesar 1,237.04 kkal atau setara dengan 5,179.239 kJ. Sejumlah energi tersebut diperoleh dari energi uap bertekanan 42 kg/cm2 sebesar 975.58 kkal atau setara dengan 4,084.558 kJ yang berasal dari unit penunjang (utility). Sebesar 46.08 kkal atau setara dengan 192.928 kJ diperoleh dari energi listrik. Sisanya yaitu sebesar 215.38 kkal atau setara dengan 901.753 kJ didapatkan dari energi yang terkandung di dalam air pengumpan ketel. Jika dibandingkan antara hasil penelitian ini dengan hasil penelitian oleh Suryadi pada tahun 1994, ternyata konsumsi energi pada kondisi pabrik saat ini lebih besar dibandingkan dengan kondisi pabrik pada tahun 1994. Perbedaan
nilai
tersebut
dikarenakan
adanya
perbedaan
metodologi
perhitungan yang digunakan serta adanya perbedaan komposisi gas alam yang diterima oleh PT. PUPUK KUJANG 1A. Hasil penelitian Razi (1996) di PUSRI I-B diperoleh data untuk memproduksi 1 kg urea dibutuhkan energi sebesar 896.61 kkal atau setara
dengan 3,597.717 kJ. Jika dibandingkan antara hasil penelitian Suryadi (1994) di PT. PUPUK KUJANG 1A dengan Razi (1996) di PUSRI 1B diperoleh nilai konsumsi energi di PT. PUPUK KUJANG 1A lebih besar. Karakteristik aliran material dan aliran energi berdasarkan data-data yang disajikan pada Tabel 4.5. dan Tabel 4.6. dapat dilihat pada Gambar 4.10. dan Gambar 4.11.
CO2 = 37,335,672 kg NH3 = 32,199,365.52 kg
Urea = 43,502,500 kg Material yang hilang = 14,239.23 kg
UREA PLANT
Gambar 4.10. Karakteristik aliran material di urea plant
Steam = 253,243.86 x 103 MJ Listrik = 9,558.07 x 103 MJ Gas alam = 275,357.92 x 103
BFW = 18,334.32 x 103 MJ
Manusia = 34.95 MJ
Energi terpakai = 247,315.55 x 103 MJ
UTILITY
UREA PLANT
PLANT Manusia = 25.42 MJ
Energi yang hilang = 7,807.84 x 103 MJ BFW = 725,288.53 MJ
Energi yang kembali ke utility plant = 8,403.897 x 103 MJ
Gambar 4.11. Karakteristik aliran energi dalam proses pembuatan pupuk urea Dari Gambar 4.10. terlihat bahwa perbandingan massa urea dengan massa bahan bakunya, yaitu CO2 dan NH3 sebesar 62.56%. Penelitian sebelumnya oleh Suryadi (1994) diperoleh 74.07%. Perbedaan nilai tersebut disebabkan karena produksi pupuk urea tidak selalu sama sepanjang tahun dan
kondisi riil di pabrik. Sedangkan sebesar 37.44% material yang hilang disebabkan oleh adanya hidrolisa urea, hasil dekomposisi yaitu amonium karbamat,
biuret,
air,
CO2
dan
ammonia
berlebih
di
seksi
dekomposisi/purifikasi, urea yang tercecer di daerah prilling tower dan urea yang terbuang ke atmosfir dalam bentuk debu di prilling tower.
C. UNIT UTILITAS PENDUKUNG PROSES PRODUKSI PUPUK UREA Dalam proses produksi pupuk urea selain dibutuhkan energi primer seperti gas alam, juga dibutuhkan utilitas pendukung yaitu uap dan kondensat uap, listrik, manusia, air panas dan air pendingin. Kebutuhan energi uap dan kondensat uap telah dijelaskan pada sub bab sebelumnya (Tabel 4.5.). Dari sejumlah 253,243.86 x 103 MJ uap bertekanan 42 kg/cm2 dari utility plant yang masuk ke urea plant selama bulan Maret 2009, selanjutnya digunakan untuk menggerakkan kompresor, pompa dan digunakan sebagai pemanas pada tiap seksi/tahapan proses produksi. Uap 42 kg/cm2 tersebut selanjutnya sebagian diturunkan tekanannya menjadi 12 kg/cm2. Dari uap bertekanan 12 kg/cm2 sebagian diturunkan kembali menjadi bertekanan 7 kg/cm2 dan uap bertekanan 7 kg/cm2 sebagian diturunkan kembali menjadi bertekanan 4 kg/cm2 (kondensat uap). Uap bertekanan 42 kg/cm2 yang digunakan di urea plant yaitu sebesar 240,210,418.71 MJ. Sebesar 16,685,955.11 MJ merupakan uap bertekanan 12 kg/cm2, sebesar 52,766,175.34 MJ merupakan uap bertekanan 7 kg/cm2 dan sebesar 239,961,613.06 MJ merupakan uap bertekanan 4 kg/cm2. Sehingga total uap dan kondensat uap di unit utilitas pendukung proses produksi pupuk urea yaitu sebesar 549,624,162.21 MJ. Dimana sebesar 8,403,896.94 MJ merupakan kalor (kondensat uap) yang kembali ke utility plant, sebesar 310,485,842.03 MJ merupakan energi yang hilang di seksi sintesa, dekomposisi/purifikasi, recovery, dan kristalisasi dan prilling karena konduksi, konveksi dan radiasi. Sedangkan sebesar 5,701,644.67 MJ merupakan energi yang tidak terdeteksi dikarenakan kurangnya data di lapangan. Seperti halnya energi pada proses penyediaan air pendingin dan air panas.
Secara lebih rinci, penggunaan uap bertekanan 42 kg/cm2, uap bertekanan 12 kg/cm2, uap bertekanan 7 kg/cm2 dan uap bertekanan 4 kg/cm2 (kondensat uap) dapat dilihat pada Lampiran 11. Sedangkan penomoran langkah proses penyediaan uap air dan kondensat uap (steam condensate) dapat dilihat pada Gambar 4.12. Selain uap, energi listrik juga diperlukan dalam proses produksi pupuk urea. Energi listrik ini dihasilkan oleh gas turbin generator HITACHI (2006-J) dan digunakan untuk menggerakkan motor listrik. Penggunaan energi listrik oleh urea plant disajikan pada Tabel 4.11. Tabel 4.11. Penyediaan listrik dan penggunaannya di urea plant Tanggal 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Produksi Mwatt Mjoule 186.8 672,480 182.8 658,080 179.2 645,120 185.8 668,880 199.4 717,840 196.8 708,480 191 687,600 189.6 682,560 191.6 689,760 191.2 688,320 195.6 704,160 195.6 704,160 196.8 708,480 192.2 691,920 189 680,400 196.6 707,760 198.8 715,680 195.8 704,880 195.4 703,440 194.8 701,280 189.8 683,280 189 680,400 194.8 701,280 194.4 699,840 197.4 710,640 192 691,200 198 712,800 191.6 689,760 190 684,000 198.6 714,960 199.6 718,560
Penggunaan oleh urea plant Mwatt Mjoule % 85.72 308,592 45.89 82.6 297,360 45.19 82.36 296,496 45.96 81.92 294,912 44.09 86.26 310,536 43.26 86.02 309,672 43.71 86.1 309,960 45.08 86.76 312,336 45.76 87.22 313,992 45.52 82.66 297,576 43.23 87.48 314,928 44.72 86.34 310,824 44.14 86.76 312,336 44.09 86.82 312,552 45.17 85.78 308,808 45.39 86.18 310,248 43.84 86 309,600 43.26 85.76 308,736 43.80 86.14 310,104 44.08 86.26 310,536 44.28 86.16 310,176 45.40 86.64 311,904 45.84 86.2 310,320 44.25 84.7 304,920 43.57 86.02 309,672 43.58 86.36 310,896 44.98 86.4 311,040 43.64 85.92 309,312 44.84 85.74 308,664 45.13 84.54 304,344 42.57 85.2 306,720 42.69
Gambar 4.12. Penomoran langkah proses penyediaan uap air dan kondensat uap (steam condensate)
Dari Tabel 4.11. dapat dilihat pemakaian energi listrik rata-rata oleh urea plant pada bulan Maret 2009 yaitu 308,324.90 MJoule atau sekitar 44.42%. Sedangkan pemakaian oleh motor listrik dapat dilihat pada Lampiran 3. Tabel 4.11. jika ditampilkan dalam bentuk grafik dapat dilihat pada Gambar 4.13. 800,000 700,000 Energi (MJ)
600,000 500,000 400,000 300,000 200,000 100,000 0 1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 Tanggal (Maret 2009)
Produksi listrik Konsumsi listrik oleh urea plant
Gambar 4.13. Hubungan produksi listrik dengan konsumsi oleh urea plant selama bulan Maret 2009 Pada industri pupuk urea, energi manusia ikut berperan penting terhadap berlangsungnya proses produksi. Dalam satu hari terdapat 3 shift kerja dengan tiap shift terdiri dari 8 orang operator yang bertugas di urea plant dan 11 orang operator yang bertugas di utility plant. Konsumsi energi manusia pada proses produksi pupuk urea dapat dilihat pada Tabel 4.12. Tabel 4.12. Konsumsi energi manusia pada proses produksi pupuk urea Lokasi pekerjaan
Jumlah (orang)
Jam kerja (Jam/hari)
24 33
8 8
Urea plant Utility plant Jumlah
Konsumsi energi per hari (MJ) 0.82 1.13 1.95
Konsumsi energi bulan Maret 2009 (MJ) 25.42 34.95 60.36
V. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan yang dapat diambil dari hasil penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Bentuk energi yang digunakan pada proses produksi pupuk urea adalah energi uap dan energi listrik yang bersumber dari energi bahan bakar gas alam, energi air umpan ketel dan energi biologis. 2. Untuk memproduksi 1 kg urea dibutuhkan energi sebesar 6,083.23 kJ. Sejumlah energi tersebut diperoleh dari energi uap bertekanan 42 kg/cm2 yang berasal dari utility plant sebesar 5,845.63 kJ, 6,846.43 kJ diperoleh dari energi listrik, 518.97 kJ diperoleh dari energi yang terkandung dalam air umpan ketel dan 0.0014 kJ diperoleh dari energi manusia. Hasil penelitian Suryadi (1994) di PT. PUPUK KUANG 1A diperoleh untuk memproduksi 1 kg urea dibutuhkan energi sebesar 5,179.239 kJ. Sedangkan hasil penelitian Razi (1996) di PUSRI 1B diperoleh untuk memproduksi 1 kg urea dibutuhkan energi sebesar 3,597.717 kJ. 3. Efisiensi penggunaan energi di seksi sintesa, seksi dekomposisi/purifikasi, seksi recovery dan seksi kristalisasi dan prilling selama bulan Maret secara berturut-turut yaitu 39.54%, 43.39%, 39.97% dan 75.53%. Perbedaan nilai efisiensi yang cukup besar tersebut dikarenakan adanya pemanfaatan kembali energi pada tiap seksi. 4. Rata-rata efisiensi kerja gas turbin generator selama bulan Maret adalah 16.12%. Sedangkan efisiensi rata-rata ketel uap panas buang (2003-U), ketel uap paket I (2007-U) dan ketel uap paket II (2007-UA) selama bulan Maret 2009 berturut-turut adalah 87.52%, 89.92% dan 77.86%. Hasil penelitian Suryadi (1994) dengan menggunakan metode perhitungan tidak langsung diperoleh efisiensi gas turbin generator, ketel uap panas buang, ketel uap paket I (2007-U) dan ketel uap paket II (2007-UA) berturut-turut adalah 23.75%, 74.32%, 74.69% dan 64.14%. 5. Secara keseluruhan, konsumsi energi dalam proses pembuatan pupuk urea di PT. PUPUK KUJANG 1A sangat efisien (93.79%).
6. Unit penyediaan uap merupakan unit yang paling penting dalam proses produksi pupuk urea karena bentuk energi yang paling besar digunakan dalam proses produksi adalah energi uap. Sedangkan saran-saran yang dapat diberikan setelah dilakukan audit energi adalah : 1. Perlu dilakukan perawatan dan pengecekan efisiensi ketel uap secara intensif, tidak hanya pada saat perbaikan tahunan saja agar efisiensinya dapat dipertahankan. 2. Perlu ditinjau kembali pada sub sitem gas turbin generator HITACHI yang memiliki nilai efisiensi rendah (<20%), yaitu dengan jalan memperhatikan kembali jumlah gas alam dan udara yang masuk serta proses yang terjadi secara keseluruhan pada saat terjadi perubahan energi mekanik menjadi energi listrik. 3. Pada proses utama produksi pupuk urea diusahakan terjadinya kehilangan material sekecil mungkin yaitu dengan cara menjaga temperatur reaktor sekitar 195oC agar konversi karbamat menjadi urea maksimal dan juga memperhatikan pada saat urea berada pada sub sistem kristalisasi dan prilling, terutama saat berada di prilling tower.
DAFTAR PUSTAKA Abdullah, K. 1998. Energi dan Listrik Pertanian. JICA-DGHE. IPB Project ADAET. IPB. Bogor. Anonimous. 2004. Teori Dasar Operasi Pabrik. PT. PUPUK KUJANG, Cikampek. Ari, Sulistiono. 2008. Audit Energi pada Proses Produksi CPO (Crude Palm Oil) di
PMKS PT. Condong Garut, Jawa Barat. Skripsi. Jurusan Teknik
Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Arry, Sigit. 1981. Mempelajari Kebutuhan Energi Manusia dalam Mengolah Tanah dengan Cangkul pada Kondisi Tanah yang Berbeda. Skripsi. Jurusan Mekanisasi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Çengel, Yunus A., dkk. 2002. Thermodynamics Fourth Edition. McGraw-Hill CIBO.1997. Energy Efficiency Handbook. Council of Industrial Boiler Owners. Burke. Culp, A.W. Jr., Ph.D. 1991. Principles of Energy Conversion Second Edition. McGraw-Hill, Inc. Tokyo. ESDM. 2007. Neraca Gas Indonesia. Jakarta ESDM. 2008. Handbook of Energy and Economic Statistics of Indonesia. Jakarta. http://mistupid.com/chemistry/aircomp.htm. (Rabu, 16 Juli 2008) http://en.wikipedia.org/wiki/Heat_of_combustion. (Rabu, 16 Juli 2008) http://www.chem-is-try.org/?sect=belajar&ext=pengantar06_01. (Rabu, 16 Juli 2008) http://www.e-smartschool.com/pnu/002/PNU0020005.asp (Rabu, 16 Juli 2008) http://ecen.com/eee48/eee48e/carbon_content_n_gas_using_heat_values.htm (Rabu, 16 Juli 2008) http://www.appi.or.id/ (Rabu, 16 Juli 2008) http://www.pln.co.id/Portals/0/dokumen/SKB.pdf (Minggu, 1 maret 2009) http://www.cicods.org/upload/database/UU_No5-1984.pdf (Minggu, 1 maret 2009) http://www.plnlampung.co.id/berita/berita_peristiwa.asp?do=view&id=2717&id m=5&idSM=2 (Senin, 20 April 2009) http://www.fao.org/docrep/t0269e/t0269e04.htm (Senin, 20 april 2009)
http://www.energi.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1112483998&6 (Rabu, 24 Juni 2009) http://www.energi.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1102902516&8 (Majalah Trust, 2004. Diakses pada tanggal 15 Juli 2009) Kulshrestha. S.K. 1983. Buku Teks Termodinamika Terpakai, Teknik Uap dan Panas. UI-Press : Jakarta. Perry. 1984. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook Sixth Edition. McGraw-Hill International Edition. Japan : Kosaido Printing Co.,Ltd PII. 1992. Seminar Energi dan Lingkungan. Surabaya. Pusdatin ESDM. 2008. Key Indicator of Indonesia Energy and Mineral Resources. Jakarta. Razi. 1996. Audit Energi pada Sistem Kombinasi Panas dan Daya (cogeneration) PUSRI I-B PT. PUSRI (PERSERO), Palembang. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Bogor. Sholikin. 2005. Laporan Praktek Kerja di Unit Urea PT.PUPUK KUJANG Cikampek Jawa Barat. Laporan Praktek Kerja. Jurusan Teknik Kimia. Universitas Diponegoro. Semarang. Suryadi. 1994. Audit Energi Pada Proses Produksi Pupuk Urea di PT. PUPUK KUJANG (PERSERO) Cikampek Kabupaten Daerah Tingkat II Karawang Jawa Barat. Skripsi. Jurusan Mekanisasi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Bogor. Yaws. 1996. Handbook of Thermodynamic Diagrams, Volume 4 : Inorganic Compounds and Elements. Houston, Texas.
LAMPIRAN
Lampiran 1. Tabel produksi uap oleh ketel uap dan pemakaiannya oleh urea plant Tanggal 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Jumlah
Ketel uap paket I (2007-U) 1,311.24 1,304.44 1,295.58 1,304.66 1,304.26 1,299.90 1,304.06 1,304.64 1,279.12 1,351.72 1,462.88 1,458.38 1,431.14 1,460.61 1,426.56 1,394.80 1,305.26 1,309.18 1,299.54 1,333.00 1,306.90 1,290.82 1,326.94 1,325.06 1,318.24 1,320.70 1,316.36 1,313.90 1,325.82 1,330.36 1,334.50 41,450.57
Ketel uapa paket II (2007-UA) 1,304.68 1,267.96 1,291.86 1,306.54 1,279.50 1,284.04 1,263.40 1,337.16 1,299.76 1,324.66 1,309.92 1,331.52 1,281.44 1,277.02 1,215.56 1,263.42 1,263.22 1,326.90 1,339.24 1,388.26 1,377.24 1,366.06 1,357.00 1,376.66 1,385.90 1,359.66 1,382.16 1,381.18 1,364.20 1,404.08 1,384.22 41,094.42
Ketel uap panas buang (2003-U) 1,430.40 1,365.60 1,360.80 1,329.60 1,464.00 1,449.60 1,466.40 1,430.40 1,459.20 1,464.00 1,430.40 1,351.20 1,348.80 1,324.80 1,444.80 1,344.00 1,497.60 1,420.80 1,447.20 1,360.80 1,360.80 1,442.40 1,399.20 1,312.80 1,312.80 1,339.20 1,333.60 1,332.00 1,358.40 1,315.20 1,332.00 43,028.80
Total produksi uap (ton) 4,046.32 3,938.00 3,948.24 3,940.80 4,047.76 4,033.54 4,033.86 4,072.20 4,038.08 4,140.38 4,203.20 4,141.10 4,061.38 4,062.43 4,086.92 4,002.22 4,066.08 4,056.88 4,085.98 4,082.06 4,044.94 4,099.28 4,083.14 4,014.52 4,016.94 4,019.56 4,032.12 4,027.08 4,048.42 4,049.64 4,050.72 125,573.79
Pemakaian oleh urea plant (ton) 2,522 2,516 3,178 2,556 2,512 2,498 2,512 2,540 3,806 2,528 2,560 2,510 2,496 2,482 2,500 2,490 2,496 2,482 2,490 2,486 2,488 2,496 2,494 2,478 2,480 2,480 2,470 2,458 2,460 2,458 2,466 79,388
Persentase pemakaian uap oleh urea plant 62.33% 63.89% 80.49% 64.86% 62.06% 61.93% 62.27% 62.37% 94.25% 61.06% 60.91% 60.61% 61.46% 61.10% 61.17% 62.22% 61.39% 61.18% 60.94% 60.90% 61.51% 60.89% 61.08% 61.73% 61.74% 61.70% 61.26% 61.04% 60.76% 60.70% 60.88% 63.22%
Lampiran 2. Contoh Perhitungan Konsumsi Energi Spesifik (Specific Energy Consumption, SEC) Misal data produksi urea, pemakaian uap di urea plant dan listrik tanggal 1 Maret 2009 : a. Produksi urea = 1,435 ton b. Pemakaian uap = 2,522 ton c. Pemakaian listrik = 308,592 MJ Konsumsi energi spesifik didefinisikan sebagai energi yang dibutuhkan per satuan produk. Sehingga : SEC untuk energi listrik = 308,592 MJ = 215.05 MJ/ton urea = 215.05 kJ/kg urea 1,435 ton Kondisi uap pada tanggal 1 Maret 2009 : Suhu = 390oC Tekanan = 40.17 kg/cm2 Huap = 3189.571 kJ/kg (sumber : Perry’s Chemical Engineering. Table 2-354) Energi uap = muap x Huap = 2,522 ton x 3189.571 kJ/kg = 8,044,096,826.90 kJ = 8,044,096.83 MJ Sehingga : SEC untuk energi uap = 8,044,096.83 MJ 1,435 ton = 5,605.64 MJ/ton urea = 5,605.64 kJ/kg urea
Lampiran 3. Data pengukuran pemakaian energi listrik oleh motor-motor penggerak pompa dan kompresor Kuat arus terukur (A)
Daya terukur (kW)
Efisiensi (%)
74.57
63.55
85.22
74.57
63.55
85.22
101.69
74.57
63.55
85.22
0.82
101.69
74.57
63.55
85.22
Panel/No.
Item
Kuat arus terpasang (A)
Tegangan (V)
Faktor daya
A/1
GFM-201A
125
440
0.82
101.69
2
GFM-201B
125
440
0.82
101.69
3
GFM-201C
125
440
0.82
4
GFM-201D
125
440
Daya terpasang (kW)
5
GFM-201E
125
440
0.82
101.69
74.57
63.55
85.22
6
GAM-211A
12.8
440
0.82
10.41
7.50
6.51
86.76
7
GAM-211B
12.8
440
0.82
10.41
7.50
6.51
86.76
8
GAM-211C
12.8
440
0.82
10.41
7.50
6.51
86.76
9
GAM-211D
12.8
440
0.82
10.41
7.50
6.51
86.76
10
GAM-211E
12.8
440
0.82
10.41
7.50
6.51
86.76
11
GAM-212A
12.8
440
0.82
10.41
7.50
6.51
86.76
12
GAM-212B
12.8
440
0.82
10.41
7.50
6.51
86.76
13
GAM-212C
12.8
440
0.82
10.41
7.50
6.51
86.76
14
GAM-212D
12.8
440
0.82
10.41
7.50
6.51
86.76
15
GAM-212E
12.8
440
0.82
10.41
7.50
6.51
86.76
16
GAM-213A
6.4
440
0.82
5.21
3.70
3.25
87.94
17
GAM-213B
6.4
440
0.82
5.21
3.70
3.25
87.94
18
GAM-213C
6.4
440
0.82
5.21
3.70
3.25
87.94
19
GAM-213D
6.4
440
0.82
5.21
3.70
3.25
87.94
20
GAM-213E
6.4
440
0.82
5.21
3.70
3.25
87.94
21
GDM-602
1.8
440
0.82
1.00
0.75
0.62
83.32
22
GAM-611D
13.2
440
0.82
10.74
7.50
6.71
89.47
B/23
GAM-111A
1.8
440
0.82
1.00
0.75
0.62
83.80
24
GAM-111B
1.8
440
0.82
1.00
0.75
0.62
83.80
25
GAM-111D
1.8
440
0.82
1.00
0.75
0.62
83.80
26
GAM-121A
6.8
440
0.82
5.53
3.73
3.46
92.72
27
GAM-121B
6.8
440
0.82
5.53
3.73
3.46
92.72
28
GAM-121C
6.8
440
0.82
5.53
3.73
3.46
92.72
29
GAM-121D
6.8
440
0.82
5.53
3.73
3.46
92.72
30
GAM-131A
3
440
0.82
2.00
1.49
1.25
83.80
31
GAM-131B
3
440
0.82
2.00
1.49
1.25
83.80
32
GAM-131C
3
440
0.82
2.00
1.49
1.25
83.80
33
GAM-131D
3
440
0.82
2.00
1.49
1.25
83.80
34
GBM-161
0.85
440
0.88
0.50
0.37
0.34
90.63
35
GAM-203
48.4
440
0.82
39.37
30.00
24.61
82.02
36
GAM-112A
3
440
0.82
2.44
2.00
1.53
76.26
37
GAM-201A
128
440
0.82
104.13
75.00
65.07
86.76
38
GAM-201B
128
440
0.82
104.13
75.00
65.07
86.76
39
GAM-205B
39
440
0.82
31.73
22.00
19.83
90.12
40
GAM-206
19.5
440
0.82
15.86
11.00
9.91
90.12
41
GAM-703B
87.5
440
0.82
71.18
55.00
44.48
80.88
42
GAM-303
9.7
440
0.82
7.89
5.50
4.93
89.66
43
GAM-403A
10.3
440
0.82
8.38
5.50
5.24
95.20
44
GAM-402A
71
440
0.82
57.76
45.00
36.09
80.21
45
GAM-405B
18.2
440
0.82
14.81
11.00
9.25
84.11
Lanjutan Lampiran 3. Data pengukuran pemakaian energi listrik oleh motor-motor penggerak pompa dan kompresor Kuat arus terpasang (A)
Tegangan (V)
Faktor daya
Kuat arus terukur (A)
Daya terpasang (kW)
Daya terukur (kW)
Efisiensi (%)
Panel/No.
Item
46
GAM-406B
6.6
440
0.82
5.37
3.70
3.36
90.68
47
GAM-407B
32.2
440
0.82
26.19
18.50
16.37
88.48
48
GAM-408D
2.7
440
0.82
2.20
1.50
1.37
91.51
49
GAM-409
6.2
440
0.82
5.04
3.70
3.15
85.19
50
GAM-701A
34
440
0.82
27.66
22.00
17.28
78.57
51
GAM-704A
18.8
440
0.82
15.29
11.00
9.56
86.89
52
GAM-705A
12.9
440
0.82
10.49
7.50
6.56
87.44
53
GAM-706A
9.7
440
0.82
7.89
5.50
4.93
89.66
54
GAM-151A
8.1
440
0.82
4.00
3.00
2.50
83.32
55
GAM-151B
8.1
440
0.82
4.00
3.00
2.50
83.32
56
GAM-152A
2.3
440
0.67
1.20
0.75
0.61
82.17
57
GAM-152B
2.3
440
0.67
1.20
0.75
0.61
82.17
58
GAM-153A
23
440
0.84
18.71
13.00
11.98
92.14
59
GAM-153C
23
440
0.84
18.71
13.00
11.98
92.14
60
GAM-161A
19
440
0.88
15.46
11.00
10.37
94.24
61
GAM-162A
19.5
440
0.84
15.86
11.00
10.16
92.32
62
GAM-122A
3
440
0.82
2.00
1.49
1.25
83.80
63
GAM-122C
3
440
0.82
2.00
1.49
1.25
83.80
C/64
GBM-201
98
440
0.82
79.72
55.00
49.82
90.58
65
GBM-304A
80
440
0.82
65.08
45.00
40.67
90.38
66
GBM-304B
80
440
0.82
65.08
45.00
40.67
90.38
67
GBM-304C
80
440
0.82
65.08
45.00
40.67
90.38
68
GBM-304D
80
440
0.82
65.08
45.00
40.67
90.38
69
GBM-304E
80
440
0.82
65.08
45.00
40.67
90.38
70
GBM-304F
80
440
0.82
65.08
45.00
40.67
90.38
71
GDM-201
25.7
440
0.82
20.91
15.00
13.07
87.10
72
GDM-301
13.5
440
0.82
10.98
7.50
6.86
91.51
73
GDM-211
12.8
440
0.82
10.41
7.50
6.51
86.76
74
JDM-303
4.1
440
0.82
3.34
2.20
2.08
94.74
75
GBM-401
156
440
0.82
126.91
100.00
79.31
79.31
76
JDM-301A
10.3
440
0.82
8.38
5.50
5.24
95.20
77
JDM-301B
10.3
440
0.82
8.38
5.50
5.24
95.20
78
JFM-301
6.3
440
0.82
5.13
3.70
3.20
86.56
79
FDM-303
4.2
440
0.82
3.42
2.24
2.14
95.44
80
FFM-301
4.2
440
0.82
3.42
2.20
2.14
97.05
D Utara/81
GBM-601A
46.8
2300
0.82
38.07
149.14
124.37
83.39
82
GBM-601B
46.8
2300
0.82
38.07
149.14
124.37
83.39
83
GBM-601C
46.8
2300
0.82
38.07
149.14
124.37
83.39
84
GAM-404A
37
2300
0.82
30.10
125.00
98.32
78.66
85
GBM-303
128
2300
0.82
104.13
420.00
340.15
80.99
D Selatan/86
GAM-101A
140
2300
0.82
113.89
475.00
372.04
78.32
87
GAM-101C
140
2300
0.82
113.89
475.00
372.04
78.32
88
GAM-101D
140
2300
0.82
113.89
475.00
372.04
78.32
89
GAM-302B
53
2300
0.82
43.12
160.00
140.84
88.03
90
GBM-301
48.5
2300
0.82
39.45
130.00
128.88
99.14
91
GBM-302
142
2300
0.82
115.52
480.00
377.35
78.62
Lampiran 4. Konsumsi gas alam bulan Maret 2009 (m3) Tanggal/alat 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Jumlah
2007-U 91,640 90,192 90,840 90,324 90,888 92,016 91,452 91,264 92,016 94,626 102,296 102,294 102,108 102,098 100,224 96,248 90,324 90,136 90,324 91,264 89,760 90,888 91,076 92,006 92,016 91,994 92,016 92,016 92,016 92,016 92,016 2,890,394
2007-UA 106,778 106,030 106,972 106,786 105,854 105,472 106,036 112,764 110,150 111,088 106,396 107,340 103,794 104,472 98,620 92,572 100,664 106,970 109,396 109,028 109,024 107,902 108,086 111,830 111,456 112,744 112,582 110,338 108,654 111,828 109,212 3,330,838
2003-U 41,340 42,260 37,830 30,160 49,010 50,570 40,130 43,420 42,770 45,760 44,850 36,920 42,510 38,610 46,020 32,370 53,040 44,100 48,050 37,180 40,820 48,360 43,810 36,660 34,840 38,090 37,050 34,190 38,870 35,880 33,020 1,268,490
GTG 106,320 106,560 108,480 106,800 107,760 108,000 115,920 116,400 117,120 106,080 113,280 116,160 115,920 112,320 113,280 110,160 108,960 109,920 107,040 106,560 109,200 109,440 109,440 108,480 108,720 106,560 106,320 114,960 114,240 114,000 113,520 3,427,920
Jumlah konsumsi gas alam 346,078 345,042 344,122 334,070 353,512 356,058 353,538 363,848 362,056 357,554 366,822 362,714 364,332 357,500 358,144 331,350 352,988 351,126 354,810 344,032 348,804 356,590 352,412 348,976 347,032 349,388 347,968 351,504 353,780 353,724 347,768 10,917,642
Lampiran 5. Konsumsi air umpan ketel bulan Maret 2009 (ton) Tanggal/Boiler 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Jumlah
2007-U 1,316.16 1,334.94 1,312.02 1,318.62 1,322.96 1,313.70 1,313.32 1,320.70 1,302.00 1,360.80 1,462.90 1,469.70 1,462.88 1,465.14 1,451.54 1,422.00 1,352.26 1,323.16 1,325.62 1,343.78 1,320.32 1,316.16 1,352.10 1,359.66 1,339.42 1,327.12 1,336.78 1,335.26 1,343.96 1,337.34 1,339.42 42,001.74
2007-UA 1,313.38 1,299.76 1,298.26 1,315.58 1,291.00 1,286.30 1,272.30 1,346.04 1,320.34 1,334.12 1,338.88 1,377.26 1,350.40 1,329.40 1,249.78 1,274.78 1,299.90 1,390.46 1,359.44 1,406.14 1,399.34 1,381.58 1,372.70 1,394.84 1,390.84 1,388.76 1,382.16 1,385.72 1,372.72 1,406.34 1,403.84 41,732.36
2003-U 1,516.80 1,466.40 1,459.20 1,382.40 1,560.00 1,567.20 1,564.80 1,526.40 1,579.20 1,562.40 1,528.80 1,440.00 1,447.20 1,420.80 1,524.00 1,409.60 1,605.60 1,509.60 1,555.20 1,442.40 1,444.80 1,548.00 1,466.40 1,399.20 1,387.20 1,425.60 1,420.80 1,392.00 1,442.40 1,408.80 1,394.40 45,797.60
Total konsumsi BFW 4,146.34 4,101.10 4,069.48 4,016.60 4,173.96 4,167.20 4,150.42 4,193.14 4,201.54 4,257.32 4,330.58 4,286.96 4,260.48 4,215.34 4,225.32 4,106.38 4,257.76 4,223.22 4,240.26 4,192.32 4,164.46 4,245.74 4,191.20 4,153.70 4,117.46 4,141.48 4,139.74 4,112.98 4,159.08 4,152.48 4,137.66 129,531.70
Lampiran 6. Komposisi gas alam bulan Maret 2009 (% mol) Tanggal
CO2
CO
Ar
N2
CH4
C2H6
C3H8
i-C4H10
n-C4H10
i-C5H12
n-C5H12
1
5.91
-
0.02
2.65
87.11
1.72
1.5
0.37
0.45
0.17
0.1
2
5.74
-
0.02
2.94
87.09
1.78
1.43
0.35
0.41
0.15
0.09
3
7.33
-
0.02
3.1
84.81
1.92
1.69
0.39
0.46
0.17
0.11
4
6.03
-
0.02
2.69
86.18
1.91
1.85
0.49
0.53
0.19
0.11
5
6.47
-
0.02
2.82
85.8
1.93
1.75
0.42
0.5
0.18
0.11
6
6.81
-
0.02
2.66
84.82
2.11
2.17
0.53
0.57
0.19
0.12
7
7.18
-
0.01
2.75
85.13
1.93
1.76
0.42
0.51
0.19
0.12
8
7.02
-
0.01
2.82
84.54
2.14
2.04
0.49
0.63
0.19
0.12
9
6.76
-
0.02
3.08
85.03
1.99
1.78
0.45
0.58
0.19
0.12
10 11 12 13
7.2
-
0.02
3.02
84.88
1.96
1.7
0.43
0.5
0.18
0.11
14
6.67
-
0.02
2.97
85.43
1.94
1.71
0.43
0.52
0.19
0.12
15
6.26
-
0.02
2.85
85.57
1.99
1.95
0.5
0.55
0.19
0.12
16
6.2
-
0.02
2.91
85.81
1.95
1.82
0.44
0.53
0.2
0.12
17
6.24
-
0.02
2.73
85.82
1.99
1.86
0.46
0.56
0.2
0.12
18
6.03
-
0.01
2.88
86.16
1.92
1.74
0.44
0.51
0.19
0.12
19
6.74
-
0.02
2.87
85.24
2.03
1.82
0.44
0.53
0.19
0.12
20
5.55
-
0.03
2.44
86.43
2.02
2.03
0.57
0.6
0.2
0.13
21
6.13
-
0.02
2.65
86.07
1.96
1.84
0.45
0.56
0.2
0.12
22
6.17
-
0.03
2.83
85.92
1.94
1.82
0.46
0.53
0.19
0.11
23
6.25
-
0.02
2.84
85.6
2.01
1.94
0.48
0.55
0.19
0.12
24
5.98
-
0.02
2.86
86.08
1.96
1.84
0.43
0.53
0.19
0.11
25
5.86
-
0.03
2.91
86.24
1.95
1.78
0.42
0.52
0.18
0.11
26
6.21
-
0.01
2.81
85.98
1.95
1.77
0.44
0.53
0.19
0.11
27
6.5
-
0.01
2.87
85.74
1.92
1.72
0.44
0.51
0.18
0.11
28
6.13
-
0.02
2.88
86.21
1.89
1.65
0.42
0.51
0.18
0.11
29
5.37
-
0.02
2.55
86.96
1.92
1.8
0.52
0.55
0.19
0.12
30
5.37
-
0.02
2.77
87.3
1.77
1.59
0.41
0.48
0.18
0.11
31
5.5
-
0.02
2.66
86.94
1.9
1.74
0.42
0.53
0.18
0.11
Lampiran 7. Contoh perhitungan efisiensi gas turbin generator HITACHI (2006-J) Data tanggal 1 Maret 2009 Gas alam Komponen
% Xi (%mol)
BM
BMrata-rata
LHV (MJ/kg)
LHV/Komponen (kJ/lb)
CO2
5.91
44.01
2.17
-
-
CO Ar
0.02
28.01 39.95
-
-
-
N2
2.65
28.02
0.493
-
-
CH4
87.11
16.042
14.085
50.009
19,759.97
C2H6
1.72
30.068
0.622
47.794
372.88
C3H8
1.5
44.094
0.939
46.357
315.41
i-C4H10
0.37
58.12
0.273
45.613
76.55
n-C4H10
0.45
58.12
0.308
45.752
93.39
i-C5H12
0.17
72.146
0.137
45.241
34.89
n-C5H12 Jumlah
0.1 100
72.146
0.087 19.114
45.357 326.123
20.57 20,673.67
Gas flow = 4,430 Nm3/jam = 197.77 kg.mol/jam = 8,333.241 lb/jam Flow untuk masing-masing komponen : CO2
= 11.688 kg.mol/jam
CO
=-
Ar
= 0.886 kg.mol/jam
N2
= 5.241 kg.mol/jam
CH4
= 172.276 kg.mol/jam
C2H6 = 3.402 kg.mol/jam C3H8 = 2.967 kg.mol/jam i-C4H10 = 0.732 kg.mol/jam n-C4H10 = 0.890 kg.mol/jam i-C5H12 = 0.336 kg.mol/jam n-C5H12 = 0.198 kg.mol/jam Energi gas alam = 20,673.67 kJ/lb x 8,333.241 lb/jam = 1.72 x 108 kJ/jam
Udara Komposisi udara Komponen
Volume
N2
78.08%
O2
20.95%
Ar CO2
0.93% 0.03%
Reaksi yang terjadi pada proses pembakaran gas alam : 1. CH4 + 2O2 Æ CO2 + 2H2O CH4 = 172.28 kg.mol/jam; CO2 = 172.28 kg.mol/jam; 2H2O = 344.55 kg.mol/jam; O2 = 344.55 kg.mol/jam 2. C2H6 + 3.5O2 Æ 2CO2 + 3H2O C2H6 = 3.4 kg.mol/jam; 2CO2 = 6.8 kg.mol/jam; 3H2O = 10.2 kg.mol/jam; O2 = 11.91 kg.mol/jam 3. C3H8 + 5O2 Æ 3CO2 + 4H2O C3H8 = 2.97 kg.mol/jam; 3CO2 = 8.9 kg.mol/jam; 4H2O = 11.87 kg.mol/jam; O2 = 14.83 kg.mol/jam 4. i-C4H10 + 6.5O2 Æ 4CO2 + 5H2O i-C4H10 = 0.73 kg.mol/jam; 4CO2 = 2.93 kg.mol/jam; 5H2O = 3.66 kg.mol/jam; O2 = 4.76 kg.mol/jam 5. n-C4H10 + 6.5O2 Æ 4CO2 + 5H2O n-C4H10 = 0.89 kg.mol/jam; 4CO2 = 3.56 kg.mol/jam; 5H2O = 4.45 kg.mol/jam; O2 = 5.78 kg.mol/jam 6. i-C5H12 + 8O2 Æ 5CO2 + 6H2O i-C5H12 = 0.34 kg.mol/jam; 5CO2 = 1.68 kg.mol/jam; 6H2O = 2.02 kg.mol/jam; O2 = 2.69 kg.mol/jam 7. n-C5H12 + 8O2 Æ 5CO2 + 6H2O n-C5H12 = 0.198 kg.mol/jam; 5CO2 = 0.99 kg.mol/jam; 6H2O = 1.19 kg.mol/jam; O2 = 1.58 kg.mol/jam
Jumlah O2 pada reaksi tersebut = 386.1 kg.mol/jam Asumsi excess oksigen = 10% Flow udara = 2,027.27 kg.mol/jam Tudara = 305 K Cpudara = 750.85 J/g.mol = 750.85 kJ/kg.mol (Sumber : Yaws, Handbook of Thermodinamic Diagrams, Vol.4) Energi oksigen yang terkandung dalam udara : = 2,027.27 kg.mol/jam x 750.85 kJ/kg.mol = 1.52 x 106 kJ/jam Gas buang Total flow gas buang = 2,194.57 kg.mol/jam Tgas buang = 794 K Cpgas buang = 59,622.5 J/g.mol = 59,622.5 kJ/kg.mol (Sumber : Yaws, Handbook of Thermodinamic Diagrams, Vol.4) Energi gas buang = 2194.57 kg.mol/jam x 59,622.5 kJ/kg.mol = 1.31 x 108 kJ/jam Energi listrik yang dihasilkan = 186.8 MWh = 2.8 x 107 kJ/jam Energi input = energi gas alam + Energi oksigen yang terkandung dalam udara = 1.74 x 108 kJ/jam Energi output = Energi listrik = 2.8 x 107 kJ/jam Efisiensi = 2.8 x 107 kJ/jam = 16.26% 1.74 x 108 kJ/jam
Lampiran 8. Contoh perhitungan efisiensi ketel uap panas buang (2003-U) Data tanggal 1 Maret 2009 Gas alam Komponen
% Xi (%mol)
BM
BMrata-rata
LHV (MJ/kg)
LHV/Komponen (kJ/lb)
CO2
5.91
44.01
2.17
-
-
CO Ar
0.02
28.01 39.95
-
-
-
N2
2.65
28.02
0.493
-
-
CH4
87.11
16.042
14.085
50.009
19,759.97
C2H6
1.72
30.068
0.622
47.794
372.88
C3H8
1.5
44.094
0.939
46.357
315.41
i-C4H10
0.37
58.12
0.273
45.613
76.55
n-C4H10
0.45
58.12
0.308
45.752
93.39
i-C5H12
0.17
72.146
0.137
45.241
34.89
n-C5H12 Jumlah
0.1 100
72.146
0.087 19.114
45.357 326.123
20.57 20,673.67
Gas flow = 1,722.5 Nm3/jam = 76.9 kg.mol/jam = 3,240.18 lb/jam Energi gas alam = 20,673.67 kJ/lb x 3,240.18 lb/jam = 6.7 x 107 kJ/jam Energi gas buang dari gas turbin generator = 1.31 x 108 kJ/jam Air umpan ketel Flow air umpan ketel = 63.2 ton/jam Suhu air umpan masuk = 112.3oC = 385.3 K Mr H2O = 18.016 Cp H2O = 2,936.65 J/g.mol (Sumber : Yaws, Handbook of Thermodinamic Diagrams, Vol.4) Energi air umpan ketel = 63.2 ton/jam x 103 x 2,936.65 J/g.mol = 1.03 x 107 kJ/jam 18.016
Uap Steam flow = 59.6 ton/jam Steam pressure = 42.2 kg/cm2 = 41.39 bar Steam temperature = 402oC = 675 K huap = 3,213.84 kJ/kg (Sumber : Perry’s Chemical Engineering, Table 2-354) Energi uap = 59.6 ton/jam x 103 x 3,213.84 kJ/kg = 1.92 x 108 kJ/jam Energi input = energi gas alam + energi gas buang generator + energi air umpan = 2.08 x 108 kJ/jam Energi output = energi uap = 1.92 x 108 kJ/jam Efisiensi = 1.92 x 108 kJ/jam x 100% = 92.06% 2.08 x 108 kJ/jam
Lampiran 9. Contoh perhitungan efisiensi ketel uap paket I (2007-U) Data tanggal 1 Maret 2009 Gas alam Komponen
% Xi (%mol)
BM
BMrata-rata
LHV (MJ/kg)
LHV/Komponen (kJ/lb)
CO2
5.91
44.01
2.17
-
-
CO Ar
0.02
28.01 39.95
-
-
-
N2
2.65
28.02
0.493
-
-
CH4
87.11
16.042
14.085
50.009
19,759.97
C2H6
1.72
30.068
0.622
47.794
372.88
C3H8
1.5
44.094
0.939
46.357
315.41
i-C4H10
0.37
58.12
0.273
45.613
76.55
n-C4H10
0.45
58.12
0.308
45.752
93.39
i-C5H12
0.17
72.146
0.137
45.241
34.89
n-C5H12 Jumlah
0.1 100
72.146
0.087 19.114
45.357 326.123
20.57 20,673.67
Gas flow = 3,818.33 Nm3/jam = 170.46 kg.mol/jam = 7,182.64 lb/jam Flow untuk masing-masing komponen : CO2
= 10.07 kg.mol/jam
CO
=-
Ar
= 0.764 kg.mol/jam
N2
= 4.517 kg.mol/jam
CH4
= 148.49 kg.mol/jam
C2H6 = 2.93 kg.mol/jam C3H8 = 2.557 kg.mol/jam i-C4H10 = 0.631 kg.mol/jam n-C4H10 = 0.767 kg.mol/jam i-C5H12 = 0.29 kg.mol/jam n-C5H12 = 0.17 kg.mol/jam Energi gas alam = 20,673.67 kJ/lb x 7,182.64 lb/jam = 1.48 x 108 kJ/jam
Udara Komposisi udara Komponen
Volume
N2
78.08%
O2
20.95%
Ar CO2
0.93% 0.03%
Reaksi yang terjadi pada proses pembakaran gas alam : 8. CH4 + 2O2 Æ CO2 + 2H2O CH4 = 148.49 kg.mol/jam; CO2 = 148.49 kg.mol/jam; 2H2O = 296.98 kg.mol/jam; O2 = 296.98 kg.mol/jam 9. C2H6 + 3.5O2 Æ 2CO2 + 3H2O C2H6 = 2.93 kg.mol/jam; 2CO2 = 5.86 kg.mol/jam; 3H2O = 8.8 kg.mol/jam; O2 = 10.26 kg.mol/jam 10. C3H8 + 5O2 Æ 3CO2 + 4H2O C3H8 = 2.56 kg.mol/jam; 3CO2 = 7.67 kg.mol/jam; 4H2O = 10.23 kg.mol/jam; O2 = 12.78 kg.mol/jam 11. i-C4H10 + 6.5O2 Æ 4CO2 + 5H2O i-C4H10 = 0.63 kg.mol/jam; 4CO2 = 2.52 kg.mol/jam; 5H2O = 3.15 kg.mol/jam; O2 = 4.1 kg.mol/jam 12. n-C4H10 + 6.5O2 Æ 4CO2 + 5H2O n-C4H10 = 0.77 kg.mol/jam; 4CO2 = 3.07 kg.mol/jam; 5H2O = 3.83 kg.mol/jam; O2 = 4.99 kg.mol/jam 13. i-C5H12 + 8O2 Æ 5CO2 + 6H2O i-C5H12 = 0.29 kg.mol/jam; 5CO2 = 1.45 kg.mol/jam; 6H2O = 1.74 kg.mol/jam; O2 = 2.32 kg.mol/jam 14. n-C5H12 + 8O2 Æ 5CO2 + 6H2O n-C5H12 = 0.17 kg.mol/jam; 5CO2 = 0.85 kg.mol/jam; 6H2O = 1.02 kg.mol/jam; O2 = 1.36 kg.mol/jam
Jumlah O2 pada reaksi tersebut = 332.79 kg.mol/jam Asumsi excess oksigen = 10% Flow udara = 1,747.35 kg.mol/jam Tudara = 305 K Cpudara = 750.85 J/g.mol = 750.85 kJ/kg.mol (Sumber : Yaws, Handbook of Thermodinamic Diagrams, Vol.4) Energi oksigen yang terkandung dalam udara : = 1,747.35 kg.mol/jam x 750.85 kJ/kg.mol = 1.31 x 106 kJ/jam Air umpan ketel Flow air umpan ketel = 54.84 ton/jam Suhu air umpan masuk economizer = 107.125oC = 380.125 K Mr H2O = 18.016 Cp H2O = 2,763.68 J/g.mol (Sumber : Yaws, Handbook of Thermodinamic Diagrams, Vol.4) Energi air umpan ketel = 54.84 ton/jam x 103 x 2,763.68 J/g.mol = 8.41 x 106 kJ/jam 18.016 Uap Steam flow = 54.635 ton/jam Steam pressure = 43 kg/cm2 = 42.18 bar Steam temperature = 408.07oC = 681.07 K huap = 3,228.216 kJ/kg (Sumber : Perry’s Chemical Engineering, Table 2-354) Suhu air umpan masuk steam drum = 156.27oC hair umpan = 662.63 kJ/kg (Sumber : Perry’s Chemical Engineering, Table 2-354) h = 3,228.216 kJ/kg - 662.63 kJ/kg = 2,565.59 kJ/kg Energi uap = 54.635 ton/jam x 103 x 2,565.59 kJ/kg = 1.4 x 108 kJ/jam
Energi input = energi gas alam + energi oksigen yang terkandung dalam udara + energi air umpan = 1.58 x 108 kJ/jam Energi output = energi uap = 1.4 x 108 kJ/jam Efisiensi = 1.4 x 108 kJ/jam x 100% = 88.59% 1.58 x 108 kJ/jam
Lampiran 10. Contoh perhitungan efisiensi ketel uap paket II (2007-UA) Data tanggal 1 Maret 2009 Gas alam Komponen
% Xi (%mol)
BM
BMrata-rata
LHV (MJ/kg)
LHV/Komponen (kJ/lb)
CO2
5.91
44.01
2.17
-
-
CO Ar
0.02
28.01 39.95
-
-
-
N2
2.65
28.02
0.493
-
-
CH4
87.11
16.042
14.085
50.009
19,759.97
C2H6
1.72
30.068
0.622
47.794
372.88
C3H8
1.5
44.094
0.939
46.357
315.41
i-C4H10
0.37
58.12
0.273
45.613
76.55
n-C4H10
0.45
58.12
0.308
45.752
93.39
i-C5H12
0.17
72.146
0.137
45.241
34.89
n-C5H12 Jumlah
0.1 100
72.146
0.087 19.114
45.357 326.123
20.57 20,673.67
Gas flow = 4,449.08 Nm3/jam = 198.62 kg.mol/jam = 8,369.14 lb/jam Flow untuk masing-masing komponen : CO2
= 11.74 kg.mol/jam
CO
=-
Ar
= 0.89 kg.mol/jam
N2
= 5.263 kg.mol/jam
CH4
= 173.02 kg.mol/jam
C2H6 = 3.42 kg.mol/jam C3H8 = 2.98 kg.mol/jam i-C4H10 = 0.74 kg.mol/jam n-C4H10 = 0.89 kg.mol/jam i-C5H12 = 0.34 kg.mol/jam n-C5H12 = 0.2 kg.mol/jam Energi gas alam = 20,673.67 kJ/lb x 8,369.14 lb/jam = 1.73 x 108 kJ/jam
Udara Komposisi udara Komponen
Volume
N2
78.08%
O2
20.95%
Ar CO2
0.93% 0.03%
Reaksi yang terjadi pada proses pembakaran gas alam : 15. CH4 + 2O2 Æ CO2 + 2H2O CH4 = 173.02 kg.mol/jam; CO2 = 173.02 kg.mol/jam; 2H2O = 346.04 kg.mol/jam; O2 = 346.04 kg.mol/jam 16. C2H6 + 3.5O2 Æ 2CO2 + 3H2O C2H6 = 3.42 kg.mol/jam; 2CO2 = 6.83 kg.mol/jam; 3H2O = 10.25 kg.mol/jam; O2 = 11.96 kg.mol/jam 17. C3H8 + 5O2 Æ 3CO2 + 4H2O C3H8 = 2.98 kg.mol/jam; 3CO2 = 8.94 kg.mol/jam; 4H2O = 11.92 kg.mol/jam; O2 = 14.9 kg.mol/jam 18. i-C4H10 + 6.5O2 Æ 4CO2 + 5H2O i-C4H10 = 0.74 kg.mol/jam; 4CO2 = 2.94 kg.mol/jam; 5H2O = 3.67 kg.mol/jam; O2 = 4.78 kg.mol/jam 19. n-C4H10 + 6.5O2 Æ 4CO2 + 5H2O n-C4H10 = 0.89 kg.mol/jam; 4CO2 = 3.58 kg.mol/jam; 5H2O = 4.47 kg.mol/jam; O2 = 5.81 kg.mol/jam 20. i-C5H12 + 8O2 Æ 5CO2 + 6H2O i-C5H12 = 0.34 kg.mol/jam; 5CO2 = 1.69 kg.mol/jam; 6H2O = 2.02 kg.mol/jam; O2 = 2.7 kg.mol/jam 21. n-C5H12 + 8O2 Æ 5CO2 + 6H2O n-C5H12 = 0.2 kg.mol/jam; 5CO2 = 0.99 kg.mol/jam; 6H2O = 1.19 kg.mol/jam; O2 = 1.59 kg.mol/jam
Jumlah O2 pada reaksi tersebut = 387.77 kg.mol/jam Asumsi excess oksigen = 10% Flow udara = 2,035.9998 kg.mol/jam Tudara = 305 K Cpudara = 750.85 J/g.mol = 750.85 kJ/kg.mol (Sumber : Yaws, Handbook of Thermodinamic Diagrams, Vol.4) Energi oksigen yang terkandung dalam udara : = 2,035.9998 kg.mol/jam x 750.85 kJ/kg.mol = 1.53 x 106 kJ/jam Air umpan ketel Flow air umpan ketel = 54.72 ton/jam Suhu air umpan masuk economizer = 107.69oC = 380.69 K Mr H2O = 18.016 Cp H2O = 2,782.57 J/g.mol (Sumber : Yaws, Handbook of Thermodinamic Diagrams, Vol.4) Energi air umpan ketel = 54.72 ton/jam x 103 x 2,782.57 J/g.mol = 8.45 x 106 kJ/jam 18.016 Uap Steam flow = 54.36 ton/jam Steam pressure = 42.2 kg/cm2 = 41.39 bar Steam temperature = 410.24oC = 683.24 K huap = 3,234.94 kJ/kg (Sumber : Perry’s Chemical Engineering, Table 2-354) Suhu air umpan masuk steam drum = 153.6oC hair umpan = 651.64 kJ/kg (Sumber : Perry’s Chemical Engineering, Table 2-354) h = 3,234.94 kJ/kg - 651.64 kJ/kg = 2,583.31 kJ/kg Energi uap = 54.36 ton/jam x 103 x 2,583.31 kJ/kg = 1.4 x 108 kJ/jam
Energi input = energi gas alam + energi oksigen yang terkandung dalam udara + energi air umpan = 1.83 x 108 kJ/jam Energi output = energi uap = 1.4 x 108 kJ/jam Efisiensi = 1.4 x 108 kJ/jam x 100% = 76.74% 1.83 x 108 kJ/jam
Lampiran 11. Rincian konsumsi energi uap pada seksi sintesa dan seksi purifikasi (MJ) Tanggal
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
GB-101 A
2,132,756.29
2,127,888.40
2,686,603.90
2,162,296.90
2,125,006.30
2,112,958.50
2,124,405.60
2,147,266.40
3,218,896.40
2,138,135.20
GB-101 B
2,132,756.29
2,127,888.40
2,686,603.90
2,162,296.90
2,125,006.30
2,112,958.50
2,124,405.60
2,147,266.40
3,218,896.40
2,138,135.20
GB-102
1,820,683.86
1,816,528.30
2,293,490.50
1,845,902.00
1,814,067.90
1,803,782.90
1,813,555.10
1,833,070.80
2,747,896.10
1,825,275.70
GA-102
525,348.06
524,148.99
661,773.76
532,624.60
523,439.06
520,471.39
523,291.08
528,922.23
792,889.93
526,673.01
EA-102
2,768,683.93
2,762,097.05
3,488,849.13
2,806,009.56
2,757,705.80
2,742,336.42
2,757,705.80
2,788,444.56
4,178,275.58
2,775,270.80
GA-101/102
SEKSI SINTESA Steam 42 kg/cm2
Steam 4 kg/cm2 232,631.11
232,077.67
293,141.03
235,767.30
231,708.70
230,417.33
231,708.70
234,291.44
351,068.20
233,184.56
Total energi
9,612,859.54
9,590,628.81
12,110,462.22
9,744,897.26
9,576,934.06
9,522,925.04
9,575,071.88
9,679,261.83
14,507,922.61
9,636,674.47
Energi yang hilang
5,796,394.59
5,824,515.33
7,346,858.43
5,884,703.67
5,623,780.75
5,593,462.55
5,659,063.85
5,685,946.45
8,520,431.35
5,659,341.23
Total energi di seksi sintesa
3,816,464.95
3,766,113.48
4,763,603.79
3,860,193.59
3,953,153.31
3,929,462.49
3,916,008.03
3,993,315.38
5,987,491.26
3,977,333.24
288,157.33
287,499.63
362,987.85
292,148.57
287,110.23
285,482.44
287,029.06
290,117.79
434,906.04
288,884.08
76,392.59
77,001.79
97,070.07
77,614.32
73,265.85
72,876.86
73,931.72
74,072.70
111,001.20
73,727.61
347,520.06
350,291.38
441,584.66
353,077.85
333,296.11
331,526.52
336,325.21
336,966.57
504,959.20
335,396.71
20,312.48
20,474.46
25,810.54
20,637.33
19,481.09
19,377.66
19,658.15
19,695.63
29,514.77
19,603.87
207,783.76
204,885.62
260,507.57
209,044.28
208,429.99
207,588.08
205,648.11
206,330.27
306,021.91
200,410.68
SEKSI PURIFIKASI Steam 42 kg/cm2 GA-601 Steam 12 kg/cm2 EA-201 DA-201 Exhaust GB-102, GA601, dan GA-102 Steam 7 kg/cm2 EA-202 Steam 4 kg/cm2 130,796.61
130,485.44
164,818.25
132,559.93
130,277.99
129,551.91
130,277.99
131,730.13
197,387.74
131,107.78
Total energi
DA-203
1,070,962.83
1,070,638.32
1,352,778.94
1,085,082.28
1,051,861.27
1,046,403.47
1,052,870.23
1,058,913.10
1,583,790.86
1,049,130.74
Energi yang hilang Total energi purifikasi
646,229.20
638,728.83
811,038.59
651,119.37
647,313.61
644,499.10
640,412.84
643,557.16
956,511.86
628,250.57
424,733.64
431,909.49
541,740.36
433,962.91
404,547.66
401,904.38
412,457.39
415,355.94
627,279.00
420,880.17
seksi
Lanjutan Lampiran 11. Rincian konsumsi energi uap pada seksi sintesa dan seksi purifikasi (MJ) Tanggal
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
GB-101 A
2,164,891.40
2,122,414.00
2,111,567.20
2,099,607.70
2,118,352.80
2,108,057.90
2,112,043.00
2,099,926.80
2,107,516.60
2,104,725.50
2,107,092.30
GB-101 B
2,164,891.40
2,122,414.00
2,111,567.20
2,099,607.70
2,118,352.80
2,108,057.90
2,112,043.00
2,099,926.80
2,107,516.60
2,104,725.50
2,107,092.30
GB-102
1,848,116.80
1,811,854.90
1,802,595.20
1,792,385.70
1,808,387.90
1,799,599.50
1,803,001.40
1,792,658.10
1,799,137.30
1,796,754.70
1,798,775.10
GA-102
533,263.69
522,800.52
520,128.69
517,182.77
521,800.13
519,264.27
520,245.89
517,261.39
519,130.92
518,443.42
519,026.41
EA-102
2,810,400.81
2,755,510.17
2,740,140.79
2,724,771.41
2,744,532.04
2,733,553.91
2,740,140.79
2,724,771.41
2,733,553.91
2,729,162.66
2,731,358.29
GA-101/102
SEKSI SINTESA Steam 42 kg/cm2
Steam 4 kg/cm2 236,136.26
231,524.22
230,232.85
228,941.48
230,601.81
229,679.41
230,232.85
228,941.48
229,679.41
229,310.44
229,494.93
Total energi
9,757,700.36
9,566,517.81
9,516,231.93
9,462,496.76
9,542,027.48
9,498,212.89
9,517,706.93
9,463,485.98
9,496,534.74
9,483,122.22
9,492,839.33
Energi yang hilang
5,731,188.91
5,619,664.31
5,596,029.78
5,856,012.99
6,057,095.11
5,977,487.56
5,998,702.53
5,768,094.64
6,015,436.42
5,911,719.74
5,932,409.20
Total energi di seksi sintesa
4,026,511.45
3,946,853.50
3,920,202.15
3,606,483.77
3,484,932.37
3,520,725.33
3,519,004.40
3,695,391.34
3,481,098.32
3,571,402.48
3,560,430.13
292,499.11
286,759.98
285,294.47
283,678.61
286,211.27
284,820.33
285,358.75
283,721.73
284,747.19
284,370.09
284,689.86
74,664.85
73,214.34
72,951.48
78,041.06
81,600.39
80,228.87
80,550.73
76,381.86
80,945.04
79,040.03
79,404.31
339,660.31
333,061.75
331,865.96
355,019.17
371,211.00
364,971.78
366,435.99
347,471.25
368,229.74
359,563.59
361,220.77
19,853.08
19,467.40
19,397.50
20,750.80
21,697.21
21,332.53
21,418.11
20,309.63
21,522.96
21,016.42
21,113.29
201,387.33
198,931.25
200,312.59
196,655.27
198,146.72
200,231.40
195,212.04
197,141.86
195,415.41
197,450.94
197,278.86
SEKSI PURIFIKASI Steam 42 kg/cm2 GA-601 Steam 12 kg/cm2 EA-201 DA-201 Exhaust GB-102, GA-601, dan GA-102 Steam 7 kg/cm2 EA-202 Steam 4 kg/cm2 132,767.37
130,174.26
129,448.19
128,722.12
129,655.64
129,137.02
129,448.19
128,722.12
129,137.02
128,929.57
129,033.29
Total energi
DA-203
1,060,832.05
1,041,608.97
1,039,270.19
1,062,867.04
1,088,522.23
1,080,721.93
1,078,423.82
1,053,748.45
1,079,997.36
1,070,370.64
1,072,740.38
Energi yang hilang
632,332.85
623,647.14
626,347.64
616,549.14
621,182.38
625,835.06
613,695.10
617,756.18
613,888.42
618,730.36
618,407.21
Total energi seksi purifikasi
428,499.20
417,961.83
412,922.55
446,317.89
467,339.85
454,886.87
464,728.72
435,992.27
466,108.94
451,640.28
454,333.17
Lanjutan Lampiran 11. Rincian konsumsi energi uap pada seksi sintesa dan seksi purifikasi (MJ) Tanggal
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
GB-101 A
2,112,238.20
2,111,403.40
2,095,846.10
2,097,537.70
2,100,613.00
2,092,142.80
2,079,891.80
2,082,418.30
2,080,112.00
2,086,389.80
GB-101 B
2,112,238.20
2,111,403.40
2,095,846.10
2,097,537.70
2,100,613.00
2,092,142.80
2,079,891.80
2,082,418.30
2,080,112.00
2,086,389.80
GB-102
1,803,168.10
1,802,455.40
1,789,174.50
1,790,618.60
1,793,243.90
1,786,013.10
1,775,554.70
1,777,711.50
1,775,742.70
1,781,101.90
GA-102
520,293.98
520,088.33
516,256.22
516,672.89
517,430.40
515,343.99
512,326.28
512,948.63
512,380.54
513,926.90
EA-102
2,740,140.79
2,737,945.17
2,720,380.16
2,722,575.79
2,722,575.79
2,711,597.66
2,698,423.90
2,700,619.53
2,698,423.90
2,707,206.41
GA-101/102
SEKSI SINTESA Steam 42 kg/cm2
Steam 4 kg/cm2 230,232.85
230,048.37
228,572.52
228,757.00
228,757.00
227,834.59
226,727.70
226,912.19
226,727.70
227,465.63
Total energi
9,518,312.12
9,513,344.07
9,446,075.60
9,453,699.68
9,463,233.09
9,425,074.94
9,372,816.18
9,383,028.45
9,373,498.84
9,402,480.44
Energi yang hilang
5,967,339.80
5,938,877.91
5,924,485.45
5,928,367.42
5,921,772.54
5,882,202.05
5,813,901.13
5,817,763.45
5,760,430.68
5,762,399.29
Total energi di seksi sintesa
3,550,972.32
3,574,466.16
3,521,590.15
3,525,332.26
3,541,460.55
3,542,872.89
3,558,915.05
3,565,265.00
3,613,068.16
3,640,081.15
285,385.13
285,272.33
283,170.39
283,398.94
283,814.44
282,670.02
281,014.79
281,356.15
281,044.55
281,892.74
79,958.85
79,447.89
79,385.61
79,432.71
79,308.25
78,692.31
77,560.34
77,607.06
76,551.24
76,483.72
363,743.46
361,419.00
361,135.71
361,349.94
360,783.76
357,981.77
352,832.28
353,044.82
348,241.76
347,934.61
21,260.74
21,124.87
21,108.31
21,120.84
21,087.74
20,923.97
20,622.98
20,635.40
20,354.67
20,336.71
197,652.57
198,189.46
196,869.10
199,404.71
194,763.45
200,060.44
194,712.52
196,957.80
194,861.34
195,226.61
129,448.19
129,344.47
128,514.67
128,618.39
128,618.39
128,099.77
127,477.42
127,581.15
127,477.42
127,892.32
1,077,448.94
1,074,798.02
1,070,183.80
1,073,325.52
1,068,376.03
1,068,428.27
1,054,220.33
1,057,182.38
1,048,530.97
1,049,766.71
SEKSI PURIFIKASI Steam 42 kg/cm2 GA-601 Steam 12 kg/cm2 EA-201 DA-201 Exhaust GB-102, GA-601, dan GA-102 Steam 7 kg/cm2 EA-202 Steam 4 kg/cm2 DA-203 Total energi Energi yang hilang
619,749.15
620,977.23
616,872.14
623,265.74
611,752.54
624,373.74
610,485.22
616,158.64
610,854.39
612,175.40
Total energi seksi purifikasi
457,699.79
453,820.79
453,311.66
450,059.78
456,623.49
444,054.53
443,735.10
441,023.74
437,676.59
437,591.32
Lampiran 12. Rincian konsumsi energi uap pada seksi recovery dan seksi kristalisasi dan prilling (MJ) Tanggal
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
288,157.33
287,499.63
362,987.85
292,148.57
287,110.23
285,482.44
287,029.06
290,117.79
434,906.04
288,884.08 2,977,083.10
SEKSI RECOVERY Steam 42 kg/cm2 -GA-601 Steam 4 kg/cm2 FA-702
2,970,017.30
2,962,951.40
3,742,551.50
3,010,057.20
2,958,240.80
2,941,753.80
2,958,240.80
2,991,214.90
4,482,111.70
EA-701
1,318,243.00
1,315,106.80
1,661,132.50
1,336,014.70
1,313,016.00
1,305,698.20
1,313,016.00
1,327,651.50
1,989,386.50
1,321,379.10
DA-402
63,529.78
63,378.64
80,054.58
64,386.25
63,277.88
62,925.22
63,277.88
63,983.21
95,874.05
63,680.92
EA-402
18,218.10
18,174.76
22,956.83
18,463.70
18,145.86
18,044.73
18,145.86
18,348.13
27,493.29
18,261.44
EA-405
50,450.12
50,330.10
63,572.75
51,130.26
50,250.08
49,970.02
50,250.08
50,810.19
76,135.27
50,570.15
Total energi
4,708,615.63
4,697,441.32
5,933,256.01
4,772,200.68
4,690,040.85
4,663,874.41
4,689,959.68
4,742,125.71
7,105,906.85
4,719,858.79
Energi yang hilang Total energi seksi recovery
2,833,799.96
2,824,775.48
3,569,646.20
2,870,540.39
2,823,959.67
2,808,524.66
2,821,317.97
2,851,236.82
4,269,375.17
2,833,070.77
1,874,815.67
1,872,665.84
2,363,609.81
1,901,660.29
1,866,081.18
1,855,349.75
1,868,641.71
1,890,888.90
2,836,531.69
1,886,788.02
439,096.88
438,094.68
553,124.34
445,178.77
437,501.30
435,020.86
437,377.62
442,084.25
662,713.97
440,204.31
76,392.59
77,001.79
97,070.07
77,614.32
73,265.85
72,876.86
73,931.72
74,072.70
111,001.20
73,727.61
1,515,157.00
1,494,023.80
1,899,618.50
1,524,348.70
1,519,869.30
1,513,730.20
1,499,583.90
1,504,558.20
2,231,508.60
1,461,392.60
SEKSI KRISTALISASI DAN PRILLING Steam 42 kg/cm2 GA-602 2
Steam 12 kg/cm EE-201 Steam 7 kg/cm2 EA-301 Steam 4 kg/cm2
70,536.74
70,368.93
88,884.13
71,487.67
70,257.06
69,865.50
70,257.06
71,040.18
106,448.39
70,704.55
Total energi
EC-301
2,101,183.21
2,079,489.20
2,638,697.04
2,118,629.46
2,100,893.51
2,091,493.42
2,081,150.30
2,091,755.33
3,111,672.16
2,046,029.08
Energi yang hilang Total energi seksi kristalisasi dan prilling
545,701.16
538,905.81
684,618.50
549,534.66
546,899.27
544,582.43
540,537.63
542,880.72
806,265.93
529,008.06
1,555,482.05
1,540,583.39
1,954,078.54
1,569,094.80
1,553,994.24
1,546,910.99
1,540,612.67
1,548,874.61
2,305,406.23
1,517,021.02
Lanjutan Lampiran 12. Rincian konsumsi energi uap pada seksi recovery dan seksi kristalisasi dan prilling (MJ) Tanggal
11
12
13
14
15
16
17
18
292,499.11
286,759.98
285,294.47
283,678.61
286,211.27
284,820.33
285,358.75
283,721.73
19
20
21
SEKSI RECOVERY Steam 42 kg/cm2 -GA-601
284,747.19
284,370.09
284,689.86 2,929,977.40
Steam 4 kg/cm2 FA-702
3,014,767.70
2,955,885.60
2,939,398.50
2,922,911.50
2,944,109.10
2,932,332.70
2,939,398.50
2,922,911.50
2,932,332.70
2,927,622.10
EA-701
1,338,105.50
1,311,970.60
1,304,652.80
1,297,335.10
1,306,743.60
1,301,516.60
1,304,652.80
1,297,335.10
1,301,516.60
1,299,425.90
1,300,471.20
DA-402
64,487.01
63,227.50
62,874.84
62,522.17
62,975.60
62,723.69
62,874.84
62,522.17
62,723.69
62,622.93
62,673.31
EA-402
18,492.60
18,131.42
18,030.28
17,929.15
18,059.18
17,986.94
18,030.28
17,929.15
17,986.94
17,958.05
17,972.49
EA-405
51,210.27
50,210.07
49,930.02
49,649.96
50,010.03
49,809.99
49,930.02
49,649.96
49,809.99
49,729.98
49,769.98
Total energi
4,779,562.19
4,686,185.17
4,660,180.91
4,634,026.49
4,668,108.78
4,649,190.26
4,660,245.19
4,634,069.61
4,649,117.12
4,641,729.05
4,645,554.25
Energi yang hilang Total energi seksi recovery
2,867,450.84
2,812,848.77
2,799,524.98
2,781,416.41
2,801,649.82
2,793,175.51
2,794,681.43
2,781,878.48
2,788,602.18
2,786,353.57
2,788,280.95
1,912,111.35
1,873,336.39
1,860,655.93
1,852,610.08
1,866,458.96
1,856,014.75
1,865,563.76
1,852,191.13
1,860,514.93
1,855,375.47
1,857,273.30
445,712.93
436,967.60
434,734.42
432,272.17
436,131.46
434,011.93
434,832.39
432,337.87
433,900.47
433,325.85
433,813.12
74,664.85
73,214.34
72,951.48
78,041.06
81,600.39
80,228.87
80,550.73
76,381.86
80,945.04
79,040.03
79,404.31
1,468,514.30
1,450,604.70
1,460,677.30
1,434,008.20
1,444,883.80
1,460,085.30
1,423,484.10
1,437,556.40
1,424,967.10
1,439,810.20
1,438,555.40
SEKSI KRISTALISASI DAN PRILLING Steam 42 kg/cm2 GA-602 2
Steam 12 kg/cm EE-201 Steam 7 kg/cm2 EA-301 Steam 4 kg/cm2
71,599.55
70,201.12
69,809.56
69,418.00
69,921.43
69,641.75
69,809.56
69,418.00
69,641.75
69,529.87
69,585.81
Total energi
EC-301
2,060,491.62
2,030,987.76
2,038,172.76
2,013,739.43
2,032,537.08
2,043,967.84
2,008,676.78
2,015,694.13
2,009,454.36
2,021,705.95
2,021,358.64
Energi yang hilang Total energi seksi kristalisasi dan prilling
532,136.47
525,121.43
527,888.74
519,133.54
523,047.64
527,535.26
516,224.68
520,246.27
516,521.95
521,064.98
520,727.39
1,528,355.16
1,505,866.33
1,510,284.02
1,494,605.90
1,509,489.43
1,516,432.59
1,492,452.10
1,495,447.86
1,492,932.41
1,500,640.98
1,500,631.25
Lanjutan Lampiran 12. Rincian konsumsi energi uap pada seksi recovery dan seksi kristalisasi dan prilling (MJ) Tanggal
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
285,385.13
285,272.33
283,170.39
283,398.94
283,814.44
282,670.02
281,014.79
281,356.15
281,044.55
281,892.74 2,904,069.20
SEKSI RECOVERY Steam 42 kg/cm2 -GA-601 Steam 4 kg/cm2 FA-702
2,939,398.50
2,937,043.30
2,918,201.00
2,920,556.20
2,920,556.20
2,908,779.80
2,894,648.10
2,897,003.40
2,894,648.10
EA-701
1,304,652.80
1,303,607.40
1,295,244.30
1,296,289.70
1,296,289.70
1,291,062.70
1,284,790.30
1,285,835.70
1,284,790.30
1,288,971.90
DA-402
62,874.84
62,824.46
62,421.41
62,471.79
62,471.79
62,219.89
61,917.61
61,967.99
61,917.61
62,119.13
EA-402
18,030.28
18,015.84
17,900.26
17,914.71
17,914.71
17,842.47
17,755.78
17,770.23
17,755.78
17,813.57
EA-405
49,930.02
49,890.01
49,569.94
49,609.95
49,609.95
49,409.91
49,169.86
49,209.87
49,169.86
49,329.90
Total energi
4,660,271.57
4,656,653.33
4,626,507.30
4,630,241.29
4,630,656.79
4,611,984.79
4,589,296.44
4,593,143.34
4,589,326.20
4,604,196.44
Energi yang hilang
2,796,998.99
2,795,418.03
2,777,437.89
2,781,936.53
2,777,529.13
2,772,105.27
2,754,482.07
2,758,705.01
2,754,623.39
2,763,333.42
Total energi seksi recovery
1,863,272.57
1,861,235.30
1,849,069.41
1,848,304.76
1,853,127.66
1,839,879.52
1,834,814.37
1,834,438.33
1,834,702.81
1,840,863.01
434,872.58
434,700.69
431,497.74
431,846.00
432,479.14
430,735.28
428,213.01
428,733.18
428,258.36
429,550.85
79,958.85
79,447.89
79,385.61
79,432.71
79,308.25
78,692.31
77,560.34
77,607.06
76,551.24
76,483.72
1,441,280.50
1,445,195.50
1,435,567.50
1,454,057.10
1,420,213.10
1,458,838.70
1,419,841.70
1,436,214.30
1,420,926.90
1,423,590.50
SEKSI FINISHING Steam 42 kg/cm2 GA-602 Steam 12 kg/cm2 EE-201 Steam 7 kg/cm2 EA-301 Steam 4 kg/cm2 69,809.56
69,753.62
69,306.13
69,362.06
69,362.06
69,082.38
68,746.75
68,802.69
68,746.75
68,970.50
Total energi
EC-301
2,025,921.49
2,029,097.70
2,015,756.98
2,034,697.87
2,001,362.55
2,037,348.67
1,994,361.80
2,011,357.23
1,994,483.25
1,998,595.57
Energi yang hilang Total energi seksi kristalisasi dan prilling
521,805.75
522,977.57
519,510.67
525,365.08
514,751.36
526,584.94
514,019.57
519,210.07
514,359.89
515,418.96
1,504,115.74
1,506,120.13
1,496,246.31
1,509,332.78
1,486,611.19
1,510,763.72
1,480,342.23
1,492,147.16
1,480,123.36
1,483,176.61
Lampiran 13. Rincian konsumsi energi listrik pada proses produksi pupuk urea SEKSI GAM-402A GAM-101A GAM-101C GAM-101D GAM-701A Jumlah GBM-201 GBM-401 GBM-601A GBM-601B GBM-601C Jumlah GAM-406B GAM-405B GAM-408D GAM-407B GAM-403A Jumlah GAM-201A GAM-201B GAM-203 GFM-201A GFM-201B GFM-201C GFM-201D GFM-201E GBM-301 GBM-302 FFM-301 FDM-303 GBM-303 GBM-304A GBM-304B GBM-304C GBM-304D GBM-304E GBM-304F JDM-301A JDM-301B GAM-703 Jumlah
DAYA (kW)
DAYA (MJ) SEC (kJ/kg urea) SINTESA 36.09 3,118.18 2.22 372.04 32,144.26 22.91 372.04 32,144.26 22.91 372.04 32,144.26 22.91 17.28 1,492.99 1.06 1,169.49 101,043.94 72.00 PURIFIKASI 49.82 4,304.45 3.07 79.31 6,852.38 4.88 124.37 10,745.57 7.66 124.37 10,745.57 7.66 124.37 10,745.57 7.66 502.24 43,393.54 30.92 RECOVERY 3.36 290.30 0.21 9.25 799.20 0.57 1.37 118.37 0.08 16.37 1,414.37 1.01 5.24 452.74 0.32 35.59 3,074.98 2.19 KRISTALISASI DAN PRILLING 65.07 5,622.05 4.01 65.07 5,622.05 4.01 24.61 2,126.30 1.52 63.55 5,490.72 3.91 63.55 5,490.72 3.91 63.55 5,490.72 3.91 63.55 5,490.72 3.91 63.55 5,490.72 3.91 128.88 11,135.23 7.93 377.35 32,603.04 23.23 2.14 184.90 0.13 2.14 184.90 0.13 98.32 8,494.85 6.05 40.67 3,513.89 2.50 40.67 3,513.89 2.50 40.67 3,513.89 2.50 40.67 3,513.89 2.50 40.67 3,513.89 2.50 40.67 3,513.89 2.50 5.24 452.74 0.32 5.24 452.74 0.32 9.91 856.22 0.61 1,345.74 116,271.94 82.86
