STUDI KASUS AUDIT ENERGI TERINCI PADA UNIT CHLORINE DIOXIDE PLANT DENGAN LINGKUP AREA KERJA CHEMICAL PLANT DEPARTMENT DI PT. TANJUNG ENIM LESTARI PULP AND PAPER - POLSRI REPOSITORY
88
LAMPIRAN II
PERHITUNGAN
1.
Data Sekunder Audit Energi (Data Pengukuran Spot/Aktual)
a. Intensitas Konsumsi Energi (IKE) Steam
1) Produksi ClO2 pada Tanggal 5 Februari 2016
Flow ClO2 = 2617,7 m3/h
quality
= 9,6 x 10-3 ton/m3
Produksi = Flow (m3/h) x quality (ton/m3)
Produksi = 2617,7
m3
x 9,6 x 10-3
h
ton
= 25,13
m3
ton
h
Produksi pulp = 1048,759 adt
2) MP-Steam (P = 12 bar)
Pada Tabel Properties of Superheated Water Vapour(Michael J.Moran),
Entalpi pada tekanan 12,45 bar dan suhu 253,6 0C adalah sebesar 2939,49
kJ/kg setara dengan 2939,49 MJ/ton.
Konsumsi MP-Steam = 5,33
Konsumsi MP-steam =
IKE MP-steam =
ton
h
x 24
h
ton
= 127,92
day
Energi MP −Steam
=
Produksi ClO 2
day
127,92 ton
25.13 ton
= 5,09 ton/ton ClO2
ton MP −Steam x hg MP −Steam
Produksi pulp
127,92 ton x 2939,49
=
kJ
x
kg
1000
kg
ton
1048 ,759 adt
376096020 ,8 KJ x
=
1 GJ
1000000 KJ
1048 ,759 adt
=
376,096 GJ
= 0,37
1048,759 adt
GJ
adt
3) LP-Steam (P = 3,6 bar)
Pada Tabel Properties of Superheated Water Vapour(Michael J.Moran),
Entalpi pada tekanan 3,46 bar dan suhu 150,89 0C adalah sebesar 2759,46
kJ/kg setara dengan 2759,46 MJ/ton
Konsumsi LP-Steam= 12,87
Konsumsi LP-steam =
ton
h
x 24
h
day
Energi LP −Steam
Produksi ClO 2
= 308,88
=
ton
day
308,88 ton
25.13 ton
= 12,29 ton/ton ClO2
89
IKE LP-steam =
ton LP −Steam x hg LP −Steam
Produksi pulp
308,88 ton x 2759,46
=
1000
kg
ton
1048 ,759 adt
852342000 KJ x
=
kJ
x
kg
1 GJ
1000000 KJ
1048 ,759 adt
=
852,342 GJ
1048,759 adt
= 0,81
GJ
adt
Dengan perhitungan yang sama untuk intensitas konsusmsi energi (IKE)
Steam lainnya dapat dilihat pada tabel 27.
Tabel 30. Intensitas Konsumsi Energi Steam Area ClO2 Pada Bulan Februari 2016
Tanggal
5-Feb
9-Feb
12-Feb
15-Feb
19-Feb
22-Feb
26-Feb
29-Feb
Rata-rata
Produksi ClO2
quality
3
m /h
(ton/ m3)
2617.7 9.6x10-3
2737.5 9.6x10-3
2434.4 9.6x10-3
1916.7 9.6x10-3
2549 9.6x10-3
2260.4 9.6x10-3
2245.8 9.6x10-3
2246.9 9.6x10-3
2376 9.6x10-3
ton
25.13
26.28
23.37
18.4
24.47
21.7
21.56
21.57
22.81
MP-STEAM
Produksi
ton/ton
pulp
ton/day ClO2
GJ
1048.759 127.92
5.09
376.020
1291.409 114.72
4.37
337.218
1323.068 106.08
4.54
311.821
978.979 132.72
7.21
390.129
1343.520
133.2
5.44
391.540
1234.797 127.68
5.88
375.314
1088.539 128.64
5.97
378.136
1286.359 135.36
6.28
397.889
1199.43 125.79
5.60
369.758
GJ/adt ton/day
0.36 308.88
0.26 293.28
0.24 272.64
0.40 292.56
0.29
315.6
0.30 308.16
0.35 302.64
0.31 309.12
0.31 300.36
LP-STEAM
ton/ton
ClO2
GJ
GJ/adt
12.29 852.342
0.81
11.16 809.294
0.63
11.67 752.339
0.57
15.90 807.308
0.82
12.90 870.886
0.65
14.20 850.355
0.69
14.04 835.123
0.77
14.33 853.004
0.66
13.31 828.831
0.70
90
91
b. Intensitas Konsumsi Energi (IKE) Listrik
Peralatan Utama Konsumsi Energi Listrik DC-NaClO3 Cell Room Area
ClO2 Plant
1) Pengukuran Online (DCS)
Konsumsi energi listrik area ClO2 Plant pada 22 Februari 2016 dengan
produksi pulp sebesar 1234,797 adt.
441-942-2880 “NaClO3 (Sodium Chlorate) Cell Room ”
Jumlah sel
= 44 buah
Average Cell voltage
=2,79 Volt
Arus yang dihasilkan
= 48,2 kA
Formula Power (P)
=nxVxI
= 44 x 2,79 volt x 48,2 kA
= 5920 kW = 5,92 MW
Konsumsi energi listrik area ClO2 Plant pada 29 Februari 2016 dengan
produksi pulp sebesar 1286,359 adt
441-942-2880 “NaClO3 (Sodium Chlorate) Cell Room ”
Jumlah sel
= 44 buah
Cell voltage
=2,70 Volt
Arus yang dihasilkan
= 38,9 kA
Formula Power (P)
=nxVxI
= 44 x 2,70 volt x 38,9 kA
= 4620 kW = 4,62 MW
2) Pengukuran Spot (Aktual)
Konsumsi energi listrik area ClO2 Plant pada 22 Februari 2016 dengan
produksi pulp sebesar 1234,797 adt.
Daya cell 44
=nxVxI
= 44 x 2,79 V x 48,1 kA = 5920 kW = 5,92 MW
Konsumsi energi listrik area ClO2 Plant pada 29 Februari 2016 dengan
produksi pulp sebesar 1286,359 adt
441-942-2880 “NaClO3 (Sodium Chlorate) Cell Room ”
Daya cell 44
=VxI
= 44 x 2,70 volt x 38,9 kA = 4620 kW = 4,62 MW
92
3) IKE Listrik
441-942-2880 “NaClO3 (Sodium Chlorate) Cell Room ”
Pengukuran Online Pada 22 Februari 2016
IKE Listrik
=
kW x 24 h/day
Produksi pulp
5920 kW x 24 h/day
=
1234,797 adt
=
55,2 kWh
1234,797adt
= 115,0 kWh/adt
Pengukuran Online Pada 29 Februari 2016
IKE Listrik
=
kW x 24 h/day
Produksi
4620 kW x 24 h/day
=
1286,359 adt
=
57,6 kWh
1286,359 adt
= 101,89 kWh/adt
Dengan perhitungan yang sama untuk intensitas konsumsi energi (IKE) Listrik
lainnya dapat dilihat pada tabel 31 dan tabel 32.
Tabel 31. Intensitas Konsumsi Energi Listrik DC-NaClO3 Cell Room Area
ClO2 Plant
Pengukuran
Tag Number
Cell
Desain
Spot (Aktual)
Online
(DCS)
MW Kwh/adt MW kwh/adt MW kwh/adt
441-942-2880 44
7,4
125,0 5,92
115,0 5,92
115,0
(22 Feb 2016)
441-942-2880
(29 Feb 2016) 44
4,62
101,89 4,62 101,89
Peralatan Pendukung Area ClO2 Plant
1) Pengukuran Online (DCS)
Konsumsi energi listrik area ClO2 Plant pada 22 Februari 2016 dengan
produksi pulp sebesar 1234,797 adt.
441G2010 “H2SO4 Circulation Pump”
Formula Power = % bukaan valve x desain (kW)
= 58% x 4 kW = 2,3 kW
Konsumsi energi listrik area ClO2 Plant pada 29 Februari 2016 dengan
produksi pulp sebesar 1286,359 adt
441G2010 “H2SO4 Circulation Pump”
Formula Power = % bukaan valve x desain (kW)
93
= 61% x 4 kW = 2,4 kW
2) Pengukuran Spot (Aktual)
Konsumsi energi listrik area ClO2 Plant pada 22 Februari 2016 dengan
produksi pulp sebesar 1234,797 adt.
441G2010 “H2SO4 Circulation Pump”
Daya Aktif 3-phase= V x I x √3 x cos φ
= 380 V x 4,5 A x √3 x 0,8 = 2370 Watt = 2,37 kW
Konsumsi energi listrik area ClO2 Plant pada 29 Februari 2016 dengan
produksi pulp sebesar 1286,359 adt
441G2010 “H2SO4 Circulation Pump”
Daya Aktif 3-phase = V x I x √3 x cos φ
= 380 V x 4,7 A x √3 x 0,8 = 2474 Watt = 2,47 kW
3) IKE Listrik
H2SO4 Circulation Pump Pengukuran Online Pada 22 Februari 2016
IKE Listrik
=
kW x 24 h/day
Produksi pulp
2,3 kW x 24 h/day
=
1234,797 adt
=
55,2 kWh
1234,797adt
= 0,044 kWh/adt
H2SO4 Circulation Pump Pengukuran Online Pada 29 Februari 2016
IKE Listrik
=
kW x 24 h/day
Produksi
2,4 kW x 24 h/day
=
1286,359 adt
=
57,6 kWh
1286,359 adt
= 0,0447 kWh/adt
Dengan perhitungan yang sama untuk intensitas konsumsi energi (IKE) Listrik
lainnya dapat dilihat pada tabel 28 dan tabel 29.
Tabel 32 . Konsumsi Energi Listrik Area ClO2 Plant Pada 22 Februari 2016
No
Unit
Kode
nomor
Produksi
Pulp
Pengukuran Desain
adt
(kW) kWh kwh/adt
Pengukuran DCS/Online
(kW) kWh kwh/adt
Pengukuran Aktual
(kW)
kWh kwh/adt
1
#1 H2SO4 Circulation Pump
441G2010
1234.797
4
96.0
0.078
2.32
55.7
0.045
2.37
56.9
0.046
2
#2 H2SO4 Circulation Pump
441G2015
1234.797
4
96.0
0.078
1.6
38.4
0.031
1.58
37.9
0.031
3
#3 H2SO4 Circulation Pump
441G2050
1234.797
4
96.0
0.078
1.6
38.4
0.031
1.58
37.9
0.031
4
Weak H2SO4 Pump
441G2130
1234.797
3
72.0
0.058
1.7
39.6
0.032
1.74
41.7
0.034
5
6
Cl2 Compressor
Cl2 Liquifier Refrigeration Unit
(Compressor)
441G2150
441G2220
1234.797
1234.797
132 3168.0
90 2160.0
2.566
1.749
2.360 121.53 2916.6
0.875 44.76 1074.2
2.362
0.870
7
Cl2 Liquifier Oil Pump
441G2221
1234.797
2.2
0.043
0.019
0.9
22.8
0.018
8
Cl2 Storage Area Sump Pump
441G2335
1234.797
9
H2SO4 Unloading Pump
441G2335
1234.797
3
72.0
0.058
1.4
33.6
0.027
1.4
32.9
0.027
10
11
12
13
Strong H2SO4 Pump
#1 Catholyte Pump
#2 Catholyte Pump
NaOH Unloading Pump
Concentrated NaOH Storage
Pump
32% NaOH Tank
10% NaOH Supply Pump
Strong Chlorate #1 Feed Pump
441G2350
441G1810
441G1815
441G2370
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
4
15
15
2.2
96.0
360.0
360.0
52.8
0.078
0.292
0.292
0.043
2
6.8
48.0
163.2
48.0
164.4
0.039
0.133
1.1
26.4
0.039
2.0
0.132
6.9
Standby
0.021
1.1
25.3
0.020
441G2375
441G2390
441G2450
441G2990
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
4
7.5
11
15
96.0
180.0
264.0
360.0
0.078
0.146
0.214
0.292
2
3
6.38
7.4
48.0
72.0
153.1
177.6
0.039
0.058
0.124
0.144
48.0
69.5
136.5
175.7
0.039
0.056
0.111
0.142
14
15
16
17
52.8
121.4 2914.6
45 1080.0
0.99
23.8
off
2.0
2.9
5.7
7.3
94
Kode
nomor
18
19
20
Strong Chlorate #2 Feed Pump
Dilution Air Compresor
Weak Chlorate Pump
441G2995
441G3090
441G3130
Produksi
Pengukuran Desain
Pengukuran DCS/Online
Pengukuran Aktual
Pulp
adt
(kW)
kWh kwh/adt (kW)
kWh kwh/adt (kW)
kWh kwh/adt
1234.797
15 360.0
0.292
Standby
1234.797
110 2640.0
2.138
64.9 1557.6
1.261
64.8 1554.4
1.259
1234.797
5.5 132.0
0.107 0.385
9.2
0.007
0.4
10.1
0.008
21
#1 ClO2 Transfer Pump
441G3210
1234.797
15
360.0
0.292
22
#2 ClO2 Transfer Pump
441G3220
1234.797
15
360.0
0.292
23
#1 Weak ClO2 Blower
441G3240
1234.797
37
888.0
0.719
29.97
719.3
0.583
24
25
26
#2 Weak ClO2 Blower
#1 Seal Water Pump
#2 Seal Water Pump
441G3250
441G3450
441G3455
1234.797
1234.797
1234.797
37
30
30
888.0
720.0
720.0
0.719
0.583
0.583
35.15
12.3
843.6
295.2
27
H2 Scrubber #1 Pump
441G3470
1234.797
3
72.0
0.058
0.8
19.2
28
H2 Scrubber #2 Pump
441G3475
1234.797
3
72.0
0.058
29
ClO2 #1 Supply Pump
441G3570
1234.797
75 1800.0
1.458
30
31
32
33
34
35
36
37
ClO2 #2 Supply Pump
Alkaline Supply Pump
Acid Sump Pump
Acid Sump Mixing Pump
Chilled Water Circulation Pump
Water Chiller Solution Pump
Water Chiller Purge Pump
Water Chiller Vacuum Pump
441G3575
441G3610
441G3650
441G3660
441G3690
441G3721
441G3722
441G3723
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
75 1800.0
5.5 132.0
5.5 132.0
11 264.0
18.5 444.0
40.7 976.8
No
Unit
7.5
180.0
0.146
7.5
179.4
0.145
29.2
700.1
0.567
0.683
34.5
0.239
11.8
Standby
827.7
284.3
0.670
0.230
19.0
0.015
64.6 1550.6
1.256
Standby
0.016
0.8
Standby
71.3 1711.2
1.458
0.107
0.107
0.214
0.360 14.985
0.791 24.013
359.6
576.3
1.386
Standby
off
off
off
0.291
13.7
0.467
23.7
off
off
329.8
568.7
0.267
0.461
95
No
38
39
40
Unit
Chilled Water Pump
#1 Cooling Water Booster
Pump
#2 Cooling Water Booster
Pump
441G3740
Produksi
Pengukuran Desain
Pulp
(adt)
(kW) kWh
kwh/adt
1234.797
45 1080.0
0.875
441G4700
1234.797
200 4800.0
3.887
441G4710
1234.797
200 4800.0
3.887
Kode
nomor
Pengukuran DCS/Online
(kW)
40.95
kWh kwh/adt
982.8
0.796
152 3648.0
2.954
Pengukuran Aktual
(kW)
38.4
kWh
922.5
kwh/adt
0.747
146.4 3514.4
2.846
Standby
96
Tabel 33. Konsumsi Energi Listrik Area ClO2 Plant Pada 29 Februari 2016
No
Unit
Kode
nomor
Produksi
Pulp
Pengukuran Desain
adt
(kW) kWh kwh/adt
Pengukuran DCS/Online
(kW) kWh kwh/adt
Pengukuran Aktual
(kW)
kWh kwh/adt
1
#1 H2SO4 Circulation Pump
441G2010
1286.359
4
96.0
0.075
2.44
58.6
0.046
2.47 59.3941
0.046
2
#2 H2SO4 Circulation Pump
441G2015
1286.359
4
96.0
0.075
1.7
40.3
0.031
1.68 40.4385
0.031
3
#3 H2SO4 Circulation Pump
441G2050
1286.359
4
96.0
0.075
1.7
40.3
0.031
1.68 40.4385
0.031
4
Weak H2SO4 Pump
441G2130
1286.359
3
72.0
0.056
1.6
37.4
0.029
1.58 37.9111
0.029
5
6
Cl2 Compressor
Cl2 Liquifier Refrigeration Unit
(Compressor)
441G2150
441G2220
1286.359
1286.359
132 3168.0
90 2160.0
2.463
1.679
2.093 112.15 2691.69
-
2.092
7
Cl2 Liquifier Oil Pump
441G2221
1286.359
2.2
0.041
8
Cl2 Storage Area Sump Pump
441G2335
1286.359
9
H2SO4 Unloading Pump
441G2335
1286.359
3
72.0
0.056
1.47
35.3
0.027
1.5
36
0.028
10
11
12
13
Strong H2SO4 Pump
#1 Catholyte Pump
#2 Catholyte Pump
NaOH Unloading Pump
Concentrated NaOH Storage
Pump
32% NaOH Tank
10% NaOH Supply Pump
Strong Chlorate #1 Feed Pump
441G2350
441G1810
441G1815
441G2370
1286.359
1234.797
1234.797
1234.797
4
15
15
2.2
96.0
360.0
360.0
52.8
0.075
0.292
0.292
0.043
2
48.0
48
0.037
7.7
1.056
184.8
25.3
0.037
2.0
Standby
0.150
6.9
0.021
1.1
164.4
25.3
0.133
0.020
441G2375
441G2390
441G2450
441G2990
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
4
7.5
11
15
96.0
180.0
264.0
360.0
0.078
0.146
0.214
0.292
2
3
6.05
48.0
72.0
145.2
48.0
63.2
136.5
0.039
0.051
0.111
14
15
16
17
52.8
112.2 2692.8
off
0.039
2.0
0.058
2.6
0.118
5.7
Standby
97
18
19
20
Strong Chlorate #2 Feed Pump
Dilution Air Compresor
Weak Chlorate Pump
441G2995
441G3090
441G3130
Produksi
Pulp
Pengukuran Desain
(adt)
(kW)
kWh kwh/adt
1234.797
15 360.0
0.292
1234.797
110 2640.0
2.138
1234.797
5.5 132.0
0.107
21
#1 ClO2 Transfer Pump
441G3210
1234.797
15
360.0
0.292
22
#2 ClO2 Transfer Pump
441G3220
1234.797
15
360.0
0.292
8.25
198.0
0.160
7.5
179.5
0.145
23
#1 Weak ClO2 Blower
441G3240
1234.797
37
888.0
0.719
18.5
444.0
0.360
18.4
442.3
0.358
24
25
26
#2 Weak ClO2 Blower
#1 Seal Water Pump
#2 Seal Water Pump
441G3250
441G3450
441G3455
1234.797
1234.797
1234.797
37
30
30
888.0
720.0
720.0
0.719
0.583
0.583
35.15
17.4
843.6
417.6
0.683
34.5
0.338
17.4
Standby
827.7
417.0
0.670
0.338
27
H2 Scrubber #1 Pump
441G3470
1234.797
3
72.0
0.058
0.8
19.2
0.8
19.0
0.015
28
H2 Scrubber #2 Pump
441G3475
1234.797
3
72.0
0.058
29
ClO2 #1 Supply Pump
441G3570
1234.797
75 1800.0
1.458
64.6
1550.6
1.256
30
31
32
33
34
35
36
37
ClO2 #2 Supply Pump
Alkaline Supply Pump
Acid Sump Pump
Acid Sump Mixing Pump
Chilled Water Circulation Pump
Water Chiller Solution Pump
Water Chiller Purge Pump
Water Chiller Vacuum Pump
441G3575
441G3610
441G3650
441G3660
441G3690
441G3721
441G3722
441G3723
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
75 1800.0
5.5 132.0
5.5 132.0
11 264.0
18.5 444.0
40.7 976.8
329.8
568.7
0.267
0.461
No
Unit
Kode
nomor
Pengukuran DCS/Online
(kW) kWh kwh/adt
8.3 199.2
0.161
49.5 1188.0
0.962
0.55
13.2
0.011
Pengukuran Aktual
(kW)
kWh kwh/adt
7.3
175.7
0.142
64.8 1554.4
1.259
0.4
10.1
0.008
Standby
0.016
Standby
71.3 1711.2
1.458
0.107
0.107
0.214
0.360 14.985
0.791 24.013
359.6
576.3
1.386
Standby
off
off
off
0.291
13.7
0.467
23.7
off
off
98
No
38
39
40
Unit
Chilled Water Pump
#1 Cooling Water Booster
Pump
#2 Cooling Water Booster
Pump
441G3740
Produksi
Pulp
Pengukuran Desain
(adt)
(kW) kWh
kwh/adt
1234.797
45 1080.0
0.875
441G4700
1234.797
200 4800.0
3.887
441G4710
1234.797
200 4800.0
3.887
Kode
nomor
Pengukuran DCS/Online
(kW) kWh kwh/adt
40.95 982.8
0.796
Pengukuran Aktual
(kW)
kWh kwh/adt
38.4
922.5
0.747
Standby
150 3600.0
2.915
149.6
3590.4
2.908
99
100
2.
Peluang Penghematan Energi
To = 72 °C
a. Rugi Panas Instalasi Pemipaan
r1
1) Jalur Pipa LP Steam
Pipa Tanpa Isolasi
Ti = 150 °C
TLP = 134 °C
Pipa steel 10 in schedule No 60 (Kern:844)
Pada tabel dimensions of steel pipe Donal Q. Kern,
OD = 10,75 in = 0,273 m
ro= 0,1365 m
ID = 9,75 in = 0,247 m
r1= 0,1235 m
p = 6,5 m
T = 81 °C
ksteel = 42,54 W/m °C
Rth =
Q konduksi =
𝑟𝑜
𝑟1
ln ( )
2 𝜋𝑘𝐿
∆𝑇
Rth
0,1365 m
)
0,1235 m
𝑊
42,54 °𝐶 (0,65
𝑚
ln (
=
=
2 3,14
(134−81)°C
0,000056 W °C
Q konduksi = 94,259 kW x
𝑚)
= 0,000056 W°C
= 942595,57 W
860,42 𝑘𝑘𝑎𝑙 /𝑗𝑎𝑚
kW
= 810632,186
= 6.809.310.362
Pada Modul Termodinamika Teknik 1,
𝐾𝑘𝑎𝑙
𝐽𝑎𝑚
x
𝐾𝑘𝑎𝑙
𝑇𝑎𝑢𝑛
8400 𝑗𝑎𝑚
1 𝑡𝑎 𝑢𝑛
Entalpi pada tekanan 12,45 bar adalah sebesar 2939,49 kJ/kg = 705,48 kkal/kg.
Entalpi pada tekanan 3,46 bar adalah sebesar 2759,46 kJ/kg = 662,27 kkal/kg.
Eq.Steam =
Eq.Solar =
Total Hs
hari
350
thn
x hg Steam
Total Hs
GCV Solar x ƞ boiler
=
=
680.931.036 kkal /thn
350
hari
thn
x 705,48 kkal /kg
680.931.036 kkal /thn
9240 kkal /liter x 0,8
= 2757,72 kg/hari
=92117,29 liter/thn
To = 72 °C
2) Jalur Pipa LP Steam ClO2 Production #1 (ClO2 generator)
Pipa Tanpa Isolasi
r1
TLP = 109,4 °C
Pipa steel 1,5 in schedule No 80
Pada tabel dimensions of steel pipe Donal Q. Kern,
OD = 1,9 in = 0,048 m
ro= 0,024 m
ID = 1,5 in = 0,038 m
r1= 0,019 m
Ti = 109,4
°C
101
p = 0,25 m
T = 94,5 °C
ksteel = 42,54 W/m °C
Rth =
Q konduksi =
𝑟𝑜
𝑟1
ln ( )
=
0,024 m
)
0,019 m
𝑊
42,54 °𝐶 (0,25
𝑚
ln (
2 𝜋𝑘𝐿
(134−94,5)°C
Rth
0,00354 W °C
∆𝑇
=
2 3,14
Q konduksi = 4,209 kW x
= 4209,75 W
860,42 𝑘𝑘𝑎𝑙 /𝑗𝑎𝑚
kW
𝑚)
= 0,00354 W°C
= 3622,155
= 30.426.103
Pada Modul Termodinamika Teknik 1,
𝐾𝑘𝑎𝑙
𝐽𝑎𝑚
x
𝐾𝑘𝑎𝑙
𝑇𝑎𝑢𝑛
8400 𝑗𝑎𝑚
1 𝑡𝑎 𝑢𝑛
Entalpi pada tekanan 12,45 bar adalah sebesar 2939,49 kJ/kg = 705,48 kkal/kg.
Entalpi pada tekanan 3,46 bar adalah sebesar 2759,46 kJ/kg = 662,27 kkal/kg.
Eq.Steam =
Eq.Solar =
Total Hs
hari
350
thn
x hg Steam
Total Hs
GCV Solar x ƞ boiler
=
=
30.426.103
hari
350
thn
kkal /thn
x 705,48 kkal /kg
30.426.103 kkal /thn
9240 kkal /liter x 0,8
= 123,22 kg/hari
=4116,08 liter/thn
Dengan perhitungan yang sama untuk rugi panas jalur instalasi pemipaan
lainnya dapat dilihat pada tabel 34.
Tabel 34. Rugi Panas Pipa Tanpa Isolasi
No
1
Lokasi
Q Konduksi (kkal/thn)
Jalur Pipa LP Steam
6.809.310.362
Jalur Pipa LP-Steam ClO2 Production
2
30.426.103
#1 (ClO2 generator)
Jalur Pipa LP-Steam ClO2 Production
3
40.616.369
#2 (ClO2 generator)
Jalur Pipa LP-Steam Water Chiller
4
1.696.522.432
System (Water Chiller)
Jalur Pipa LP-Steam New Water
5
1.309.835.136
Chiller System Water Chiller)
Total Rugi Panas Jalur Konsumsi LP-Steam
9.886.710.403,08
6 Jalur Pipa MP-Steam
3.535.457.342,29
Jalur Pipa MP-Steam–Weak Chlorate
7
31.931.178,10
Evaporator
Total Rugi Panas Jalur Konsumsi MP-Steam
3.567.388.530,39
Total Keseluruhan Rugi Panas Pipa
13.454.098.923,47
Tanpa Isolasi
Penghematan
Setara Steam
(kg/hari)
27577,21
Setara Solar
pertahun
(liter/thn)
921172,93
123,22
4116,08
164,69
5494,64
6870,79
229507,90
5304,73
177196,31
40.040,46
14318,34
1.337.487,87
478281,56
129,31
4319,69
14447,66
482601,26
54488,125
1820089,14
103
b. Rugi Panas Katup Tanpa Isolasi
Katup LP Steam
Rugi panas akibat katup pipa tanpa isolasi dihitung setara
TLP = 1250C
Pipa tanpa isolasi
ri
Pipa steel 3 in schedule No. 80
Pada tabel dimensions of steel pipe Donal Q.Kern,
OD = 3,5 in = 0,089 m
r0 = 0,0445 m
ID = 2,9 in = 0,074 m
ri = 0,037 m
To = 1250C
Ti = 810C
p = 0,1 m
T = 81 0C
ksteel = 42,54 W/m.0C
Rth =
ln (0,0445 m/0,037m )
ln (r 𝑜 /𝑟 𝑖 )
2πkL
Qkonduksi=
ΔT
R th
=
=
2 x 3,14 x 42,54
(125−81 )⁰C
0070392
Q konduksi = 6,250 kW x
⁰C
W
W
m
.⁰Cx 0,1 m
= 0,0070392 0C /W
= 6250,7833 W
860,42 kkal /jam
kW
= 5375,634 kkal/jam
= 45155333,25
8400 𝑗𝑎𝑚
1 𝑡𝑎 𝑢𝑛
𝐾𝑘𝑎𝑙
𝑇𝑎𝑢𝑛
Pada Tabel Properties of Superheated Water Vapour (Michael J.Moran:895),
Entalpi pada tekanan 12,45 bar adalah sebesar 2939,49 kJ/kg = 705,48 kkal/kg.
Entalpi pada tekanan 3,46 bar adalah sebesar 2759,46 kJ/kg = 662,27 kkal/kg.
Eq.Steam =
Eq.Solar =
Total Hs
hari
350
thn
x hg Steam
=
Total Hs
GCV Solar x ƞ boiler
=
45155333 ,25 kkal /thn
350
hari
thn
x 662,27 kkal /kg
45155333 ,25 kkal /thn
9240 kkal /liter x 0,8
= 182,87 kg/hari
= 6108,67 liter/thn
Dengan perhitungan yang sama untuk rugi panas katup pipa tanpa isolasi
lainnya dapat dilihat pada tabel 35.
104
Tabel 35. Rugi Panas Katup Tanpa Isolasi
No
Lokasi
1
Katup LP Steam
Katup Pipa LP-Steam ClO2
Production #1 (ClO2 generator)
Jalur Pipa LP-Steam ClO2
Production #2 (ClO2 generator)
Jalur Pipa LP-Steam Water
Chiller System (Water Chiller)
Jalur Pipa LP-Steam New Water
Chiller System Water Chiller)
Total Rugi Panas LP-Steam
Katup MP-Steam
Katup MP-Steam Weak Chlorate
Evaporator
Total Rugi Panas MP-Steam
Total
2
3
4
5
6
7
Total
Kehilangan
Panas
(kkal/thn)
45155333,2
Setara
Steam
(kg/hari)
182,87
6108,67
242958666,9
983,96
32867,78
224417720,4
908,87
30359,54
100729184,7
407,95
13626,78
77770044,7
314,96
10520,84
691.030.949,8
44650135,7
2798,63
180,83
93483,62
6040,332
102425015,4
414,81
13856,19
147.075.151,1
595,64
838.106.100,82 3394,268
19896,53
113380,53017
Setara Solar
pertahun
(liter/thn)
105
c. Recovery Condensate dari ClO2 Generator
Steam Condensate dari ClO2 Generator (Compartment No 7 dan No 9)
Pada 5 Februari 2016
Condensate Load (mc)= 0,874 ton/h
Temperature Condensate = 60 0C
Tekanan Steam = 0,1 bar
Pada Modul Termodinamika Teknik 1 dapat diperoleh data sebagai berikut:
Specific enthalpy condensate (hc) = 251,13 kJ/kg = 251,13 MJ/ton
Specific enthalpy steam (hfc) = 191,83 kJ/kg = 191,83 MJ/ton
Latent heat steam (hfg) = 2584,3 kJ/kg = 2584,3 MJ/ton
Flow rate Steam (mfs) =
𝑚 𝑐 ( 𝑐 − 𝑓𝑐 )
=
𝑓𝑔
0,874
ton
h
251,13 – 191,83 MJ /ton
2584 ,3 MJ /ton
Panas steam (Qfs) = mfs x hfg = 0,02
ton
h
x 2584,3
MJ
ton
= 0,02 ton/h
x 0,24
Mkal
MJ
= 12,44
Mkal
h
Dengan perhitungan yang sama untuk recovery steam condensate lainnya
dapat dilihat pada tabel 36.
Tabel 36. Recovery Steam Condensate dari ClO2 Generator (Compartment
No 7 dan No 9
Tanggal
5 Februari
9 Februari
12 Februari
15 Februari
19 Februari
22 Februari
26 Februari
29 Februari
mc
(ton/h)
0,874
1.024
0.918
1.004
0.926
0.824
0.890
0.956
hc
(MJ/ton)
hfc
(MJ/ton
hfg
(MJ/ton)
mfs
(ton/h)
251,13
250,03
251,13
251,13
251,13
250.19
251,13
251,13
191,83
191,83
191,83
191,83
191,83
191,83
191,83
191,83
2584,3
2584,3
2584,3
2584,3
2584,3
2584,3
2584,3
2584,3
0.020055
0.020021
0.019954
0.020156
0.020089
0.020089
0.020156
0.020123
0,02008
Rata–rata Steam Tersedia
Panas
(Mkal/h)
12.44
12.42
12.38
12.50
12.46
12.46
12.50
12.48
12,45
d. Coating Anoda untuk pelapisan cell
Tabel 37. Coating Anode untuk Pelapisan Cell
Cell
Arus (kA)
voltage (V)
Konsumsi listrik
44
48,2
2,70
137427,84 kwh
(PT Tel PP telah menerapkan coating anoda untuk proses elektrolisis)
P= n x V x i
= 44 x 2,70 volt x 48,2 kA = 5276,2 kw x 24 h = 137427,84 kwh
106
Tabel 38. Anode Tanpa coating (desain)
Cell
44
P= n x V x i
Arus (kA)
48,2
voltage (V)
3,5
Konsumsi listrik (kwh)
178147,2
= 44 x 3,5 volt x 48,2 kA = 7422,8 kw x 24 h = 178147,2 kwh
Penghematan konsumsi listrik = Tanpa Coating – dengan coating
= 178147,2 kwh- 137427,84 kwh
= 40719,36 kwh
107
Menghitung Efisiensi Generator ClO2
Tabel 39. Data Perhitungan Efisiensi Generator
Time
07:00
09:00
11:00
13:00
15:00
17:00
19:00
21:00
23:00
01:00
03:00
05:00
Rata-rata
Chilled
water to
absorber 1
(m3/hr)
49,6
50,1
50,0
50,0
49,8
50,1
49,9
50,0
50,3
50,3
49,7
50,0
49,975
Chilled
ClO2 flow
water to
to storage
absorber 2
(m3/hr)
50,0
110
50,1
109
50,0
109
49,8
110
49,9
109
50,0
109
50,0
112
50,1
110
50,0
113
49,7
110
50,0
110
49,9
110
49,958
110,083
sumber: Laboratorium Chemical Plant, 29 februari 2016
Total chilled water = (49,975+ 49,958) m3/hr = 99,933 m3/hr
Condensate from Weak Chlorate evaporator to ClO2 absorber= 5,075 m3/hr
ClO2 Generator beroperasi pada 95% production rate
= 0,95 x 21,57 ton/day = 20,49 ton/day
Total produk ClO2 = (Chilled water to absorber 1 + Condensate from Weak
Chlorate evaporator) m3/hr
= (49,975 + 5,075) m3/hr
= 55,05 m3/hr x 24 m3/day
= 1321,2 m3/day
= 1321,2 x (gpl) av, gpl av= 9,29 x 10-3
=
12276 ,59
1000
= 12,276 ton/day
108
Menghitung Efisiensi Absorber
Tabel 40. Data Perhitungan Efisiensi Absorber
Time
07:00
11:00
15:00
19:00
23:00
03:00
Rata-rata
ClO2 Gas Inlet (%) ClO2 (%)
9,3
0,1
9,1
9,2
0,1
9,3
9,3
0,1
9,3
9,25
0,1
Efisiensi Absorber ClO2 = 100 −
= 100 −
% 𝑔𝑎𝑠 𝐶𝑙𝑂 2 𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡
%𝑔𝑎𝑠 𝐶𝑙𝑂2 𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡
0,1
9,25
= 98,91%
𝑥 100
𝑥 100 %
%
Menghitung Efisiensi Generator ClO2
Berdasarkan persamaan dari buku Kvaener Chemetics, PT Tel PP:
=
=(
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐶𝑙𝑂 2 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡
𝐶𝑙𝑂 2 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟 95% 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑟𝑎𝑡𝑒
12,276
20,49
𝑥 100% + (100-efisiensi absorber ClO2) %
𝑥 100%) + (100-98,918)%
= (59,91 + 1,082) % = 60,992%
LAMPIRAN II
PERHITUNGAN
1.
Data Sekunder Audit Energi (Data Pengukuran Spot/Aktual)
a. Intensitas Konsumsi Energi (IKE) Steam
1) Produksi ClO2 pada Tanggal 5 Februari 2016
Flow ClO2 = 2617,7 m3/h
quality
= 9,6 x 10-3 ton/m3
Produksi = Flow (m3/h) x quality (ton/m3)
Produksi = 2617,7
m3
x 9,6 x 10-3
h
ton
= 25,13
m3
ton
h
Produksi pulp = 1048,759 adt
2) MP-Steam (P = 12 bar)
Pada Tabel Properties of Superheated Water Vapour(Michael J.Moran),
Entalpi pada tekanan 12,45 bar dan suhu 253,6 0C adalah sebesar 2939,49
kJ/kg setara dengan 2939,49 MJ/ton.
Konsumsi MP-Steam = 5,33
Konsumsi MP-steam =
IKE MP-steam =
ton
h
x 24
h
ton
= 127,92
day
Energi MP −Steam
=
Produksi ClO 2
day
127,92 ton
25.13 ton
= 5,09 ton/ton ClO2
ton MP −Steam x hg MP −Steam
Produksi pulp
127,92 ton x 2939,49
=
kJ
x
kg
1000
kg
ton
1048 ,759 adt
376096020 ,8 KJ x
=
1 GJ
1000000 KJ
1048 ,759 adt
=
376,096 GJ
= 0,37
1048,759 adt
GJ
adt
3) LP-Steam (P = 3,6 bar)
Pada Tabel Properties of Superheated Water Vapour(Michael J.Moran),
Entalpi pada tekanan 3,46 bar dan suhu 150,89 0C adalah sebesar 2759,46
kJ/kg setara dengan 2759,46 MJ/ton
Konsumsi LP-Steam= 12,87
Konsumsi LP-steam =
ton
h
x 24
h
day
Energi LP −Steam
Produksi ClO 2
= 308,88
=
ton
day
308,88 ton
25.13 ton
= 12,29 ton/ton ClO2
89
IKE LP-steam =
ton LP −Steam x hg LP −Steam
Produksi pulp
308,88 ton x 2759,46
=
1000
kg
ton
1048 ,759 adt
852342000 KJ x
=
kJ
x
kg
1 GJ
1000000 KJ
1048 ,759 adt
=
852,342 GJ
1048,759 adt
= 0,81
GJ
adt
Dengan perhitungan yang sama untuk intensitas konsusmsi energi (IKE)
Steam lainnya dapat dilihat pada tabel 27.
Tabel 30. Intensitas Konsumsi Energi Steam Area ClO2 Pada Bulan Februari 2016
Tanggal
5-Feb
9-Feb
12-Feb
15-Feb
19-Feb
22-Feb
26-Feb
29-Feb
Rata-rata
Produksi ClO2
quality
3
m /h
(ton/ m3)
2617.7 9.6x10-3
2737.5 9.6x10-3
2434.4 9.6x10-3
1916.7 9.6x10-3
2549 9.6x10-3
2260.4 9.6x10-3
2245.8 9.6x10-3
2246.9 9.6x10-3
2376 9.6x10-3
ton
25.13
26.28
23.37
18.4
24.47
21.7
21.56
21.57
22.81
MP-STEAM
Produksi
ton/ton
pulp
ton/day ClO2
GJ
1048.759 127.92
5.09
376.020
1291.409 114.72
4.37
337.218
1323.068 106.08
4.54
311.821
978.979 132.72
7.21
390.129
1343.520
133.2
5.44
391.540
1234.797 127.68
5.88
375.314
1088.539 128.64
5.97
378.136
1286.359 135.36
6.28
397.889
1199.43 125.79
5.60
369.758
GJ/adt ton/day
0.36 308.88
0.26 293.28
0.24 272.64
0.40 292.56
0.29
315.6
0.30 308.16
0.35 302.64
0.31 309.12
0.31 300.36
LP-STEAM
ton/ton
ClO2
GJ
GJ/adt
12.29 852.342
0.81
11.16 809.294
0.63
11.67 752.339
0.57
15.90 807.308
0.82
12.90 870.886
0.65
14.20 850.355
0.69
14.04 835.123
0.77
14.33 853.004
0.66
13.31 828.831
0.70
90
91
b. Intensitas Konsumsi Energi (IKE) Listrik
Peralatan Utama Konsumsi Energi Listrik DC-NaClO3 Cell Room Area
ClO2 Plant
1) Pengukuran Online (DCS)
Konsumsi energi listrik area ClO2 Plant pada 22 Februari 2016 dengan
produksi pulp sebesar 1234,797 adt.
441-942-2880 “NaClO3 (Sodium Chlorate) Cell Room ”
Jumlah sel
= 44 buah
Average Cell voltage
=2,79 Volt
Arus yang dihasilkan
= 48,2 kA
Formula Power (P)
=nxVxI
= 44 x 2,79 volt x 48,2 kA
= 5920 kW = 5,92 MW
Konsumsi energi listrik area ClO2 Plant pada 29 Februari 2016 dengan
produksi pulp sebesar 1286,359 adt
441-942-2880 “NaClO3 (Sodium Chlorate) Cell Room ”
Jumlah sel
= 44 buah
Cell voltage
=2,70 Volt
Arus yang dihasilkan
= 38,9 kA
Formula Power (P)
=nxVxI
= 44 x 2,70 volt x 38,9 kA
= 4620 kW = 4,62 MW
2) Pengukuran Spot (Aktual)
Konsumsi energi listrik area ClO2 Plant pada 22 Februari 2016 dengan
produksi pulp sebesar 1234,797 adt.
Daya cell 44
=nxVxI
= 44 x 2,79 V x 48,1 kA = 5920 kW = 5,92 MW
Konsumsi energi listrik area ClO2 Plant pada 29 Februari 2016 dengan
produksi pulp sebesar 1286,359 adt
441-942-2880 “NaClO3 (Sodium Chlorate) Cell Room ”
Daya cell 44
=VxI
= 44 x 2,70 volt x 38,9 kA = 4620 kW = 4,62 MW
92
3) IKE Listrik
441-942-2880 “NaClO3 (Sodium Chlorate) Cell Room ”
Pengukuran Online Pada 22 Februari 2016
IKE Listrik
=
kW x 24 h/day
Produksi pulp
5920 kW x 24 h/day
=
1234,797 adt
=
55,2 kWh
1234,797adt
= 115,0 kWh/adt
Pengukuran Online Pada 29 Februari 2016
IKE Listrik
=
kW x 24 h/day
Produksi
4620 kW x 24 h/day
=
1286,359 adt
=
57,6 kWh
1286,359 adt
= 101,89 kWh/adt
Dengan perhitungan yang sama untuk intensitas konsumsi energi (IKE) Listrik
lainnya dapat dilihat pada tabel 31 dan tabel 32.
Tabel 31. Intensitas Konsumsi Energi Listrik DC-NaClO3 Cell Room Area
ClO2 Plant
Pengukuran
Tag Number
Cell
Desain
Spot (Aktual)
Online
(DCS)
MW Kwh/adt MW kwh/adt MW kwh/adt
441-942-2880 44
7,4
125,0 5,92
115,0 5,92
115,0
(22 Feb 2016)
441-942-2880
(29 Feb 2016) 44
4,62
101,89 4,62 101,89
Peralatan Pendukung Area ClO2 Plant
1) Pengukuran Online (DCS)
Konsumsi energi listrik area ClO2 Plant pada 22 Februari 2016 dengan
produksi pulp sebesar 1234,797 adt.
441G2010 “H2SO4 Circulation Pump”
Formula Power = % bukaan valve x desain (kW)
= 58% x 4 kW = 2,3 kW
Konsumsi energi listrik area ClO2 Plant pada 29 Februari 2016 dengan
produksi pulp sebesar 1286,359 adt
441G2010 “H2SO4 Circulation Pump”
Formula Power = % bukaan valve x desain (kW)
93
= 61% x 4 kW = 2,4 kW
2) Pengukuran Spot (Aktual)
Konsumsi energi listrik area ClO2 Plant pada 22 Februari 2016 dengan
produksi pulp sebesar 1234,797 adt.
441G2010 “H2SO4 Circulation Pump”
Daya Aktif 3-phase= V x I x √3 x cos φ
= 380 V x 4,5 A x √3 x 0,8 = 2370 Watt = 2,37 kW
Konsumsi energi listrik area ClO2 Plant pada 29 Februari 2016 dengan
produksi pulp sebesar 1286,359 adt
441G2010 “H2SO4 Circulation Pump”
Daya Aktif 3-phase = V x I x √3 x cos φ
= 380 V x 4,7 A x √3 x 0,8 = 2474 Watt = 2,47 kW
3) IKE Listrik
H2SO4 Circulation Pump Pengukuran Online Pada 22 Februari 2016
IKE Listrik
=
kW x 24 h/day
Produksi pulp
2,3 kW x 24 h/day
=
1234,797 adt
=
55,2 kWh
1234,797adt
= 0,044 kWh/adt
H2SO4 Circulation Pump Pengukuran Online Pada 29 Februari 2016
IKE Listrik
=
kW x 24 h/day
Produksi
2,4 kW x 24 h/day
=
1286,359 adt
=
57,6 kWh
1286,359 adt
= 0,0447 kWh/adt
Dengan perhitungan yang sama untuk intensitas konsumsi energi (IKE) Listrik
lainnya dapat dilihat pada tabel 28 dan tabel 29.
Tabel 32 . Konsumsi Energi Listrik Area ClO2 Plant Pada 22 Februari 2016
No
Unit
Kode
nomor
Produksi
Pulp
Pengukuran Desain
adt
(kW) kWh kwh/adt
Pengukuran DCS/Online
(kW) kWh kwh/adt
Pengukuran Aktual
(kW)
kWh kwh/adt
1
#1 H2SO4 Circulation Pump
441G2010
1234.797
4
96.0
0.078
2.32
55.7
0.045
2.37
56.9
0.046
2
#2 H2SO4 Circulation Pump
441G2015
1234.797
4
96.0
0.078
1.6
38.4
0.031
1.58
37.9
0.031
3
#3 H2SO4 Circulation Pump
441G2050
1234.797
4
96.0
0.078
1.6
38.4
0.031
1.58
37.9
0.031
4
Weak H2SO4 Pump
441G2130
1234.797
3
72.0
0.058
1.7
39.6
0.032
1.74
41.7
0.034
5
6
Cl2 Compressor
Cl2 Liquifier Refrigeration Unit
(Compressor)
441G2150
441G2220
1234.797
1234.797
132 3168.0
90 2160.0
2.566
1.749
2.360 121.53 2916.6
0.875 44.76 1074.2
2.362
0.870
7
Cl2 Liquifier Oil Pump
441G2221
1234.797
2.2
0.043
0.019
0.9
22.8
0.018
8
Cl2 Storage Area Sump Pump
441G2335
1234.797
9
H2SO4 Unloading Pump
441G2335
1234.797
3
72.0
0.058
1.4
33.6
0.027
1.4
32.9
0.027
10
11
12
13
Strong H2SO4 Pump
#1 Catholyte Pump
#2 Catholyte Pump
NaOH Unloading Pump
Concentrated NaOH Storage
Pump
32% NaOH Tank
10% NaOH Supply Pump
Strong Chlorate #1 Feed Pump
441G2350
441G1810
441G1815
441G2370
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
4
15
15
2.2
96.0
360.0
360.0
52.8
0.078
0.292
0.292
0.043
2
6.8
48.0
163.2
48.0
164.4
0.039
0.133
1.1
26.4
0.039
2.0
0.132
6.9
Standby
0.021
1.1
25.3
0.020
441G2375
441G2390
441G2450
441G2990
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
4
7.5
11
15
96.0
180.0
264.0
360.0
0.078
0.146
0.214
0.292
2
3
6.38
7.4
48.0
72.0
153.1
177.6
0.039
0.058
0.124
0.144
48.0
69.5
136.5
175.7
0.039
0.056
0.111
0.142
14
15
16
17
52.8
121.4 2914.6
45 1080.0
0.99
23.8
off
2.0
2.9
5.7
7.3
94
Kode
nomor
18
19
20
Strong Chlorate #2 Feed Pump
Dilution Air Compresor
Weak Chlorate Pump
441G2995
441G3090
441G3130
Produksi
Pengukuran Desain
Pengukuran DCS/Online
Pengukuran Aktual
Pulp
adt
(kW)
kWh kwh/adt (kW)
kWh kwh/adt (kW)
kWh kwh/adt
1234.797
15 360.0
0.292
Standby
1234.797
110 2640.0
2.138
64.9 1557.6
1.261
64.8 1554.4
1.259
1234.797
5.5 132.0
0.107 0.385
9.2
0.007
0.4
10.1
0.008
21
#1 ClO2 Transfer Pump
441G3210
1234.797
15
360.0
0.292
22
#2 ClO2 Transfer Pump
441G3220
1234.797
15
360.0
0.292
23
#1 Weak ClO2 Blower
441G3240
1234.797
37
888.0
0.719
29.97
719.3
0.583
24
25
26
#2 Weak ClO2 Blower
#1 Seal Water Pump
#2 Seal Water Pump
441G3250
441G3450
441G3455
1234.797
1234.797
1234.797
37
30
30
888.0
720.0
720.0
0.719
0.583
0.583
35.15
12.3
843.6
295.2
27
H2 Scrubber #1 Pump
441G3470
1234.797
3
72.0
0.058
0.8
19.2
28
H2 Scrubber #2 Pump
441G3475
1234.797
3
72.0
0.058
29
ClO2 #1 Supply Pump
441G3570
1234.797
75 1800.0
1.458
30
31
32
33
34
35
36
37
ClO2 #2 Supply Pump
Alkaline Supply Pump
Acid Sump Pump
Acid Sump Mixing Pump
Chilled Water Circulation Pump
Water Chiller Solution Pump
Water Chiller Purge Pump
Water Chiller Vacuum Pump
441G3575
441G3610
441G3650
441G3660
441G3690
441G3721
441G3722
441G3723
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
75 1800.0
5.5 132.0
5.5 132.0
11 264.0
18.5 444.0
40.7 976.8
No
Unit
7.5
180.0
0.146
7.5
179.4
0.145
29.2
700.1
0.567
0.683
34.5
0.239
11.8
Standby
827.7
284.3
0.670
0.230
19.0
0.015
64.6 1550.6
1.256
Standby
0.016
0.8
Standby
71.3 1711.2
1.458
0.107
0.107
0.214
0.360 14.985
0.791 24.013
359.6
576.3
1.386
Standby
off
off
off
0.291
13.7
0.467
23.7
off
off
329.8
568.7
0.267
0.461
95
No
38
39
40
Unit
Chilled Water Pump
#1 Cooling Water Booster
Pump
#2 Cooling Water Booster
Pump
441G3740
Produksi
Pengukuran Desain
Pulp
(adt)
(kW) kWh
kwh/adt
1234.797
45 1080.0
0.875
441G4700
1234.797
200 4800.0
3.887
441G4710
1234.797
200 4800.0
3.887
Kode
nomor
Pengukuran DCS/Online
(kW)
40.95
kWh kwh/adt
982.8
0.796
152 3648.0
2.954
Pengukuran Aktual
(kW)
38.4
kWh
922.5
kwh/adt
0.747
146.4 3514.4
2.846
Standby
96
Tabel 33. Konsumsi Energi Listrik Area ClO2 Plant Pada 29 Februari 2016
No
Unit
Kode
nomor
Produksi
Pulp
Pengukuran Desain
adt
(kW) kWh kwh/adt
Pengukuran DCS/Online
(kW) kWh kwh/adt
Pengukuran Aktual
(kW)
kWh kwh/adt
1
#1 H2SO4 Circulation Pump
441G2010
1286.359
4
96.0
0.075
2.44
58.6
0.046
2.47 59.3941
0.046
2
#2 H2SO4 Circulation Pump
441G2015
1286.359
4
96.0
0.075
1.7
40.3
0.031
1.68 40.4385
0.031
3
#3 H2SO4 Circulation Pump
441G2050
1286.359
4
96.0
0.075
1.7
40.3
0.031
1.68 40.4385
0.031
4
Weak H2SO4 Pump
441G2130
1286.359
3
72.0
0.056
1.6
37.4
0.029
1.58 37.9111
0.029
5
6
Cl2 Compressor
Cl2 Liquifier Refrigeration Unit
(Compressor)
441G2150
441G2220
1286.359
1286.359
132 3168.0
90 2160.0
2.463
1.679
2.093 112.15 2691.69
-
2.092
7
Cl2 Liquifier Oil Pump
441G2221
1286.359
2.2
0.041
8
Cl2 Storage Area Sump Pump
441G2335
1286.359
9
H2SO4 Unloading Pump
441G2335
1286.359
3
72.0
0.056
1.47
35.3
0.027
1.5
36
0.028
10
11
12
13
Strong H2SO4 Pump
#1 Catholyte Pump
#2 Catholyte Pump
NaOH Unloading Pump
Concentrated NaOH Storage
Pump
32% NaOH Tank
10% NaOH Supply Pump
Strong Chlorate #1 Feed Pump
441G2350
441G1810
441G1815
441G2370
1286.359
1234.797
1234.797
1234.797
4
15
15
2.2
96.0
360.0
360.0
52.8
0.075
0.292
0.292
0.043
2
48.0
48
0.037
7.7
1.056
184.8
25.3
0.037
2.0
Standby
0.150
6.9
0.021
1.1
164.4
25.3
0.133
0.020
441G2375
441G2390
441G2450
441G2990
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
4
7.5
11
15
96.0
180.0
264.0
360.0
0.078
0.146
0.214
0.292
2
3
6.05
48.0
72.0
145.2
48.0
63.2
136.5
0.039
0.051
0.111
14
15
16
17
52.8
112.2 2692.8
off
0.039
2.0
0.058
2.6
0.118
5.7
Standby
97
18
19
20
Strong Chlorate #2 Feed Pump
Dilution Air Compresor
Weak Chlorate Pump
441G2995
441G3090
441G3130
Produksi
Pulp
Pengukuran Desain
(adt)
(kW)
kWh kwh/adt
1234.797
15 360.0
0.292
1234.797
110 2640.0
2.138
1234.797
5.5 132.0
0.107
21
#1 ClO2 Transfer Pump
441G3210
1234.797
15
360.0
0.292
22
#2 ClO2 Transfer Pump
441G3220
1234.797
15
360.0
0.292
8.25
198.0
0.160
7.5
179.5
0.145
23
#1 Weak ClO2 Blower
441G3240
1234.797
37
888.0
0.719
18.5
444.0
0.360
18.4
442.3
0.358
24
25
26
#2 Weak ClO2 Blower
#1 Seal Water Pump
#2 Seal Water Pump
441G3250
441G3450
441G3455
1234.797
1234.797
1234.797
37
30
30
888.0
720.0
720.0
0.719
0.583
0.583
35.15
17.4
843.6
417.6
0.683
34.5
0.338
17.4
Standby
827.7
417.0
0.670
0.338
27
H2 Scrubber #1 Pump
441G3470
1234.797
3
72.0
0.058
0.8
19.2
0.8
19.0
0.015
28
H2 Scrubber #2 Pump
441G3475
1234.797
3
72.0
0.058
29
ClO2 #1 Supply Pump
441G3570
1234.797
75 1800.0
1.458
64.6
1550.6
1.256
30
31
32
33
34
35
36
37
ClO2 #2 Supply Pump
Alkaline Supply Pump
Acid Sump Pump
Acid Sump Mixing Pump
Chilled Water Circulation Pump
Water Chiller Solution Pump
Water Chiller Purge Pump
Water Chiller Vacuum Pump
441G3575
441G3610
441G3650
441G3660
441G3690
441G3721
441G3722
441G3723
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
1234.797
75 1800.0
5.5 132.0
5.5 132.0
11 264.0
18.5 444.0
40.7 976.8
329.8
568.7
0.267
0.461
No
Unit
Kode
nomor
Pengukuran DCS/Online
(kW) kWh kwh/adt
8.3 199.2
0.161
49.5 1188.0
0.962
0.55
13.2
0.011
Pengukuran Aktual
(kW)
kWh kwh/adt
7.3
175.7
0.142
64.8 1554.4
1.259
0.4
10.1
0.008
Standby
0.016
Standby
71.3 1711.2
1.458
0.107
0.107
0.214
0.360 14.985
0.791 24.013
359.6
576.3
1.386
Standby
off
off
off
0.291
13.7
0.467
23.7
off
off
98
No
38
39
40
Unit
Chilled Water Pump
#1 Cooling Water Booster
Pump
#2 Cooling Water Booster
Pump
441G3740
Produksi
Pulp
Pengukuran Desain
(adt)
(kW) kWh
kwh/adt
1234.797
45 1080.0
0.875
441G4700
1234.797
200 4800.0
3.887
441G4710
1234.797
200 4800.0
3.887
Kode
nomor
Pengukuran DCS/Online
(kW) kWh kwh/adt
40.95 982.8
0.796
Pengukuran Aktual
(kW)
kWh kwh/adt
38.4
922.5
0.747
Standby
150 3600.0
2.915
149.6
3590.4
2.908
99
100
2.
Peluang Penghematan Energi
To = 72 °C
a. Rugi Panas Instalasi Pemipaan
r1
1) Jalur Pipa LP Steam
Pipa Tanpa Isolasi
Ti = 150 °C
TLP = 134 °C
Pipa steel 10 in schedule No 60 (Kern:844)
Pada tabel dimensions of steel pipe Donal Q. Kern,
OD = 10,75 in = 0,273 m
ro= 0,1365 m
ID = 9,75 in = 0,247 m
r1= 0,1235 m
p = 6,5 m
T = 81 °C
ksteel = 42,54 W/m °C
Rth =
Q konduksi =
𝑟𝑜
𝑟1
ln ( )
2 𝜋𝑘𝐿
∆𝑇
Rth
0,1365 m
)
0,1235 m
𝑊
42,54 °𝐶 (0,65
𝑚
ln (
=
=
2 3,14
(134−81)°C
0,000056 W °C
Q konduksi = 94,259 kW x
𝑚)
= 0,000056 W°C
= 942595,57 W
860,42 𝑘𝑘𝑎𝑙 /𝑗𝑎𝑚
kW
= 810632,186
= 6.809.310.362
Pada Modul Termodinamika Teknik 1,
𝐾𝑘𝑎𝑙
𝐽𝑎𝑚
x
𝐾𝑘𝑎𝑙
𝑇𝑎𝑢𝑛
8400 𝑗𝑎𝑚
1 𝑡𝑎 𝑢𝑛
Entalpi pada tekanan 12,45 bar adalah sebesar 2939,49 kJ/kg = 705,48 kkal/kg.
Entalpi pada tekanan 3,46 bar adalah sebesar 2759,46 kJ/kg = 662,27 kkal/kg.
Eq.Steam =
Eq.Solar =
Total Hs
hari
350
thn
x hg Steam
Total Hs
GCV Solar x ƞ boiler
=
=
680.931.036 kkal /thn
350
hari
thn
x 705,48 kkal /kg
680.931.036 kkal /thn
9240 kkal /liter x 0,8
= 2757,72 kg/hari
=92117,29 liter/thn
To = 72 °C
2) Jalur Pipa LP Steam ClO2 Production #1 (ClO2 generator)
Pipa Tanpa Isolasi
r1
TLP = 109,4 °C
Pipa steel 1,5 in schedule No 80
Pada tabel dimensions of steel pipe Donal Q. Kern,
OD = 1,9 in = 0,048 m
ro= 0,024 m
ID = 1,5 in = 0,038 m
r1= 0,019 m
Ti = 109,4
°C
101
p = 0,25 m
T = 94,5 °C
ksteel = 42,54 W/m °C
Rth =
Q konduksi =
𝑟𝑜
𝑟1
ln ( )
=
0,024 m
)
0,019 m
𝑊
42,54 °𝐶 (0,25
𝑚
ln (
2 𝜋𝑘𝐿
(134−94,5)°C
Rth
0,00354 W °C
∆𝑇
=
2 3,14
Q konduksi = 4,209 kW x
= 4209,75 W
860,42 𝑘𝑘𝑎𝑙 /𝑗𝑎𝑚
kW
𝑚)
= 0,00354 W°C
= 3622,155
= 30.426.103
Pada Modul Termodinamika Teknik 1,
𝐾𝑘𝑎𝑙
𝐽𝑎𝑚
x
𝐾𝑘𝑎𝑙
𝑇𝑎𝑢𝑛
8400 𝑗𝑎𝑚
1 𝑡𝑎 𝑢𝑛
Entalpi pada tekanan 12,45 bar adalah sebesar 2939,49 kJ/kg = 705,48 kkal/kg.
Entalpi pada tekanan 3,46 bar adalah sebesar 2759,46 kJ/kg = 662,27 kkal/kg.
Eq.Steam =
Eq.Solar =
Total Hs
hari
350
thn
x hg Steam
Total Hs
GCV Solar x ƞ boiler
=
=
30.426.103
hari
350
thn
kkal /thn
x 705,48 kkal /kg
30.426.103 kkal /thn
9240 kkal /liter x 0,8
= 123,22 kg/hari
=4116,08 liter/thn
Dengan perhitungan yang sama untuk rugi panas jalur instalasi pemipaan
lainnya dapat dilihat pada tabel 34.
Tabel 34. Rugi Panas Pipa Tanpa Isolasi
No
1
Lokasi
Q Konduksi (kkal/thn)
Jalur Pipa LP Steam
6.809.310.362
Jalur Pipa LP-Steam ClO2 Production
2
30.426.103
#1 (ClO2 generator)
Jalur Pipa LP-Steam ClO2 Production
3
40.616.369
#2 (ClO2 generator)
Jalur Pipa LP-Steam Water Chiller
4
1.696.522.432
System (Water Chiller)
Jalur Pipa LP-Steam New Water
5
1.309.835.136
Chiller System Water Chiller)
Total Rugi Panas Jalur Konsumsi LP-Steam
9.886.710.403,08
6 Jalur Pipa MP-Steam
3.535.457.342,29
Jalur Pipa MP-Steam–Weak Chlorate
7
31.931.178,10
Evaporator
Total Rugi Panas Jalur Konsumsi MP-Steam
3.567.388.530,39
Total Keseluruhan Rugi Panas Pipa
13.454.098.923,47
Tanpa Isolasi
Penghematan
Setara Steam
(kg/hari)
27577,21
Setara Solar
pertahun
(liter/thn)
921172,93
123,22
4116,08
164,69
5494,64
6870,79
229507,90
5304,73
177196,31
40.040,46
14318,34
1.337.487,87
478281,56
129,31
4319,69
14447,66
482601,26
54488,125
1820089,14
103
b. Rugi Panas Katup Tanpa Isolasi
Katup LP Steam
Rugi panas akibat katup pipa tanpa isolasi dihitung setara
TLP = 1250C
Pipa tanpa isolasi
ri
Pipa steel 3 in schedule No. 80
Pada tabel dimensions of steel pipe Donal Q.Kern,
OD = 3,5 in = 0,089 m
r0 = 0,0445 m
ID = 2,9 in = 0,074 m
ri = 0,037 m
To = 1250C
Ti = 810C
p = 0,1 m
T = 81 0C
ksteel = 42,54 W/m.0C
Rth =
ln (0,0445 m/0,037m )
ln (r 𝑜 /𝑟 𝑖 )
2πkL
Qkonduksi=
ΔT
R th
=
=
2 x 3,14 x 42,54
(125−81 )⁰C
0070392
Q konduksi = 6,250 kW x
⁰C
W
W
m
.⁰Cx 0,1 m
= 0,0070392 0C /W
= 6250,7833 W
860,42 kkal /jam
kW
= 5375,634 kkal/jam
= 45155333,25
8400 𝑗𝑎𝑚
1 𝑡𝑎 𝑢𝑛
𝐾𝑘𝑎𝑙
𝑇𝑎𝑢𝑛
Pada Tabel Properties of Superheated Water Vapour (Michael J.Moran:895),
Entalpi pada tekanan 12,45 bar adalah sebesar 2939,49 kJ/kg = 705,48 kkal/kg.
Entalpi pada tekanan 3,46 bar adalah sebesar 2759,46 kJ/kg = 662,27 kkal/kg.
Eq.Steam =
Eq.Solar =
Total Hs
hari
350
thn
x hg Steam
=
Total Hs
GCV Solar x ƞ boiler
=
45155333 ,25 kkal /thn
350
hari
thn
x 662,27 kkal /kg
45155333 ,25 kkal /thn
9240 kkal /liter x 0,8
= 182,87 kg/hari
= 6108,67 liter/thn
Dengan perhitungan yang sama untuk rugi panas katup pipa tanpa isolasi
lainnya dapat dilihat pada tabel 35.
104
Tabel 35. Rugi Panas Katup Tanpa Isolasi
No
Lokasi
1
Katup LP Steam
Katup Pipa LP-Steam ClO2
Production #1 (ClO2 generator)
Jalur Pipa LP-Steam ClO2
Production #2 (ClO2 generator)
Jalur Pipa LP-Steam Water
Chiller System (Water Chiller)
Jalur Pipa LP-Steam New Water
Chiller System Water Chiller)
Total Rugi Panas LP-Steam
Katup MP-Steam
Katup MP-Steam Weak Chlorate
Evaporator
Total Rugi Panas MP-Steam
Total
2
3
4
5
6
7
Total
Kehilangan
Panas
(kkal/thn)
45155333,2
Setara
Steam
(kg/hari)
182,87
6108,67
242958666,9
983,96
32867,78
224417720,4
908,87
30359,54
100729184,7
407,95
13626,78
77770044,7
314,96
10520,84
691.030.949,8
44650135,7
2798,63
180,83
93483,62
6040,332
102425015,4
414,81
13856,19
147.075.151,1
595,64
838.106.100,82 3394,268
19896,53
113380,53017
Setara Solar
pertahun
(liter/thn)
105
c. Recovery Condensate dari ClO2 Generator
Steam Condensate dari ClO2 Generator (Compartment No 7 dan No 9)
Pada 5 Februari 2016
Condensate Load (mc)= 0,874 ton/h
Temperature Condensate = 60 0C
Tekanan Steam = 0,1 bar
Pada Modul Termodinamika Teknik 1 dapat diperoleh data sebagai berikut:
Specific enthalpy condensate (hc) = 251,13 kJ/kg = 251,13 MJ/ton
Specific enthalpy steam (hfc) = 191,83 kJ/kg = 191,83 MJ/ton
Latent heat steam (hfg) = 2584,3 kJ/kg = 2584,3 MJ/ton
Flow rate Steam (mfs) =
𝑚 𝑐 ( 𝑐 − 𝑓𝑐 )
=
𝑓𝑔
0,874
ton
h
251,13 – 191,83 MJ /ton
2584 ,3 MJ /ton
Panas steam (Qfs) = mfs x hfg = 0,02
ton
h
x 2584,3
MJ
ton
= 0,02 ton/h
x 0,24
Mkal
MJ
= 12,44
Mkal
h
Dengan perhitungan yang sama untuk recovery steam condensate lainnya
dapat dilihat pada tabel 36.
Tabel 36. Recovery Steam Condensate dari ClO2 Generator (Compartment
No 7 dan No 9
Tanggal
5 Februari
9 Februari
12 Februari
15 Februari
19 Februari
22 Februari
26 Februari
29 Februari
mc
(ton/h)
0,874
1.024
0.918
1.004
0.926
0.824
0.890
0.956
hc
(MJ/ton)
hfc
(MJ/ton
hfg
(MJ/ton)
mfs
(ton/h)
251,13
250,03
251,13
251,13
251,13
250.19
251,13
251,13
191,83
191,83
191,83
191,83
191,83
191,83
191,83
191,83
2584,3
2584,3
2584,3
2584,3
2584,3
2584,3
2584,3
2584,3
0.020055
0.020021
0.019954
0.020156
0.020089
0.020089
0.020156
0.020123
0,02008
Rata–rata Steam Tersedia
Panas
(Mkal/h)
12.44
12.42
12.38
12.50
12.46
12.46
12.50
12.48
12,45
d. Coating Anoda untuk pelapisan cell
Tabel 37. Coating Anode untuk Pelapisan Cell
Cell
Arus (kA)
voltage (V)
Konsumsi listrik
44
48,2
2,70
137427,84 kwh
(PT Tel PP telah menerapkan coating anoda untuk proses elektrolisis)
P= n x V x i
= 44 x 2,70 volt x 48,2 kA = 5276,2 kw x 24 h = 137427,84 kwh
106
Tabel 38. Anode Tanpa coating (desain)
Cell
44
P= n x V x i
Arus (kA)
48,2
voltage (V)
3,5
Konsumsi listrik (kwh)
178147,2
= 44 x 3,5 volt x 48,2 kA = 7422,8 kw x 24 h = 178147,2 kwh
Penghematan konsumsi listrik = Tanpa Coating – dengan coating
= 178147,2 kwh- 137427,84 kwh
= 40719,36 kwh
107
Menghitung Efisiensi Generator ClO2
Tabel 39. Data Perhitungan Efisiensi Generator
Time
07:00
09:00
11:00
13:00
15:00
17:00
19:00
21:00
23:00
01:00
03:00
05:00
Rata-rata
Chilled
water to
absorber 1
(m3/hr)
49,6
50,1
50,0
50,0
49,8
50,1
49,9
50,0
50,3
50,3
49,7
50,0
49,975
Chilled
ClO2 flow
water to
to storage
absorber 2
(m3/hr)
50,0
110
50,1
109
50,0
109
49,8
110
49,9
109
50,0
109
50,0
112
50,1
110
50,0
113
49,7
110
50,0
110
49,9
110
49,958
110,083
sumber: Laboratorium Chemical Plant, 29 februari 2016
Total chilled water = (49,975+ 49,958) m3/hr = 99,933 m3/hr
Condensate from Weak Chlorate evaporator to ClO2 absorber= 5,075 m3/hr
ClO2 Generator beroperasi pada 95% production rate
= 0,95 x 21,57 ton/day = 20,49 ton/day
Total produk ClO2 = (Chilled water to absorber 1 + Condensate from Weak
Chlorate evaporator) m3/hr
= (49,975 + 5,075) m3/hr
= 55,05 m3/hr x 24 m3/day
= 1321,2 m3/day
= 1321,2 x (gpl) av, gpl av= 9,29 x 10-3
=
12276 ,59
1000
= 12,276 ton/day
108
Menghitung Efisiensi Absorber
Tabel 40. Data Perhitungan Efisiensi Absorber
Time
07:00
11:00
15:00
19:00
23:00
03:00
Rata-rata
ClO2 Gas Inlet (%) ClO2 (%)
9,3
0,1
9,1
9,2
0,1
9,3
9,3
0,1
9,3
9,25
0,1
Efisiensi Absorber ClO2 = 100 −
= 100 −
% 𝑔𝑎𝑠 𝐶𝑙𝑂 2 𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡
%𝑔𝑎𝑠 𝐶𝑙𝑂2 𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡
0,1
9,25
= 98,91%
𝑥 100
𝑥 100 %
%
Menghitung Efisiensi Generator ClO2
Berdasarkan persamaan dari buku Kvaener Chemetics, PT Tel PP:
=
=(
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐶𝑙𝑂 2 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡
𝐶𝑙𝑂 2 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟 95% 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑟𝑎𝑡𝑒
12,276
20,49
𝑥 100% + (100-efisiensi absorber ClO2) %
𝑥 100%) + (100-98,918)%
= (59,91 + 1,082) % = 60,992%