Integrasi Panas.docx

Maria Adveni K. 121150010 PPK kelas A Heat Integration Heat integration merupakan salah satu cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi konsumsi energi yang saat ini semakin meningkat, sedangkan cadangan energi dunia saat ini terus menurun. Pada heat integration, energi yang tidak terpakai pada suatu sistem dimanfaatkan untuk sistem yang lain. Salah satu contoh adalah dengan menggunakan panas dari arus steam bersuhu tinggi untuk memanaskn cairan yang suhunya lebih rendah. Metode dalam heat integration yang paling mudah adalah teknologi pinch. Teknologi ini menganalisa nilai termodinamika dari arusarus yang ada, sehingga bisa ditentukan bagaimana memanfaatkan panas yang terbuang dari arus-arus tersebut secara efisien. Teknologi ini biasanya dipakai untuk jaringan heat exchanger, menara distilasi, ataupun sistem utilitas. Dalam industri, arus-arus yang masuk dan keluar setiap alat memiliki syarat kondisi suhu tertentu. Untuk mencapai kondisi suhu target yang diinginkan baiasanya dalam industri digunakan steam sebagai pemanas dan cooling water sebagai pendingin. Namun, dengan saling mengintegrasikan arus-arus keluar masuk alat, arus-arus tersebut bisa saling mendinginkan atau memanaskan sehingga kebutuhan steam dan cooling water bisa dikurangi. Dengan menggunakan metode pinch dapat ditunjukkan mana arus panas yang perlu didinginkan dan arus dingin yang perlu dipanaskan. Dalam metode pinch terdapat nilai suhu yang disebut pinch point yang merupakan titik optimum pada desain proses, dimana arus dengan nilai suhu yang berada di atas pinch point merupakan sumber panas, sementara yang berada di bawah pinch point merupakan arus yang membutuhkan panas. Arus yang merupakan sumber panas bisa dipakai untuk memanaskan arus dingin dan sebaliknya arus dingin bisa dipakai untuk mendinginkan arus panas dengan memasang heat exchanger pada kedua arus tersebut. Dengan metode pinch bisa ditentukan arus mana saja yang bisa dihubungkan dengan heat exchanger dan seberapa banyak transfer panas yang terjadi pada heat exchanger tersebut untuk mendapatkan jaringan heat exchanger yang paling optimum untuk memanfaatkan panas dari arus-arus tersebut. Analisa metode pinch mula-mula dilakukan dengan menentukan arus-arus mana saja yang akan saling

diintegrasikan. Kemudian arus-arus tersebut dipisahkan menjadi dua yaitu arus yang membutuhkan pemanasan dan arus yang membutuhkan pendinginan. Kemudian ditentukan heat capacity flow rate (CP) tiap arus. Selanjutnya perlu ditentukan pinch point. Untuk menentukan titik pinch point mula-mula perlu dibuat tabel analisa algoritma untuk masing-masing nilai suhu. Kemudian diambil beda suhu minimum (ΔTmin), sehingga didapat nilai T*s dan T*t untuk masing-masing arus. Kemudian dibuat tabel cascade dengan menghitung nilai heat defisit dari tiap-tiap interval suhu, sehingga dapat ditentukan nilai pinch point yaitu pada interval suhu dimana nilai heat defisit paling besar (penggunaan energi target minimum, ΔH=0). Selanjutnya dapat dirancang rangkaian heat exchanger untuk memenuhi kebutuhan energi pada masingmasing arus. Heat integration dapat diterapkan dalam berbagai industri kimia. Misalnya pada unit produksi amonia. Heat integration dapat menghemat energi yang sangat besar, selain itu juga dapat untuk menghemat kebutuhan steam pemanas dan cooling agent yang tentunya berarti penghematan biaya operasional pabrik tersebut.

Direct heat integration Proses integrasi panas berarti panas yang sebelumnya didinginkan, dilepaskan dan digunakan kembali dalam operasi unit lain. Dengan integrasi panas proses langsung, panas ditransfer langsung dari satu aliran proses ke yang lain dalam penukar panas tunggal. Kedua aliran harus cukup dekat satu sama lain, dan tidak boleh ada bahaya yang ditimbulkan jika aliran bercampur dan jika terjadi kebocoran. Dengan adanya integrasi panas, hasilnya adalah beban yang berkurang pada sistem utilitas pemanasan dan pendinginan.

Ada banyak contoh di pabrik kimia di mana integrasi panas proses langsung dapat dimanfaatkan, misalnya:  Dalam kilang, panas dari beberapa aliran limbah dapat digunakan untuk memanaskan hulu minyak mentah dari pemanas.  Pemanasan awal nafta atau gas umpan dalam reformator uap.  Pemanasan awal air pabrik dan klorin dioksida di pabrik pulp kimia.  Integrasi kolom dalam distilasi multistage.

Contoh : Pemanasan umpan dalam tungku pembakaran langsung: dalam contoh ini, panas dari proses aliran gas digunakan kembali untuk memanaskan gas umpan pada furnace dengan pemanas langsung. Shell dan tube digantikan oleh heat exchanger, sehingga meningkatkan penggunaan kembali panas dan mengurangi konsumsi gas. Hasilnya adalah peningkatan penggunaan kembali panas sebesar 1,7 MW (5,814 MMbtu/jam)

Indirect heat integration Proses integrasi panas tidak langsung berbeda dari integrasi panas proses langsung dalam sirkuit menengah digunakan untuk mentransfer panas antara dua aliran proses. Media transfer (air atau minyak) menyerap panas di satu bagian dari pabrik dan melepaskannya di bagian lain dari pabrik. Pendekatan ini digunakan ketika: Kontak langsung antara sumber panas dan heat sink tidak diizinkan. Rangkaian antara berfungsi sebagai penghalang keamanan dan kebocoran dapat dideteksi dalam loop, sebelum proses campuran fluida. Satu heat sink membutuhkan beberapa sumber panas.

Dua contoh aplikasi umum adalah:  Industri pengolahan mineral dan asam sulfat

 Pemanasan air umpan boiler di mana penting untuk menghindari interleakage dan / atau di mana ada jarak jauh antara boiler dan sumber panas

Contoh Berikut ini adalah contoh khas dari pabrik asam sulfat. Di pabrik ini ada peluang untuk memakai kembali limbah panas dari menara penyerapan pabrik asam dan menggunakannya kembali untuk pemanasan dalam langkah-langkah pengolahan mineral. Contoh dimana panas dapat digunakan kembali adalah pemanasan tembaga elektrolit, pemanasan larutan asam dan seng sulfat di pabrik seng, pemanasan air umpan boiler, dll. Sebelum perubahan teknologi, asam sulfat panas dari menara absorpsi didinginkan dalam penukar panas shell-and-tube. Setelah itu, panas ditransfer ke loop integrasi panas melalui penukar panas dan dilepaskan kepemanas elektrolit. Hasilnya adalah 10 MW (34 MMBtu / h) energi yang diperoleh kembali.