Analisis sederhana reboiler duty

Bbrp hari yg lalu terjadi diskusi hangat pas mengecek aliran kondensat dua fasa yg berasal dr steam trap utk suatu reboiler. Sebagai pendahuluan, steam trap digunakan utk memastikan bahwa tidak ada steam yg keluar ke line kondensat. Semua steam mesti terkondensasi utk mendapatkan kalor yg maksimal.

Nah, diskusinya dimulai ketika pertanyaan apakah yg akan terjadi di line kondensat utk sistem di bawah ini jika terjadi penurunan beban di reboiler?

Kunci jawabannya ada di rumus sederhana heat transfer; Q = U*A*∆TLMTD.

Jika Q turun menjadi sepertiga, misalnya, maka dgn A yg tetap (reboilernya kanudah ada) dan U yg relative tidak banyak berubah, satu2nya nilai yg berubah secara signifikan adalah ∆TLMTD. Nilai∆TLMTD ini akan turun sepertiganya. Untuk itu, kontroler akan menurunkan P steam yg masuk ke reboiler sehingga temperature kondensasinya turun. Turunnya temperature kondensasi ini mjd konfirmasi turunnya ∆TLMTD. ­P steam turun dengan menutup bukaan valve. Akibatnya laju alir steam pun turun. Penurunan P steam ini sedemikian rupa sehingga cukup utk mengatasi back-pressure kondensat dr header kondensat dan friction loss 2 fasa di line kondensat. Jika tidak, maka kondensat tdk akan mengalir ke kondensat header, melainkan terkumpul di steam trap. Semakin lama, jumlah kondensat yg terakumulasi akan semakin banyak. Akibatnya, HE pun akan terisi dgn kondensat.

Ketika HE sudah terisi dgn kondensat, maka luas kontak permukaan perpindahan kalor (A) nya akan menurun. Jika nilai A sudah turun, maka Q yg diterima oleh liquid mjd berkurang. Akibatnya, kontroller akan membuka valve utk steam, P steam akan kembali naik, dan ∆TLMTD jg akan kembali naik. Situasi ini membuat steam mengalir kembali ke dlm HE dgn jumlah yg lbh banyak dan akan mem-flush kondensat yg ada di dlm HE. Aliran kondensat yg ter-flush oleh steam akan menghasilkan rezim dua fasa slug flow (atau pulsation flow), sehingga pipa kondensat dr steam trap ke kondensat header tsb menjadi bergetar.

Kemudian, nilai A akan kembali seperti semula, controller kemudian akan meminta utk menutup valve kembali, dan cerita di atas pun akan terulang kembali. Jelas bahwa situasi ini tidak stabil. Jika reboiler berperilaku tidak stabil spt ini, maka kinerja kolom distilasinya pun akan tidak stabil. Produk pun akan memiliki kualitas yg sgt fluktuatif.

Situasi spt ini akan sering dijumpai utk HE yg didesain terlalu overspecified. Contoh di atas menggambarkan jika Q turun jauh dr spesifikasi desain yg mungkin tdk masuk di dlm pertimbangan desain, sementara line kondensatnya tidak didesain utk situasi ini. Sebaiknya HE didesain dgn mempertimbangkan berbagai kasus yg mungkin terjadi dlm keseluruhan proses.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: