Vol. 15, No. 4, Dec 2022, pp. 223~233 eISSN: 2502-339X, pISSN: 1979-276X, DOI: 10.30998/faktorexacta.v15i4.14148
 223
Studi Kasus terhadap Alat Penukar Kalor 127-C PUSRI IV Berbasis Simulasi Program Heat Transfer Research Inc. (HTRI) dengan Variabel Jumlah Plug dan Material Tube
Case Study of PUSRI IV 127-C Heat exchanger Based on Heat Transfer Research Inc. Program Simulation (HTRI) with Variable Number of Plug s and Tube Materials
Nucke Aurelia 1 , Lia Cundari 1 , Winandyo Mangkoto 2
1 Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya, Indonesia
2 PT. Pupuk Sriwidjaja Palembang, Indonesia
Article Info

## ABSTRACT

## Article history:
Received Aug 31 ,2022 Revised Dec 09 ,2022 Accepted Dec 09 ,2022
Heat exchanger (HE) is used as a medium for heat exchange between fluids. One of the most critical HE at PT. Pupuk Sriwidjaja (PUSRI), is  the  127-C  (Ammonia  Refrigerant  Condenser)  in  the  PUSRI-IV ammonia unit which is supported by 2 identical HEs, namely 127-CA and 127-CB. This HE serves to condense ammonia gas into liquid. The evaluation report of this HE showed depretiation of performance in an average of 31.46%. Therefore, it is necessary to optimize this HE, one of  which  is  through  research  using  the  Heat  Transfer  Research  Inc. (HTRI)  simulator  to  see  the  effect  of  the  number  of  plugs  and  tube material replacement. The variable number of plugs used are 17, 250, 500, 750 and 1000 for the 127-CA and 21, 250, 500, 750 and 1000 for the 127-CB. As for the tube material variables, namely Carbon Steel (CS), 304- Stainless Steel (304-SS), and 316- Stainless Steel (316-SS). After  simulation  and  analysis  were  carried  out  by  considering  the factors  of  heat  transfer  performance,  corrosion  resistance  and  cost- benefit, it was concluded that re-tubing with 304-SS material was the most  appropriate  choice.  The  maximum  number  of  plugs  for  CS material is 1000 pieces while for 304-SS and 316-SS materials it is 750 pieces.
Keywords:
HTRI Heat exchanger Amonia
Tube Plug
Copyright © 2022 Universitas Sriwijaya. All rights reserved.

## Corresponding Author:
Lia Cundari, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya, Jl. Raya Palembang – Prabumulih KM.32, Indralaya, Kabupaten Ogan Ilir, Sumatera Selatan. Email: liacundari@ft.unsri.ac.id

## 1. PENDAHULUAN
Pembangunan  dan  perkembangan  industri  kimia  yang  semakin  pesat  setiap  harinya  mendorong diprakarsainya  pendirian  pabrik-pabrik  kimia  di  Indonesia,  salah  satunya  yaitu  PT.  Pupuk  Sriwidjaja
Palembang (PUSRI). PUSRI menjadi pelopor dan produsen pupuk urea nasional sejak 24 Desember 1959. Alat penukar kalor ( heat exchanger ) diibaratkan sebagai pembuluh darah dalam proses produksi di PUSRI . Heat exchanger (HE) digunakan  sebagai  media atau sarana untuk  menukarkan energi  dalam  bentuk panas antara fluida  yang  berbeda  temperatur.  Hal  ini  dapat terjadi  melalui  kontak  langsung  maupun  kontak  secara  tidak langsung,  sama  seperti  fungsi  pembuluh  darah  di tubuh  manusia.  Fluida  yang  bertukar  energi  dapat  berupa fluida  yang  sama  fasanya  (cair  ke  cair  atau  gas  ke  gas)  atau  dua  fluida  yang  berbeda  fasanya.  HE  yang digunakan  oleh  PUSRI  dalam  menunjang  berbagai  kebutuhan  prosesnya  terutama  dalam  proses  pertukaran panas ( heat transfer).
HE  ini  digunakan  untuk  memenuhi  kondisi  operasi  tertentu  pada  masing-masing  alat  terutama temperatur atau suhu. Hal  ini karena  masing-masing peralatan  ini  memerlukan suatu kondisi  yang optimum untuk dapat bekerja secara maksimal. Peran HE ini sangat vital dan menentukan performa pabrik. Salah satu HE yang sangat kritis di PUSRI khususnya di Unit Amonia PUSRI-IV adalah HE 127-C ( Amonia Refrigerant Condenser ). HE ini berfungsi untuk mengkondensasikan gas  amonia menjadi hot product dan cold product. Hot product amonia akan dialirkan ke unit urea sebagai bahan baku sedangkan cold product disimpan di dalam tangki. PUSRI-IV telah didirikan sejak tahun 1977, maka terdapat HE 127-C ini didesain dengan dua buah HE identik  yang  terpisah  yakni  127-CA  dan  127-CB.  Pada  waktu  tersebut  kemungkinan  belum  ada  teknologi membuat HE yang mampu mempertukarkan panas dalam kapasitas laju alir besar. Kemungkinan kedua yakni terdapat  pertimbangan  lain  dari  segi  ekonomi  yang  lebih  menguntungkan  jika  kedua  HE  tersebut  dipisah. Kedua  HE  tersebut  memiliki  geometri  dan  spesifikasi  yang  identik  satu  dengan  lainnya  mulai  dari  ukuran, material hingga kapasitas. Kedua HE tersebut hingga saat ini menopang proses kondensasi produk amonia di PUSRI-IV. Dalam satu jam HE ini rata-rata mampu mengkondensasikan 71.794 kg amonia pada rate operasi pabrik 100% dengan aliran air pendingin ( cooling water) sebesar 10.393.000 kg. Aliran amonia yang masuk ke 127-CA dan 127-CB berasal dari 105-J ( Amonia Refrigeration Compressor ). Konfigurasi HE ini merupakan shell and tube dengan tipe CEN. Konfigurasi 127-C ini sesuai dengan Tubular Exchangers Manufacturers Association (TEMA), yang memiliki makna stationary head types yakni tipe C ( Channel Integral with Tubesheet and Removable Cover ), tipe shell yaitu E ( One-Pass Shell) , dan rear head types yakni tipe N ( Fixed Tube Sheet Like “N” Stationary Head) [1]. Tipe ini dipilih untuk mempermudah maintenance selama proses operasi karena sifat  amonia  yang korosif sehingga  mudah dibersihkan  sewaktu- waktu.  Fluida  yang  dipertukarkan  di  dalam  127-C  ini  sesuai  dengan  nama  alatnya amonia  refrigerant condenser yakni amonia yang panasnya diserap oleh cooling water. Amonia yang bersifat korosif ditempatkan pada bagian shell (shell side ) sedangkan cooling water pada sisi tube (tube side). Material tube yang digunakan hingga saat ini yaitu carbon steel karena alasan ekonomi dan kebutuhan proses.
Setelah dilakukan evaluasi terhadap performa HE ini dengan data aktual dari PUSRI selama rentang 4 bulan di tahun 2021 (Mei, Juni, Juli dan Agustus). Kinerja HE ini mengalami penurunan rata-rata sebesar 31,46% dibandingkan dengan desain. Peninjauan kinerja ini dilakukan dari sisi nilai U ( overall heat transfer coefficient) dan  beban  HE  tersebut (duty). Penurunan  kinerja  ini  disebabkan  oleh  berbagai  faktor  misalnya scaling pada tube dan plugging alami pada tube akibat adanya partikel asing. Hal ini juga dapat diakibatkan oleh  kebocoran tube dan  kurang  maksimalnya  material tube dalam  menghantarkan  panas.  Upaya  optimasi terhadap  HE  ini  sangat  diperlukan  untuk  meningkatkan  kinerjanya,  salah  satunya  dengan  menggunakan software simulasi proses karena murah, efisien dan cepat.
Salah  satu  simulator  yang  telah  teruji  untuk  melakukan  perancangan  termal  HE  yang  mendekati metode Kern dibandingkan dengan software lainnya yaitu Heat Transfer Research Inc. (HTRI) [2]. Ratnawati dan Salim  telah melakukan penelitian untuk melihat pengaruh jenis material terhadap beberapa parameter heat exchanger yaitu duty dan nilai U [3]. Perbedaan material ini mengakibatkan perbedaan nilai U dan duty yang signifikan. Hal ini dipengaruhi nilai konduktivitas termal yang berbeda-beda pada setiap material. Masrufaiyah &  Sulistiono  telah  meneliti  pengaruh  jumlah plugging pada tube terhadap  performa  transfer  panas  di heat exchanger [4]. Semakin banyak jumlah tube yang di- plugging maka akan menurunkan performa transfer panas karena mengurangi luas area terjadinya perpindahan panas. Plugging merupakan upaya penyumbatan sisi inlet dan outlet suatu tube agar fluida tidak dapat mengalir melewati tube . Peran  HE  127-C  ini  sangat  kritis  karena  berpengaruh  langsung  terhadap rate operasi  unit  amonia PUSRI IV. Jika HE ini gagal mengkondensasi amonia dapat menyebabkan amonia terakumulasi terus menerus dan jika sudah melebihi beban yang dapat ditanggung oleh Purge Gas Recovery Unit (PGRU), maka amonia ter- venting .  Untuk  mencegah  amonia  ter- venting PUSRI  harus  melakukan  tindakan  koreksi  dengan menurunkan rate operasi  yang  merugikan  bagi PUSRI. Hal  ini dilakukan untuk mengurangi  beban bagi HE tersebut.  Ter- venting ¬nya  amonia  ini  juga  akan  menimbulkan  kerugian  karena  membuang  produk  amonia secara  percuma.  Dari  segi  lingkungan venting ini  dapat  menimbulkan  bau  amonia  yang  menyengat  ke lingkungan.  Maka  dari  itu  dilakukan  penelitian  ini  dengan  menggunakan  simulator  HTRI  ( Heat  Transfer Research Inc.) untuk mengamati pengaruh jumlah plug dan penggantian material tube terhadap kinerja 127-C yang ditinjau dari nilai U, duty , serta beberapa parameter lain dari alat 127-C.

## 2. METODE
Metodologi  yang  digunakan  untuk  menyelesaikan  permasalahan  pada  penelitian  ini  berupa  studi literatur,  observasi,  pengumpulan  data  dan  simulasi  proses.  Penelitian  ini  dilakukan  di  Departemen Perencanaan  dan  Pengendalian  Produksi  (Rendal  Produksi),  Divisi  Operasi  Unit  Amonia  PUSRI-IV  dan Departemen Rancang Bangun Pabrik (RBP) PT Pupuk Sriwijaya (PUSRI) Palembang dimulai dari tanggal 5 Juli 2021 hingga 18 Oktober 2021. Data yang digunakan sebagai kondisi operasi pada simulasi proses berasal dari  data  aktual  pada  tanggal  18  Agustus  2021  saat  r ate operasi  88,73%. Software yang  digunakan  pada simulasi ini yaitu Heat Transfer Research Inc. (HTRI) Xchanger Suite Versi 8.2.
Kondisi  ini  dipilih  karena  menunjukkan  kondisi  performa  pabrik  yang  baik  yakni  lebih  dari  85%. Selain itu, kondisi ini merupakan kondisi bulanan paling terbaru karena di bulan September terdapat shut-down karena terjadinya black-out pada tanggal 8 September 2021. Hal ini yang mengakibatkan unit amonia PUSRI- IV mengalami shut-down total sehingga data setelahnya berlangsung pada rate operasi yang rendah. Karena proses  dan  kondisi  operasi  yang  cukup  kompleks  maka  dipilih  metode  simulasi  proses  dengan  simulator dibandingkan  metode  perhitungan.  Penggunaan  simulasi  ini  juga  bertujuan  untuk  mengefisienkan  proses pengolahan data yang kompleks. Diagram alir atau tahapan penelitian diilustrasikan oleh Gambar 1.

## Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

## 2.1 Studi Literatur
Studi  literatur  sebagai  petunjuk  dalam  mengetahui  parameter-parameter  yang  digunakan  untuk evaluasi kinerja alat 127-C ( Amonia Refrigerant Condenser ). Selain itu, dapat diperoleh landasan pemecahan masalah dan metode untuk memperoleh pemahaman yang lebih baik terhadap masalah yang dihadapi. Studi literatur dilakukan dengan cara mempelajari referensi dan informasi yang berasal dari laporan, jurnal, buku, dan catatan yang berhubungan dengan evaluasi yang dilakukan.

## 2.2 Observasi
Observasi dilakukan seiring dengan dilakukannya studi literatur, akan tetapi studi literatur tetap terus dilakukan  setelah  observasi.  Observasi  dilaksanakan  dengan  melakukan  diskusi  serta  pembahasan  dengan pembimbing lapangan untuk mendapatkan informasi dan pengetahuan yang lebih spesifik mengenai penelitian yang  sedang  dilakukan.  Observasi  juga  dilakukan  dengan  melihat  kondisi  operasi  di  lapangan  secara real dengan mewawancarai operator unit amonia PUSRI-IV.

## 2.3 Pengumpulan Data
Pengumpulan  data  berkaitan  dengan  data  yang  diperlukan  pada  simulasi  untuk  memperoleh  hasil evaluasi  yang  aktual.  Data  yang  digunakan  untuk  menyelesaikan  penelitian  merupakan  data  desain  yang diperoleh dari Piping & Instrumentation Diagram (P&ID) setelah Amonia Optimization Project (AOP) tahun 1992. Untuk data aktual diambil pada tanggal 18 Agustus 2018. Selanjutnya, dilakukan simulasi dengan kondisi operasi di waktu tersebut dengan variabel material tube dan jumlah plug pada 127-CA dan 127-CB. Dari  hasil  pengumpulan  data  diketahui  bahwa  tipe heat  exchanger adalah shell  dan  tube dengan konfigurasi  CEN.  Data  geometri  tube  ditunjukkan  pada  Tabel  1. Outside  diameter  shell yakni  1,448  meter. Geometri 127-CA dan 127-CB secara desain sama persis satu sama lain. Tabel 2 berisi kondisi operasi desain baik dari sisi amonia dan cooling water 127-C secara keseluruhan yang terdiri dari 127-CA dan 127-CB. Data aktual dan kondisi operasi yang digunakan pada penelitian ini di ambil pada 18 Agustus 2021 pada pukul 08:00 WIB. Tabel 3 menunjukkan kondisi operasi shell side pada 127 CA dan 127 CB. Tabel 4 menunjukkan kondisi operasi tube side pada 127 CA dan 127 CB.
Tabel 1. Data Geometri Tube Keterangan Nilai Unit Diameter (OD) 0,01905 meter Thickness 0,00211 meter Inside Diameter 0,01694 meter Panjang 7,315 meter Jumlah Tube 3100 buah Volume 6,46005 m 3 Material Carbon Steel
Tabel 2. Kondisi Operasi Desain Amonia 127-C dan Cooling Water 127-C Jenis Fluida Operating Pressure (kg/cm 2 Gauge) Operating Temp. In ( 0 C) Operating Temp. Out ( 0 C) Fouling Factor (m 2 ℃.hr/kcal) Total Flow (kg/hr) AMONIA (127-C) 1 119,12 35 0,000205 73498,02 COOLING WATER (127-C) 5,6 32,2 34,4 0,000342 5196500 Tabel 3. Kondisi Operasi Amonia 127-CA dan Amonia 127-CB pada 18 Agustus 2021 Jenis Fluida Rate Produksi (%) Operating Pressure (kg/cm 2 Gauge) Operating Temp. In ( 0 C) Operating Temp. Out ( 0 C) Fouling Factor (m 2 ℃.hr/kcal) Total Flow (kg/hr) AMONIA (127-CA) 88,7348 18 138 38 0,000205 29688,91215 AMONIA (127-CB) 88,7348 18 138 38 0,000205 29688,91215
Tabel 4. Kondisi Operasi Cooling Water 127-CA dan Cooling Water 127-CB pada 18 Agustus 2021 Jenis Fluida Operating Pressure (kg/cm 2 Gauge) Operating Temp. In ( 0 C) Operating Temp. Out ( 0 C) Fouling Factor (m 2 ℃.hr/kcal) Total Flow (kg/hr) COOLING WATER (127-CA) 5,2 34,2 36,4 0,00054 3722000 COOLING WATER (127-CB) 5,2 34 35,9 0,00053 3502000

## 2.4 Prosedur Evaluasi 127-C dengan Permodelan HTRI
Pertama-tama  aplikasi  HTRI  pada desktop dibuka  dengan  cara  meng-klik shortcut HTRI.  Jenis laptop yang digunakan pada penelitian ini yaitu laptop Asus Vivobook S14 M433IA; dengan spesifikasi: AMD Ryzen™ 7 4700U Processor 2.0 GHz (8M Cache, up to 4.1 GHz). Kemudian, file baru dibuat dengan cara meng- klik file kemudian new shell and tube exchanger (Xist). Selanjutnya, dilakukan pemilihan case mode . Dalam penelitian ini, case mode yang dipilih yaitu simulation dengan tipe heat exchanger (HE) yakni CEN, hot fluid: shellside , dan orientation: horizontal. Pada bagian kanan, terdapat  bagian process, data-data pada bagian tersebut diisi sesuai dengan Tabel 3 dan Tabel 4 untuk 127-CA dan 127-CB.
Properti hot fluid dan cold fluid selanjutnya dimasukkan ke dalam software menggunakan property generator dari HTRI. Pada bagian kanan, terdapat bagian geometry ,  bagian  ini diisi sesuai dengan  Tabel 1. Kemudian  sesuai  dengan  sampel  yang  disimulasikan,  material tube nya  diganti  sesuai  dengan  sampel  yakni carbon  steel (CS),  304 Stainless  Steel, dan  316 Stainless  Steel .  Untuk  mengilustrasikan tube ter- plug, klik bagian tube layout kemudian klik use tube layout drawing as input → yes → edit, kemudian beberapa tube diklik → klik kanan → tube → changed to plugged → apply → done . Jumlah plug ini disesuaikan dengan variabel bebas yakni 17, 250, 500, 750 dan 1000 buah pada 127-CA dan 21, 250, 500, 750 dan 1000 buah pada 127-CB. Setelah semua data operasi telah dimasukkan ke dalam  s oftware HTRI, selanjutnya kasus ini telah dapat  disimulasikan  dengan  klik run  case. Proses  iterasi  memakan  waktu  selama  beberapa  detik  saja dikarenakan spesifikasi laptop yang handal. Jika proses iterasi telah selesai, user akan diarahkan oleh HTRI secara otomatis untuk melihat hasil simulasi pada bagian reports.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Data Hasil Penelitian
Data vapor fraction amonia,  suhu  keluar  amonia  (℃), duty (MW),  nilai  actual  U  (W/m2  K),  nilai required U  (W/m 2 K)  dan effective  area (m 2 )  dari  hasil  simulasi  perancangan  termal shell and tube  heat exchangers 127-CA dan 127-CB setelah disimulasikan dengan menggunakan software HTRI dengan variabel jumlah plug dan  material tube .  Pengertian  nilai  actual  U  mengacu  pada  nilai  U  dari  peralatan  sementara required U merupakan U yang dibutuhkan dari sisi proses. Gambar 2 menunjukkan tampilan 3 dimensi dari desain shell and tube heat exchanger . Gambar 3 mengilustrasikan geometri dari HE 127-C.
Gambar 2. Tampilan 3-D dari Desain Gambar 3. Exchanger Drawing Hasil Simulasi
Shell and Tube Heat Exchanger
Variabel jumlah plug untuk 127-CA yaitu 17, 250, 500, 750, dan 1000 buah. Variabel jumlah plug untuk 127-CB yaitu 21, 250, 500, 750, dan 1000 buah. Variabel jumlah plug dipilih untuk menganalisa berapa jumlah maksimal plug di 127-C sebelum gagal mengkondensasikan amonia. Jumlah plug yang ada di 127-CA saat ini sebanyak 17 buah sedangkan 127-CB yaitu 21 buah. Plug ini umumnya dilakukan jika ada tube yang mengalami kebocoran ataupun akumulasi partikel asing yang menyebabkan saluran tube tersumbat. Kebocoran tube ditandai dengan tingginya kandungan amonia di air pendingin. Variabel material tube yaitu carbon steel (CS),  304- Stainless  Steel (304-SS),  dan  316-SS. Ketiga  jenis  material  ini  merupakan  material  yang  paling umum digunakan sebagai material tube sehingga tersedia secara komersial. Sehingga, total keseluruhan sampel yang diperoleh datanya berjumlah 120 sampel. Hasil simulasi terhadap 127-CA disajikan pada Tabel 5, dan hasil simulasi terhadap 127-CB disajikan pada Tabel 6.

## 3.2 Pembahasan Hasil Penelitian
Simulasi dengan bantuan komputer pada penelitian kali ini menggunakan software HTRI. Simulasi dilakukan terhadap perancangan termal terhadap HE 127-C dengan fluida panas ( hot fluid ) berupa amonia yang berada  di  sisi shell ,  sedangkan  fluida  pendingin  ( cold fluid)  berupa cooling  water atau  air  pendingin  yang berada di sisi tube . Simulasi proses berfokus pada proses perpindahan panas yang terjadi antara kedua fluida dengan  variabel  bebas  berupa  jumlah plug dan  material tube sehingga  dapat  diketahui  perubahan  terhadap variabel  terikat.  Setelah  melakukan  proses  simulasi  dengan  HTRI  terjadi  perubahan  nilai  terhadap  keenam variabel  terikat  yang  diamati  yaitu: vapor  fraction, temperatur  keluaran  amonia, duty, nilai actual U,  nilai required U,  dan effective  area .  Perubahan  terhadap  keenam  variabel  tersebut  tentunya  dipengaruhi  oleh beberapa faktor baik dari material tube , jumlah plug serta software HTRI. Case mode yang digunakan dalam proses desain termal yaitu simulation karena variabel terikat berupa temperatur keluaran amonia dari 127-C. Dengan pemilihan case mode ini data yang perlu dimasukkan pada software lebih  sedikit. Case  mode simulasi  dapat  digunakan  untuk  memprediksi  kondisi outlet berdasarkan kondisi inlet. Untuk konfigurasi dan geometri HE mengikuti data desain karena penelitian ini berfokus kepada upaya untuk mengoptimasi kinerja 127-C yang telah ada saat ini atau optimasi minor. Variabel yang penting untuk diperhatikan yaitu vapor fraction dan temperatur keluaran amonia keluaran 127-C.
Tabel 5. Data Hasil Simulasi 127-CA
Material Tube Jumlah Plug Vapor Fraction T Out Amonia (℃) Duty (MW) Actual U
(W/m 2 K)
Required U (W/m 2 K) Effective Area (m 2 ) Carbon Steel (CS) 17 0 35,29 11,530 862,57 813,68 1312,6 250 0 35,82 11,507 868,80 861,90 1212,7 500 0 37,67 11,426 879,13 873,13 1105,5 750 0 42,22 11,226 890,61 888,46 998,35 1000 0,0702 46,48 10,395 896,21 888,65 891,19 304 Stainless  Steel (18 Cr, 8 Ni) 17 0 35,92 11,502 794,29 795,14 1307,3 250 0 37,69 11,425 802,64 798,12 1207,8 500 0 42,04 11,235 812,46 808,40 1101,1 750 0,0535 46,51 10,547 816,72 811,60 994,37 1000 0,1550 46,49 9,6153 817,02 810,95 887,63 1000 0,1545 46,49 9,6198 817,02 811,04 888,03 316 Stainless  Steel (17 Cr, 12 Ni) 17 0 35,95 11,501 794,38 793,64 1307,9 250 0 37,77 11,421 802,61 795,51 1208,4 500 0 41,94 11,239 812,37 808,83 1101,6 750 0,0531 46,51 10,551 816,61 811,82 994,81 1000 0,1545 46,49 9,6198 817,02 811,04 888,03
Tabel 6. Data Hasil Simulasi 127-CB
Material Tube Jumlah Plug Vapor Fraction T Out Amonia (℃) Duty (MW) Actual U (W/m 2 K) Required U (W/m 2 K) Effective
Area (m 2 ) Carbon Steel (CS) 21 0 34,82 11,550 862,97 862,96 1310,8 250 0 35,88 11,504 872,46 864,47 1212,7 500 0 37,61 11,429 883,23 880,46 1105,5 750 0 41,30 11,267 894,94 903,68 998,35 1000 0,0704 46,48 10,393 901,26 893,18 891,19 304 Stainless  Steel (18 Cr, 8 Ni) 21 0 35,83 11,506 796,43 804,21 1305,6 250 0 37,90 11,416 805,48 797,52 1207,8 500 0 42,10 11,232 815,08 813,27 1101,1 750 0,0545 46,51 10,539 820,48 815,44 994,37 1000 0,1550 46,49 9,6158 820,80 815,49 887,63 316 Stainless  Steel (17 Cr, 12 Ni) 21 0 35,87 11,504 796,54 802,12 1306,2 250 0 37,86 11,418 805,55 797,99 1208,4 500 0 42,06 11,234 815,05 813,20 1101,6 750 0,0542 46,51 10,541 820,32 815,56 994,81 1000 0,1547 46,49 9,6181 820,81 815,38 888,03
Jika vapor fraction memiliki nilai sama dengan nol maka fraksi fluida berupa cairan (liquid ). Nilai ini perlu  dijaga  karena  jika vapor  fraction lebih  dari  nol  artinya  sebagian  atau  seluruh  amonia  tidak  dapat terkondensasi.  Jika  HE  ini  gagal  mengkondensasi  amonia  dapat  menyebabkan  amonia  terakumulasi  terus menerus.  Jika  akumulasi  ini  sudah  melebihi  beban  yang  dapat  ditanggung  oleh Purge  Gas  Recovery  Unit (PGRU),  maka amonia ter- venting .  Untuk  mencegah  amonia  ter- venting PUSRI  harus  melakukan  tindakan koreksi dengan menurunkan rate operasi yang merugikan bagi PUSRI. Hal ini dilakukan untuk mengurangi beban bagi HE 127-C tersebut . Ter- venting nya amonia ini juga akan menimbulkan kerugian karena membuang produk  amonia  secara  percuma.  Dari  segi  lingkungan venting ini  dapat  menimbulkan  bau  amonia  yang menyengat ke lingkungan.
3.2.1 Pengaruh Jumlah Plug dan Material Tube terhadap Vapor Fraction Amonia Keluaran 127-C Hasil simulasi menggunakan software HTRI menunjukkan jumlah plug dan material tube memberikan pengaruh  terhadap vapor  fraction amonia  keluaran  HE.  Hasil  permodelan  setiap  variabel  ditunjukkan  pada Gambar  4  (a)  untuk  127-CA  dan  Gambar  4  (b)  untuk  127-CB.  Dari  Gambar  4  dapat  dilihat  seiring bertambahnya  jumlah plug maka  nilai vapor  fraction keluaran  amonia  semakin  meningkat.  Dari  Gambar  4 diketahui bahwa nilai vapor fraction amonia keluaran HE dengan material tube 304-SS dan 316-SS memiliki nilai yang mirip.
Pada  simulasi  terhadap  127-CA,  untuk  material carbon  steel,  vapor  fraction lebih  dari  nol  ketika jumlah plug sekitar 1000 buah yaitu sebesar 0,0702. Sedangkan untuk material 304-SS dan 316-SS memiliki vapor fraction lebih dari nol ketika jumlah plug sekitar 750 buah yakni sebesar 0,0535 dan 0,0531. HE terus mengalami peningkatan vapor fraction seiring meningkatnya jumlah plug . Hal ini dikarenakan meningkatnya plug dikaitkan dengan penurunan performa dari HE [5]. Vapor fraction ini  menjadi parameter yang penting untuk mengetahui fase produk keluaran HE, karena jika vapor fraction lebih dari nol maka artinya HE gagal mengkondensasikan produk ammonia [6].
a)                                                                                b) Gambar 4. Vapor Fraction Keluaran Amonia: a) 127-CA dan b) 127-CB
Ketika tube disumbat atau di- plugging , aliran air pendingin melewati jumlah tube yang lebih sedikit, hal  ini  akan  menyebabkan  laju  aliran  juga  bertambah  karena  luas  area  yang  semakin  sempit  dan  akibatnya terjadi turbulensi. Turbulensi antar fluida mengakibatkan suhu air pendingin di dalam tube meningkat. Hal ini mengakibatkan menurunnya kemampuan dari air pendingin untuk mendinginkan amonia. Hasil simulasi 127- CA sejalan dengan 127-CB dimana semakin banyak jumlah plug akan meningkatkan vapor fraction amonia di
0 0 0 0 0.0702 0 0 0 0.0535 0.155 0 0 0 0.0531 0.1545 0 0.04 0.08 0.12 0.16 0 250 500 750 1000 V ap or F rac ti on Jumlah Plug Carbon Steel (CS) 304 Stainless Steel (18
Cr, 8 Ni) 316 Stainless
Steel (17 Cr, 12 Ni) 0 0 0 0 0.0704 0 0 0 0.0545 0.155 0 0 0 0.0542 0.1547 0 0.04 0.08 0.12 0.16 0 250 500 750 1000 1250 V a p o r F ra c ti o n Jumlah Plug Carbon Steel (CS) 304 Stainless Steel (18 Cr, 8 Ni) 316 Stainless Steel (17 Cr, 12 Ni)
outlet . Pengaruh material 304-SS dan 316-SS tidak terlalu jauh berbeda pada nilai vapor fraction namun terlihat perbedaan  jika dibandingkan dengan  material  CS. Hal  ini dikarenakan nilai konduktivitas  material  CS lebih tinggi dibandingkan dengan SS. Namun, pada jumlah plug dibawah 500 buah, tidak terdapat perbedaan antara ketiga material karena vapor fraction amonia keluaran 127-C masih nol atau dalam fase cairan.
3.2.2 Pengaruh Jumlah Plug dan Material Tube terhadap Suhu Keluar Amonia Temperatur  amonia  keluaran  127-C  menjadi  parameter  yang  sangat  penting  dalam  menentukan keberhasilan  kondensasi  produk  amonia.  Selama  simulasi  HTRI  terhadap  proses  pertukaran  panas  antara amonia  dan air pendingin di alat 127-C, temperatur bervariasi  mulai dari 35,29℃  -  46,51℃ karena adanya pengaruh  jumlah plug dan  material tube .  Gambar  5 (a)  dan  Gambar  5  (b)  menunjukkan  hasil  simulasi  data temperatur keluaran amonia untuk 127-CA dan 127-CB.
a)                                                                                b) Gambar 5. Temperatur Keluaran Amonia : a)  127-CA dan b) 127-CB
Serupa dengan hasil simulasi di 127-CA karena HE ini identik, peningkatan temperatur sejalan dengan penambahan jumlah plug . Kenaikan temperatur inilah yang menyebabkan kegagalan kondensasi amonia karena HE ini berperan untuk menurunkan temperatur amonia. Pada tekanan operasi 127-C, gas amonia tidak boleh melewati temperatur 45℃ karena amonia akan berubah menjadi fase gas jika melewati temperatur tersebut. Temperatur  menjadi  parameter  yang  krusial  untuk  menentukan  dan  mengamati  kinerja  HE  baik  digunakan sebagai pemanas maupun pendingin karena menentukan parameter HE [7].
Jumlah plug mengakibatkan menurunnya performa HE akibat terjadinya turbulensi pada aliran fluida. Turbulensi  terjadi  karena  penyempitan  luas  area  perpindahan  panas  sementara flow  rate tetap  sama  pada variabel  jumlah plug . Hal  ini  menyebabkan  molekul antar fluida saling bergesekan dan  menimbulkan panas konduksi. Oleh karena itu, jumlah plug tidak boleh mencapai 1000 buah untuk material CS dan 750 buah untuk material  304-SS  serta  316-SS.  Dari  PUSRI-IV  berdiri  pada  tahun  1977,  127-CA  telah  di- plug sebanyak  17 buah dan 127-CB sebanyak 21 buah. Plugging ini disengaja untuk mencegah terjadinya pencampuran antara amonia  dan  air  pendingin  di  HE  akibat  adanya tube-tube yang  mengalami  kebocoran.  Kebocoran tube ini biasanya disebabkan karena adanya pengaruh sifat fluida yang korosif yaitu amonia sehingga timbul lubang- lubang  kecil  pada tube . Plugging ini  hanya  berupa  perbaikan  yang  bersifat  sementara,  jika plugging tidak mampu dilakukan lagi maka diperlukan penggantian tube [5]. Material tube juga  berpengaruh  terhadap  temperatur  amonia  keluaran  127-C.  Dapat  dilihat  pada Gambar 5, bahwa material 304-SS dan 316-SS memiliki temperatur yang serupa. Namun, jika dibandingkan dengan material CS, perbedaan temperaturnya cukup signifikan. Hal ini disebabkan oleh nilai konduktivitas termal  material  CS  yang  lebih  tinggi  dari  material  SS  [3].  Semakin  tinggi  konduktivitas  termal  dari  suatu material  maka  panas  yang  dapat  dipindahkannya  per  luas  area  juga  akan  semakin  tinggi  [8].  Konduktivitas termal yang tinggi membuat air pendingin lebih maksimal dalam menyerap panas sehingga temperatur keluaran amonia 127-C dengan material CS lebih rendah dibandingkan dengan material SS. Nilai konduktivitas termal ini penting karena perpindahan panas pada shell and tube heat exchangers melalui tube-tube yang merupakan material logam [9]. Namun, perbedaan atau rentang temperatur antara material CS dan SS tidak terlalu jauh berbeda dan masih dikatakan hampir mirip dari sisi temperatur amonia di outlet .
3.2.3. Pengaruh Jumlah Plug dan Material Tube terhadap Duty Pengertian duty atau  beban  panas  pada heat  exchanger didefinisikan  sebagai  jumlah  panas  yang dibutuhkan untuk mentransfer dari hot side ke cold side selama satuan waktu tertentu [10]. Oleh karena itu, semakin tinggi duty dari suatu HE maka beban panas yang berpindah semakin besar karena menandakan bahwa perpindahan  panas  antara  2  fluida  berlangsung  dengan  baik.  Gambar  6  (a)  dan  6  (b)  masing-masing
35.29 35.82 37.67 42.22 46.48 35.92 37.69 42.04 46.51 46.49 35.95 37.77 41.94 46.51 46.49 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 0 250 500 750 1000 T O ut A mo ni ak (℃) Jumlah Plug Carbon Steel (CS) 304 Stainless Steel (18 Cr, 8 Ni) 316 Stainless Steel (17 Cr, 12 Ni) 34.82 35.88 37.61 41.3 46.48 35.83 37.9 42.1 46.51 46.49 35.87 37.86 42.06 46.51 46.49 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 0 250 500 750 1000 T O ut A mo ni a (℃) Jumlah Plug Carbon Steel (CS) 304 Stainless Steel (18 Cr, 8 Ni) 316 Stainless Steel (17 Cr, 12 Ni)
menunjukkan grafik duty dari 127-C dengan variabel jumlah plug dan tiga jenis material tube . Dari Gambar 6 dapat  dilihat  bahwa  seiring  bertambahnya  jumlah plug,  duty dari  127-C  terus  mengalami  penurunan  yang signifikan. Material 304-SS dan 316-SS memiliki nilai duty serupa. Hal ini dikarenakan komposisi logam dari kedua jenis material ini tidak jauh berbeda.
a)                                                                             b)
Gambar 6. Duty : a) 127-CA dan b) 127-CB
Jika dibandingkan dengan material CS maka terdapat sedikit perbedaan nilai pada rentang jumlah plug 0-500 buah. Pada jumlah plug bernilai 500 buah, duty dari 127-C dengan  material  CS, 304-SS, dan 316-SS masing-masing sebesar 11,426 MW, 11,235 MW, dan 11,239 MW. Perbedaan nilai duty yang signifikan terjadi ketika jumlah plug lebih dari 600 buah, misalnya pada jumlah plug sebanyak 750 buah. Duty dari 127-C dengan material CS, 304-SS, dan 316-SS masing-masing sebesar 11,226 MW, 10,547 MW, dan 10,551 MW. Hal ini disebabkan oleh perbedaan perhitungan beban panas atau duty dari sampel. Karena  saat  jumlah plug sebanyak  750  buah  dengan  material  SS,  fase  amonia  di  keluaran  127-C sebagian berupa uap. Perbandingan jenis material pada tahap ini sulit ditentukan analisanya, karena perhitungan yang  tak  sama  akibat  adanya  amonia  dalam  fase  uap.  Jika  dilakukan  analisa  saat  jumlah plug dibawah  500 buah,  dimana  fase  keluaran  produk  amonia  pada  ketiga  jenis  material  tersebut  masih  cair  tidak  terdapat perbedaan yang signifikan dari segi nilai duty . Perbedaan yang tidak terlalu signifikan menandakan performa ketiga  material  dalam  menghantarkan  panas  hampir  sama  baiknya.  Analisa  ini  juga  serupa  dengan  hasil simulasi pada 127-CB dimana terjadi penurunan seiring meningkatnya jumlah tube yang disumbat dengan plug.
3.2.4. Pengaruh Jumlah Plug dan Material Tube terhadap Effective Area Effective area merupakan  luas permukaan tempat terjadinya perpindahan panas pada HE [11]. Jika dilihat pada Gambar 7 (a) dan Gambar 7 (b), jenis material dari tube tidak mempengaruhi effective area dari heat  exchangers secara signifikan.  Pengaruh dari  jumlah plug sangat signifikan terhadap effective area dari heat exchanger . Jika tube ditutup otomatis maka akan mengurangi luas permukaan perpindahan panas karena tube tidak  dapat  dialiri  lagi  oleh  fluida  [5].  Oleh  karena  itu,  luas  permukaan  atau  area  tempat  terjadinya pertukaran panas fluida semakin berkurang jika jumlah plug pada heat exchangers terus meningkat.
a)                                                                                b) Gambar 7. Effective Area : a) 127-CA dan b) 127-CB
11.53 11.507 11.426 11.226 10.395 11.502 11.425 11.235 10.547 9.6153 11.501 11.421 11.239 10.551 9.6198 9.5 10 10.5 11 11.5 12 0 250 500 750 1000 D ut y (M W ) Jumlah Plug Carbon Steel (CS) 304 Stainless Steel (18 Cr, 8 Ni) 316 Stainless Steel (17 Cr, 12 Ni) 11.55 11.504 11.429 11.267 10.393 11.506 11.416 11.232 10.539 9.6158 11.504 11.418 11.234 10.541 9.6181 9.5 10 10.5 11 11.5 12 0 250 500 750 1000 D ut y (M W ) Jumlah Plug Carbon Steel (CS) 304 Stainless Steel (18 Cr, 8 Ni) 316 Stainless Steel (17 Cr, 12 Ni)
1312.6 1212.7 1105.5 998.35 891.19 1307.3 1207.8 1101.1 994.37 887.63 1307.9 1208.4 1101.6 994.81 888.03 850 950 1050 1150 1250 1350 0 250 500 750 1000 E ff ec ti ve A re a (m 2 ) Jumlah Plug Carbon Steel (CS) 304 Stainless Steel (18 Cr, 8 Ni) 316 Stainless Steel (17 Cr, 12 Ni) 1310.8 1212.7 1105.5 998.35 891.19
1305.6
1207.8 1101.1 994.37 887.63 1306.2 1208.4 1101.6 994.81 888.03 850 950 1050 1150 1250 1350 0 500 1000 1500 E ff e c ti v e A re a (m 2 ) Jumlah Plug Carbon Steel (CS) 304 Stainles s Steel (18 Cr, 8 Ni) 316 Stainles s Steel (17 Cr, 12 Ni)
3.2.5. Pengaruh Jumlah Plug dan Material Tube Terhadap Nilai Required dan Actual U Salah satu parameter yang penting untuk menentukan kinerja dari suatu HE yaitu nilai U ( overall heat transfer  coefficient ).  Nilai  U  mengacu  pada  seberapa  banyak  panas  yang  dapat  berpindah  melalui  media perpindahan panas [12]. Semakin besar nilai U, maka semakin besar laju perpindahan panas. Nilai U yang lebih tinggi dapat mempersingkat waktu perpindahan panas. Gambar 8 masing-masing menunjukkan nilai U actual dan required dari 127-C dengan variabel jumlah plug dan tiga jenis material tube . Definisi actual U  merupakan kemampuan transfer panas  yang dilakukan oleh HE atau nilai U dari alat, sedangkan required U merupakan nilai U yang dibutuhkan dalam proses transfer panas. Dari hasil simulasi HE yang dapat dilihat pada Gambar 8, nilai actual U lebih besar dari nilai required U artinya U dari alat mampu untuk menunjang proses perpindahan panas di dalam HE. Selisih antara nilai actual U dan required U menjadi overdesign dari  HE  [11].  Jika  angka overdesign bernilai  positif  maka  HE  mampu  menunjang  proses perpindahan panas. Sebaliknya jika angka overdesign bernilai negatif maka U dari HE masih belum mampu untuk menunjang transfer panas dari proses. Langkah yang dapat dilakukan untuk mengatasi hal tersebut yaitu dengan  menurunkan  beban  HE  melalui  pengurangan  laju  alir  fluida  di inlet .  Nilai  U  secara  matematis dinyatakan oleh persamaan (1) [13].
𝑈 = 𝑄 𝐴.∆𝑇 …(1)
Nilai U dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya nilai Q atau duty , luas area perpindahan panas (A),  serta  selisih  temperatur  fluida inlet dan outlet (ΔT).  Jika  dilihat  pada  Gambar  8,  nilai  U  cenderung meningkat  seiring  bertambahnya  jumlah plug. Hal  ini berbanding  terbalik  dengan  faktor  yang mempengaruhinya yaitu nilai Q, A, dan ΔT yang terus menurun seiring penambahan jumlah plug . Nilai A yang terus  menurun  tajam  setiap  penambahan  jumlah plug .  Nilai ΔT  juga semakin rapat rentang atau selisihnya. Kedua faktor ini merupakan penyebut di dalam persamaan di atas. Karena nilai penyebut mengalami penurunan maka menyebabkan peningkatan nilai pembilang yaitu U. Duty yang menurun tidak setajam penurunan nilai effective area dan rentang dari ΔT. Hal ini menjelaskan alasan peningkatan nilai U dari hasil simulasi proses. Plugging pada tube mereduksi luas sisi tube dan area perpindahan panas. Dengan laju aliran massa yang  sama,  hal  ini  mengakibatkan  peningkatan  kecepatan  alir  di  masing-masing tube .  Peningkatan  dari kecepatan aliran fluida ini akan menaikkan pressure drop dan nilai U [14]. Hal ini mengakibatkan air pendingin yang berada di sisi tube akan semakin meningkat temperaturnya. Oleh karena itu, kemampuan air pendingin untuk  mengkondensasikan  produk  amonia  semakin  menurun.  Peningkatan  nilai  U  dalam  penelitian  ini memiliki  arti  seiring  bertambahnya  jumlah plug maka  diperlukan  kalor  yang  lebih  besar  per  luas  areanya. Meskipun nilai U meningkat sejalan dengan pertambahan jumlah plug, hal tersebut justru yang meningkatkan suhu amonia keluaran 127-C dan vapor fraction dari amonia karena penurunan performa dari air pendingin. Sedikit  berbeda  dengan  Gambar  8  (a),  pada  Gambar  8  (b)  terdapat  beberapa  sampel  dimana  nilai actual U-nya lebih besar dibandingkan dengan required U. Hal ini menandakan U yang dibutuhkan dari proses lebih tinggi dibanding nilai U dari alat sehingga laju alir perlu diturunkan agar Unya lebih kecil dari U alat. Jenis material mempengaruhi nilai U dari duty dan rentang selisih temperatur. Sehingga, disimpulkan bahwa jenis material amat mempengaruhi perpindahan panas.
a)                                                                            b)
Gambar 8. Nilai Actual dan Required U: a) 127-CA dan b) 127-CB
3.2.6 Analisa Cost Benefit terhadap Jumlah Plug dan Pemilihan Material Tube
862.57 868.8 879.13 890.61 896.21 794.29 802.64 812.46 816.72 817.02 794.38 802.61 812.37 816.61 817.02 780 800 820 840 860 880 900 920 0 250 500 750 1000 U ( W /m 2 K ) Jumlah Plug CS Actual U 304-SS Actual U 316-SS Actual U
CS Required U 304-SS Required U 316-SS Required U 862.97 872.46 883.23 894.94 901.26 796.43 805.48 815.08 820.48 820.8 780 800 820 840 860 880 900 920 0 250 500 750 1000 U ( W /m 2 K ) Jumlah Plug CS Actual U 304-SS Actual U 316-SS Actual U CS Required U 304-SS Required U 316-SS Required U
Simulasi proses yang dilakukan pada penelitian ini bertujuan untuk memberikan rekomendasi dalam upaya  pengoptimalan  kinerja  HE  127-C  saat  dilaksanakannya turn  around (TA)  PUSRI-IV.  Pada  sub-bab sebelumnya telah dibahas mengenai hasil teknis proses evaluasi dengan variabel jumlah plug dan material tube . Dalam  dunia  industri  selain  aspek  teknis  mengenai  kehandalan  alat,  peninjauan  terhadap  aspek cost-benefit dari segi ekonomi juga penting untuk dilakukan. Misalnya seperti upaya plugging yang dilakukan pada tube yang bocor. Solusi ini dipilih karena lebih ekonomis ketimbang penggantian tube baru walaupun secara teknis menurunkan  performa  HE.  Oleh  karena  itu,  analisa cost-benefit mengambil  presentase  yang  sama  krusial dengan hasil analisa teknis ketika engineer harus memilih solusi mana untuk dieksekusi. Dari  hasil analisa teknis,  jumlah plug maksimal  yang diperbolehkan untuk  material CS  yaitu 1000 buah plug .  Untuk  material  304-SS  dan  316-SS  maksimal  750  buah.  Maka  disarankan  kepada  departemen inspeksi  teknik  agar  jumlah plug tidak  melebihi  angka  tersebut  karena  dapat  mengakibatkan  kegagalan kondensasi di 127-C. Peran 127-C yang sangat kritis di PUSRI maka jika terjadi kebocoran tube di HE ini akan mengganggu  jalannya  produksi  di  unit  amonia.  Kebocoran  beberapa tube pada  127-C akan  menyebabkan terjadinya pencampuran antara amonia dan air pendingin atau keracunan air pendingin.
Keracunan ini meningkatkan kandungan amonia di dalam air pendingin. Hal ini juga menyebabkan peningkatan  jumlah  bakteri  pada  air  pendingin  tersebut  karena  amonia  merupakan  makanan  bagi  bakteri. Banyaknya bakteri di dalam air ini mengakibatkan timbulnya slime . Akumulasi slime ini lama kelamaan dapat menjadi fouling bagi  pipa.  Penumpukan slime ini  juga  dapat  menjadi plug alami  bagi tube sehingga  dapat menurunkan  kemampuan  kondensasi  dari  127-C. Fouling yang  terus  menerus  terakumulasi  tadi  juga  dapat mengeras dan jika dibiarkan dalam jangka waktu panjang dapat mengakibatkan kebocoran pada tube yang lain. Dalam pemilihan material tube untuk re-tubing 127-C ini juga perlu diamati aspek cost-benefit selain dari teknis. Dari analisa aspek teknis, diketahui bahwa kemampuan CS untuk menghantarkan panas lebih tinggi dari material 304-SS dan 316-SS yang ditinjau dari segi vapor fraction , temperatur amonia keluaran 127-C, duty dan  nilai U. Hal  ini dikarenakan nilai konduktivitas termal dari  material CS  lebih tinggi dibandingkan material 304-SS dan 316-SS [3]. Perbedaan signifikan terlihat pada saat jumlah plug lebih dari 500 buah. Ketika jumlah plug kurang  dari  500  buah,  perbedaan  parameter  yang  diamati  tidak  terlampau  signifikan  sehingga secara teknis dapat dikatakan ketiga material hampir sama baik dalam menukarkan panas di 127-C.
Namun,  secara cost-benefit diperlukan  material  yang  lebih  ekonomis,  handal,  dan  tahan  terhadap fluida yang memiliki sifat korosif seperti amonia. Material 316-SS memiliki ketahanan korosi yang lebih tinggi dibandingkan material 304-SS [15]. Jenis material 316-SS memiliki sifat fisik dan mekanik yang hampir sama dengan  material 304-SS karena  mengandung  bahan  paduan  yang  serupa. Perbedaan utamanya terletak pada kandungan  paduan  logam  molibdenum  (Mo).  Material  316-SS  yang  tersedia  secara  komersil  umumnya mengandung sekitar 2-3% Mo, hal ini meningkatkan ketahanannya terhadap korosi, terutama terhadap klorida dan pelarut industri lainnya [16].
Jika  ditinjau  dari  segi  harga,  material  304-SS  memiliki  harga  yang  lebih  terjangkau  dibandingkan material  316-SS.  Pelat  yang  terbuat  dari  material  316-SS  memiliki  harga  sekitar  1,5  kali  lebih  tinggi  dari material 304-SS   [17]. Hal  ini tentu saja diakibatkan perbedaan komposisi elemen dan  jumlah paduan  yaitu nikel (Ni), kromium (Cr) dan Mo. Harga Mo sekitar dua kali lipat dari Ni, enam kali lipat dari Cr. Pada material 316-SS, kandungan nikel lebih tinggi dari 304-SS serta material 304-SS tidak mengandung logam Mo seperti material 316-SS karena  itu biaya  material 316-SS lebih tinggi dibandingkan dengan  material 304-SS.  Maka secara cost-benefit, engineer lebih memilih material 304-SS [18].
Jika  membandingkan  material  CS  dan  304-SS  dari  performa  pertukaran  panas  memang  lebih  baik menggunakan material CS pada jumlah plug di atas 750 buah. Performa antara kedua material ini tidak jauh berbeda ketika jumlah plug masih di bawah 500 buah. Sehingga dari aspek teknis terhadap performa peralatan antara  kedua  material  ini  tidak  jauh  berbeda.  Namun,  jika  ditinjau  dari  ketahanan  terhadap  korosi,  material stainless  steel lebih  mampu  menahan  korosi  ketimbang  CS  karena  fluida  yang  mengalir  di  127-C  adalah amonia. Amonia memiliki sifat korosif, maka pertimbangan ini juga penting. Jika tube mudah terkorosi oleh amonia maka tube akan rentan bolong dan mengalami kebocoran. Kebocoran ini akan mengakibatkan kerugian karena terganggunya operasi pabrik.
Kandungan  Cr  yang ditambahkan dalam  material  304-SS membuatnya  lebih tahan korosi daripada CS. Cr akan lebih mudah menempel pada oksigen daripada besi (Fe). Ketika Cr menempel pada oksigen, akan tercipta  lapisan  kromium  oksida  yang  melindungi  sisa  bahan  dari  degradasi  dan  korosi.  CS  biasanya  tidak memiliki  kandungan  Cr  yang  cukup  untuk  membentuk  lapisan  kromium  oksida  ini.  Hal  ini  memungkinkan oksigen untuk berikatan dengan besi yang menghasilkan oksida besi atau karat. Maka material 304-SS menjadi pilihan yang tepat jika ditinjau dari aspek teknis seperti performa dan ketahanan serta cost-benefit .

## 4. PENUTUP
Dari hasil studi kasus yang telah dilakukan dengan software HTRI, semakin banyak jumlah plug maka akan  menurunkan effective  area dan duty HE.  Semakin  banyak  jumlah plug maka  akan  meningkatkan
temperatur  dan vapor  fraction dari  amonia  keluaran  HE.  Peningkatan  jumlah plug juga  berbanding  lurus dengan penambahan nilai actual U dan required U karena makin mengecilnya permukaan perpindahan panas serta berkurangnya ΔT karena suhu outlet semakin naik juga.Jumlah plug maksimal untuk material CS yaitu sebanyak 1000 buah, 304-SS yaitu 750 buah dan 316-SS yaitu 750 buah. Material CS memiliki kemampuan memindahkan panas lebih baik dari material 304-SS dan 316-SS. Namun, tidak perbedaan terlalu signifikan dari  parameter  keluaran  HE  yang  diamati.  Jika  dilakukan re-tubing 127C  akan  dilakukan  lebih  baik  jika menggunakan material 304-SS dari analisa cost-benefit.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan terima kasih kepada Departemen Perencanaan dan Pengendalian Produksi (Rendal Produksi), Divisi Operasi Unit Amonia PUSRI-IV dan Departemen Rancang Bangun Pabrik (RBP) PT Pupuk Sriwijaya (PUSRI) Palembang atas kesempatan, dukungan dan bimbingan untuk melaksanakan kerja praktek.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] T. E. M. A. (TEMA), T.E.M.A., tandards of the Tubular Exchanger Manufacturers Association Edisi 10 . United States: Tubular Exchanger Manufacturers Association (TEMA), 2019.
[2] A. A. Shrikant, R. Sivakumar, and M. Vivekananda, “Comparison of Shell and Tube Heat Exchanger using Theoretical  Methods, HTRI, ASPEN and SOLIDWORKS simulation softwares. Int,” J. Eng. Res. Appl. , vol. 6, no. 3, pp. 99–107, 2016.
[3] R. Ratnawati and A. Salim, “Desain Ulang Alat Penukar Kalor Tipe Shell and Tube Dengan Material Tube Carbon Stell Dan Stainless Stell 304,” Turbo  J. Progr. Stud. Tek. Mesin , vol. 7, no. 1, pp. 74– 80, 2018, doi: 10.24127/trb.v7i1.712.
[4] Masrufaiyah  and  T.  Joko  Sulistiono,  “Analisa  Pengaruh  Jumlah    Plugpada  Kondenserterhadap Effisiensi  Dan Heat Transfer Yang Hilangdi Pltu Unit 3 Dan 4 Pt. Pjb Up. Gresik,” J. Keilmuan dan Terap. Tek. , vol. 07, no. Nomor 1, pp. 1–15, 2018.
[5] G. H. Farrahi, M. Chamani, A. Kiyoumarsioskouei, and A. H. Mahmoudi, “The effect of plugging of tubes on failure of shell and tube heat exchanger,” Eng. Fail. Anal. , vol. 104, no. January, pp. 545– 559, 2019, doi: 10.1016/j.engfailanal.2019.06.034.
[6] R. Poškas et al. , “An experimental investigation of water vapor condensation from biofuel flue gas in a model of condenser, (2) local heat transfer in a calorimetric tube with water injection,” Processes , vol. 9, no. 8, 2021, doi: 10.3390/pr9081310.
[7] T. Yasunaga, T. Noguchi, T. Morisaki, and Y. Ikegami, “Basic heat exchanger performance evaluation method on OTEC,” J. Mar. Sci. Eng. , vol. 6, no. 2, 2018, doi: 10.3390/jmse6020032.
[8] R. K. P. and B. Prasad, “Effect of Thermal Conductivity on Heat Transfer From a Flat Plate With Combined Impingement and Film Cooling,” 2012.
[9] S.  Yousufuddin,  “Heat  Transfer  Enhancement  of  a  Shell  and  Tube  Heat  Exchanger  with  Different Baffle Spacing Arrangements,” Sch. J. Appl. Sci. Res. , vol. 1, no. 6, pp. 50–56, 2018.
[10] S.  Adumene,  T.  C.  Nwaoha,  G. P.  Ombor,  and  J.  T.  Abam,  “Design  and  Off-Design  Performance Evaluation of Heat Exchanger in an Offshore Process Configuration,” OALib , vol. 03, no. 06, pp. 1–9, 2016, doi: 10.4236/oalib.1102748.
[11] (HTRI), Inc., and H. T. R. I. H. T. Rearch, Design Manual . 2006.
[12] F. R. P. Arrieta, J. de S. Santos, and W. H. Saldanha, “Calculation of the Heat Transfer Surface Area of Heat Exchangers for Waste Heat Recovery with the Kaline Cycle,” Int. J. Adv. Eng. Res. Sci. , vol. 5, no. 11, pp. 13–16, 2018, doi: 10.22161/ijaers.5.11.4.
[13] D. Q. Kern, Process Heat Transfer . New York: McGraw-Hill International Book Company Inc, 1950.
[14] Prayudi,  R.  A.  Diantari,  and  S.  D.  Susilo,  “Analisa  Pengaruh  Plugging  Evaporator  Terhadap Performance Desalination Plant Unit 2 PLTGU Gresik,” J. Power Plant , pp. 38–41, 2019.
[15] R. T. Loto, “Study of the corrosion resistance of type 304L and 316 austenitic stainless steels in acid chloride solution,” Orient. J. Chem. , vol. 33, no. 3, pp. 1090–1096, 2017, doi: 10.13005/ojc/330304.
[16] J. R. Davis, ASM Specialty Handbook Stainless Steels . Texas: Heat Transfer Rearch Inc. (HTRI), 1995.
[17] B.  C.  I.  T.  J.  S.  C.  Black  Cat  Insulation  Technical  Joint  Stock  Company  (BlackCatJSC),  “The Difference Between 304 And 316 Stainless Steel,” 2020 , 2020. https://blackcatjsc.com.vn/-en/ss304- vs-ss316/#:~:text=304 vs 31-6- stainless steel cost%3A Tak-ing steel plates as,Ni%2C Cr and Mo
[18] P. A. Schweitzer, Fundamentals of metallic corrosion: Atmospheric and media  corrosion of  metals . 2007.