## PENYUSUTAN KARENA PENGUAPAN (EVAPORATION LOSS) PADA TANKI JENIS FLOATING ROOF TANK

## EVAPORATION LOSS IN FLOATING ROOF TANK TYPES
Indah Agus Setiorini 1) , Achmad Faisal Faputri 2)
1,2) Program Studi Teknik Pengolahan Migas Politeknik Akamigas Palembang, 30257, Indonesia Corresponding Author E-mail: indah@pap.ac.id dan achmadfaisal@pap.ac.id
Abstract: The amount of losses is strongly influenced by several factors, including  ullage (empty space of a storage tank). The higher the ullage, the greater the losses that occur. Losses are also influenced by environmental conditions such as temperature, where high temperatures tend to evaporate light fractions. In storage tanks, the safety factor is an important consideration, one of which is facilities such as Vent and PV Valve as a breathing apparatus in the oil product storage system. Because the "Wind Speed" around the storage tank is the triggering factor for Losses. In addition, losses in  storage  tanks  are  also  strongly  influenced  by  the  physical  characteristics  of  the  oil  product  itself,  especially  Vapor Pressure (RVP-Reid Vapor Pressure). Evaporation loss it self must be considered because it has an impact on losses in both quantity and quality of an oil product. Basically evaporation loss / loss due to evaporation cannot be avoided, but can be controlled and minimized with adequate facilities, good maintenance, operation and supervision techniques. As an illustration, an example of calculating losses of 131.6 bbl/year for floating roof tank is presented. Keywords: Evaporation, Losses, Floating Roof Tank
Abstrak : Besarnya  losses  sangat dipengaruhi oleh  beberapa  faktor  antara  lain  ullage  (ruang  kosong  suatu  storage tank). Semakin tinggi ullage akan semakin besar losses yang terjadi.Losses juga dipengaruhi oleh kondisi lingkungan seperti halnya temperatur, dimana suhu yang tinggi kecenderungan fraksi ringan akan menguap. Dalam storage tank faktor safety menjadi pertimbangan penting salah satunya fasilitas seperti Vent dan PV Valve sebagai alat pernapasan dalam  sistem  penyimpanan  produk  minyak  wajib  tersedia.  Karena  “Kecepatan  Angin”  sekitar  tanki  penyimpanan menjadi  faktor  pemicu  terjadinya  Losses.  Disamping  itu  Losses  dalam  storage  tank  juga  sangat  dipengaruhi  oleh karakteristik/sifat fisis produk minyak itu sendiri terutama Vapour Pressure (RVP-Reid Vapour Pressure). Evaporation Loss  itu  sendiri  harus  diperhatikan  karena  berdampak  pada  kerugian  baik  kuantitas  maupun  kualitas  suatu  produk minyak.  Pada  dasarnya  evaporation  loss/kehilangan  akibat  penguapan  tidak  dapat  dihindari,  namun  dapat dikendalikan dan di minimais dengan fasilitas yang memadai, Teknik pemeliharaan, pengoperasianserta pengawasan yang baik. Sebagai gambaran, disajikan contoh perhitungan Losses sebesar 131,6 bbl/year untuk floating roof tank . Kata kunci : Penguapan, Kehilangan, Atap Bergerak.

## 1. PENDAHULUAN
Pada  industri  perminyakan  losses sangat  merugikan.  Pada  umumnya  losses  ini tidak  saja  dipandang  merugikan  hanya  dari segi  kuantitas,  tetapi  juga  dari  segi  kwalitas. Sebab tidak jarang dengan adanya losses, mutu produk berubah dan memburuk. Misalnya saja losses  karena  penguapan  suatu  fraksi  (white product)  akan  mengakibatkan  kenaikan  IBP dan  memperbesar spesific  gravity ,  serta merubah sifat distilasinya. Sifat yang memburuk tersebut akan mempengaruhi penggunaan  bahan  tersebut.  Sebagai  contoh misalnya losses sebanyak  1,2  %  dari  avigas akan mengakibatkan hal-hal sebagai berikut : a. Spesific  gravity naik  sebanyak  0,002, misal 0,7664 menjadi 0,7684.
b. IBP  naik  3 o C,  misal    IBP  40 o C  menjadi 43 o C.
c. Temperatur recovery 10  %  naik  2 o C, misal 75 o C menjadi 77 o C.
d. Vapour  pressure turun  20  %,  misal  RVP 7,5 psia menjadi 6,0 psia.
e. Octan number turun 0,5 satuan, misal ON 88 menjadi 87,5
Losses dalam  perminyakan  dapat terjadi  mulai field sampai  pada  konsumen. Losses dalam exsploitasi, transport, pengolahan, distribusi, dan lain-lain. Disamping  itu,  mungkin  juga  terjadi losses pada  pemakai  yang  disebabkan  oleh  karena kesalahan penyimpanan dan penggunaan  yang tidak  rasionil.  Semua  ini  merugikan  dan  perlu sekali  dicegah.  Untuk  dapat  melakukan pencegahan, tentu harus mengerti sebab-sebab timbulnya losses.  Losses dapat  terjadi  karena
penguapan,  bocoran  dan  rembesan,  kerusakan alat-alat, kontaminasi, dan lain-lain.
Dari  hal-hal  tersebut  diatas,  losses dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
a. Losses kualitas,  yang  bersangkutan  dengan mutu.
b. Losses kuantitas, yang bersangkutan dengan jumlah.
Losses kuantitas  dapat  disebabkan karena  keadaan  tehnis  alat-alat  yang  tidak memenuhi  syarat,  pipa-pipa  dan  armaturnya yang  tidak  baik  juga  dapat  diakibatkan  oleh pekerjaan  revisi  /  reparasi  atau  pemasangan yang  kurang  sempurna.  Banyak  hal  yang menentukan  besar  kecilnya losses adalah kecakapan  serta  keterampilan  manusia  yang mengangani transport dan penyimpangan.
Kadang-kadang  tetesan-tetesan  yang terjadi  pada  sambungan  atau equipment dianggap  kecil,  tetapi  kalau  dihitung  benar- benar  akhirnya  memberi  angka  yang  cukup besar.  Misalnya  bila  satu  detik  tetes  kecil, maka  dalam  tempo  satu  bulan  dapat  terjadi losses sebanyak kurang lebih 130 – 200 liter.

## 2. TEORI DASAR
2.1. Sumber Losses
a. Pada transport
1. Transport dengan pipa
Kebanyakan kehilangan terjadi pada sentral perpompaan  dan  sambungan-sambungan pipa, armatur ( valves, kompensator, flanges ,  dsb).  Dalam  sentral  pepompaan losses  karena  kebocoran  pompa-pompa karena  packing  yang  kurang  baik.  Losses juga  dapat  terjadi  pada  pencucian  pipa transporter.
2. Transport dengan tank car Losses terjadi  pada  saat  pengisian  dan pembongkaran. Losses oleh karena alat-alat yang kurang kompak, dan juga sambungan- sambungan yang tidak baik. Bila penutupan tidak sempurna, dapat juga terjadi penguapan. Losses juga  terjadi  pada  saat diadakan pembersihan atau  cleaning.
3. Transport dengan KA Losses banyak  terjadi  pada  penuangan (discharge) dan pengisian (loading) .  Selain itu, dapat terjadi akibat rembesan-rembesan karena sambungan-sambungan atau armatur yang  kurang  kompak.  Adanya  sisa-sisa
dalam  tank  setelah discharge (terutama untuk  produk  berat),  dan  pencucian  tank juga menimbulkan losses . 4. Transport melalui laut Losses banyak  terjadi  pada discharge dan loading .  Dapat  juga  pada  pernapasan melalui  katup  pernapasan (breather  valve) . Losses juga  dapat  terjadi  akibat  kurang kompaknya packing pada pompa, sambungan-sambungan  pipa,  armatur  dan sebagainya.  Pada  pergantian  perpompaan jenis  produk  juga  menimbulkan losses kualitatif  dan  kadang-kadang  kwantitatif- kuantitatif  demikian  juga  pada  saat tank cleaning .
a. Pada penyimpanan
Pada  penyimpanan  petroleum  product, dalam  tank  dan  resorvoir,  losses  bisa  terjadi karena :
1. Pengelasan  yang  kurang  baik  dari dinding tanki atau atap (roof).
2. Armatur  yang  kurang  baik (valve, flange , kran dsb).
3. Terbawa  air  yang  didrain  dan  pada tank cleaning .
4. Pernapasan  lewat  katup  pernapasan (breather valve) . Bila ada perpompaan yang berhubungan dengan tank tersebut, kemungkinan losses terjadi  pula  pada  armatur dan  sambungan-sambungan  pipa,  packing yang  kurang  sempurna  pada  sumbu-sumbu pompa.
2.2. Oil Losses Karena Penguapan Oil  losses terbesar  dalam  transport, penyimpanan dan penggunaan product disebabkan  oleh  penguapan  (apalagi  bagi product ringan). Faktor-faktor yang mempengaruhi  besar  kecilnya  losses  karena penguapan ini, antara lain :
1. Sifat  produk  antara  lain  mudah  atau  sulit menguap  ini  dapat  dilihat  dari vapour pressure -nya. Makin besar vapour pressure untuk  temperatur  yang  sama, makin mudah produk tersebut menguap.
2. Cara penyimpanan
3. Konstruksi  alat  penyimpanan  dan  kondisi penyimpanan.
W T nR vap
V T R P vap par 1 y y 
Cara  dan  kondisi  penyimpanan  yang berbeda-beda  tergantung  pada  iklim,  keadaan meterologi ukuran tank dan penuh tidaknya isi tanki.  Dalam  tanki,  penguapan  terjadi  bila ruangan  di  atas liquid belum  jenuh  terhadap uap liquid tersebut,  yaitu  tekanan  partial  uap liquid tersebut dalam rongga diatas permukaan liquid masih lebih kecil dari vapour pressurenya.  Penyebaran  uap  dari  liquid tersebut keseluruh ruangan disebabkan adanya difusi dan arus  konveksi (two  phase convection) .  Arus  konveksi  ini  terjadi  akibat adanya  perbedaan  temperatur  produk  dalam tanki  selama  penyimpanan,  yang  disebabkan perbedaan temperatur udara dari luar.
Di  atas  permukaan liquid terdapat lapisan  difusi  perbatasan  antara  dua  fase. Perpindahan  uap  dalam  lapisan  ini  karena difusi. Diluar lapisan ini terjadi konveksi yang menyebabkan  konsentrasi  uap  menjadi  sama diseluruh ruangan diatas permukaan liquid . Untuk menghindari timbulnya defermasi  dinding  tanki,  maka  dibuatlah sistem  pernapasan  dengan  memasang  katup. Bila  tekanan  membesar  akibat  pengembangan termis,  maka  katup  tersebut  membuka  dan mengeluarkan  sebagian  gas  dari  ruangan  di atas liquid .  Sebaliknya  bila  tekanan  mengecil karena  penurunan  temperatur,  maka  sebagian udara  masuk  melewati valves tersebut.
Disebabkan  adanya  perbedaan  temperatur siang  dan  malam,  terjadilah  penganginan produk dan sebagian produk keluar atmosfir.
Bila  man  hole  terbuka,  penguapan membesar.  Di  daerah  dingin  pembukaan  man hole selama satu  bulan untuk  tank kapasitas 5 ribu  ton,  akan  terjadi losses sebesar  53  ton untuk  produk  dan  28  ton  untuk crude  oil . Akibat  pernapasan  tersebut,  terjadi losses .
Pada siang hari terjadi penghembusan gas dari ruangan di atas liquid ke udara dan malam hari terjadi  pengisapan  udara  dari  luar  ke  dalam ruangan tersebut.
Losses akibat  pernapasan  tersebut, dapat  dihitung  dengan  tepat.  Tetapi losses akibat bocor, rembes, dan lain-lain sulit untuk dirumuskan. Losses akibat pernapasan tergantung pada temperatur tanki, tekanan dan berat molekul vapour hidrokarbon.
Untuk gasoline ,  dalam  tanki  dengan kapasitas 5.000 m 3 dan pengisian 90% ( vapour pressure 400  mmHg)  selama  satu  hari  akan hilang  40  kg  bila  pengisian  10% losses akan naik  menjadi  300  kg.  Dalam  pengisian  bensin ke dalam tanki dengan kapasitas 5.000 m 3 dari ruangan  di  atas liquid ,  akan  keluar  gas.  Gas tersebut  merupakan  campuran  antara  uap bensin  dan  udara,  dimana  terdapat  kurang lebih  4  ton  bensin.  Makin  pendek  periode antara pengisian dan pengosongan makin kecil losses .  Sebab  gas  yang  keluar  tidak  begitu jenuh  dengan  uap  bensin.  Untuk  menghitung jumlah losses pada  pernapasan  diperlukan data-data meteologi seperti, temperatur, tekanan  udara,  intensivitas  radiasi  cahaya matahari,  keadaan  mendung  dan  kekuatan angin.
Data tersebut diperlukan untuk perhitungan termodinamika. Hasil perhitungan ini  adalah  jumlah  losses  akibat  penguapan pada perpompaan dari  tanki (discharge) dapat dituliskan sebagai berikut:
 G =
Dimana: V  =   volume tanki darimana produk dipompakan (m 3 ) P par =   tekanan vertial produk dalam tanki (kg/m 2 )
P par = P s P s = vapour  pressure uap  produk (tekanan uap jenuh)
y =  parameter  yang  ditentukan oleh  cara/jalannya  p  proses penjenuhan  ruangan  gas  di atas liquid ,  dalam  hal  tersebut harganya adalah:
y =
n =  koefisien penguapan
w  =  kecepatan linier rata-rata penurunan  permukaan  produk dalam tank pada saat perpompaan (m/ jam)
R vap =  konstanta gas di atas permukaan liquid (kgm/ mg derajat)
T =  temperatur  gas  di  atas
liquid (K)

## 3. METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Teknik Analisis Data
Evaporation  loss  floating  roof  tanks terdiri dari :
a. Standing storage tank loss Losses dimana  tanki  dalam  keadaan  diam atau level tanki tetap (ullage tetap ) . b. Withdrawal loss
Losses dimana  saat  isi  tanki  ditarik  atau dikurangi.
3.2 Pengolahan Data
a. Standing storage loss
Variable perhitungan:
a) Seal-related factor
b) Wind speed factor
c) Vapor pressure function
d) Vapor molecular weight
e) Product factor.
f) Density of condensed vapor
g) Seal-related factor :  Ks  dan n (welded tanks dan rivated tanks)
Ks = average seal factor n   = wind speed exponent (V n )
Wind Speed Factor, V n dapat ditentukan:
1. Dapat dihitung atau dibaca langsung dari grafik  dengan  mengetahui  kecepatan angin  dan exponent kecepatan  angin dari  tabel.
2. Kecepatan  angin  rata-rata:  2  s.d.  15 miles/jam.
3. Bila  tdk  tersedia,  boleh  gunakan  data rata-rata kecepatan angin negara terdekat.
Vapor  Pressure  Function  (P*)  dapat ditentukan:
1. Dapat dihitung berdasarkan rumus
P*=...(dalam grafik) 2. Dapat  dibaca  langsung  dari  grafik dengan diketahui besarnya vapor pressure (P) dalam psia. Vapor pressure (P) gasoline/naphtha dan crude oil dapat ditentukan  dengan  menggunakan  grafik
hubungan  RVP,  slope  dan  temperatur storage (Ts).
3. Apabila  Ts  tidak  diketahui,  boleh menggunakan  ketentuan  pada  tabel sesuai warna tanki.
Vapor  Molecular  Weight  (BM  Uap)  dapat ditentukan:
1. Berat  molekul  uap  (Mv)  dpt  dihitung berdasarkan komposisi HC.
2. Bila  tidak  diketahui,  boleh  diasumsikan nilainya 64 lb/lb.mol utk gasoline dan 50 lb/lb.mol utk crude oil.
Product  factor (Kc) dapat ditentukan:
Product factor (Kc) hanya dibedakan antara refinery  stocks sebagai  gasoline  /  naphtha dan crude  oil . Untuk refinery  stocks Kc  = 1,0 . Untuk crude oil Kc = 0,4.

## Density of Condensed Vapor
Density  of  condensed  vapor (W v )  tidak diketahui,  maka  dapat  diperkirakan  dengan menggunakan hubungan antara W v dan Mv (BM uap) sebagai berikut:
W v =  0,08.M v Ls  =   Ks.V n .P*.D.Mv.Kc
Dimana:      Ls   = standing loss (lb/year) Ks   = seal factor (lihat tabel) V n =   kecepatan  angin  (mph)
(lihat grafik)
n    = seal related wind speed  exponent (lihat tabel) P*   = vapor pressure function (lihat grafik) D   =   diameter (ft)
Mv  =   berat  molekul  rata-rata vapor (lb/mol) Kc  = product  factor misal, crude  oil Kc  =  0,4; gasoline Kc = 1
Untuk condensed vapor =
Dimana:  Wv  = density  of  condensed  vapor (lb/gal)
Untuk gasoline Wv = 0,08 Mv
D 0,943xCxW l D (lb/year) Lw                                 2 5 , 0 psia 14,7 P 1 1 psia 14,7 P                                 2 5 , 0 psia 14,7 psia 5,4 1 1 psia 14,7 psia 5,4 (Wv) x (42) lb/year 28.016,6
b. Withdrawal loss
Perhitungan menggunakan:
Lw  =
Dimana   :  Lw  =   lb/year Lw (bbl/year) = Q   = average throughput (bbl/year)
C = shell  clingage  factor (lihat tabel)
W l =  densitas cairan (lb/gal) Jika  tidak  ada  data  untuk  gasoline, maka gunakan W l = 6,1  lb/gallon.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1  Perhitungan Evaporation  Loss pada

## Floating Roof Tanks
Berikut  data  yaang  diperoleh  dari penelitian yang dilakukan:
a. Jenis  tanki  = Floating  roof  tank, welded,  good  condition,  mechanical
Shoe Primary Seal .
b. Digunakan untuk pengisian : Gasoline c. Diameter tank (D) = 100 ft
d. Bahan cat  = Alumunium Color
e. Reid vapour pressure (RVP)
: 10 Psi f. Density (W L ) = 6,1 lb/gallon
g. Throughput (Q) = 1.500.000 bbl/year
h. Suhu rata–rata (Ta) = 60 o F
i. Kecepatan angin (V) = 10 mph
j. Tekanan Atmosfir (P)= 14,7 psia Penentuan losses menggunakan persamaan berikut:
4.1.1. Standing Storage Loss
Penentuan standing storage loss menggunakan persamaan berikut:
Ls =  Ks.V n .P*.D.Mv.Kc Dengan  menggunakan  Table  1 : Summary  of Aveage  Seal  Factors  (Ks)  and  Wind  Speed Exponents .  API  Publication  2517,  maka  akan diperoleh data sebagai berikut:
a. Average seal factor (K s ) = 1,2
b. Wind speed exponents (n)  = 1,5
c. Wind speed / kecepatan angin (V) = 10 mph
d. Wind  speed  factor (Vn)  =  32  (Fig.1. API Publication .2517). Dengan
menggunkan  Table-2 Average Annual
Stock  Storage  Temprature (Ts) as  a Function  of  Paint    Tank  Color - API Publication 2517,  maka  didapatkan untuk cat alumunium: Ts = Ta + 2,5 o F Ts = 60 o F + 2,5 o F
Ts = 62,5 o F Dengan  menggunakan  Fig.3 True Vapor  Pressure  (P)  of  Refined  Petroleum Stocks (1  psi  to  20  psi  RVP) API  Publication 2517:
Ts  = 62,5 o F RVP = 10 psi Slope untuk gasoline = 3 Diperoleh stock true vapour pressure (P) = 5,4 psia. Kemudian dilakukan penentuan vapour pressure function (P*).
P*   = = P*   = 0,114 psia Untuk gasoline :
a. Product factor (K c ) = 1
b. Kc = 0,4 (crude oil)
c. Berat  molekul  rata–rata vapour (Mv) gasoline = 64 lb/mol
d. Density of condensated vapour (Wv) Wv = 0,08.Mv
= 0,08 x 64 lb/mol
Wv = 5,1 lb/mol
Sehingga  didapatkan standing  storage loss (Ls):
Ls  =  Ks.V n .P*.D.Mv.Kc Ls  = (1,2).(32).(0,114).(100).(64).(1) Ls  = 28.016,6 lb/year
Ls = bbl/year
lb/mol 5,1 x 42 lb/year 28.016,6 D x W C x Q L ft 100 lb/gal 6,1 x 0,0015 lb/year x 1.500.000 x gal/bbl ft 0,943 2 3 ) / 1 , 5 )( 42 ( / 129 mol lb yaer lb
Ls =
Ls = 131 bbl/year Jadi, standing storage loss sebesar 131 bbl/year.
4.1.2. Withdrawal Loss (Lw) Penentuan withdrawal loss menggunakan persamaan berikut:
Lw  =  0,943  x
a. Throughput (Q) = 1.500.000  bbl/year Dengan menggunakan Table-3 :
Average Clingage Factor (C)  bbl/1000 ft 2 - API Publication 2517 b. Untuk gasoline  average  clingage factors (C) = 0,0015 bbl/ft 2
c. Density (W L ) = 6,1 lb/gal d. Diameter tanki (D) = 100 ft
Lw  =
=   129 lb/year
= =  0,6 bbl/year Jadi, withdrawal  loss sebesar  0,6 bbl/year.
Dengan  demikian  sehingga  didapatkan evaporation loss (Le)
Le =  Ls + Lw Le
=  131 bbl/year + 0,6 bbl/year
=  131,6  bbl/year
Jadi, evaporation  loss  floating  roof tanks sebesar 131,6  bbl/year.

## 4.2 Pembahasan
Dari  perhitungan  penyusutan  yang telah  dilakukan  pada  tanki  penampung  jenis floating  roof dengan  jenis  produk  yang ditampung  adalah gasoline dapat  kita  lihat bahwa  losses  yang  disebabkan  saat  tanki dalam  keadaan  diam  atau  level  tanki  tetap ( ullage tetap) (standing  storage  tank  loss) yaitu sebesar 131 bbl/year  yang setara dengan 20.829 liter/tahun. Sedangkan losses pada saat isi tanki ditarik atau dikurangi withdrawal loss sebesar  0,6  bbl/year  setara  dengan  95,4
liter/tahun.  Dengan  demikian  total  seluruh losses  tiap  tahun  yaitu  sebesar  131,6  bbl/year setara dengan 20.924,4 liter per tahun sehingga apabila harga gasoline rata-rata Rp. 9.900 /liter kerugian yang  ditanggung sebesar  Rp. 207.151.560 per tahun.

## 5. KESIMPULAN
Semakin  besar ullage, maka  semakin berpotensi  terjadinya losses ,  karena  sifat  gas sendiri  mempunyai  sifat  mengisi  ruang kosong. Losses juga  dipengaruhi  oleh  kondisi lingkungan  yaitu  Temperatur  dan  kecepatan angin.    Dimana  semakin  tinggi  temperatur maka fraksi ringan akan mengalami penguapan  /  molekul-molekul  zat  keluar  dari liquid sedangkan  kecepatan  angin  identik dengan  memperbesar  volume  yang  sangat berpengaruh  terjadinya  evaporasi.  Sifat  fisik suatu gas juga mempengaruhi unsur pembentuk uap ( vapour pressure /RVP) karena semakin  besar  tekanan  uap  maka  semakin besar  pula  potensi losses.  Losses Uap  itu sendiri  tidak  bisa  dihindari  namun  bisa dikendalikan.

## DAFTAR PUSTAKA
______. 1980. Tanks , Second  Edition. Washington DC. American Petroleum Institute. 1962.
Evaporation  Loss  from  Fixed  Roof  Tanks . New York.
Muchtisar  D.P.  1982. Oil  Losses  dalam
Transportasi dan Penyimpanan . Cepu:
PPTMG LEMIGAS.
Nurhadi,  Indra.  1991. Tank  and  Vessels ,
Bimbingan  Profesi  Sarjana  Teknik  (BPST)
Angkatan XIV. Jakarta: Direktorat Pengolahan.
Sutjiatmo,  Bambang  1991. Storage  Tank ,
Bimbingan  Profesi  Sarjana  Teknik  (BPST)
Angkatan XIV. Jakarta: Direktorat Pengolahan.
Walas,  M.S., Chemical  Process  Equipment Selection and Design . Butterworth