Heat Exchanger | Alat Penukar Kalor

Alat penukar kalor adalah alat yang difungsikan untuk melakukan perpindahan sejumlah kalor atau panas dari suatu fluida ke fluida yang lainnya. Tujuan perpindahan panas ini di dalam proses produksi adalah untuk memanaskan ataupun mendinginkan suatu fluida hingga mencapai temperatur tertentu yang diinginkan ataupun juga bertujuan untuk mengubah keadaan (fase) fluida dari satu fase ke fase yang lainnya. Biasanya, medium pemanas dipakai uap lewat panas (super heated steam) dan air biasa sebagai air pendingin (cooling water).

Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara efisien. Pertukaran panas terjadi karena adanya kontak, baik antara fluida terdapat dinding yang memisahkannya maupun keduanya bercampur langsung begitu saja.  Pada alat penukar kalor ini perpindahan panas dapat terjadi secara konduksi, konveksi ataupun radiasi tergantung dari tipe dan konstruksi alat tersebut.

Prinsip kerja dari alat penukar kalor yaitu memindahkan panas dari dua fluida pada temperatur berbeda di mana transfer panas dapat dilakukan secara langsung ataupun tidak langsung. 

•  Secara kontak langsung

Panas yang dipindahkan antara fluida panas dan dingin melalui permukaan kontak langsung berarti tidak ada dinding antara kedua fluida. Transfer panas yang terjadi yaitu melalui interfase atau penghubung antara kedua fluida. Sebagai contoh aliran steam pada kontak langsung yaitu dua zat cair yang immiscible (tidak dapat bercampur), gas-liquid, dan partikel padat-kombinasi fluida.

• Secara kontak tak langsung 

Perpindahan panas terjadi antar fluida melalui dinding pemisah. Dalam sistem ini, kedua fluida akan    mengalir. Kalor mengalir dari fluida yang bertemperatur tinggi ke fluida yang bertemperatur rendah.

Minyak Bumi

Minyak bumi merupakan substansi yang kental, mudah terbakar, berwarna kuning sampai hitam yang terkumpul di bawah permukaan bumi melalui proses alamiah. Minyak bumi berasal dari tumbuhan, alga, bakteri, jamur dan mikroorganisme yang terakumulasi dalam lapisan sedimen perairan.

Komponen Utama Minyak Bumi

            Minyak Bumi adalah suatu campuran yang sangat kompleks yang terutama terdiri dari senyawa-senyawa hidrokarbon , yaitu senyawa-senyawa organik di mana setiap molekulnya hanya mempunyai unsur karbon dan hidrogen saja. Disamping itu dalam minyak bumi juga terdapat unsur-unsur belerang, nitrogen, oksigen, dan logam-logam khususnya vanadium, nikel besi dan tembaga, yang terdapat dalam jumlah yang relatif sedikit yang terikat sebagai senyawa-senyawa organik. Air dan garam hampir selalu terdapat dalam minyak bumi dalam keadaan terdispersi. Bahan-bahan bukan hidrokarbon ini biasanya dianggap sebagai kotoran karena pada umumnya akan memberikan gangguan dalam proses pengolahan minyak bumi dalam kilang minyak dan berpengaruh jelek terhadap mutu produk.

Berdasarkan kandungan dalam senyawanya, komposisi minyak bumi dapat dilihat pada tabel berikut:

Jenis Senyawa	Jumlah (%)	Contoh
Senyawa hidrokarbon	90,0 -99,0	Alkana, sikloalkana, dan aromatis
Senyawa karbon mengandung belerang	0,10-7,00	Trioalkana(R-S-H) Alkanatiol (R-S-H)
Senyawa karbon mengandung nitrogen	0,01-0,90	Pirol (C4H5N)
Senyawa karbon mengandung oksigen	0,01-0,04	Asam karboksilat (RCOOH)
Senyawa organo logam	Sangat kecil	Senyawa logam nikel

 

Fingerprint Minyak Bumi

            Minyak mentah dalam sumber geologi mengandung senyawa hidrokarbon, resin dan aspalten. Senyawa hidrokarbon yang terkandung dapat berupa senyawa hidrokarbon alifatik dan aromatik. Senyawaan nitrogen, sulfur dan oksigen terdapat pada resin dan aspalten yang disebut sebagai senyawa polar NSO. Semua senyawa tersebut menjadi sasaran penelitian geokimia organik untuk mendalami keberadaan minyak bumi pada suatu cekungan dan proses-proses geologi yang pernah terjadi terhadapnya. Penggalian informasi keberadaan minyak bumi dilakukan melalui pengkajian terhadap biomarka. Biomarka atau senyawa penanda biologi merupakan senyawa organik yang telah menjadi fosil, umumnya berbentuk lipid yang ditemukan secara utuh atau telah terdegradasi sebagian dalam sampel geologi. Senyawa senyawa tersebut berasal dari organisme hidup yang telah terendapkan berjuta-juta tahun dan terjadi perubahan pada gugus fungsi dalam proses geologi, tetapi kerangka dasarnya tetap sehingga terbentuk suatu karakteristik yang khas.

            Identifikasi minyak bumi penting artinya untuk mengetahui karakteristik (fingerprint) dan asal-usul sumber minyak bumi tersebut. Pengetahuan mengenai identifikasi minyak bumi dapat diterapkan pada beberapa kegiatan dalam industri minyak dan gas bumi, misal ;

a.       Kegiatan Eksplorasi dan Produksi

b.      Kegiatan Pengolahan

c.       Kegiatan Lindungan Lingkungan

            Pada kegiatan Eksplorasi dan Produksi, identifikasi minyak bumi dapat digunakan untuk mengetahui kebocoran pipa pada suatu lapangan minyak atau dalam suatu studi reservoir untuk mengetahui kontinuitas reservoirnya. Selain itu identifikasi minyak bumi berguna juga untuk mengetahui karakteristik endapan hidrokarbon dalam suatu lapisan batuan terhadap lapisan lainnya. Pada kegiatan Pengolahan, identifikasi minyak bumi dapat digunakan untuk memilih umpan di kilang. Pemilihan umpan ini dilakukan untuk memenuhi produk dengan spesifikasi tertentu. Sedangkan pada kegiatan Lindungan Lingkungan, identifikasi minyak bumi ini digunakan untuk mengenali tumpahan minyak, terutama dari kapal tanker di perairan bebas.

            Banyak kemungkinan masuknya minyak bumi ke lingkungan sehingga menyebabkan pencemaran lingkungan. Berdasarkan data yang dikeluarkan oleh National Academy of Science, Amerika Serikat, besaran kontribusi masuknya minyak bumi ke lingkungan adalah sebagai berikut:

a.       Produksi lepas pantai (1,3 %)

b.      Transportasi (34,9 %)

c.       Luruhan kota (4,9 %)

d.      Rembesan alami (9,8 %)

e.       Atmosfir (9,8 %)

f.       Luruhan sungai (26,2 %)

g.      Limbah industry (4,9 %)

h.      Pengolahan (3,3 %)

i.        Limbah domestik (4,9 %)

            Proses untuk mengidentifikasi minyak bumi berdasarkan karakteristik khususnya dapat dilakukan dengan metode yang bervariasi. Pada umumnya identifikasi minyak bumi dilakukan dengan cara menganalisis sifat-sifat kimia yang tidak terlalu dipengaruhi oleh proses pelapukan atau oleh cuaca, misal kandungan hidrokarbon berat, kandungan hidrokarbon poli aromatik, kandungan Belerang, kandungan Nitrogen, kandungan Nikel dan Vanadium, dan lain-lain. Sifat-sifat tersebut merupakan penyususun karakteristik fingerprint minyak bumi yang dapat diketahui menggunakan metoda berikut :

1.      Spektofotometri Infra Merah, Untuk mengetahui rasio pita serapan gugus rantai hidrokarbon pada bilangan gelombang tertentu, misal gugus metil, metilena dan hidrokarbon aromatik.

2.      Kromatografi Gas – Spektroskopi Massa. Spektroskopi massa pada umumnya digabung dengan kromatografi gas untuk mengidentifikasi rasio senyawa-senyawa triterpana dan hopana.

3.      Kromatografi Gas. Untuk mengetahui pola kromatogram minyak bumi dan rasio pristana/fitana.

4.      Spektrofotometer Serapan Atom. Untuk mengetahui rasio logam-logam dalam minyak bumi, terutama rasio kadar Vanadium/Nikel.

Fingerprint dapat diinterpretasikan dalam sebuah grafik yang khas untuk setiap minyak bumi yang dibor dari sumur yang berbeda.