Labels
Posted by

Mengoptimalkan Energi di H2S Plant CPP Gundih: Mengupas Tuntas Prinsip Kerja, Alur Proses, dan Komponen WHRU (Waste Heat Recovery Unit)


Halo para pembaca setia Dhevils Mechanic, salam satu profesi!

Di industri hulu migas, khususnya pada fasilitas pemrosesan gas alam seperti Central Processing Plant (CPP) Gundih yang dikelola oleh Pertamina, efisiensi energi dan pengelolaan gas asam ($H_2S$/Sour Gas) adalah dua prioritas utama. Gas alam yang diproduksi dari lapangan Gundih memiliki kandungan $CO_2$ dan $H_2S$ yang cukup tinggi, sehingga memerlukan unit pemroses khusus (Acid Gas Removal Unit / AGRU & Sulfur Recovery Unit / SRU).

Proses pemisahan dan pengolahan $H_2S$ ini membutuhkan energi panas (thermal energy) yang sangat besar, terutama pada proses regenerasi pelarut amina (amine regenerator reboiler). Daripada membakar bahan bakar baru (solar atau gas) pada boiler konvensional yang memicu pemborosan dan emisi karbon tinggi, CPP Gundih memanfaatkan teknologi WHRU (Waste Heat Recovery Unit).

Mari kita bedah secara detail apa itu WHRU, bagaimana prinsip kerjanya, desain alur prosesnya, hingga komponen-komponen penyusunnya di lapangan.

1. Apa itu WHRU (Waste Heat Recovery Unit)?

WHRU adalah suatu sistem penukar panas (heat exchanger system) yang dirancang khusus untuk menangkap atau menyerap energi panas buang (waste heat) dari gas sisa hasil pembakaran (biasanya dari exhaust Gas Turbine Generator / GTG atau Gas Turbine Compressor / GTC) yang bersuhu sangat tinggi, untuk kemudian ditransfer ke fluida kerja lain (seperti Hot Oil atau air/uap).

Di H2S plant CPP Gundih, WHRU bertindak sebagai pembangkit panas utama tanpa api langsung (unfired heat exchanger). Suhu gas buang turbin yang mencapai $450^\circ\text{C} - 530^\circ\text{C}$ tidak dibuang sia-sia ke atmosfer, melainkan dipanen oleh WHRU untuk memanaskan media Hot Oil (oli pemanas khusus). Hot Oil panas inilah yang nantinya didistribusikan ke reboiler di H2S plant untuk melepaskan ikatan gas asam dari cairan amina.

2. Prinsip Kerja WHRU

Prinsip kerja WHRU didasarkan pada hukum termodinamika perpindahan panas secara konveksi dan konduksi dari gas buang bersuhu tinggi ke fluida penerima di dalam pipa terisolasi.

Secara mekanis, berikut adalah tahapan prinsip kerjanya:

[Gas Buang Turbin Panas] ---> [Menembak Kisi-kisi Fin Tubes WHRU] ---> [Panas Diserap Mandiri oleh Hot Oil] ---> [Gas Buang Dingin Keluar Stak]

  1. Penerimaan Flue Gas: Gas hasil pembakaran dari turbin (flue gas) dialirkan melewati duct stitching menuju ruang bagian dalam WHRU.

  2. Perpindahan Panas Eksternal ke Internal: Gas panas tersebut mengalir di sela-sela fin tubes (pipa bersirip) di dalam WHRU. Sirip-sirip (fins) sengaja didesain untuk memperluas area permukaan kontak agar penyerapan panas konveksi maksimal.

  3. Pemanasan Fluida Kerja: Fluida kerja (dalam hal ini Thermal Oil / Hot Oil) dipompakan mengalir secara kontinyu di dalam pipa sirip tersebut. Panas dari gas berpindah menembus dinding pipa baja (secara konduksi) dan memanaskan oli hingga mencapai temperatur operasi yang diinginkan (umumnya berkisar $200^\circ\text{C} - 260^\circ\text{C}$).

  4. Pelepasan Gas Sisa: Gas buang turbin yang energinya sudah diserap kini suhunya turun drastis ($180^\circ\text{C} - 200^\circ\text{C}$) dan dilepaskan dengan aman ke atmosfer melalui cerobong (exhaust stack).

3. Desain Alur Proses (Process Flow Diagram Concept)

Untuk menjaga pasokan panas ke H2S plant tetap stabil meskipun beban turbin fluktuatif, desain alur proses WHRU di CPP Gundih dilengkapi dengan sistem katup bypass otomatis (Diverter Damper).

 

Berikut adalah gambaran umum alur prosesnya:

                  [ EXHAUST STACK TO ATMOSPHERE ]
                             ^
                             | (Gas Dingin)
           +-----------------+-----------------+
           |                                   |
    [ DIVERTER DAMPER ]                 [ WHRU CASING ]
           ^                                   | (Pipa Sirip / Coil)
           | (Gas Panas Turbin)                |
[ GAS TURBINE STACK ]                          |
                                               v
     [ KE H2S REBOILER ] <=== (OLI PANAS) === [ HOT OIL PUMP ] <=== (OLI DINGIN DARI PLANT)

  • Mode Operasi Penuh (Normal Operation): Diverter damper membuka penuh jalur menuju coil WHRU dan menutup jalur bypass langsung ke atmosfer. Gas turbin 100% masuk memanaskan Hot Oil loop. Oli dingin dari kilang dipompa masuk ke WHRU, dipanaskan, lalu dialirkan kembali ke unit regenerator amina di H2S plant.

  • Mode Kontrol / Turun Beban (Modulating Operation): Jika kebutuhan panas di H2S plant berkurang (misal produksi gas sedang turun), kontroler PLC plant akan memerintahkan aktuator diverter damper untuk bergeser secara parsial. Sebagian gas panas dibuang langsung ke atmosfer lewat bypass stack, dan sebagian lagi tetap masuk ke WHRU untuk menjaga kestabilan temperatur Hot Oil.

  • Mode Darurat / Trip (Emergency Shutdown): Jika terjadi kebocoran oli di dalam WHRU atau interlock darurat di H2S plant aktif, diverter damper secara instan (biasanya kurang dari 60 detik) akan menutup total jalur ke arah coil WHRU dan mengalihkan seluruh gas buang langsung ke bypass stack demi keamanan (safety isolation).

4. Komponen-Komponen Utama WHRU

Sistem WHRU terdiri dari struktur mekanis berat yang tahan temperatur tinggi dan sistem pemipaan bertekanan. Berikut adalah komponen vitalnya:

A. Casing dan Isolasi (Housing & Insulation)

Struktur kotak luar penutup WHRU yang terbuat dari pelat baja karbon kuat. Bagian dalamnya dilapisi dengan refractory tebal atau selimut keramik serat mineral (rockwool/ceramic blanket) untuk menahan panas agar tidak meradiasi keluar dan melukai pekerja di sekitar area skid.

B. Heat Exchanger Coil / Bundle (Finned Tubes)

Ini adalah komponen inti tempat terjadinya pertukaran energi. Terdiri dari deretan pipa (tubes) bermaterial khusus tahan panas tinggi (seperti Low Alloy Steel). Pipa ini dilengkapi sirip-sirip heliks (helical fins) eksternal yang dilas untuk meningkatkan efisiensi perpindahan panas secara masif.

C. Diverter Damper System

Katup internal raksasa yang digerakkan oleh aktuator pneumatik atau hidrolik berkecepatan tinggi. Komponen ini krusial untuk mengontrol arah aliran flue gas secara presisi—apakah diarahkan ke unit coil penukar panas atau dibuang langsung via bypass stack.

 

D. Soot Blower (Pembersih Jelaga)

Meskipun gas buang dari turbin gas tergolong bersih dibandingkan batubara atau minyak berat, seiring waktu deposit karbon tipis (jelaga) tetap dapat menempel pada kisi-kisi fin tubes. Soot blower menyemprotkan udara bertekanan tinggi secara berkala untuk merontokkan jelaga tersebut agar efisiensi perpindahan panas tidak menurun (fouling factor mitigation).

E. Instrumentasi Keamanan (Safety Instrumentation)

 

  • Thermocouple EGT Inlet & Outlet: Memantau suhu gas sebelum dan sesudah melewati coil.

  • Hot Oil Flow Transmitter: Memastikan laju aliran oli di dalam pipa konstan. Jika aliran oli berhenti sementara gas panas terus menembak pipa, oli bisa terbakar dan pipa bisa meleleh (creeping).

  • Hydrocarbon Detector / Optical Smoke Detector: Ditempatkan di cerobong buang untuk mendeteksi secara dini jika ada indikasi kebocoran oli mikro dari coil yang ikut menguap bersama flue gas.

Kesimpulan Owner Dhevils Mechanic

Penerapan WHRU di H2S plant CPP Gundih adalah contoh nyata integrasi flow assurance yang efisien dan ramah lingkungan. Dengan memanfaatkan energi yang "gratis" dari buangan turbin, plant mampu menghemat konsumsi energi secara signifikan sekaligus meminimalkan emisi gas rumah kaca ke atmosfer. Kunci utama keandalan unit ini terletak pada perawatan rutin sistem diverter damper agar tidak macet, serta monitoring ketat terhadap fouling pada finned tubes.

Bagi rekan-rekan yang mengelola sistem WHRU di site masing-masing, seberapa sering kalian melakukan soot blowing dan bagaimana penanganan kebocoran thermal oil di sana? Tulis tanggapan kalian di kolom komentar bawah ya!

Keep Safety, Keep Maintenance!


Labels: