Kondisi Operasi Bawah Kondisi operasi Umpan
1 1
M N
= 0,7682 N + M = 49,8127
M = 49,8127 - N N + 1
= 0,7682 M +1 N + 1
= 0,7682 M + 0,7682 N + 1
= 0,7682 49,8127 – N + 0,7682
N = 21,5102
M = 28,3025
Perhitungan efisiensi plate
Dari fig 14 Kern didapat harga masing-masing komponen pada T = 100 C
C
3
H
7
OH = 0,38 cP
CH
3
COOC
3
H
7
= 0,17 cP H
2
O = 0,21 cP
ave = X
i
.
I umpan
= 0,671 x 0,38 + 0,271 x 0,17 + 0,0575 x 0,21 = 0,31255 cP
ave ave = 1,3621.0,31255.10
-3
= 4,25.10
-4
Dari fig 6-25 Treybal ed-3 didapat Efisiensi plate E = 65, maka diperoleh plate
actual: Seksi Rectifiying
= 65
, 5102
, 21
= 33,093 34 plate
Seksi Stripping =
65 ,
3025 ,
28 = 43,5423 44 plate
Menentukan Diameter Atas Menara
P = 760mmHg = 1atm T = 97,4012
C BMave = 0,988x60,10 + 0,01x102,13 + 0,002x18,016
= 60,4361 grgmol
V
=
=
3 3
3
cm 1000
dm x
370,4012K x
atmgmolK .
82,06cm gmol
60,4361gr x
atm 1
= 1,9883 grliter
L
= {0,988x804,6 + 0,01x887,8 + 0,002x1000}grliter = 805,8228 grliter
Kecepatan uap = Lo + D
= R x D + D = R+1 x D
= 8,7376 + 1 x 13160,2185 grmenit = 128148,9437 grmenit
Kecepatan Cair = R x D
= 8,7376 x 13160,2185 grmenit = 114988,7252 grmenit
Liquid Vapour factor
Flv =
2 1
L v
V L
=
2 1
liter 805,8228gr
grliter 9883
, 1
7grmenit 128148,943
grmenit 14988,7252
1
T x
82,06 BM
x P
ave
= 0,044 Dari fig 11-27 Coulson and Richardson untuk tray spacing 0,2 m diperoleh Kv = 0,045
Maximum superfacial velocity terjadi pada keadaan floading, maka : V maks
= Kv
2 1
V V
L
= 0,045
2 1
9883 ,
1 9883
, 1
8228 ,
805
= 0,9048 mdetik Supaya tidak terjadi floading maka diambil superfacial velocity
= 60 x v maks = 60 x 0,9048mdetik
= 0,5429 mdetik Kecepatan volume fasa uap
Qv =
V
V
= grliter
1,9883 grmenit
28148,9437 1
= 64451,5132 litermenit x 1menit60detik x 1m
3
1000liter = 1,0742 m
3
detik
Luas Area
Net area An =
V Qv
= detik
,5429m detik
,0742m 1
3
= 1,9786 m
2
Luas downcomer = 20 luas total Total area At =
Ad -
1 An
= 0,2
- 1
m 9786
, 1
2
= 2,47325m
2
Luas total = ¼ D
2
D =
2 1
Total Luas
4x
=
2 1
2
m 3680
, 1
4x
= 1,775 m
Menentukan Diameter Bawah Menara
P = 988 mmHg = 1,3 atm
T = 111
C BM rata-rata = 0,02 x 60,10 + 0,98 x 102,13
= 101,2894 grgmol
V
=
T x
82,06 BM
x P
ave
=
3 3
3
cm 1000
dm 384K x
x atmgmolK
. 82,06cm
gmol 101,2894gr
x atm
3 ,
1
= 4,1787 grliter
L
= 0,02 x 804,6 + 0,98 x 887,8 = 886,136 grliter
Kecepatan Cair Lm = F + Lo = F + R x D
= 34203,78664grmenit + 8,7376 x 13160,2185grmenit = 149195,5118 grmenit
Kecepatan uap = Lm
– B = 149195,5118 grmenit
– 21043,5196grmenit = 128151,9922 grmenit
Liquid Vapour factor
Flv =
2 1
L v
V L
=
2 1
liter 886,136gr
ter ,1787grli
4 8grmenit
149195,511 grmenit
28151,9922 1
= 0,0589 Dari fig 11-27 Coulson and Richardson untuk tray spacing 0,2m diperoleh Kv = 0,045
Maximum superfacial velocity terjadi pada keadaan floading, maka : V maks
= Kv
2 1
V V
L
= 0,045
2 1
1787 ,
4 1787
, 4
136 ,
886
= 0,6537 mdetik
Supaya tidak terjadi floading maka diambil superfacial velocity = 60 x v maks
= 60 x 0,6537 mdetik = 0,3922 mdetik
Kecepatan volume fasa uap Qv
=
V
V
= iter
4,1787grl rmenit
2151,9922g 1
= 30667,9092 litermenit x 1menit60detik x 1m
3
1000liter = 0,511 m
3
detik
Luas Area
Net area An =
V Qv
= detik
m 3922
, detik
m 511
,
3
= 1,3032 m
2
Luas downcomer = 20 luas total Total area At =
Ad -
1 An
= 0,2
- 1
,3032m 1
2
= 1,6290 m
2
Luas total = ¼ D
2
D =
2 1
Total Luas
4x
=
2 1
2
m 6290
, 1
4x
= 1,4405 m Diameter atas menara
= 1,775 m Diameter bawah menara
= 1,4405m Jadi diambil diameter menara = 1,775 m
Menentukan Tinggi Menara
Diambil Jarak antar plate Tray spacing = 0,2 m
Ruang kosong bagian atas = 1 m
Ruang kosong bagian bawah = 1 m
Tinggi menara dengan plate H
= N act -1 x ts + 1m + 1m = 78
– 1 x 0,2 m + 1m + 1m = 17,4 m
Menentukan Tebal Dinding Menara
Bahan konstruksi yang digunakan adalah carbon steel SA-333 Grade C dengan spesifikasi sebagai berikut:
F Allowable = 11.700 Psia Efisiensi sambungan E untuk Double Welded Butt Join = 0,8
Faktor korosi c = 0,125 in
Tekanan Perancangan = 1,2 x 19,11 = 22,932 Psia
Menurut Brownel and Young hal 254 untuk menentukan tebal dinding digunakan persamaan berikut :
P x D t
s
= + C
2 .fall x E – 0,6 P
= }
932 ,
22 6
, 80
, 11700
{ 2
775 ,
1 932
, 22
psia x
psiax m
psiax + 0,125 in
= 2,1775.10
-3
m x 39,37in1m+ 0,125 in = 0,2107 in
Sehingga berdasarkan table 5.8 hal 93 Brownel and Young digunakan tebal dinding standar ¼ in.
Menentukan Tebal Head
Bahan konstruksi yang digunakan adalah carbon steel SA-333 Grade C dengan spesifikasi sebagai berikut:
F Allowable = 11.700 Psia Efisiensi sambungan E untuk Double Welded Butt Join = 0,8
Faktor korosi c = 0,125 in
Tekanan Perancangan = 1,2 x 19,11
= 22,932 Psia Menurut Brownel and Young hal 256 untuk menentukan tebal dinding digunakan
persamaan berikut : P x D
t
h
= + C
2 fall x E – 0.2 P
= 2psia
0,2x22,93 -
iax0,80 2x11700ps
1,775m x
2,932psia 2
+ 0,125in = 2,175.10
-3
m x 39,37in1m + 0,125in = 0,2106 in
Sehingga berdasarkan table 5-8 hal 93 Brownel and Young digunakan tebal head standar 14 in.
Menentukan Tinggi Head
IDs = 1,775 m x 39,37 in 1m
= 69,88175 in a
= IDs 2 = 34,9409 in
OD = IDs + 2th
= 69,88175 in + 20,25 in = 70,38175 in
Dari table 5-7 Brownel and Young untuk OD = 145 in dan tebal 38 in diperoleh data sebagai berikut :
r = 72 in
icr = 4
8 3
in AB
= a – icr
= 34,9409 – 4,375
= 30,5659 in
BC = r
– icr = 72
– 4,375 = 67,625 in
b = r
– BC
2
– AB
2 12
= 72 – 67,625
2
– 30,5659
2 12
= 72 – 60,3230
= 11,6769 in Dari tabel 5-6 Brownel and Young untuk tebal head 14 in diperoleh sf = 2 in
Tinggi Head = b + th + sf = 11,6769 + 0,25 + 2
= 13,9269 in = 0,3537 m
PERANCANGAN SIEVE TRAY
Data-data yang diketahui : Diameter kolom Dc
= 1,775 m Luas penampang kolom At = 2,47325 m
2
Luas downcomer Ad = 20 x At = 0,49465 m
2
Luas Net Area An = 1,9786 m
2
Luas active area Aa = At
– 2Ad = 1,48195 m
2
Luas hole area Ah = 10 x Aa = 0,1484 m
2
Panjang weir Lw dari fig 11-31 hal 464 Coulson and Richardson
Lw = 0,86 x Dc
= 0,86 x 1,775 m = 1,5265 m
Diameter lubang do range 18 – ½ in
Treybal p.167 ed 3] Diambil diameter lubang = ¼ in
= 0,00635 m Tebal plate l
do l
= 0,11 – 0,65
Tabel 6-2 Treybal p.169
Dipilih
do l
=0,32 l = 0,32 x 0,00635m
= 0,002032m Lebar weir W
= 0,6 – 0,8.D
Tabel 6-1 Treybal p.162 Diambil W = 0,6.D
= 0,6 x 1,775m = 1,065m
Check weeping
Maximum liquid rate Lw max = 149195,5118 grmenit
Minimum Liquid rate pada 60 turn down = 0,6 x 149195,5118 grmenit = 89517,3071 grmenit
Maximum H
ow
H
ow
max = 750
3 2
. max
Lw Lw
L
Coulson and Richardson hal 463
= 750
3 2
5265 ,
1 136
, 886
det 60
1 1000
1 5118
, 149195
m literx
gr ik
menit x
gr kg
menitx gr
= 11,2547 mm
Minimum H
ow
H
ow
min = 750
3 2
. min
Lw Lw
L
= 750
3 2
5265 ,
1 8228
, 805
det 60
1 1000
1 7252
, 114988
m literx
gr ik
menit x
gr kg
menitx gr
= 10,0795 mm Diambil hw = 15mm
D hi
= m
1,775 m
0,015 = 0,00845
W q
= m
1,065 detik
1,0742m
3
=1,0086m
2
detik
= 1,775m
,065m 1
= 0,6 m
W D
= 1,6667 m
2 2
1 2
2 2
W D
D 2hi
1 D
W D
W Weff
W
D W
= 1,6667
2
-
2 2
6667 ,
1 00845
, 2
1 6667
, 1
x = 2,7779
– 1,3334 + 0,0282
2
= 0,924
W Weff
= 0,9612
Weff W
= 1,0404
Checking dengan persamaan 6.33 Treyball
hi = 0,666
3 2
3 2
Weff W
W q
= 0,666 1,0086
23
.1,0404
23
= 0,6877 Pada kecepatan minimum = h
w
+ h
ow
min = 15 mm + 10,0795 mm
= 25,0795 mm Dari fig 11.30 Coulson and Richardson hal 462 diperoleh K2 = 28,7
Maka dari persamaan 11.84 Coulson and Richarson hal 463
5 .
2
4 ,
25 9
,
g h
d K
Uh
det 1946
, 8
9883 ,
1 35
, 6
4 ,
25 9
, 7
, 28
5 .
m Uh
Minimum vapor rate = 0,7 x Qv = 0,7 x 0,511 m
3
detik
= 0,3577 m
3
detik
Act minimum vapor velocity =
Ah vapor
rate min
=
2 3
0,1484m detik
m 3577
,
= 2,4104 mdetik Maka Actual minimum vapor velocity uh
Maximum vapor velocity uh max =
Ah Qv
=
2 3
m 0,1484
ik det
1,0742m
= 7,2385 mdetik
Plate Pressure Drop
Dry pressure drop hd 100
An Ah
Ap Ah
x
= 100
,9786m 1
,1484m
2 2
x = 7,5
32 ,
Lubang Diameter
plate Tebal
Dari fig 11-32 Coulson and Richardson hal 467 diperoleh Orifice Coeficient Co = 0,71
hd = 51
L V
2
Co Uh
Persamaan 11.88 Coulson and Richardson
= 51
8228 ,
805 9883
, 1
71 ,
1946 ,
8
2
= 16,7629 mm
Residual Head hr
hr =
L 3
10 5
, 12 x
Persamaan 11.89 Coulson and Richardson
= 8225
, 805
10 5
, 12
3
x
= 15,5121 mm liquid
Total Plate Drop ht
ht = hd + h
w
+ h
ow
+ hr Persamaan 11.90 Coulson and Richardson
= 16,7629 + 15 + 11,2547 + 15,5121 = 58,5297 mm
Plate Pressure Drop P = 0,00981 ht x
L
Persamaan 11.87 Coulson and Richardson = 0,00981 x 58,5297 x 805,8225
= 462,6842 pa x pa
1,013.10 atm
1
5
= 0,00457atm
Downcomer Liquid Back Up
Downcomer liquid loss Diambil h
ap
= h
w
– 5
= 15-5 mm = 10 mm
A
ap
= h
ap
x L
w
= 10.10
-3
m x 1,5265 m = 0,0153 m
2
Karena A
ap
Ad maka digunakan A
ap
dalam persamaan 11.92 Coulson and Richardson hal 468
hdc = 166
2 m
L wd
A L
x
= 166
2
3 2
m 1
1000liter m
0,0153 liter x
805,8225gr grmenit
49195,5118 1
x = 24,3085 mm
Back-up in downcomer hb
hb = h
w
+ h
ow
+ ht + hdc Persamaan 11.91 Coulson and Richardson
= 15 + 11,2547 + 58,5297 + 24,3085 = 109,0929 mm
= 0,1257816 m Checking
: 0,5 plate spacing + weir height = 0,5 0,2+ 1,065 m = 0,6325 m hb Tray spacing sudah sesuai
Residence Time
tr =
Lwd Adxhdcx
L
Persamaan 11.95 Coulson and Richardson Residence time yang dianjurkan paling sedikit 3 detik.
tr =
ik menit
menitx gr
m liter
literx gr
mx x
m det
60 1
5118 ,
149195 1
1000 8225
, 805
02431 ,
49465 ,
3 2
= 3,8966 detik 3 detik sesuai
Menentukan Jumlah Lubang
Luas satu lubang = 4.dh
2
= 4 . 0,00635
2
= 3,165.10
-5
m
2
Luas area lubang = 0,1484 m
2
N hole =
5
10 .
165 ,
3 1484
, = 4688,78 4689 lubang
Menghitung Ukuran Pipa
1. Pipa pemasukan umpan Menara Distilasi Kecepatan umpan G = 34203,78664grmenit x
jam menit
x gr
lb 1
60 6
, 453
1
= 4524,3104 lbjam Densitas umpan
= 0,671x C
3
H
7
OH + 0,271x CH
3
COOC
3
H
7
+ 0,0575x H
2
O = 0,671 x 804,6 + 0,271 x 887,8 + 0,0575 x 1000
= 837,9804 grliter x
3 3
3
0283 ,
1 1000
6 ,
453 1
ft m
x m
liter x
gr lb
= 52,2814 lbft
3
Di = 2,2
32 ,
45 ,
1000
L
G
= 2,2
32 ,
45 ,
2814 ,
52 1000
3104 ,
4524
= 1,223 in Dipakai pipa ukuran ID= 1,38 in
OD = 1,660 in NPs= 1,25 in
Sch = 40 2. Pipa pengeluaran uap puncak Menara Distilasi
Kecepatan uap puncak = V = 128148,9437 grmenit = 16915,6606 lbjam Densitas umpan
V
= 1,9883 grliter = 0,1241 lbft
3
Di = 2,2
32 ,
45 ,
1000
L
G
= 2,2
32 ,
45 ,
1241 ,
1000 6606
, 16915
= 15,3160 in Dipakai pipa ukuran ID = 15,375 in
OD = 16 in NPS= 16 in
Sch = 20
3. Pipa pengeluaran cairan dasar Menara Distilasi Kecepatan cairan
= L = 149195,5118 grmenit = 19693,8076 lbjam Densitas umpan
L
= 886,136 grliter = 55,3215 lbft
3
Di = 2,2
32 ,
45 ,
1000
L
G
= 2,2
32 ,
45 ,
3215 ,
55 1000
8076 ,
19693
= 2,3289 in Dipakai pipa ukuran ID = 2,469in
OD = 2,875 in NPS= 2,5 in
Sch = 40
Kesimpulan
Fungsi : Memisahkan produk Propil asetat dari campurannya
Jenis : Menara dengan sieve tray
1. Kondisi operasi Umpan : P
= 1 atm T
= 100
o
C = 373 K Bottom: P
= 1,3 atm T
= 111
o
C = 384 K
2. Ukuran menara Diameter
= 1,775 m = 5,8235 ft
Tebal shell = ¼ in
= 0,25 in Tebal head
= ¼ in = 0,25 in
Tinggi head = 13,9269 in Tinggi menara = 17,4 m
3. Plate Jenis
= sieve tray Jumlah
= 78 plate Panjang weir = 1,5265 m
Diameter hole = 0,00635 m = 6,35 mm Tebal plate
= 0,002032m = 2,032 mm ΔP per plate = 0,00457atm
Jumlah lubang = 4689 lubang 4. Ukuran pipa
Pipa pemasukan umpan : ID= 1,38 in
OD = 1,660 in Pipa pengeluaran uap puncak : ID = 15,375 in
OD = 16 in Pipa pengeluaran cairan dasar : ID = 2,469in
OD = 2,875 in
CONDENSOR CD
Fungsi : Mengembunkan uap yang keluar dari puncak Menara Distilasi pada suhu 97,4012
o
C, dengan menggunakan air pendingin Jenis : Shell and Tube
Panas Pengembunan Hasil Atas : Suhu refferensi
= 25 °C Suhu Atas Menara
= 97,4012 °C komponen
Massagrmenit Massalbjam BTUlb
M.
Pendingin Masuk t
1
= 86
o
F BTUjam
C
3
H
7
OH 13002,559
1719,9452 450
773975,34 CH
3
COOC
3
H
7
131,6022 17,4077
293 5100,4561
H
2
O 26,0573
3,4467 900
3102,03 Total
13160,2185 782177,8261
Menentukan Jumlah Pendingin
∆T = 11γ
o
F – 86
O
F = 27
O
F F
F Tav
o o
5 ,
99 2
86 113
Pada T
av
= 99.5
o
F Cp = 0,9979 btulb
o
F
jam lb
F Fx
lb btu
jam btu
T Cp
Q Wt
o o
5132 ,
29030 27
9979 ,
8261 ,
782177 Kondensat
T
2
=207,3222
o
F Pendingin keluar
t
2
= 113
o
F Uap Panas
T
1
= 207,3222
o
F
Cd-01
Menentukan LMTD Suhu umpan masuk T
1
= 97,4012
o
C = 207,3222
o
F Suhu umpan keluar T
2
= 97,4012
o
C = 207,3222
o
F Suhu pendingin masuk t
1
= 30
o
C = 86
o
F Suhu pendingin keluar t
2
= 45
o
C = 113
o
F
LMTD
1 2
2 1
1 2
2 1
ln t
T t
T t
T t
T
86 3222
, 207
113 3222
, 207
ln 86
3222 ,
207 113
3222 ,
207
= 107,2552
o
F Route Fluida
Uap panas mengalir dalam shell side Air pendingin mengalir dalam tube side
Menentukan faktor koreksi
R =
86 113
3222 ,
207 3222
, 207
1 2
2 1
t t
T T
S =
2143 ,
86 212
86 113
1 1
2
1
t T
t t
Dari fig 18 Kern, didapat harga Ft = 1 Maka
F LMTD
t
o
2552 ,
107
Menghitung Luas Transfer Panas Fluida Panas
T
av
F F
o o
3222 ,
207 2
3222 ,
207 3222
, 207
μ = 0,7811 cp = 1,1533 lbjam.ft Cp = 0,7805 Btulb
o
F = 50,3073 lbft
3
k = 0,09824 Btujam ft
2 o
Fft
Fluida Dingin T
av
F F
o o
5 ,
99 2
113 86
μ = 0,72 cp = 1,7424 lbjam.ft Cp = 0,9979 Btulb
o
F = 62,4 lbft
3
k = 0,3623 Btujam ft
2 o
Fft
Dari tabel 8, Kern, P. 840 : harga UD = 50-125 Btujam ft
2 o
F Untuk perancangan diambil UD = 55 Btujam ft
2 o
F Luasa Transfer Panas
F F
ft jam
Btu jam
Btu LMTD
UD Q
A
o o
2552 ,
107 55
8261 ,
782177
2
= 132,5942 ft
2
Dipilih panjang pipa dengan ukuran standart: BWGL = 16ft OD = 1 in
Dari tabel 10 Kern, didapat harga: IDt = 0,87 in
at’ = 0,ηλ4 in
2
ao = 0,2618 ft
2
ft Jumlah Pipa, Nt
ft x
ft ft
ft L
ao A
Nt 16
2618 ,
5942 ,
132 .
2 2
= 31,6544 Dari tabel 9 Kern, diperoleh HE dengan spesifikasi:
Shell Tube
IDs = 10in OD = 1 in,
4 1
1
in square pitch B = IDs2 = 5 in
Nt = 32 passes =1
Passes = 2 A terkoreksi
A = Nt x ao x L = 32x 0,2618 ft
2
ft x 16 ft = 134,0416 ft
2
UD terkoreksi
F ft
jam Btu
LMTD A
Q UD
o
terkoreksi
2552 ,
107 0416
, 134
8261 ,
782177 .
2
= 54,4061 F
ft jam
Btu
o 2
» Air Pendingin Mengalir Dalam Tube
F Ta
o
5 ,
99 2
113 86
2 144
594 .
32 144
2 2
2
ft in
in n
at Nt
at
2
066 ,
ft
2
066 ,
5132 ,
29030 ft
jam lb
at Wt
Gt
2
2606 ,
439856 ft
jam lb
Pada suhu T = 99,5
o
F didapat harga; μ = 0.7β cp = 1,74β4 lbjam.ft
fig. 14 Kern Cp = 0,9979 Btulb
o
F k = 0,3623 Btujam ft
2 o
Fft D = 0,8712 = 0,0725
ft jam
lb ft
jam lb
ft Gt
D 7424
, 1
2606 ,
439856 0725
, Re
2
= 18302,099 LD = 120,0725 = 165,5172
Dari fig.24, kern, didapat; j
H
= 80
3 1
3 1
3623 ,
7424 ,
1 9979
, 0725
, 3623
, 80
x x
k Cp
D k
j hi
H
= 674,3352Btujam ft
2 o
F
F ft
jam Btu
x hi
OD ID
hio
o 2
3352 ,
674 1
87 ,
= 586,6716 Btujam ft
2 o
F
» Zat Organik Mengalir Dalam Shell
F F
ta
o o
3222 ,
207 2
3222 ,
207 3222
, 207
C = Pt – ODs
= 1,25 – 1 = 0,25 in
in ft
in in
in in
Pt B
C IDs
as 25
, 1
144 5
25 ,
10 144
2 2
= 0,0694 ft
2
2
0694 ,
7696 ,
1740 ft
jam lb
as Ws
Gs = 25083,1361
2
ft jam
lb Pada suhu T = 207,3222
o
F didapat harga; μ = 0,7811 cp = 1,1533 lbjam.ft
fig. 14 Kern Cp = 0,7805 Btulb
o
F k = 0,09824 Btujam ft
2 o
Fft Dari fig. 28, kern, didapat; D = 0,9912 = 0,0825
ft jam
lb ft
jam lb
ft Gs
D 1533
, 1
1361 ,
25083 0825
, Re
2
= 1794,2935 Dari fig.28, kern, didapat; j
H
= 30
3 1
3 1
09824 ,
1533 ,
1 7805
, 0825
, 09824
, 30
x x
k Cp
D k
j ho
H
= 74,7535Btujam ft
2 o
F Clean Overall Coeficient
F ft
jam Btu
ho hio
ho hio
Uc
o 2
7535 ,
74 6716
, 586
7535 ,
74 6716
, 586
= 66,3049 Btujam ft
2 o
F
Rd Uc
1 Ud
1
Rd =
Uc Ud
1 1
Rd = 3049
, 66
1 4061
, 54
1
Rd = 0,0032 Rd = 0,0032 0,003 Rd
min
... HE memenuhi syarat
Menentukan Pressure Drop,
T
P
» Air Pendingin Mengalir dalam Tube
Re
t
= 18302,099 Dari fig. βθ Kern, didapat harga ƒ = 0,000βη
2 2
in ft
Dari tabel 6 Kern, didapat harga spesifik gravity = 1,0
10 22
, 5
10 2
S ID
x Ln
Gt f
Pt
1 12
87 ,
10 22
, 5
1 16
2606 ,
439856 00025
,
10 2
2 2
2
ftx x
x ft
ft jam
lb in
ft
2045 ,
psi
Gt = 439856,2606
2
ft jam
lb Dari fig. 27 Kern, didapat harga
025 ,
144 4
. 62
2
2
g v
Maka:
144 4
, 62
2 4
Pr
2
g v
s n
025 ,
1 2
4
= 0,2 psi
Pr Pt
PT
= 0,2045 + 0,2psi = 0,4045psi
T
P
= 0,404η psi 10 psi … HE memenuhi syarat
» Zat Organik Mengalir dalam Shell
Re
s
= 1794,2935 Dari fig. 2
λ Kern, didapat harga ƒ = 0,00γ
2 2
in ft
S = 0,8119tabel 6, Kern 1
14 .
w
4 ,
38 5
16 12
12 1
B L
N
10 22
. 5
1
10 2
S De
N IDs
Gs f
PS
1 8119
, 0825
, 10
22 ,
5 4
, 38
12 10
1361 ,
25083 003
,
10 2
2 2
2
ft x
ft ft
jam lb
in ft
= 0,0173 psi
S
P = 0,0173 psi 2 psi
… HE memenuhi syarat
Kesimpulan
Fungsi : Mengembunkan uap hasil atas menara distilasi sebagai kondensat Jenis : Shell and Tube Exchanger
1. Beban panas kondensor Qc = 782177,8261 Btujam
2. Kebutuhan air pendingin Wa = 29030,5132 lbjam
γ. ΔT
LMTD
= 107,2552
o
F 4. Luas transfer panasA
= 132,5942 ft
2
5. Spesifikasi kondensor Shell
Tube ID = 10 in
P = 1 atm OD = 1 in
ID = 0,87 in at’ = 0,ηλ4 in
2
ao = 0,2618 ft
2
ft BWG = 16
Pitch = 1 ¼ in square pitch Sch no = 40
Passes = 2 Nt = 32
UD trial = 55 BTUjam.ft
2
.
o
F UD
koreksi
= 54,4061 BTUjam.ft
2
.
o
F A = 132,5942 ft
2
A
koreksi
= 134,0416 ft
2
Rd min = 0,003 Rd hitung = 0,0032
ΔPt allow= 10 psi ΔP
hitung
= 0,4045 psi ΔPs allow= β psi
ΔPs
hitung
= 0,0173 psi
ACCUMULATOR ACC
Fungsi : Menampung sementara cairan embunan yang keluar dari Condensor, dengan kondisi operasi P=1 atm, T= 97,4012
o
C Jenis : Tangki Silinder Horizontal
Data yang diketahui: 1. kondisi operasi
P = 1 atm T = 97,4012
o
C 2.
densitas cairan ρl =
3 3
3
3048 ,
4536 ,
3073 ,
50 m
ft x
lb kg
x ft
lb
= 805,8592 kgm
3
Kecepatan volumetris cairan ,Ql Kecepatan volumetris cairan dihitung dengan persamaan :
Ql = Ml ρl dengan :
Ql = kecepatan volumetris cairan ,m
3
j Ml = kecepatan aliran massa cairan ,kgj
ρl = densitas cairan ,kgm
3
Ql =
3
8592 ,
805 6429
, 5380
m kg
jam kg
= 6,6769 m
3
j = 0,2358 cuftdet
Dimensi Accumulator
Dari tabel 5-1 dan 5-2 waktu tinggal cairan dalam accumulator berkisar 5 - 15 menit. Dirancang waktu tinggal cairan t = 5 menit.
Volume cairan : Vl = Qlxt
= 0,2358 Cuftdet x 5 menit x 60 detmenit = 0,01965 Cuft
dirancang volume space 20 dari volume Accumulator. Vac = Vcairan + Vspace
= Vcairan + 0,2 Vac Vac = Vcairan 0,8
= 0,01965cuft 0,8 = 0,02456 cuft
Dari Evan,F.L.,1974 untuk Accumulator 3 HD 5 dirancang HD accumulator = 3
Vac = [π.D² 4].L = [π.D² 4]x γ x D
D = [4Vac π x γ ]
13
= [4 x 0,02456 3,14 x 3 ]
13
= 0,2185 ft H = 3 x 0,2185 ft
= 0,6555 ft
Tebal dinding Accumulator
Tebal dinding Accumulator dihitung dengan persamaan 13.16 Brownell,L.E.,1979 p x ri
t =
+ c
E – 0,6 x p
dengan: t
= tebal dinding accumulator ,in P = internal pressure ,psi
ri = jari-jari accumulator ,in fall = allowable stress bahan ,psi
E = joint effisiensi = 0,85 c = corrosion factor ,in
= 0,125 in Dari tabel 13-1 Brownell,L.E.,1979 dipilih bahan dinding accumulator Carbon steel SA
- 283 grade-C dengan fall = 12650 psi Factor keamanan 20
jika data-data dimasukan kedalam persamaan diatas diperoleh ts =
in psia
x psiax
in psiax
125 ,
64 ,
17 6
, 85
, 12650
311 ,
1 64
, 17
= 0,1271 in Berdasarkan table 5.8 Brownell and young hal. 93 dipilih tebal shell standard
t = 316 in Menghitung tebal head
Tebal head Accumulator dihitung dengan persamaan 13.10 Brownell,L.E.,1979. th =
c 0,2p
- 2.fallxE
D x
p
dengan : D = diameter accumulator ,inc
Jika data-data dimasukan kedalam persamaan diatas diperoleh th =
in psia
x psiax
x in
psiax 125
, 64
, 17
2 ,
85 ,
12650 2
622 ,
2 64
, 17
= 0,1271 in Berdasarkan table 5.8 Brownell and young hal. 93 dipilih tebal head standard t =
316 in
Kesimpulan
Fungsi : Menampung sementara cairan embunan yang keluar dari Condensor Jenis : Tangki silinder horisontal
Kondisi operasi: P = 1 atm
T = 97,4012
o
C Diameter tangki
= 0,2185 ft tinggi tangki
= 0,6555 ft Tebal shell
= 316 in Tebal head
= 316 in
REBOILER RB
Fungsi : Menguapkan cairan yang keluar dari dasar Menara Distilasi pada suhu 111
o
C yang kemudian dimasukkan pada tangki penyimpan CH
3
COOC
3
H
7
T-05
Jenis : Kettle reboiler Panas penguapan hasil bawah
Suhu Referen = 25
o
C Suhu bawah menara = 111
o
C
komponen Massagrmenit Massalbjam
BTUlb M. BTUjam
C
3
H
7
OH 420,8567
55,6689 550
30617,895 CH
3
COOC
3
H
7
20622,6629 2727,8655
272 741963,7641
Total 772581,6591
Maka beban panas reboiler: = 772581,6591 BTUjam
Pemanas menggunakan steam dengan suhu 300
o
F T top = 97,4012
o
C = 207,3222
o
F T bottom = 111
o
C = 231,8
o
F
3138 ,
78 3222
, 207
8 ,
231 F
ntray T
o
F
Suhu cairan yang masuk reboiller: TL = 231,8 F
– 0,3138
o
F = 231,4862
o
F Maka cairan yang masuk reboiller dipanaskan dari suhu 231,4862
o
F hingga suhu 231,8
o
F. Diketahui beban panas reboiller = 772581,6591 BTUjam.
Steam yang digunakan pada suhu T = 300
o
F
Sehingga dari table 7 kern didapat harga: P = 67,013 Psi
∆Hfg = λ10,1 Btulb Kebutuhan steam pemanas:
lb Btu
jam Btu
Hfg Q
Wt 1
, 910
6591 ,
772581
= 848,8975 lbjam = 385,8625 kgjam
Menghitung LMTD
LMTD
1 2
2 1
1 2
2 1
ln t
T t
T t
T t
T
4862 ,
231 300
8 ,
231 300
ln 4862
, 231
300 8
, 231
300
= 68,3568
o
F Cair
Jenuh 300
o
F Liquid
231,4862
o
F Uap
231,8
o
F Uap
Jenuh 300
o
F Rb-01
Route Fluida: Steam pemanas mengalir dalam tube side
Zat organik mengalir dalam shell side
Menghitung Luas Transfer Panas Fluida Panas
T
av
F F
o o
300 2
300 300
μ = 0,015 cp = 0,0363 lbjam.ft Fluida Dingin
T
av
F F
o o
6431 ,
231 2
8 ,
231 4862
, 231
μ = 0,2041 cp = 0,4939 lbjam.ft
Dari table 8 Kern, harga UD = 100 – 200 Btujam.ft
2
.
o
F Diambil UD = 100 Btujam.ft
2
.
o
F
F F
ft jam
Btu jam
Btu LMTD
UD Q
A
o o
3568 ,
68 100
6591 ,
772581 .
2
= 113,0219 ft
2
Dipilih panjang pipa dengan ukuran standart: BWGL = 16ft OD = 1 in
Dari tabel 10 Kern, didapat harga: IDt = 0,87 in
at’ = 0,ηλ4 in
2
ao = 0,2618 ft
2
ft
Jumlah Pipa, Nt
ft x
ft ft
ft L
ao A
Nt 16
2618 ,
0219 ,
113 .
2 2
= 26,9819 Dari tabel 9 Kern, diperoleh HE dengan spesifikasi:
Shell Tube
IDs = 10 in OD=1in,1 14 in square pitch
B = IDs2 = 5in Nt = 32
p = 1 P = 2
A terkoreksi A = Nt x ao x L
= 32 x 0,2618 ft
2
ft x 16 ft = 134,0416 ft
2
UD terkoreksi
F ft
jam Btu
LMTD A
Q UD
o
terkoreksi
3568 ,
68 0416
, 134
6591 ,
772581 .
2
= 84,3185 F
ft jam
Btu
o 2
» Steam Mengalir Dalam Tube
F Ta
o
300 2
300 300
Untuk steam yang mengalir dalam tube, berlaku harga hio = 1500 F
ft jam
Btu
o 2
2 144
594 ,
32 144
2 2
2
ft in
in n
at Nt
at
= 0,066 ft
2
2
066 ,
8975 ,
848 ft
jam lb
at Wt
Gt
2
0833 ,
12862 ft
jam lb
Dari fig 15 Kern, pada suhu T = 300
o
F didapat harga μ steam = 0,01η cp μ = 0,01η cp = 0,0γθγ lbjam.ft
ft jam
lb ft
jam lb
ft Gt
IDt 0363
, 0833
, 12862
12 87
, Re
2
= 25688,7339
» Zat Organik Mengalir Dalam Shell
F F
ta
o o
6431 ,
231 2
8 ,
231 4862
, 231
C = Pt – ODs
=
1 4
1 1
= 0,25 in
in ft
in in
in in
Pt B
C IDs
as 25
, 1
144 5
25 ,
10 144
2 2
= 0,0694 ft
2
2
0694 ,
5343 ,
2783 ft
jam lb
as Ws
Gs = 40108,5634
2
ft jam
lb Dari fig. 28, kern, didapat; D = 0,9912 = 0,0825
Dari fig 15 Kern, pada suhu T = 231,6431
o
F,
didapat harga μ camp = 0,β041 cp μ = 0,β041 cp = 0,4λγλ lbjam.ft
ft jam
lb ft
jam lb
ft Gs
De 4939
, 5634
, 40108
0825 ,
Re
2
= 6699,6487 Dicoba
F ft
jam Btu
ho
o 2
300
ta Ta
ho hio
hia ta
tw
F F
o o
6431 ,
231 300
300 1500
1500 6431
, 231
= 288,6072 F
ta tw
tw
F F
o o
9641 ,
56 6431
, 231
6072 ,
288 Dari fig. 15.11 Kern, P. 474, didapat harga ho 300
F ft
jam Btu
o 2
Sehingga diambil harga ho = 125 F
ft jam
Btu
o 2
Clean Overall Coeficient
125 1500
125 1500
ho hio
ho hio
Uc
F ft
jam Btu
o 2
= 115,3846 F
ft jam
Btu
o 2
Rd Uc
1 Ud
1
Rd =
Uc Ud
1 1
= 3846
, 115
1 3185
,. 84
1
= 0,00319
Rd = 0,00319 0,003 Rd
min
HE memenuhi syarat
Menentukan Pressure Drop,
T
P
» Steam Mengalir dalam Tube
Re
t
= 25688,7339 Dari fig. βθ Kern, didapat harga ƒ = 0,000β
2 2
in ft
Dari tabel 7 Kern, didapat harga spesifik volume = 6,466 00248
, 4
, 62
466 ,
6 1
S
10 22
. 5
10 2
S ID
Ln Gt
f Pt
00248 ,
12 87
, 10
22 ,
5 2
16 0833
, 12862
0002 ,
10 2
2 2
2
ftx x
x ft
ft jam
lb in
ft
= 0,1128psi Gt = 12862,0833
2
ft jam
lb Dari fig. 27 Kern, didapat harga 0,00004psi
Maka:
144 4
. 62
2 4
Pr
2
g v
s n
00004 ,
00248 ,
2 4
1290 ,
psi
Pr Pt
PT
= 0,1128 + 0,1290psi = 0,2418psi
T
P
= 0,β418 psi β psi … HE memenuhi syarat
» Zat Organik Mengalir dalam Shell
Re
s
= 6699,6487 Dari fig. βλ Kern, didapat harga ƒ = 0,00βη
2 2
in ft
S = 0,845 tabel 6, Kern 1
14 .
w
4 ,
38 5
16 12
12 1
B L
N
10 22
. 5
1
10 2
S De
N IDs
Gs f
PS
1 845
, 0825
, 10
22 ,
5 4
, 38
12 10
5634 ,
40108 0025
,
10 2
2 2
2
ft x
ft ft
jam lb
in ft
= 0,035psi
S
P = 0,035 psi 10 psi
HE memenuhi syarat
Kesimpulan
Fungsi : Menguapkan cairan yang keluar dari dasar Menara Distilasi pada suhu 111
o
C yang kemudian dimasukkan pada tangki penyimpan CH
3
COOC
3
H
7
T-05 Jenis : Kettle reboiler
1. Beban panas reboiler = 772581,6591 BTUjam.
2. Media pemanas = steam pada suhu 300
o
F 3. Jumlah steam
= 848,8975 lbjam 4. Luas transfer panas
= 113,0219 ft
2
5. Spesifikasi reboiler
Shell Tube
IDs = 10 in Passes = 1
OD = 1 in IDt = 0,87 in
at’ = 0,ηλ4 in
2
ao = 0,2618 ft
2
ft BWG = 16
Sch = 40 Nt = 32
Pitch = square pitch Passes = 2
U
D
trial = 100 BTUjam.ft
2
.
o
F U
D
koreksi = 84,3185 BTUjam.ft
2
.
o
F A = 113,0219 ft
2
A koreksi = 134,0416 ft
2
Rd min = 0,003 Rd hitung = 0,00319
ΔPt allow = β psi ΔPt hitung = 0,β418 psi
DEKANTER
Fungsi : Memisahkan fase berat berupa CH
3
COOH, Na
2
SO
4
, H
2
O dan fase ringan berupa CH
3
COOC
3
H
7,
C
3
H
7
OH, dan H
2
O. Jenis : Dekanter horizontal
Komponen Massa Masuk Kgjam
Mol kmoljam
CH
3
COOH 604.954
10,6473 C
3
H
7
OH 604.954
10,277 CH
3
COOC
3
H
7
3085.261 137,0603
H
2
O 575
9,6642 Na
2
SO
4
7.013 0,048
TOTAL 38046,3712
634,8036
Ukuran Alat Dekanter Lapisan Atas
Komponen Massa kgjam
Densitas Fraksi Mol X
C
3
H
7
OH 19984,67704
804,6 0,671
CH
3
COOC
3
H
7
13705,4997 887,8
0,271 H
2
O 513,61
1000 0,0575
Total 34203,79
1
ave
= X
i
.
i
=0,671x804,6kgliter+ 0,271x887,8kgliter + 0,0575x1000kgliter
= 837,4804 kgliter x
3
cm 1000
liter 1
x
3 3
kgcm 1
lbft 43
, 62
= 52,2839 lbft
3 Ave
= 0,0328
12
= 0,0328 52,2839 lbft
3 12
= 0,2372 cP x
cP 1
lbft.jam 2,42
x
ik det
3600 jam
1
= 1,5945x 10
-4
lbft.detik
Lapisan Bawah
Komponen Massa kgjam
Densitas kgliter Fraksi Mol X
C
3
H
7
OH 285,67286
804,6 0,034
CH
3
COOH 1239,8715
1380 0,148
H
2
O 2002,58
1000 0,796
Na
2
SO
4
21,9873 2698
0,001 CH
3
COOC
3
H
7
292,47 887,8
0,021 Total
3842,59 1
Ave
= X
i
.
i
= 0,034x804,6grliter + 0,148x1380grliter + 0,796x1000grliter + 0,001x2698 grliter + 0,021x887,8grliter
= 1049,82938 grliter x
3
cm 1000
liter 1
x
3 3
grcm 1
lbft 43
, 62
= 65,541 lbft
3 Ave
= 0,0328
12
= 0,0328 65,541 lbft
3 12
= 0,2655 cP x
cP 1
lbft.jam 2,42
x
ik det
3600 jam
1
= 1,7847 x 10
-4
lbft.detik
Waktu Pemisahan
t =
b a
100
Persamaan 2-15 Mc Cabe Smith dimana :
t = Waktu Pemisahan , jam = Viskositas Campuran , cP
a
= Densitas Cairan Berat , Kgm
3
b
= Densitas Cairan Ringan , Kgm
3
t =
837,4804 -
1049,82938 0,5027
x 100
= 0,2367 jam = 14,202 menit Faktor keamanan = 20
Volume lapisan atas =
3 -3
lbft 52,2839
lbkg 2,2046.10
x kgjam
79 ,
34203
x 14,202 menit = 20,4827 ft
3
Volume Lapisan Bawah =
3 -3
lbft 65,541
lbkg 2,2046.10
x kgjam
842,59 3
x 14,202 menit = 1,8356 ft
3
Volume Total = 20,4827 ft
3
+ 1,8356 ft
3
= 22,3183 ft
3
Volume Tangki = 1,2 x 22,183 ft
3
= 26,7819 ft
3
Dipakai tangki horizontal jenis ellipsoidal head dengan perbandingan L:D = 2:1 V
Total
= V
Shell
+ 2V
Head
=
4 L
.D
2
+
24 D
. 2
3
=
4
D
2
2D +
24 D
. 2
3
=
24 .D
2 D
. 12
3 3
=
24 D
. 14
3
=
12 D
. 7
3
V
Total
=
12 D
. 7
3
26,7819 ft
3
=
12 D
. 7
3
D
3
= 14,6216 ft
2
D = 2,445 ft L = 4,89 ft
Persamaan 2-13 Mc Cbe Smith ZA
i
= ZA
Z
- Z
B
A B
= ZA
Z
– Z
T
– ZA
i
A B
ZA
Z
= ZA
i
+ ZA
T
– ZA
i
A B
Dimana :
ZA
Z
= Tinggi Cairan berat pada saluran keluar tangki ZA
i
= Tinggi cairan lapisan bawah Z
B
= Tinggi cairan lapisan atas Z
T
= Tinggi cairan total dalam tangki
A
= Densitas Cairan Berat
B
= Densitas Cairan Ringan V
=
2 .
D .
2
Z
Z
B
=
2
.D V
. 2
=
ft 2,445
x ft
20,482 x
2
3
= 5,3357 ft Z
A
=
2
.D V
. 2
=
ft 2,445
x ft
1,8356 x
2
3
= 0,4782 ft Tinggi cairan total = 5,3357ft + 0,4782 ft
= 5,8139 ft ZA
Z
= 0,4782 ft + 5,3357 ft – 0,4782 ft
3 3
lbft 541
, 65
lbft 2839
, 52
= 4,3532 ft
Menentukan Tebal Dinding Tangki :
Dari persamaan 13.1 Brownel hal 254
P x D t
s
= + C
2 fall x E – 0,6 P
Dimana : t = Tebal dinding
p = Tekanan operasi E = welded butt join efisiensi
F = Maximum allowable stress D = Diameter
C = Faktor korosi
Bahan konstruksi yang digunakan adalah Stainless Steel SA – 167 type 316 dengan data
– data sebagai berikut : Tegangan maximal yang diijinkan fall = 18750 psia
Efisiensi sambungan E untuk Double Welded Butt Joint = 0.8 Faktor korosi C = 0.125 in
Tekanan Perancangan = 1 atm Digunakan faktor keamanan sebesar 20 , maka
P = 1,2 x 1atm x 14,7psiaatm = 17,64 psia
t =
] 64
, 17
6 ,
80 ,
18750 [
2 1
12 445
, 2
64 ,
17 psia
x psiax
ft in
ftx psiax
+ 0,125 in = 0,14225 in
Sehingga dipilih tebal plat standart = 316 in
Menentukan Tebal Head Tutup :
Bahan konstruksi yang digunakan adalah Stainless Steel SA – 167 type 316 dengan data
– data sebagai berikut : Tegangan maximal yang diijinkan fall = 18750 psia
Efisiensi sambungan E untuk Double Welded Butt Joint = 0.8
Faktor korosi C = 0.125 in
menurut Brownell and Young hal. 256 untuk mencari tebal head digunakan persamaan sebagai berikut :
P x D t
h
= + C
2 fall x E – 0.2 P
= ]
64 ,
17 2
, 80
, 18750
2 1
12 445
, 2
64 ,
17 psia
x psiax
x ft
in ftx
psiax + 0,125 in
= 0,14225 in sehingga digunakan tebal head t
h
standart = 316 in.
Kesimpulan
Tugas : Memisahkan fase berat berupa CH
3
COOH, Na
2
SO
4
, H
2
O dan fase ringan berupa CH
3
COOC
3
H
7,
C
3
H
7
OH, dan H
2
O. Bentuk
: Dekanter horizontal Kondisi operasi
: P = 1 Atm T = 50
o
C Waktu pemisahan
: 14,202 menit Diameter dekanter
: 2,445 ft Panjang decanter
: 4,89 ft Tinggi cairan
: 5,8139 ft Bahan
: Stainless Steel SA – 167 type 316
Tebal dinding tangki : 316 in
Tebal head : 316 in
LAMPIRAN PERHITUNGAN UTILITAS
Utilitas berfungsi untuk menyediakan bahan-bahan penunjang untuk mendukung kelancaran pada sistem produksi di seluruh pabrik. Unit-unit yang ada di utilitas terdiri
dari : Unit penyediaan dan pengolahan air Water system dan steam Steam generation
system Unit penyedia udara instrumen Instrument air system
Unit pembangkit dan pendistribusian listrik Power plant and Power distribution system