5.30 Pressure Swing Adsorption Unit A-501
Fungsi : memurnikan produk gas Hidrogen
Bahan konstruksi : SA – 30 carbon steel
Bentuk : Vertical vessel
Jumlah : 4 unit
Umpan Produk
ALUMINA BED
CARBON BED
ZEOLITE BED
sdg
H
s
D
sd
H
h
sd
H
h
Gambar LC.12A Unit Pressure Swing Adsroption PSA
Data Desain : Laju alir massa gas F
gas
= 1245,21 kgjam
Densitas gas ρ
gas
= 0,851839 kgm
3
Suhu inlet =
30
o
C Tekanan inlet
= 24,497 atm
= 355 psia
Universitas Sumatera Utara
1. Menghitung kebutuhan adsorben per kolom PSA VSA6 Zeolite :
bulk density ρ
zeolite
= 650 kgm
3
kapasitas adsorbsi w =
3842,3 lbton H
2
Jumlah adsorben =
264,6654 kg Safety factor, SF
= 25
Adsorben yang dibutuhkan = jumlah adsorben × 1 + SF
= 264,6654 × 1 + 0,25
= 330,3082 kg
= 729,358 lb
Adsorben VSA6 Zeolite yang dibutuhkan per kolom = 729,358 4 =
82,708 kg
Active carbon :
bulk density ρ
active carbon
= 470 kgm
3
kapasitas adsorbsi w =
5733,6 lbton H
2
= 394,942 kg
Jumlah adsorben =
394,942 kg
Safety factor, SF =
25 Adsorben yang dibutuhkan =
jumlah adsorben × 1 + SF =
394,942 × 1 + 0,25
= 493,678 kg
= 1088,371 lb
Adsorben Active carbon yang dibutuhkan per kolom = 188,371 4
= 123,419 kg
Alumina :
bulk den sity ρ
alumina
= 770 kgm
3
kapasitas adsorbsi w =
810,9 lbton H
2
= 55,856 kg Jumlah adsorben
= 55,856 kg
Safety factor, SF =
25 Adsorben yang dibutuhkan =
jumlah adsorben × 1 + SF =
55,856 × 1 + 0,25 =
69,820 kg =
153,927 lb Adsorben Alumina yang dibutuhkan per kolom
= 17,455 kg Total adsorben yang dibutuhkan per kolom:
= 330,832 + 493,678 + 69,820
Universitas Sumatera Utara
= 894,330 kg
= 1971,650 lb
2. Perhitungan ukuran adsorber :
Volume adsorben VSA6 Zeolite yang dibutuhkan per kolom V
zeolite
: =
Adsorben yang dibutuhkan ρ
zeolite
= 330,832 650
= 0,5089 m
3
Volume adsorben Active carbon yang dibutuhkan per kolom V
Active carbon
: =
Adsorben yang dibutuhkan ρ
active carbon
= 493,678 470
= 1,0503 m
3
Volume adsorben Alumina yang dibutuhkan per kolom: =
Adsorben yang dibutuhkan ρ
alumina
= 69,82 770
= 0,02266 m
3
Volume total V
t
adsorben yang dibutuhkan per kolom: V
t
= V
zeolite
+ V
Active carbon
+ V
Alumina
= 0,5089 + 1,0503+ 0,02266
= 1,582 m
3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki H
s
: D = 3 : 1 Volume silinder, V
t
=
3 2
2
4 3
3 4
4 D
D D
H D
s
π π
π =
× =
×
Diameter kolom, D =
3
3 4
t
V π
=
3
582 ,
1 3
4
π
= 0,8757 m
Tinggi kolom, H
s
= 3 × D
= 3 × 0,8757 =
2,6270 m
Universitas Sumatera Utara
3. Menghitung tebal dinding PSA
Referensi yang digunakan dalam perhitungan tebal dinding t
s
adalah dalam Silla,H., 2003, page. 279-284
ts =
α
s
×D + tc α
s
= P
S P
H
2 ,
1 2
− ×
×
ε
tc = korosi yang diizinkan inch
= 18 inch = 0,125 inch P
= tekanan desain psig = Po + 25 psig
Po = tekanan operasi psig
= 355 psig P
= 380 psig D
= diameter dalam PSA inch = 34,475 inch
= 40 inch pembulatan 6 inch tambahan ε
H
= faktor efisiensi pengelasan Karena D 30 inch, pengelasan dilakukan secara longitudinal.
ε
H
juga tergantung dengan tipe inspeksi sinar X. Tanpa sinar X, diperoleh :
ε
H
= 0,8 S
= stress yang diinginkan psia Bahan konstruksi yang digunakan adalah karbon steel.
Dari table 6-37, Perry’s CEH, untuk T
operasi
= 110
o
F. S
= 133,074 Mpa = 19300,75 psia Maka,
αs =
5 ,
80 3
2 ,
1 75
, 19300
9 ,
2 380,5
× −
× ×
= 0,0024896 inch dan
ts = 0,0024896×40 + 0,125 inch
= 0,6305 inch = 16,0150 mm
Universitas Sumatera Utara
4. Perhitungan desain tutup kepala atas dan bawah
Desain tutup menggunakan torispherical head
t
H
D H
h
Gambar LC.12B Tutup PSA menggunakan torispherical head
Dimana: HD
= ¼ t
H
= α
H
×D + tc α
H
= P
S P
H
2 ,
2 104
, 1
− ×
× ×
ε
=
380,5 2
, 75
, 19300
8 ,
2 380,5
104 ,
1 −
× ×
= 0,001361 t
H
= 0,002353×40+ 0,125 = 0,6762 inch
= 17,175 mm H
h
= ¼ × 40 = 10,1186 inch
= 257,013 mm
Universitas Sumatera Utara
5.31 Tangki PSA Off-gas D502
Kategori