Koefisien transfer massa CO Menghitung konstanta kecepatan reaksi Menghitung parameter konversi M

commit to user Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat dari Sodium Carbonat dan CO 2 K apasit as 100.000 t on t ahun PENDAHU LU AN 168 168 I 2 1 BL 3 1 BL μc ρc . ρc μc . g 42 . k            

2. Penentuan Parameter Konversi M a. Diffusivitas carbon dioksida terlarut ke dalam cairan

Dengan : BL  = Difusivitas CO 2 dalam pelarut, m 2 s Ö = Faktor disosiasi pelarut air,Ö = 2,26 BM = Berat molekul campuran cairan, kgkmol T = Suhu reaktor, K ì L = Viskositas cairan, kgm.s v B = Volume molal CO 2 pada titik didihnya, m 3 kmol = 0,034 m 3 kmol BL  = 1,46.10 -9 m 2 s = 5,26.10 -6 m 2 jam

b. Koefisien transfer massa CO

2 di fase cair Untuk rancangan perforated plate Dengan : K BL = Koefisien transfer massa CO 2 pada fase cair, ms g = Percepatan gravitasi, ms 2   0,6 B 2 1 18 BL v . T . BM . φ . 117,3.10 L       0,6 B 2 1 18 BL v . T . BM . φ . 117,3.10 L     commit to user Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat dari Sodium Carbonat dan CO 2 K apasit as 100.000 t on t ahun PENDAHU LU AN 169 169 I ìc = Viskositas cairan, kgm.s ñc = Densitas cairan, kgm 3 BL  = Difusivitas oksigen ke dalam cairan pada fase cair, m 2 s k BL = 2,924.10 -4 ms = 1,053 mjam

c. Menghitung konstanta kecepatan reaksi

Reaksi 1 Na 2 CO 3 s + H 2 O L + CO 2   2NaHCO 3 A + B C dapat dituliskan : Untuk persamaan 1 : Karena CO 2 konstan, maka : C B0 =C B B A A C C k r     t . C 98 , 1 ln k t . C X 1 ln k t . k.C X 1 ln dt C k x - 1 dx C . x - 1 C . k dt dX C C . x - 1 C . k dt dC C . x - 1 C . k r C . C k. r B0 B0 A B0 A B0 t X A A B0 A A0 A A0 B0 A A0 A B0 A A0 A B A A                               commit to user Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat dari Sodium Carbonat dan CO 2 K apasit as 100.000 t on t ahun PENDAHU LU AN 170 170 I dimana : X A = konversi sodium carbonat Diketahui konversi = 98 US.Patent; 725,584,1 C B0 = 2,158E-8 kmolcm 3 t = 60 menit k = 3,021E+00 m 3 kmol.menit = 5,035E-02 m 3 kmol.s = 1,813E+02 m 3 kmol.jam

d. Menghitung parameter konversi M

H M H 2 2 BL BL A r k . C . k   M H = 0,09411 Nilai 0,02Mh2 sehingga transfer massa dan reaksi kimia sama – sam berpengaruh..

3. Penentuan Kecepatan Reaksi

k = 1,813E+02 m 3 kmol.jam C AO = 3,1880 kmolm 3 C BO = 2,1583E-02 kmolm 3 x A = 0,98 -r A = 2,4943E-01 kmolm 3 .jam commit to user Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat dari Sodium Carbonat dan CO 2 K apasit as 100.000 t on t ahun PENDAHU LU AN 171 171 I

4. Perancangan Perforated Plate

Digunakan perforated plate dengan susunan triangular pitch dengan pertimbangan :  Jumlah lubang tiap satuan lebih besar daripada susunan square pitch  Ukuran reaktor menjadi lebih kecil dan turbulensi lebih terjamin Susunan orifice : commit to user Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat dari Sodium Carbonat dan CO 2 K apasit as 100.000 t on t ahun PENDAHU LU AN 172 172 I  Mencari laju alir gas masuk reaktor Qg Qg = 0,159 m 3 s = 159084,152 cm 3 s  Mencari d bo Dengan, do = 0,12 cm perry 5ed, : 0,024-0,95 cm = 0,0012 m d bo = 0,0014 m 0,1423 cm  Mencari laju alir tiap orifice Qgo = 0,1068 cm 3 s  Mencari luas tiap orifice Lo = 0,01130 cm 2  Mencari jumlah orifice No = 1.489.496 commit to user Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat dari Sodium Carbonat dan CO 2 K apasit as 100.000 t on t ahun PENDAHU LU AN 173 173 I  Mencari nilai pitch k = 1, diambil = 3,5 c = 0,498 cm  Mencari jumlah luas orifice L to = 16.873,260 cm 2  Mencari luas perforated plate Mencari presentase luas total orifice terhadap perforated plate D pc = 0,241 diplotkan pada grafik, diperoleh nilai a commit to user Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat dari Sodium Carbonat dan CO 2 K apasit as 100.000 t on t ahun PENDAHU LU AN 174 174 I a = 0,055 Lp = 306.131,991 cm 2

5. Menentukan Diameter dan Tinggi Cairan

 Menentukan diameter reaktor D R = 624,481 cm = 6,245 m  Trial tinggi reaktor L RO = Hcair + Hgas + Hcoil = 10 m  Tekanan gas rata-rata dalam reaktor P gr = 3,007 atm  Diameter gelembung gas rata-rata dalam reaktor D Br = 0,00143 m commit to user Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat dari Sodium Carbonat dan CO 2 K apasit as 100.000 t on t ahun PENDAHU LU AN 175 175 I  Kecepatan terminal gelembung V t = 0,112 ms  Waktu tinggal gelembung dalam reaktor Dengan asumsi kecepatan naik gelembung di dalam reaktor konstan pada kecepatan terminalnya. ฀ g = 89,572 s  Volume tiap gelembung V go = 1,543E-09 m 3 = 0,00154 cm 3  Jumlah gelembung tiap orifice per satuan waktu N go = 69 buahs  Jumlah gelembung total dalam reaktor N gt = 9.235.306.028 buah commit to user Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat dari Sodium Carbonat dan CO 2 K apasit as 100.000 t on t ahun PENDAHU LU AN 176 176 I  Volume gas gelembung total di dalam reaktor V gt = 14.249.525 cm 3 = 14,250 m 3  Menentukan volume cairan Dari neraca massa sodium carbonat di cairan dalam reaktor, di dapat : Fc CA in – CA out = -rAV gc I- έ k = 181,2584 m 3 kmol.j C AO = 3,1888 kmolm 3 C BO = 2,1583E-02 kmolm 3 Xa = 0,98 -rA = 2,4943E-01 kmolm 3 j Vcair = 301,2758 m 3 Jadi : Vgas+cair = 315,5254 m 3  Menentukan tinggi cairan D = 6,245 m V = 0,25 ฀D 2 H H = 10,307 m B0 A A0 A B A A C . x - 1 C . k r C . C k. r     commit to user Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat dari Sodium Carbonat dan CO 2 K apasit as 100.000 t on t ahun PENDAHU LU AN 177 177 I  Menentukan hold up gas εg = 0,045  Luas permukaan interface A g = 188,970 m 2 m 3

6. Penurunan Tekanan Pressure Drop 1.

Dry Pressure Drop Dry pressue drop merupakan pressure drop aliran gas akibat friksi di dalam hole orifice. Dimana hole dianggap sebagai tabung pendek dengan tebal plate sama dengan tinggi tabung. Treybal, 1981, hal 171 dimana : h D = dry pressure drop Vo = kecepatan linier gas lewat hole, ms = 0,094 ms do = diameter hole = 0,0012 m L = tebal plate Tebal plate dari Treybal, tabel 6,2, hal 169: Untuk bahan Stainless Steel dan do = 1,2 mm, maka Ldo = 0,65                      2 n o o n o L g o A A 1 d . . 4 A A 25 . 1 4 . 2.g V f L C h o D   commit to user Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat dari Sodium Carbonat dan CO 2 K apasit as 100.000 t on t ahun PENDAHU LU AN 178 178 I L = 0,00078m = 0,78 mm Co = koefisien orifice = 1,09doL0,25 = 1,2139426 Ao = luas orifice, m 2 = 1,13. 10 -6 m 2 An = luas perforate plate, m 2 = 3,06. 10 1 m 2 ρL =densitas cairan = 1389,2899 kgm 3 Qgo = 1,068 . 10 -7 m 3 s Reh = Bilangan Reynold gas lewat hole Vo = 0,094 ms ρ g = 6,9308 kgm 3 μg = 1,970. 10 2 μpoise = 1,970. 10 -4 cp = 1,970.10 -7 kgm.s Reh = 3990 f = Faktor friksi Fanning = 0,079Re0,25, untuk aliran turbulen 2000Re100.000 f = 0,009940083 h D = 4,45. 10 -5 m

2. Hydraulic Head

Pressure drop akibat gaya hidrostatis cairan dalam reaktor. Treybal, 1981, hal 172 g o g eh μ .d Vo. ρ R  commit to user Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat dari Sodium Carbonat dan CO 2 K apasit as 100.000 t on t ahun PENDAHU LU AN 179 179 I h L = tinggi cairan = 10,3068 m

3. Residual Gas Pressure Drop

Pressure drop akibat pembentukan gelembung gas. Treybal, 1981, hal 172 σL = 0,53 Nm g = 9,8 ms h R = 0,195 m Total Pressure Drop Pt ht = h D + h L + h R = 10,502 m Pt = ht  L g = 1,4484 atm

7. Dimensi Reaktor a. Tipe

Jenis reaktor = Tangki tertutup, silinder tegak Alasan pemilihan = Process vessel, menjaga tekanan P1 atm dan suhu tetap Head = Flanged dished head torisperical Alasan pemilihan = Cocok untuk tekanan antara 15 - 200 Psig

b. Kondisi operasi