PRA RENCANA PABRIK ACRYLONITRILE DARI ETHYLENE CYANOHYDRINE FENGAN PROSES DEHIDRASI
BAB VI PERANCANGAN ALAT UTAM A
VI. A. Ket erangan Alat Nama Alat
: M ain Reakt or Kode Alat
: R – 210 Fungsi
: Unt uk proses dehidrasi Et hylene Cyanohidrine unt uk menghasilkan Acrylonit rile dan air
Type : Silinder t egak dengan t ut up at as dan baw ah berbent uk dished head
dilengkapi dengan t ube dan dist ribut or Bahan Konst ruksi
: Carbon St eel, SA – 283 Grade C Dasar Pemilihan : mempermudah mempert ahankan keadaan yang st eady st at e
Rat e Bahan : 2800,3516 Kg = 6173,6551 lb jam
Kondisi operasi : Suhu Operasi = 250 – 300 °C Kirk Ot hmer
Tekanan Operasi = 29,4 psi Kirk Ot hmer
Proses Operasi : Cont inuous dengan w akt u reaksi 4,3 det ik
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
PRA RENCANA PABRIK ACRYLONITRILE DARI ETHYLENE CYANOHYDRINE DENGAN PROSES DEHIDRASI
VI. B. Prinsip Kerja Berdasarkan pert imbangan at as fase zat yang bereaksi, pemakaian bahan dan
kapasit as produksi, maka reakt or dapat dibedakan jenisnya yait u Reakt or Berpengaduk M ixed Flow dan Reakt or Pipa Alir Plug Flow . Pada reakt or ini, et hylene cyanohidrine
merupakan fase gas, maka dapat dipilih jenis react or pipa alir Plug Flow unt uk memudahkan dan mempercepat kont ak reaksi. Disamping efisiensi kont ak, dit injau
dari aliran fluida yang masuk react or t idak mengalami pencampuran, akan t et api langsung bereaksi, t anpa ada kesempat an unt uk t erkont aminasi dengan bahan –
bahan yang lain. React or pipa alir plug flow ini berupa silinder t egak dengan t ut up at as dan
baw ah berbent uk st andar dished head yang dilengkapi dengan t ube. Umpan et hylene cyanohidrine dengan t ekanan 2 at m masuk dari kat up baw ah react or melalui nozzle.
Reakt an mengalir melalui t ube yang berisi kat alis alumina sedangkan media pemanas berupa st eam dialirkan melalui shell unt uk menjaga suhu dalam react or.
Produk dikeluarkan set elah mencapai w akt u reaksi yang di t ent ukan dimana valve pengeluaran produk yang berada pada t ut up at as dikendalikan oleh alat cont rol secara
ot omat is.
VI. C. Kondisi Operasi Suhu Operasi
: 250 – 350 psia Tekanan Opeasi
: 29,4 psia = 2 at m Wakt u Tinggal
: 4,3 det ik Rat e Bahan M asuk
: 2800,3516 Kg Jam = 61736551 lb jam Rat e Produk
: 2800,3516 Kg Jam = 61736551 lb jam
VI. D. 1. Reakt or VI. D. 1. A. Dimensi Reakt or
Bent uk Reakt or : Silinder t egak, t ut up at as dan baw ah berbent uk dished head
dilengkapi dengan t ube dan dist ribut or Wakt u Operasi
: 1 jam proses
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
PRA RENCANA PABRIK ACRYLONITRILE DARI ETHYLENE CYANOHYDRINE DENGAN PROSES DEHIDRASI
Suhu Operasi : 250 – 350 °C
Wakt u Tinggal : 4,3 det ik = 0,0012 jam
Penet uan Volume Tangki : Kondisi feed :
Komponen M assa
Fraksi BM
µ cP C
3
H
5
NO
g
277,6924 0,0992
71,08 0,0103
C
2
H
6
O
2g
5,2115 0,0019
62,07 0,0130
HCN
g
3,9247 0,0014
27,03 0,0142
H
2
O
g
647,8609 0,2314
18,02 0,0155
C
3
H
3
N
g
1865,6332 0,6662
53,06 0,0121
Tot al 2800,3226
1,0000
BM campuran = 0,0992 x 71,08 + 0,0019 x 62,07 + 0,0014 x 27,03 + 0,2314 x
18,02 + 0,6662 x 53,06 = 46,7206
Ρ
cam puran pada P =2 at m = 1520 mm Hg, T = 250 °C
Rat e bahan = 6173,6551 lb jam Volumet ric bahan =
Digunakan kat alis alum ina dengan diam et er 8 m m
Dimana bulk density = 59,3063 lbcuft ; ε porosity = 23
Wakt u t inggal = wakt u reaksi = 4,3 det ik = = 0,0012 jam
Direncanakan w akt u t inggal = 0,0012 jam , sehingga : Volume bahan = 45427,9257 cuft jam x 0,0012 jam = 54,5135 cuft
Volume t ot al t ube kat alis jika porosit y kat alis 23 :
Asum si : volum e yang dibut uhkan unt uk reaksi = volum e t ube kat alis = volum e t ube. Volume st eam t idak diperhit ungkan karena hanya m elew at i shell saja.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
PRA RENCANA PABRIK ACRYLONITRILE DARI ETHYLENE CYANOHYDRINE DENGAN PROSES DEHIDRASI Digunakan : 1 in 16 BWG 1 9 16 in t riangular pit ch
Area per t ube = 0,2932 ft
2
kern, t able 10 Digunakan panjang t ube ; L = 9 ft
Volume t iap t ube = 0,2932 ft
2
x 9 ft = 2,6388 cuft
Dari t able 9 Kern hal. 842, didapat jum lah t ube yang m endekat i dengan 90 t ube Unt uk ¾ in OD pada 1 5 16-in t riangular pit ch adalah 90 buah
Sehingga volum e kat alis menjadi = volume per t ube x jum lah t ube
= 2,6388 cuft x 90 = 237,4920 cuft
Penentuan ukuran tangki dan ketebalannya
Penentuan tekanan design
P operasi = 29,4 psi
P design diam b il 10 lebih besar dari P operasi unt uk fact or keam anan P design = 1,1 x 29,4 = 32,34 psi
Penentuan tebal shell
Tebal shell berdasarkan ASM E Code unt uk cylindrical t ank :
Dengan : t min
=t ebal shell m inimum ; in P
= t ekanan t angki ; psi
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
PRA RENCANA PABRIK ACRYLONITRILE DARI ETHYLENE CYANOHYDRINE DENGAN PROSES DEHIDRASI ri
= jari – jari t angki ; in 1 2 D
C = fact or korosi
; in digunakan 1 8 in E
= fact or pengelasan, digunakan double w elded, E = 0,8 F
= st ress allow able, bahan komst ruksi Carbon St eel SA – 283 grade C M aka, f = 12650 psi Brow nell, T.13 -1
P design = 32,34 psi
R = ½ D = ½ x 72 = 36 in
Dimensi tutup, dished :
Unt uk D = 72 in denga t
s
= 3 16 in, dari Brow nell t able 5.7 didapat Icr = 4 3 8 in dan rc = 72 in Tebal st andart t orispherical dished :
Dengan : t
h
= t ebal dished minim um ; in
P = t ekanan t angki
; psig Rc
= knuckle radius ; in B Y, T-5.7
E = fact or pengelasan, digunakan double w elded, E = 0,8
F = st ress allow able, bahan konst ruksi Carbon St eel SA-283 grade C
m aka f = 12650 psi Brow nell, T.13-1 C
= fact or korosi, diam bil 1 8 in P design
= 32,24 psig
volum e dished = 1,05 x h
2
3Rc – h
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
PRA RENCANA PABRIK ACRYLONITRILE DARI ETHYLENE CYANOHYDRINE DENGAN PROSES DEHIDRASI = 1,05 x 0,8039
2
3 x 6 – 0,8039 = 11,6687 cuft
Penentuan dimensi tutup atas, dished :
ID shell = 72 in a
= ID 2 = 36 in unt uk D = 72 in dengan t
s
= 3 16 in, dari Brow nell Table 5.7 didpat : Rc r
= radius of dish = 72 in
icr r = inside crow n rsaleh = 4 3 8 in
= 36 – 4,3750 = 31,6250 in BC = r – icr
= 72 – 4,3750 = 67,625 in = 59,7746 in
= 72 – 59,7746 = 12,2254 in sf
= st raight flange = dipilih 2 in
= 2 in Brow nell, T.5.6 t
= t ebal dished = 5 16
= 0,3125 in OA
= t + b +sf = 0,3125+12,2254+2
= 147,5379 in
Perhitungan system distributor
Rat e bahan = 2800,3516 kg = 6173,6551 lb jam
ρ bahan
= 0,1359 lb cuft
= 757,1321 cuft m enit = 12,6189 cuft dt
Di opt im um unt uk t urbulen, Nre 2100 digunakan persam aan 15 pet ers : Diamet er opt imum = 3,9 x q
f 0,45
x ρ
0,13
dengan : q
f
= fluid flow rat e ; cfs
ρ
= fluid densit y ; lb cuft
Diamet er opt imum = 3.9 x 12,6189
0,45
x 0,1359
0,13
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
PRA RENCANA PABRIK ACRYLONITRILE DARI ETHYLENE CYANOHYDRINE DENGAN PROSES DEHIDRASI Diamet er pipa opt imum = 9,4155 in
Pet ers, 3
t h
ed, pers. 15, hal 434 Dipilih pipa 10 in, sch 40
Brow nell Ap. K OD
= 10,75 in ID
= 10,02 in = 0,835 ft
A = 0,5479 ft
2
kecepat an aliran, µ cam puran
= 0,0052 cP 1cP = 0,000672 lb ft .dt = 3,4944.10
-6
lb ft .dt
dengan Nre 2100 unt uk m enent ukan diam et er dist ribut or digunakan persam aan 6.5 dari Treybal halam an 141 : dp = 0,0071 x Nre
-0,05
dengan : dp = diamet er dist ribut or
; ft dp = 0,0071 x 747917,4285
-0,05
= 0,0036 ft = 1,097 mm 1 ft = 304,8 m m dipilih ukuran diam et er = 1,5 m m = 0,0049 ft
unt uk pem asangan sejajar at au segaris pada pipa, jarak int erfae C dianjurkan inim al m enggunakan jarak 3 dp. maka C = 3 x 0,0049 ft = 0,0147 ft
Diamet er dist ribut or t ot al OD = dp + ½ jarak = 0,0049 + ½ 0,0147 = 0,0123 ft
M enentukan pressure drop di reactor
ket erangan :
ΔP
= P
1
– P
2
P
1
= Tekanan gas m asuk react or, Pa P
2
= Tekanan gas keluar react or, Pa
ρ
= Densit as gas rat a – rat a pada P
1
+ P
2
2
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
PRA RENCANA PABRIK ACRYLONITRILE DARI ETHYLENE CYANOHYDRINE DENGAN PROSES DEHIDRASI G’
= m A m
= rat e massa, kg s
Luas area dari bed A = π 4 . ID
2
; kg m Dp
= Diam et er part ikel alum ina kat alis, m
ΔL
= t inggi pipa, m
ε
= porosit y kat alis
dimana : µ
rat a-rat a
= µ in + µ out 2, Pa.s diket ahui :
P
1
= 2 at m Dp
= 0,95 mm = 0,0095 m
ID shell = 72 in = 1,8288 m
A
= π 4 . ID
2
= 3,14 4 x 1,8288
2
= 2,6255 m
2
m = 2800,3516 kg jam
= 0,7779 kg s G’
= m A = 0,7779 2,6255
= 0,2963 kg m
2
µ in = 0,0052 cP
µ out = 0,01005 cP
µ
rat a-rat a
= 0,0052 + 0,01005 2 = 0,007625 cP = 7,625 . 10
-6
Jenis kat alis : alum ina
Bent uk : padat an bola
Bulk densit y : 59,3063 lb ft
3
Dp : 3 – 8 mm , Dp yang digunakan = 8 mm = 0,008 m
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
PRA RENCANA PABRIK ACRYLONITRILE DARI ETHYLENE CYANOHYDRINE DENGAN PROSES DEHIDRASI Wakt u t inggal : 4,3 dt
Volume ruang kosong = rat e volum et ric x w akt u t inggal = 45427,9257 cuft jam x 0,0012 jam = 54,5135 cuft
Volume bed kat alis = 54,5135 0,23
= 237,0152 cuft Volume Solid
= Volum e t ot al bed kat alis – volume ruang kosong = 237,0152 – 54,5135
= 182,5017 cuft m assa solid
= bulk densit y x volume solid = 59,3036 lb ft
3
x 182,5017 ft
3
= 10823,0078 lb =4909,2081 kg
t rial error densit as gas, dimana P
2
t idak diket ahui nilainya
M = BM cam p
=46,7206 kg mol R
= 8314,34 m
3
. Pa km ol . °K T
= 273,15 + 250 = 523,15 °K P
1
= 2 at m = 2,0265 . 10
5
Pa P
av
= P
1
+ P
2
2
diasumsi ΔP =
1,8500 . 10
3
Pa P
2
= P
1
-
ΔP
= 2,0265 . 10
5
– 1,8500 . 10
3
= 2,0080 . 10
5
Pa
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
PRA RENCANA PABRIK ACRYLONITRILE DARI ETHYLENE CYANOHYDRINE DENGAN PROSES DEHIDRASI = 2,0173 . 10
5
Pa
= 2,1668 kg m
3
N
re ,p
= 423,7359
trial ΔP, dimana jika nilai ΔP dimasukkan pada pers 3.1
-21 maka nilainya sam a dengan 1,7854,
kemudian nilai ΔP yang baru didapat, digunakan untuk menggantikan nilai ΔP asusi untuk mendapatkan ρ
av
yang baru kemudian dilakukan trial kembali ΔP pada pers 3.1
-21 sehingga
nilainya sama dengan 1,7854. Hal ini dilakukan hingga ΔP yang sama dengan 2,1040. dari hasil trial yang saya lakukan didapat nilai ΔP = 1,8500 . 10
3
Pa sehingga dapat diket ahui P
2
= 2,0080 . 10
5
Pa = 1,9817 at m
SPESIFIKASI :
Nam a Alat : Reakt or
R – 210 Fungsi
: Unt uk proses dehidrasi et hylene cyanohidrine m enghasilkan Acrylonit rile dan air
Type : Silinder t egak dengan t ut up at as dan baw ah berbent uk dished head
dilengkapi dengan t ube dan dist ribut or Bahan Konst ruksi
: Carbon St eel , SA – 283 Grade C Dasar pem ilihan
: - fase zat yang bereaksi gas - Tekanan operasi digunakan t ekanan 32,34 psi
Kondisi operasi : Suhu Operasi
= 250 – 350 °C Tekanan operasi
= 32,34 psi Wakt u t inggal
: 4,3 det ik Proses Operasi
: st eady st at e – cont inous count er – current t ank react or Jum lah
: 1 buah
Dimensi Shell :
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
PRA RENCANA PABRIK ACRYLONITRILE DARI ETHYLENE CYANOHYDRINE DENGAN PROSES DEHIDRASI Tinggi Shell
: 108 in Diamet er Shell, inside : 72 in
Diamet er Shell, out side : 72,5 in Tebal Shell
: ¼ in
Dimensi tutup :
Tebal t ut up : 5 16 in
Tebal t ut up baw ah : 5 16 in
Tinggi t ut up at as : 9,6462 in
t inggi t ut up baw ah : 9,6462 in
Tube :
Ukuran = ¾ in OD , 16 BWG
Pit ch = 1 5 16 – in t riangular pit ch
Jum lah t ube = 90 buah
Sistim Distibutor
Diamet er Dist ribut or = 72 in
Diamet er Lubang = 1,5 m
Jum lah lubang = 488 lubang
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber
PRA RENCANA PABRIK ACRYLONITRILE DARI ETHYLENE CYANOHYDRINE FENGAN PROSES DEHIDRASI
BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
Kategori