A-166 Max centrifugal force
= 8.900 Throughput
= 10-40 gpm Power
= 20 hp
Tabel 11.4. Spesifikasi Centrifuge CF-301 Alat
Centrifuge Kode
CF-301 Fungsi
Memisahkan padatan terepthalic acid dari air dan impuritis lainnya
Tipe Nozzle discharge disk centrifuge
Bentuk Silinder tegak, alas ellipsoidal, dan tutup ellipsoidal
Dimensi Bowl
Diameter = 36 ft
Throughput = 10
– 40 gpm Speed
= 6250 rpm Power = 20 hp
Jumlah 1
A-167
12. Rotary Dryer RD-301
Nama alat : Rotary Dryer
Kode alat : RD-201
Fungsi : Mengeringkan terepthalic acid
A-168 Dari neraca panas diketahui data sebagai berikut:
T
1
= Temperatur umpan = 210
o
C = 410
o
F T
2
= Temperatur produk = 122.2
o
C = 251.96
o
F T
G1
= Temperatur udara masuk = 156
o
C = 312.8
o
F T
G2
= Temperatur udara keluar = 88.29
o
C = 190.2
o
F T
w
= Temperatur bola basah di dalam dryer = 82
o
C = 179.6
o
F
1. Menentukan luas penampang dan diameter
rotary dryer
Jumlah udara masuk m
G
= 136097,569
jam lb
Kecepatan superficial udara G
’ G
= 630
2
. ft jam
lb
Range 369 – 3687
2
. ft jam
lb , Perry’s 7
ed
, hal 12-55
A-169
Luas penampang rotary dryer S =
G G
G m
=
2
. 630
569 .
136097
ft jam
lb jam
lb = 216,028 ft
2
Diketahui bahwa hubungan antara luas penampang rotary dryer dengan diameter rotary dryer adalah sebagai berikut:
S = 4
x D
2
,
maka diameter rotary dryer D =
S x
4
= 14
. 3
028 .
216 4 x
= 11,589 ft = 3,532 m
2.
Menentukan koefisien perpindahan panas volumetrik
Ua = D
G x
G 67
,
5 ,
, Mc-Cabe, Pers. 25-28, hal 274 Keterangan:
Ua = Koefisien perpindahan panas volumetrik, F
jam ft
BTU
o
. .
3
A-170 G
’ G
= Kecepatan superficial udara,
2
. ft jam
lb
D = Diameter rotary dryer, ft
Ua = 11,589
630 5
,
67 ,
x
= 2.263 F
jam ft
BTU
o
. .
3
3. Menentukan panjang
rotary dryer
LMTD T
m
= ln
2 1
2 1
w G
w G
w G
w G
T T
T T
T T
T T
Mc-Cabe, pers 25.7, hal 255
= 6
. 179
92 .
190 6
. 179
8 .
312 ln
6 .
179 92
. 190
6 .
179 8
. 312
= 49.439
o
F
NTU =
m G
G
T T
T
2 1
, Perry’s 7
ed
, pers 12-54, hal 12-54
Syarat NTU untuk rotary dryer = 1,5 – 2,η Perry’s 7
ed
, hal 12-54
NTU = 439
. 49
92 .
190 8
. 312
= 2,46528 memenuhi
A-171 L =
Ua s
G x
NTU
G
, Banchero, pers 10-18, hal 506
Keterangan: L = Panjang rotary dryer, ft
G
’ G
= Kecepatan superficial udara,
2
. ft jam
lb
s = Panas kelembaban, lb
F BTU
o
.
Ua = Koefisien perpindahan panas volumetrik, F
jam ft
BTU
o
. .
3
Sehingga L = 2.46528 x
F jam
ft BTU
lb F
BTU x
ft jam
lb
o o
. .
263 .
2 .
252 ,
. 630
3 2
= 48,8129 ft = 14,878 m
Berdasarkan Perry’s 7
ed
, hal 12-54, diketahui bahwa syarat LD untuk rotary dryer
adalah 4 – 10. Dengan menghitung rasio perbandingan
LD tersebut, maka didapat:
D L
=
11,589 48,8129
= 4,212 memenuhi
4. Menentukan putaran
rotary dryer N
Untuk putaran rotary dryer : N = 25D – 35D, Walas, hal 247.
A-172 Diambil nilai untuk putaran rotary dryer N = 30D, sehingga
N =
589 .
11 30
= 2,ηλ rpm ≈ 3 rpm
5. Menentukan waktu tinggal
F G
L B
D N
S L
6 ,
23 ,
9 ,
Perry’s 7
ed
, pers 12-55, hal 12-55 Keterangan:
= Waktu tinggal, menit L
= Panjang rotary dryer, ft S
= Slopekemiringan rotary dryer, ftft S = 0
– 8 cmm, Perry’s 7
ed
, hal 12-56 N
= Putaran rotary dryer, rpm D
= Diameter rotary dryer, ft B
= Konstanta = 5 x Dp
-0,5
Dp = Diameter rata-rata partikel, µm micronmeter
G = Kecepatan superficial gas,
2
. ft jam
lb
A-173 M
= Massa umpan masuk rotary dryer,
jam lb
A = Luas penampang rotary dryer, ft
2
F =
A M
,
2
. ft jam
lb
405 .
80 630
926 .
165 036
, 6
, 589
. 11
2 06
, 926
. 165
23 ,
9 ,
= 48,81 menit
= 0,81 jam
6. Menentukan jumlah
flight dan tinggi flight
Jenis flight : radial flight Jumlah flight : 2,4 D
– 3 D, D = ft, Perry’s, ed.7
th
, hal.12-54 Pada perhitungan ini, diambil jumlah flight 2,5 D, maka
Jumlah flight = 2,5 x 589
, 11
= 28.97 flight = 29 flight dalam 1 bagian keliling lingkaran
Berdasarkan Perry’s ed.7
th
, hal.12-56, tinggi flight berkisar antara D12
– D8, dengan D = meter. Pada perhitungan ini diambil D8,
A-174 sehingga tinggi flight =
8 3,532
= 0.4415 m = 1,448 ft Jarak antar flight
= Keliling lingkaran jumlah flight = 3,14 x 11,589 29
= 1.24 ft = 0,378 m
7. Menentukan daya
rotary dryer
Berdasarkan Perry’s 7
ed
, hal 12-56, jumlah total daya untuk fan, penggerak dryer
dan conveyor umpan maupun produk berkisar antara 0,5D
2
- 1,0D
2
kW. Pada perhitungan ini, diambil total daya sebesar 0,5 D
2
, sehingga P = 0,5 x
16.589
2
= 137.59 kW = 184 hp
Tabel. 12.1. Spesifikasi Rotary Dryer RD-301 Alat
Rotary Dryer Kode
RD-301 Fungsi
Untuk mengeringkan terepthalic acid Tipe
Bahan Konstruksi Rotary Dryer
Stainless Steel 304
Dimensi Dryer Diameter
Panjang : 3,532 m 11,589 ft
:14,878 m 48,813 ft Dimensi Flight
Jenis Flight Jumlah Flight
: Radial : 29
A-175 Tinggi Flight
Jarak Antar Flight : 0,44 m 1,448 ft
: 0,38 m 1,24 ft Waktu Tinggal
48,813 menit 0,81 jam Putaran Dryer
3 rpm Power
184 hp
13. MENARA DISTILASI DC-401
A-176
Fungsi : Sebagai tempat untuk memisahkan asam aseat, air, katalis,
paraxylen. Jenis
: Plate tower menara distilasi dengan Sieve Tray Tekanan operasi
: 1 atm Temperatur operasi: - Feed : 105.37
o
C 378.37K - Top : 100.020902
o
C 373.170902 K - Bottom : 130.3630101
o
C 403.5130101 K
AC - 301 CD-301
RB- 301 9
F
12
F
16
F
in
CW
Q
out
CW
Q
in
S
Q
out
S
Q
10
F
23
F
24
F
11
F
Gambar C.13.1 distilation coloumns DC-401
A. Penentuan Tipe Kolom Distilasi
A-177 Dalam perancangan menara distilasi ini dipilih jenis tray column dengan
pertimbangan diameter kolom lebih dari 3 ft 0,91 m Walas, 1990. Sedangkan jenis tray yang digunakan adalah sieve tray dengan pertimbangan:
Coulson, Vol.6, 1983 1 Pressure drop rendah dan efisiensi tinggi
2 Lebih murah dibandingkan bubble-cap dan valve tray 3 Biaya perawatan murah karena mudah dibersihkan
Sieve tray merupakan jenis tray yang murah dan dapat digunakan untuk
berbagai aplikasi. Sedangkan valve tray dan bubble-cap tray umumnya digunakan untuk aplikasi tertentu Coulson, 1983.
B. Penentuan bahan konstruksi :
Dipilih bahan konstuksi jenis Stainless Steel Grade SA-240 tipe 304 dengan pertimbangan sebagai berikut :
1. Mempunyai allowable stress yang besar, 2. Mempunyai struktur kuat dan cocok untuk pressure vessel
C. Perhitungan Neraca Massa dan Energi a. Neraca Massa DC-301
Light key : air
Heavy key : asam asetat
Komponen tak terdistribusi: paraxylene dan asam terephthalate Tabel C.13.1.Komposisi umpan:
Komponen BM
kgjam kmoljam
xi C8H10
106.00 2963.79548
2 27.9603347
3 0.19449961
1 CH3COOH
60.00 693.528839
7 11.558814
0.08040622 HBr
81.00 45.2102111
0.55815075 4
0.00388264 7
CH3COO2C 176.00
14.4919672 0.08234072
0.00057278
A-178
o 8
3 4
CH3COO2M n
12.6808813 1
14.4919672 8
0.07329989 2
0.00050989 4
C8H6O4 166.00
12.6808813 1
9.21225E- 05
6.40829E- 07
H2O 18.00
1863.39941 103.522189
5 0.72012820
3 total
143.755221 7
1 Tabel C.13.2, Komposisi distilat
komponen kmoljam
yi C8H10
CH3COOH 0.001155881 1.11665E-05
HBr CH3COO2Co
CH3COO2Mn C8H6O4
H2O 103.5118372 0.999988833
total 103.5129931
1 Table C.13.3. Komposisi Bottom
komponen kmoljam
xi C8H10
27.96033473 0.694800853 CH3COOH
11.55765811 0.287202238 HBr
0.558150754 0.013869777 CH3COO2Co 0.082340723 0.002046127
CH3COO2Mn 0.073299892 0.001821467 C8H6O4
9.21225E-05 2.2892E-06
H2O 0.010352219 0.000257248
total 40.24222856
1 Tabel C.13.4. Neraca Massa DC-401
Komponen BM F kgjam
D kgjam B kgjam
C8H10 106 2963.79548
0.00000 2963.79548
CH3COOH 60
693.52884 0.06935
693.45949 HBr
81 45.21021
0.00000 45.21021
CH3COO2Co 176 14.49197
0.00000 14.49197
CH3COO2Mn 173 12.68088
0.00000 12.68088
C8H6O4 166
0.01529 0.00000
0.01529 H2O
18 1863.39941 1863.21307 0.18634
A-179
Subtotal 1863.28242 3729.83966
Total 5593.12208 5593.12208
D. Menentukan Kondisi Operasi MD-301
Umpan dalam kondisi cair jenuh. Untuk menentukan temperatur umpan maka perlu ditrial temperatur bubble point feed pada tekanan operasi 1
atm. Tekanan uap tiap komponen dihitung dengan menggunakan persamaan Antoine:
Persamaan Antoine : ln Pi° = A -
C T
B
, dimana P° = mmHg, T = K
Tabel C.13.5 Data konstanta Antoine untuk masing-masing komponen :
Komponen a
b c
C8H10 7.15471 1553.95 225.23
CH3COOH 7.8152 1800.03 246.894
HBr 7.8152 1800.03 246.894
CH3COO2Co 7.8152 1800.03 246.894
CH3COO2Mn 7.8152 1800.03 246.894 C8H6O4
8.13159 3394.38 87.6035 H2O
8.07131 1730.63 233.426
Sumber: Coulson,2005
a. Menentukan Temperatur Bubble Point Feed
Pada keadaan bubble point, yi = 1. Dengan cara trial T pada tekanan 1 atm
hingga yi = 1 maka akan diperoleh temperatur bubble point feed. Dari
perhitungan didapat kondisi operasi umpan masuk DC-401 : P = 1 atm
= 760 mmHg T = 105.37
o
C = 378.37 K
A-180 Tabel C.13.6. Data hasil perhitungan trial T
bubble
feed
Komponen xi
Po mmhg Ki
a xia
yi C8H10
0.1945 284.6537
0.37455 0.5611
0.1091 0.0728
CH3COOH 0.0804
507.3537 0.6676
1 0.0804
0.0537 HBr
0.0039 507.3537
0.6676 1
0.0039 0.0026
CH3COO2Co 0.0006
507.3537 0.6676
1 0.0006
0.0004 CH3COO2Mn
0.0005 507.3537
0.6676 1
0.0005 0.0003
C8H6O4 6.41E-
07 3.481E-10 4.580E-13 6.861E-13 4.397E-19 2.935E-19
H2O 0.7201
918.6135 1.2087
1.8106 1.3039
0.8702 total
1 1.4984
1
b. Menentukan Temperatur DEW Point Distilat
Pada keadaan dew point, K Heavy key = 1 yia. Dengan cara trial T pada
tekanan operasi 1 atm hingga K Heavy key = 1 yia, maka akan diperoleh
temperatur dew point distilat. Dari perhitungan didapat kondisi produk distilat DC-401 :
P = 1 atm = 760 mmHg
T = 100.020902
o
C 373.170902 K Tabel C.13.7. Data hasil perhitungan trial T
Dew
distilat
komponen yi
Po mmhg Ki
a KiKhk yia
xi C8H10
238.2395 0.3135
0.563 CH3COOH
1.117E- 05
423.1762 0.5568
1 1.117E-05 0,00002
HBr 423.1762
0.5568 1
CH3COO2Co 423.1762
0.5568 1
CH3COO2Mn 423.1762
0.5568 1
C8H6O4 1.097E-10 1.444E-13 2.593E-13
H2O 0.99999
760.656 1.0009
1.7975 0.5563
0.99998 total
1 0.5563
1