Menentukan Densitas Campuran Umpan Menentukan Densitas Mother Liquor Menentukan Densitas Produk Penentuan Tipe Kolom Distilasi

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