Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 tontahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
= 9.383,4136 Dari fig. 8.7 rase, hal.348, diperoleh Np = 6
P =
lbf s
lbm ft
ft x
rps x
ft lbm
x .
. 2
, 32
9241 ,
3 9209
, 1588
, 74
6
2 5
3 3
= 10.041,5740 ft.lbfs = 18,2574 Hp Ef
fisiensi motor penggerak η = 88 Daya penggerak motor =
P
= 88
, 18,2574
= 20,7471 Hp Maka dipakai motor dengan daya = 25 Hp NEMA
4. Perancangan Pendingin 1.
Reaktor 1
Komponen Panas masuk, kJjam Panas keluar,kJjam
C
12
H
25
C
6
H
5
442.180,6939 91.557,9345
C
14
H
29
C
6
H
5
69,375 69,375
C
10
H
21
C
6
H
5
6.886,589 6.886,589
H
2
SO
4
291.041,9758 288.237,3013
SO
3
162.751,4674 H
2
O 1.503,698
C
12
H
25
C
6
H
4.
SO
3
H 560.593,042
Panas reaksi 4.660.936,351
Panas pendingin 4.615.018,513
Total 5.563.866,453
5.563.866,453 Menghitung dimensi pendingin
Suhu fluida panas reaktor = 46
o
C = 114,8
o
F Suhu fluida dingin masuk = 30
o
C = 86
o
F Suhu fluida dingin keluar = 40
o
C = 104
o
F Fluida panas reaktor
Fluida dingin T
114,8 Higher
temp 86
28,8
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 tontahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
114,8 Lower
temp 104
10,8
8
, 10
8 ,
28 ln
8 ,
10 8
, 28
LMTD
T
= 18,3518 Menghitung luas transfer panas
Untuk fluida panas light organik dan fluida dingin air U
D
= 75-150 Btuft
2
.
o
F. jam Kern, 1983 diambil harga U
D
= 150 Btuft
2
.
o
F. jam Q = 4.615.018,513 Kj = 4.374.425,131 Btu
A = T
U Q
D
=
x18,3518 150
131 4.374.425,
= 1.589,098 ft
2
Menghitung luas selubung reaktor A =
. D . L =
. 3,5882 . 3,5882 = 435,1580 ft
2
Perancangan Koil Pendingin
Menghitung Koefisien Transfer Panas
Nilai koefisien perpindahan panas pada RATB dengan baffle dan didinginkan dengan koil dipakai persamaan 20.4 Kern, halaman 722.
h
C
=
Dt k
. 87
,
3 2
2
. N
. L
3 1
k .
Cp
14 ,
w
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 tontahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Dimana,
14 ,
w
= 1 h
C
= koefisien transfer panas cairan, Btujam.ft
2 .
o
F Dt
= diameter reaktor = 11,7722 ft k
= konduktivitas panas = 0,38 Btujam.ft.
o
F Cp
= kapasitas panas larutan = 1,048 btulb.
o
F = 1,048 kkalkg.
o
C L
= dimeter putar pengaduk = 3,9241 ft N
= kecepatan putar pengaduk = 0,9209 rps = 3.315,2885 rph ρ
= densitas campuran = 74,1588 lbft
3
µ = viskositas campuran = 0,0045187 lbs.ft = 16,2674 lbjam.ft
µ
w
= viskositas air
3 2
2
. N
. L
=
3 2
3 2
. 2674
, 16
1588 ,
74 2885
, 315
. 3
9241 ,
3
ft
jam lb
ft lb
jamx x
ft
= 3.783,4984
3 1
k .
Cp
=
3 1
. .
38 ,
. 2674
, 16
. 048
, 1
F ft
jam Btu
ft jam
lb Fx
lb Btu
= 3,5533
h
C
= ft
F ft
jam Btu
x 7722
, 11
. .
38 ,
87 ,
x 3.783,4984 x 3,5533
= 377,546 Btujam.ft
2
.
o
F
Menghitung Kebutuhan Air Pendingin Sebagai pendingin digunakan air dengan suhu masuk T
1
= 30
o
C 86
o
F dan suhu keluar T
2
= 40
o
C 104
o
F T
f
=
2 104
86
= 95
o
F Sifat-sifat air pada T
f
= 95
o
F adalah: ρ = 1.018,27 kgm
3
= 62,0729 lbft
3
µ = 0,733 cP = 1,936 lbft.jam Cp = 1,048 kkalkg.
o
C k = 0,356 Btujam.ft
2
.
o
F Panas yang diambil pendingin,
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 tontahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Qp = 4.615.018,5 kjjam = 1.103.016 kkaljam = 4.374.425 Btujam Kebutuhan air pendingin, Wt =
T T
. Cp
Qp
1 2
=
C C
kg kkal
jam kkal
30
40 .
. 048
, 1
1.103.016
= 105.249,61 kgjam = 232.075,39 lbjam
Debit air pendingin, Fvp = Wt
=
3
lbft 62,0729
232.075,39 jam
lb
= 3.738,7553 ft
3
jam
Menghitung Luas Penampang Aliran A Harga kecepatan untuk cairan dalam pipa = 1,5
– 2,5 ms Coulson, 2005 Dipilih harga kecepatan cairan v = 2,5 ms = 29.527,56 ftjam
A =
v Fvp
=
4
ID
2
ID = v
. Fvp
. 4
=
jam ft
x jam
ft x
56 ,
527 .
29 3.738,7553
4
3
= 0,4016 ft = 0,12245 m = 4,8207 in Dipakai koil standar 6 in. Dari tabel 11, Kern hal.844. Sehingga didapat:
OD = 6,625 in = 0,5521 ft ID = 6,065 in = 0,5054 ft
Luas penampang, A’ = 28,9 in
2
= 0,2007 ft
2
Luas perpi ndahan panaspanjang, A” = 1,734 ft
2
ft
Menghitung Mass Velocity V Gt =
A Wt
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 tontahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
=
2
2007 ,
232.075,39 ft
jam lb
= 1.156.361,79 lbjam.ft
2
V = Gt
=
3 2
0729 ,
62 .
79 1.156.361,
ft lb
ft jam
lb
= 18.629,0924 ftjam = 5,11747 fts
Menghitung hi dan hi Re dalam pipa, Re
t
=
IDxGt
= ft
jam lb
ft jam
lb ftx
. 9360
, 1
. 1.156.361
0,5054
2
= 301.882,5 Untuk T = 95
o
F diperoleh hi = 1.450 Btujam.ft
2
.
o
F. Dari fig. 25, Kern. hi
= hi x
OD ID
= 1.450 Btujam.ft
2
.
o
F x ft
ft 5521
, 5054
,
= 1.327,434 Btujam.ft
2
.
o
F
Menghitung Harga LMTD Suhu reaktor masuk
= 46
o
C = 114,8
o
F Suhu reaktor keluar
= 46
o
C = 114,8
o
F Suhu air masuk
= 30
o
C = 86
o
F Suhu air keluar
= 40
o
C = 104
o
F LMTD =
86
8 ,
114 104
8 ,
114 86
8 ,
114 104
8 ,
114 Ln
= 18,3518
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 tontahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Menghitung Uc dan Ud
Clean Overall Coefficient
Uc Uc =
hi hc
hcxhi
=
F ft
jam Btu
F ft
jam Btu
Fx ft
jam Btu
. .
1.327,434 377,546
. .
1.327,434 .
. 377,546
2 2
2
= 293,943 Btujam.ft
2
.
o
F
Rd Dari table 12 Kern diambil harga Ud 150 Bujam F ft
2
Rd =
UcxUd Ud
Uc
=
F ft
jam Btu
F ft
jam Btu
F ft
jam Btu
.
. 150
943 ,
293 .
. 150
. .
943 ,
293
2 2
2
= 0,00326 jam.ft
2
.
o
FBtu
Menghitung Luas Perpindahan Panas A =
UdxLMTD Qp
= 1.589,0978 ft
2
Menghitung Panjang Koil
L =
A Adesain
=
ft ft
ft 1,734
1.589,0978
2 2
= 916,4347 ft
Menentukan Jumlah Lengkungan Koil
y C
B A
DC
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 tontahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Diameter helix, DC = 0,8 x ID reaktor = 0,8 x 11,7722 ft = 9,4178 ft = 2,8705 m AB = DC = 9,4178 ft = 2,8705 m
Jarak antar gulungan koil, y = OD koil = 0,2761 ft = 0,0842 m BC = y = 0,2761 ft = 0,0842 m
AC =
2 2
BC AB
=
2 2
0842 ,
4178 ,
9
= 9,4194 ft = 2,8718 m Keliling busur AB = ½ x π x AB = ½ x π x 9,4178 ft = 14,7821 ft = 4,5067 m
Keliling busur AC = ½ x π x AC = ½ x π x 9,4194 ft = 14,7885 ft = 4,5087 m
Keliling lingkaran koil = keliling busur AB + keliling busur AC = 14,7821 ft + 14,7885 ft
= 29,5782 ft = 9,0154 m Jumlah lengkungan koil N =
5782 ,
29 916,435
= 30,9 ≈ 31 lilitan Tinggi tumpukan koil = y x N = 0,276 ft x 31 = 2,8613 m
Koil tidak tercelup seluruhnya dalam cairan, karena tinggi koil lebih tinggi dari tinggi cairan 2,8613 m 2,593 m
Tinggi cairan setelah ada koil Z
C
Z
C
=
Areaktor Vkoil
Vcairan
=
2 2
xID x
25 ,
xL xOD
x 25
, Vc
=
2 2
3
5882 ,
3 25
, 279,4
1683 ,
25 ,
2791 ,
36 x
x m
x m
x x
m
= 4,2 m
Menghitung Pressure Drop Koil
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 tontahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Faktor friksi, f = 0,0035 +
42 ,
t
Re 264
,
Kern, 1983 = 0,0035 +
42 ,
301.882,5 264
,
= 4,818.10
-3
∆P =
t xIDxSx
10 .
22 ,
5 xL
fxGt
10 2
Dimana: S = spesifik gravity = 62,158 lbft
3
L = panjang koil = 916.435 ft Gt = 1.156.361,79 lbjam.ft
2
f = faktor friksi = 4,818.10
-3
фt =
19 ,
W
= 1
∆P = 1
158 ,
62 5054
, 10
. 22
, 5
916,435 79
1.156.361, 10
. 818
, 4
10 2
3
x x
x x
x
= 3,6 psi Syarat ∆P cairan dalam tube 10 psi, maka ∆P = 3,6 psi memenuhi syarat.
2. Reaktor 2
