Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-1
BAB VI PERANCANGAN ALAT UTAMA
Nama alat : Converter Bed
Fungsi : Mereaksikan Gas SO
2
dan O
2
menjadi gas SO
3
Type : Reaktor Fixed Bed
Reaksi :
SO
2
+ 12 O
2
SO
3
Komposisi feed masuk : SO
2
= 12 O
2
= 8,59 N
2
= 79,00
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-2
Menentukan ukuran pipa pemasukanpengeluaran : Pipa pemasukan gas pada stage I :
T
G
masuk = 430
o
C = 806
o
F P
G
masuk = 1,2 atm
= 17,64 psi Komposisi gas masuk :
Komponen KgJ BM
Kmolj Fraksi mol
X BM . X
O
2
3704,531 32
115,7666 0,0859 2,7494 N
2
30017,042 28,2
1064,4341 0,7900 22,2780
SO
2
10709,823 64,06
167,1842 0,1241 7,9486
Total 1347,3849
1,0000 32,9760
460
+ T
1545 BM
x 144
x P
=
460 +
806 1545
32,9760 x
144 x
17,64
=
0,0428 lbft
3
= 0,6860 kgm
3
Kecepatan aliran gas : G = 1347,3849 x 32,9760 = 44431,395 kgjam
Kecepatan volumetrik gas : Q =
G
G
=
0,6860 44431,395
=
64771,8261 m
3
jam = 635,4116 ft
3
dt dari Peter ed. 4 pers. 15 hal 496 :
Di optimum = 3.9 Q
0,45
x ρ
0.13
= 3.9 635,4116
0,45
x 0,0428
0.13
= 47,2672 in
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-3
Kecepatan aliran gas = A
qf =
4 47,26712
635,411
2
=
10,2385 ftdt A = 62,0608 in
2
dari Kern, tabel 11 dipilih pipa : nominal pipa = 10,00 in
OD = 10,75 in
ID = 10,02 in
Sch =
40,00
Pipa pengeluaran gas pada stage I :
T
G
masuk = 585
o
C = 1079,6
o
F P
G
masuk = 1,2 atm
= 17,64 psi Komposisi gas keluar :
Komponen KgJ BM Kmolj
Fraksi mol X
BM . X O
2
2399,1564 32
74,9736 0,0574 1,8362 N
2
30017,042 28,2
1064,4341 0,8147
22,9735 SO
2
5483,4292 64,06
85,5983 0,0655 4,1967 SO
3
6531,768 80,06
81,5859 0,0624
4,9991
Total 1306,5920
1,0000 34,0056
460
+ T
1545 BM
x 144
x P
=
460 +
1079,6 1545
34,0056 x
144 x
17,64
=
0,0363 lbft
3
= 0,5817 kgm
3
Kecepatan aliran gas :
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-4
G = 1347,3849 x 32,9760 = 44431,395 kgjam Kecepatan volumetrik gas :
Q = G
G
=
0,5871 44431,395
=
76385,0976 m
3
jam = 749,3378 ft
3
dt dari Peter ed. 4 pers. 15 hal 496 :
Di optimum = 3.9 Q
0,45
x ρ
0.13
= 3.9 749,3378
0,45
x 0,0363
0.13
= 49,8287 in Kecepatan aliran gas =
A qf
= 4
2 49,82871
749,3378
2
=
10,8648 ftdt A = 68,9693 in
2
dari Kern, tabel 11 dipilih pipa : nominal pipa = 10,00 in
OD = 10,75 in
ID = 10,02 in
Sch =
40,00
Pipa pemasukan gas pada stage II :
T
G
masuk = 430
o
C = 806
o
F P
G
masuk = 1,2 atm
= 17,64 psi Komposisi gas masuk stage II = Komposisi gas keluar stage I
460
+ T
1545 BM
x 144
x P
=
460 +
806 1545
34,0056 x
144 x
17,64
=
0,0442 lbft
3
= 0,7074 kgm
3
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-5
Kecepatan aliran gas : G = 1306,5920 x 34,0056 = 44431,395 kgjam
Kecepatan volumetrik gas : Q =
G
G
=
0,7074 44431,395
=
62810,8168 m
3
jam = 616,1741 ft
3
dt dari Peter ed. 4 pers. 15 hal 496 :
Di optimum = 3.9 Q
0,45
x ρ
0.13
= 3.9 616,1741
0,45
x 0,0442
0.13
= 46,8045 in Kecepatan aliran gas =
A qf
= 4
2 46,80451
616,1741
2
=
10,1258 ftdt A = 60,8518 in
2
dari Kern, tabel 11 dipilih pipa : nominal pipa = 10,00 in
OD = 10,75 in
ID = 10,02 in
Sch =
40,00
Pipa pengeluaran gas pada stage II :
T
G
masuk = 520
o
C = 968
o
F P
G
masuk = 1,2 atm
= 17,64 psi Komposisi gas keluar :
Komponen KgJ BM Kmolj
Fraksi mol X
BM . X O
2
1628,7714 32
50,8991 0,0397 1,2700 N
2
30017,042 28,2
1064,4341 0,8300 23,4048
SO
2
2399,0003 64,06
37,449271 0,0292 1,8705
SO
3
10386,582 80,06
129,7350 0,1012 8,0986
Total 1282,5175 1,0000
34,6439
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-6
460
+ T
1545 BM
x 144
x P
=
460 +
968 1545
34,6439 x
144 x
17,64
=
0,0399 lbft
3
= 0,6389 kgm
3
Kecepatan aliran gas :
G = 1282,5175 x 34,6439 = 44431,395 kgjam
Kecepatan volumetrik gas : Q =
G
G
=
0,6389 44431,395
=
69542,8105 m
3
jam = 682,2150 ft
3
dt dari Peter ed. 4 pers. 15 hal 496 :
Di optimum = 3.9 Q
0,45
x ρ
0.13
= 3.9 682,2150
0,45
x 0,0399
0.13
= 48,3545 in Kecepatan aliran gas =
A qf
= 4
2 48,35451
682,2150
2
=
10,5039 ftdt A = 64,9489 in
2
dari Kern, tabel 11 dipilih pipa : nominal pipa = 10,00 in
OD = 10,75 in
ID = 10,02 in
Sch =
40,00
Pipa pemasukan gas pada stage III :
T
G
masuk = 430
o
C = 806
o
F P
G
masuk = 1,2 atm
= 17,64 psi Komposisi gas masuk = Komposisi gas keluar stage II
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-7
dari Kern, tabel 11 dipilih pipa : nominal pipa = 10,00 in
OD = 10,75 in
ID = 10,02 in
Sch =
40,00
Pipa pengeluaran gas pada stage II :
T
G
masuk = 578
o
C = 892,4
o
F P
G
masuk = 1,2 atm
= 17,64 psi Komposisi gas keluar :
Komponen KgJ BM
Kmolj Fraksi mol
X
BM . X O
2
1221,1095 32
38,1597 0,0301 0,9617 N
2
30017,042 28,2
1064,4341 0,8383 23,6396
SO
2
766,8236 64,06
11,9704 0,0094 0,6039 SO
3
12426,421 80,06
155,2138 0,1222 9,7863
Total 1269,7780
1,0000 34,9915
460
+ T
1545 BM
x 144
x P
=
460 +
892,4 1545
34,9915 x
144 x
17,64
=
0,0425 lbft
3
= 0,6814 kgm
3
Kecepatan aliran gas :
G = 1269,7780 x 34,9915 = 44431,395 kgjam
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-8
Kecepatan volumetrik gas : Q =
G
G
=
0,6814 44431,395
=
65206,9239 m
3
jam = 639,0279 ft
3
dt dari Peter ed. 4 pers. 15 hal 496 :
Di optimum = 3.9 Q
0,45
x ρ
0.13
= 3.9 639,0279
0,45
x 0,0425
0.13
= 47,3469 in Kecepatan aliran gas =
A qf
= 4
2 47,34691
639,0279
2
=
10,2622 ftdt A = 62,2701 in
2
dari Kern, tabel 11 dipilih pipa : nominal pipa = 10,00 in
OD = 10,75 in
ID = 10,02 in
Sch =
40,00
Pipa pemasukan gas pada stage IV :
T
G
masuk = 430
o
C = 806
o
F P
G
masuk = 1,2 atm
= 17,64 psi Komposisi gas masuk :
Komponen KgJ BM
Kmolj Fraksi mol
X BM . X
O
2
1221,1095 32
38,1597 0,0342 1,0956 N
2
30017,042 28,2
1064,4341 0,9550 26,9313
SO
2
766,8236 64,06
11,9704 0,0107 0,6880 SO
3
1,2426 80,06
0,0155 0,00001393
0,0011
Total 1114,5797
1,0000 28,7160
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-9
460
+ T
1545 BM
x 144
x P
=
460 +
806 1545
28,7160 x
144 x
17,64
=
0,0373 lbft
3
= 0,5973 kgm
3
Kecepatan aliran gas :
G = 1114,5797 x 32,9760 = 36754,404 kgjam
Kecepatan volumetrik gas : Q =
G
G
=
0,5073 36754,.404
=
61529,1076 m
3
jam = 603,6005 ft
3
dt dari Peter ed. 4 pers. 15 hal 496 :
Di optimum = 3.9 Q
0,45
x ρ
0.13
= 3.9 603,6005
0,45
x 0,0373
0.13
= 66,5808 in Kecepatan aliran gas =
A qf
= 4
2 66,58081
603,6005
2
=
5,1601 ftdt A = 123,1391 in
2
dari Kern, tabel 11 dipilih pipa : nominal pipa = 10,00 in
OD = 10,75 in
ID = 10,02 in
Sch =
40,00
Pipa pengeluaran gas pada stage IV :
T
G
masuk = 457
o
C = 854,6
o
F P
G
masuk = 1,2 atm
= 17,64 psi
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-10
Komposisi gas masuk :
Komponen KgJ BM
Kmolj Fraksi mol
X BM . X
O
2
1040,1095 64
16,2517 0,0168 1,0755 N
2
30017,042 32
938,0326 0,9699 31,0376 SO
2
41,7919 28
1,4925679 0,0015 0,0432
SO
3
907,3632 80
11,3420 0,0117 0,9382
Total 967,1189
1,0000 33,0945
460
+ T
1545 BM
x 144
x P
=
460 +
854,6 1545
33,0945 x
144 x
17,64
=
0,0414 lbft
3
= 0,6630 kgm
3
Kecepatan aliran gas :
G = 967,1189 x 33,0945 = 32006,306 kgjam
Kecepatan volumetrik gas : Q =
G
G
=
0,6630 32006,306
=
48276,3283 m
3
jam = 473,5908 ft
3
dt dari Peter ed. 4 pers. 15 hal 496 :
Di optimum = 3.9 Q
0,45
x ρ
0.13
= 3.9 473,5908
0,45
x 0,0414
0.13
= 41,2280 in Kecepatan aliran gas =
A qf
= 4
2 41,22801
473,5908
2
=
10,0305 ftdt A = 47,2152 in
2
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-11
dari Kern, tabel 11 dipilih pipa : nominal pipa = 10,00 in
OD = 10,75 in
ID = 10,02 in
Sch =
40,00
Menentukan diameter Nozzle :
Ukuran nozlle inlet gas = pipa pemasukan gas pada stage I nominal pipa = 10,00 in
OD = 10,75 in
ID = 10,02 in
Sch = 40,00
Dari B and Y app F hal 349 didapat : Size
of nozzle
= 10
OD of
pipe =
10,75 minimum pipe wall thickness
= n = 12
diameter of hole in reinforcing plate = L
= 24,5 width of reinforcing plate
= w = 30
1 8
distance shell to flange face inside = k
= 8 distance shell to flange face outside
= j = 10
distance from bottom of tank center of nozzle : rangular type = 15
low type = 12
1 2
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-12
Dari B Y fig.12.2 hal 221 didapat :
Flange Ukuran ring
Out side diameter 8
10 12
Of flange thickness of A 13 ½
16 19
Flange minimum T 1
18 1
316 . 1
¼ Out side diameter of raised face R
10 58.
12 ¾ 15
Diameter of hub at based E 9
1116 . 12
14 38.
Diameter of hub at point of wellding K 8,63
10,75 12,75
Length through hub L 4
4 4 ½
Inside diameter of standard wall pipe B 7,98
10,02 12,00
Menentukan tebal katalis Stage I :
Tg masuk = 430
o
C = 703,15 K
Dari Hill, Reaktor Design pers . M hal 513 didapat : T =
fo -
f 0,0204
1 fo
- f
251,9 To
Dimana : f : konversi yang terjadi
kondisi masuk converter = fo = 0
konversi pada stage I = f
= 48,08 T =
fo -
f 0,0204
1 fo
- f
251,9 To
= 48,08
0,0204 1
48,08 251,9
703,5
= 817,9345 K
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-13
β =
100 - 4f 4.38.10
10
1-f
0.5
13-4f -
1.9 . 10
5
f13-4f
0.5
100-4f
0.5
e
310001.987T
1-f
0.5
e
530001.987T
untuk f = 0
didapat β = 0,1426
untuk f = 0,488
didapat β = 3,4214
Z = Z
2
- Z
1
= 2
0,488 3,4214
0,1426
= 0,8696 ft
Stage II :
Tg masuk = 430
o
C = 703,15 K
Konversi pada stage II = f-fo = 28,80
Dimana fo = 48,08
Sehingga f = 77,60
Dari Hill, Reaktor Design pers . M hal 513 didapat : T =
fo -
f 0,0204
1 fo
- f
251,9 To
= 28,80
0,0204 1
28,80 251,9
703,5
= 771,1664 K
Untuk f = 0,776
didapat β
= 0,7418 Z
= Z
2
- Z
1
= 2
0,776 3,4214
0,7418
= 1,6153 ft Z
2
= 1,6153 + 0,8696 = 2,4849 ft
Stage III :
Tg masuk = 485,3
o
C = 758,45 K
Konversi pada stage II = f-fo = 15,24
Dimana fo = 77,60
Sehingga f = 92,84
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-14
Dari Hill, Reaktor Design pers . M hal 513 didapat : T =
fo -
f 0,0204
1 fo
- f
251,9 To
= 15,24
0,0204 1
15,24 251,9
758,45
= 794,3699 K
Untuk f = 0,9284
didapat β
= 1,5321 Z
= Z
2
- Z
1
= 2
0,9284 0,7418
1,5321
= 1,0555 ft Z
2
= 1,0555 + 2,4849 = 3,5405 ft
Stage IV :
Tg masuk = 430
o
C = 703,15 K
Konversi pada stage II = f-fo = 6,77
Dimana fo = 92,84
Sehingga f = 99,61
Dari Hill, Reaktor Design pers . M hal 513 didapat : T =
fo -
f 0,0204
1 fo
- f
251,9 To
= 6,77
0,0204 1
6,77 251,9
703,15
= 719,2103 K
Untuk f = 0,9961
didapat β
= 0,3455 Z
= Z
2
- Z
1
= 2
0,9261 1,5321
0,3455
= 0,94 ft Z
2
= 0,94 + 3,5405 = 4,4805 ft
Total tebal katalis = Total Z
2
= 0,8696 + 2,4849 + 3,5405 + 4,4805 =
11,3707
Perhitungan diameter shell :
Volume reaktor = volume katalis + volume gas masuk + volume friction
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-15
Dimana : Volume gas
= 0,6860
44431,395 = 64771,826 m
3
dari Ulrich, tabel 4-22 ditetapkan harga friction void volume porositas = 0,7 maka untuk loose packing of sphere volume fluid friction :
V = 0,7 x 64771,826
= 45340,278 m
3
volume reaktor tanpa katalis : V
= 45340,278 + 64771,826 = 110112,1044 m
3
= 3888719,0779
ft
3
Jumlah produk yang keluar = 0,6814
44431,395 = 65206,924 m
3
= 2302847,7 ft
3
Waktu tinggal t =
40 2302847,72
79 3888719,07
= 1,6887 ≈ 1,7 dt diameter shell :
1836,3396 = ¼ x
π x D
2
x H 1836,3396
= ¼ x π x D
2
x 11,3707 D
= 14,343
≈ 15 ft
Menentukan penyangga katalisator :
Supaya katalis bisa berada didalam converter pada tiap stage, diperlukan penyangga dengan bagian bawah yang berlubang-lubang sebagai tempat aliran gas
setelah melewati katalis pada tiap stage. Penyangga yang dipakai :
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-16
dari B Y hal 131 didapat : bahan : SA 357 low alloy steel 5 Cr-12 Mo
bentuk : perforated plate th =
316Pt d
dimana :
th = tebal penyangga katalis in
d =
diameter P
= bahan yang harus ditahan penyangga lbin
2
F = tegangan max yang di ijinkan psi
Untuk Stage I
Tebal katalis = 0,8696 ft Over design = 20
= 1,2 x 0,8696 ft = 1,0435 ft
Diameter tumpukan katalis = 15 ft = 180 in
Berat katalis = ¼ x π x Ds
2
x H x 112,8 = ¼ x
π x 15
2
x 1,0435 x 112,8 = 20790,745 lb
Luas perforated plate = ¼ x π x Ds
2
= ¼ x π x 15
2
= 176,625 ft Beban yang ditahan =
144 1
176,625 20790,745
= 0,8174 lbin
2
dari B Y tabel 31.1 hal 251 didapat : Tegangan max yang diijinkan F pada t 1079,6
o
F = 3300 lbin
2
Tebal penyangga th = 316PF
d =
1743300 3160,8
120 =
0,8178 in
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-17
Untuk Stage II
Tebal katalis = 2,4849 ft Over design = 20
= 1,2 x 2,4849 ft = 2,9818 ft
Diameter tumpukan katalis = 15 ft = 180 in
Berat katalis = ¼ x π x Ds
2
x H x 112,8 = ¼ x
π x 15
2
x 2,9818 x 112,8 = 59409,789 lb
Luas perforated plate = ¼ x π x Ds
2
= ¼ x π x 15
2
= 176,625 ft Beban yang ditahan =
144 1
176,625 59409,789
= 2,3358 lbin
2
dari B Y tabel 31.1 hal 251 didapat : Tegangan max yang diijinkan F pada t 968
o
F = 7300 lbin
2
Tebal penyangga th = 316PF
d =
3587300 3162,3
120 =
0,9295 in
Untuk Stage III
Tebal katalis = 3,5405 ft Over design = 20
= 1,2 x 3,5405 ft = 4,2486 ft
Diameter tumpukan katalis = 15 ft = 180 in
Berat katalis = ¼ x π x Ds
2
x H x 112,8 = ¼ x
π x 15
2
x 4,2486 x 112,8 = 84645,702 lb
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-18
Luas perforated plate = ¼ x π x Ds
2
= ¼ x π x 15
2
= 176,625 ft Beban yang ditahan =
144 1
176,625 84645,702
= 3,3281 lbin
2
dari B Y tabel 31.1 hal 251 didapat : Tegangan max yang diijinkan F pada t 892,40
o
F = 11500 lbin
2
Tebal penyangga th = 316PF
d =
28111500 3163,3
120 =
0,8840 in
Untuk Stage IV
Tebal katalis = 4,4756 ft Over design = 20
= 1,2 x 4,4756 ft = 5,3707 ft
Diameter tumpukan katalis = 15 ft = 180 in
Berat katalis = ¼ x π x Ds
2
x H x 112,8 = ¼ x
π x 15
2
x 5,3707 x 112,8 = 107002,96 lb
Luas perforated plate = ¼ x π x Ds
2
= ¼ x π x 15
2
= 176,625 ft Beban yang ditahan =
144 1
176,625 107002,96
= 4,2071 lbin
2
dari B Y tabel 31.1 hal 251 didapat : Tegangan max yang diijinkan F pada t 854,60
o
F = 12400 lbin
2
Tebal penyangga th = 316PF
d =
07112400 3164,2
120 =
0,9571 in
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-19
Menentukan tebal dinding converter :
P operasi = 1,2 atm
= 17,64 psi Diambil t yang tertinggi
= 582
o
C = 1079,6
o
F dari B Y hal 342 didapat :
Bahan = high alloy steel SA240 grade S type 304 Max allowable stress f pada t 1079,6
o
F = 7500
Tebal silinder ts =
C P
e f
di P
6
, 2
1
= 125
, 64
, 17
6 ,
8 ,
7500 2
180 64
, 17
= 0,3901
in ≈ 716 in
Menentukan tebal tutup
Pi = 1,2 atm
= 17,64 psi T
= 582
o
C = 1079,6
o
F Bentuk tutup atas = tutup bawah = standart dishead
Tebal tutup th =
C P
e f
Rc P
1 ,
85 ,
= 125
, 64
, 17
1 ,
8 ,
7500 85
, 180
P
= 0,5776
in ≈ 58 in
Menentukan diameter head
Dari B Y hal 85 didapat : D
= OD + 12OD + 2sf + 23 icr + t
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-20
Dimana : D
= diameter head in OD
= diameter luar converter in sf
= straight flange length in icr
= radius sudut dalam in t
= gage thickeness in untuk t = 716 in didapat sf = 1,5 in dan icr = 1
5 8
in D
= 180 + 12180 + 21,5 + 231
5 8
+ 716 = 274,5208 in
Menentukan tinggi head
Untuk OD = 180 in didapat th = 58 in dari B Y hal 90 didapat : icr
= 11 sf
= 2 r =
170 dari B Y hal 87 didapat:
b = r -
√BC – AB
2
BC = r – icr
= 170 – 11 = 159 in
OD = 180 in
ID = OD – 2ts
= 180 – 2716 = 177,56 in
AB = ½ID – icr = ½ 177,56 – 11
= 77,78 in
2
AC = √159
2
– 77,78
2
= 138,6762 b
= r – AC = 170 – 138,6762
= 31,3238 in OA
= t + b + sf = 716 + 31,3238 + 2 = 33,761 in = 2,8134 ft
Menentukan layer tiap stage
Untuk tiap stage :
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-21
Dari vanadium sulfuric acid catalyst hand book hal 5 di dapat : 1. Sebagai pelapis pada bagian atas katalis vanadium pada tiap stage
digunakan quartz peebles dengan tebal 1.5 in untuk mencegah katalis bergerak sebelum beroperasi.
2. Sedang untuk pelapis bagian bawah katalis vanadium pada tiap stage digunakan quartz peebles dengan tebal 0.5 in.
Menentukan tinggi konverter
Gas masuk melalaui tutup atas. Volume tutup atas
= volume tutup bawah
V = 0,00049 di
3
= 0,00049 177,56
3
= 2743,1517 ft
3
j = 0,7620 ft
3
dt dianggap ruang kosong diatas katalis = ruang kosong dibawah katalis
volume gas masuk =
m =
6860 ,
395 ,
44431 = 64771,8261 m
3
dt = 635,41161 ft
3
dt volume gas memenuhi ruang kosong di atas dan dibawah katalis
= 635,41161 – 20,7620 = 633,88764 ft
3
Volume gas tiap stage = ¼ x 633,88764 = 158,4719 ft
3
Stage I
Volume katalis =
π x R
2
x t = 3,14 x 7,5
2
x 0,8696 = 153,5959 ft
3
Volume gas + volume katalis = 158,4719 + 153,5959 = 312,0678 ft
3
Volume gas dibawah katalis = volume gas d atas katalis = ½ x 312,0678 ft
3
= 156,03392
ft
3
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-22
V = π x R
2
x t 156,03392 =
π x 7,5
2
x t t
= 0,8834 ft Tinggi stage I
= 2 x 0,8834 + 0,8696 = 2,6365 ft
Stage II
Volume katalis =
π x R
2
x t = 3,14 x 7,5
2
x 2,4849 = 438,9021ft
3
Volume gas + volume katalis = 438,9021 + 158,4719 = 597,3740 ft
3
Volume gas dibawah katalis = volume gas d atas katalis = ½ x 597,3740 ft
3
= 298,6870
ft
3
V = π x R
2
x t 298,6870 =
π x 7,5
2
x t t
= 1,6911 ft Tinggi stage II
= 2 x 1,6911 + 2,4849 = 5,8671 ft
Stage III
Volume katalis =
π x R
2
x t = 3,14 x 7,5
2
x 3,5405 = 625,3376 ft
3
Volume gas + volume katalis = 625,3376 + 158,4719 = 783,8095 ft
3
Volume gas dibawah katalis = volume gas d atas katalis = ½ x 783,8095 ft
3
= 390,9048
ft
3
V = π x R
2
x t 390,9048 =
π x 7,5
2
x t t
= 2,2189 ft Tinggi stage III
= 2 x 2,2189 + 3,5405 = 7,9782 ft
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-23
Stage IV
Volume katalis =
π x R
2
x t = 3,14 x 7,5
2
x 4,4756 = 790,5065 ft
3
Volume gas + volume katalis = 790,5065 + 158,4719 = 948,9784 ft
3
Volume gas dibawah katalis = volume gas d atas katalis = ½ x 948,9784 ft
3
= 474,4892
ft
3
V = π x R
2
x t 474,4892 =
π x 7,5
2
x t t
= 2,6964 ft Tinggi stage IV
= 2 x 2,6964 + 34,4756 = 9,8485 ft
Tinggi quartz tiap peebles stage : Untuk lapisan atas = 1,5 x 4 = 6 in
Untuk lapisan bawah = 0,5 x 4 =v2 in Total = 8 in = 0,6667 ft
Sehingga tinggi converter = 2,6365 + 5,871 + 7,978 + 9,848 + 0,6667 + 22,8134
= 32,6238 ft
Penentuan coil pendingin Stage I
Asumsi : D coil = 12D shell D coil = 7,5 ft
Dipakai pipa dengan diameter 2,5 in sch 40
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-24
OD = 2,880 in = 0,240 ft ID =2,469 in = 0,2058 ft
fluida panas fluida dingin
beda suhu suhu panas
1079,6
o
F 149
o
F 930,6
o
F suhu dingin
806
o
F 86
o
F 720
o
F beda suhu
273,6
o
F 63
o
F 210,6
o
F
t LMTD =
720 6
, 930
ln 720
6 ,
930
2566 ,
6 ,
210 820,8 F
R = 3429
, 4
86 149
806 6
, 1079
1 2
2 1
t t
T T
S = 0634
, 86
6 ,
1079 86
149 1
2 1
2
t
T t
t
Tav = 942,8 F Tav = 117,5 f
Untuk air : Pada tav = 117,5 F
m = 142555,1663 kg
= 314277,1197 lb Q
= 4989430,8218 kkal = 19786765,632 Btu ρ
= 62,430 lbft3 μ
= 0,0105 cp = 0,0254 lbft jam
c = 1,000 Btulb
v = 5034,0721 ft3
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-25
k = 0.3704
Nre =
. .v
D = 7183477,0218
j = 2000 Kern, fig.20.2
hi =
14 ,
3 1
. w
k c
D k
j
= 3600,0185 x 0,3049 Btujam ft
2 o
F = 1097,7319 Btujam ft
2 o
F hio
= hi x IDOD = 941,0764 Btujam ft
2 o
F Uc =
hio hi
hio hi
= 506,6929 Btujam ft
2 o
F Rd =
0,005 hd =
200 Ud =
hd Uc
hd Uc
= 143,3983
A = t
Ud Q
.
= 168,1095 ft
2
external surface linier ft = 0,753 ft
2
ft luas lilitan
= π x D coil x o,753
= 17,7332
ft Jumlah lilitan
= 7332
, 17
168,1095 = 9,48
= 10
lilitan
Stage II
Asumsi : D coil = 12D shell
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-26
D coil = 7,5 ft Dipakai pipa dengan diameter 2,5 in sch 40
OD = 2,880 in = 0,240 ft ID =2,469 in = 0,2058 ft
fluida panas fluida dingin
beda suhu suhu panas
968,0
o
F 149
o
F 819
o
F suhu dingin
806
o
F 86
o
F 720
o
F beda suhu
162
o
F 63
o
F 99
o
F
t LMTD =
720 819
ln 720
819
1288 ,
99 768,44
o
F
R = 5714
, 2
86 149
806 968
1 2
2 1
t t
T T
S = 0714
, 86
968 86
149 1
2 1
2
t
T t
t
Tav = 877
o
F Tav = 117,5
o
F Untuk air :
Pada tav = 117,5
o
F m
= 91896,99517 kg = 202596,1156 lb
Q = 3216394,8311 kkal = 12755372,902 Btu
ρ = 62,430 lbft3
μ = 0,0105cp
= 0,0254 lbft jam c
= 1,000 Btulb
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-27
v = 3245,1724 ft
3
k = 0.3704
Nre =
. .v
D = 4630768,3556
j = 2000 Kern, fig.20.2
hi =
14 ,
3 1
. w
k c
D k
j
= 3600,0185 x 0,3049 Btujam ft
2 o
F = 1097,7319 Btujam ft
2 o
F hio
= hi x IDOD = 941,0764 Btujam ft
2 o
F Uc =
hio hi
hio hi
= 506,6929 Btujam ft
2 o
F Rd =
0,005 hd =
200 Ud =
hd Uc
hd Uc
= 143,3983
A = t
Ud Q
.
= 115,75522 ft
2
external surface linier ft = 0,753 ft
2
ft luas lilitan
= π x D coil x 0,753
= 17,7332
ft Jumlah lilitan
= 7332
, 17
115,75522 = 6,5276
= 7
lilitan
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-28
Stage III
Asumsi : D coil = 12D shell D coil = 7,5 ft
Dipakai pipa dengan diameter 2,5 in sch 40 OD = 2,880 in = 0,240 ft
ID =2,469 in = 0,2058 ft
fluida panas fluida dingin
beda suhu suhu panas
892,4
o
F 149
o
F 743,4
o
F suhu dingin
806
o
F 86
o
F 720
o
F beda suhu
86,4
o
F 63
o
F 23,4
o
F
t LMTD =
720 4
, 743
ln 720
4 ,
743
0,032 23,4
731,64
o
F
R = 3714
, 1
86 149
806 06
, 892
1 2
2 1
t t
T T
S = 0,0781
86 06
, 892
86 149
1 2
1 2
t T
t t
Tav = 849,2
o
F Tav = 117,5
o
F Untuk air :
Pada tav = 117,5
o
F m
= 48505,63126 kg = 106935,5147 lb
Q = 1697697,0940 kkal = 6732618,552 Btu
ρ = 62,430 lbft3
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-29
μ = 0,0105cp
= 0,0254 lbft jam c
= 1,0000 Btulb v
= 1712,8867 ft
3
k = 0.3704
Nre =
. .v
D = 2444240,3352
j = 2000 Kern, fig.20.2
hi =
14 ,
3 1
. w
k c
D k
j
= 3600,0185 x 0,3049 Btujam ft
2 o
F = 1097,7319 Btujam ft
2 o
F hio
= hi x IDOD = 941,0764 Btujam ft
2 o
F Uc =
hio hi
hio hi
= 506,6929 Btujam ft
2 o
F Rd =
0,005 hd =
200 Ud =
hd Uc
hd Uc
= 143,3983
A = t
Ud Q
.
= 64,171752 ft
2
external surface linier ft = 0,753 ft
2
ft luas lilitan
= π x D coil x 0,753
= 17,7332
ft
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-30
Jumlah lilitan =
7332 ,
17 64,171752
= 3,6187 =
4 lilitan
Stage IV
Asumsi : D coil = 12D shell D coil = 7,5 ft
Dipakai pipa dengan diameter 2,5 in sch 40 OD = 2,880 in = 0,240 ft
ID =2,469 in = 0,2058 ft
fluida panas fluida dingin
beda suhu suhu panas
854,6
o
F 149
o
F 705,6
o
F suhu dingin
806
o
F 86
o
F 720
o
F beda suhu
48,6
o
F 63
o
F -14,4
o
F
t LMTD =
720 6
, 705
ln 720
6 ,
705
0,02 -
14,4 -
712,78
o
F
R = 7714
, 86
149 806
6 ,
854 1
2 2
1
t
t T
T
S = 0,0820
86 6
, 854
86 149
1 2
1 2
t T
t t
Tav = 849,2
o
F Tav = 117,5
o
F Untuk air :
Pada tav = 117,5
o
F
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-31
m = 22928,97081 kg
= 50549,20904 lb Q
= 802513,9782 kkal = 3182558,607 Btu ρ
= 62,430 lbft3 μ
= 0,0105cp = 0,0254 lbft jam
c = 1,0000 Btulb
v = 809,6942 ft
3
k = 0.3704
Nre =
. .v
D = 1155410,4924
j = 2000 Kern, fig.20.2
hi =
14 ,
3 1
. w
k c
D k
j
= 3600,0185 x 0,3049 Btujam ft
2 o
F = 1097,7319 Btujam ft
2 o
F hio
= hi x IDOD = 941,0764 Btujam ft
2 o
F Uc =
hio hi
hio hi
= 506,6929 Btujam ft
2 o
F Rd =
0,005 hd =
200 Ud =
hd Uc
hd Uc
= 143,3983
A = t
Ud Q
.
= 31,13719 ft
2
external surface linier ft = 0,753 ft
2
ft
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Perancangan Alat Utama
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VI-32
luas lilitan =
π x D coil x 0,753 =
17,7332 ft
Jumlah lilitan =
7332 ,
17 31,13719
= 1,7559 =
2 lilitan
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Instrumentasi dan Keselamatan Kerja
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur VII-1
BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KE
Kategori