Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
s a
w s
G =
Pers. 7.2,
Kern
2
ft jam
m lb
66684,2173 0,4844
32300,1678 s
G ⋅
= =
5 ′ Bilangan Reynold
Pada T
c
= 257,999 °F
μ = 0,021 cP = 0,0508 lb
m
ft
2
⋅jam Gbr.
15, Kern
Dari Gambar 28, Kern 1965, untuk 1¼ in dan 1 916 triangular pitch, diperoleh d
e
= 0,91 in. D
e
= 0,9112 = 0,07583 ft
s G
e D
s Re
× =
Pers. 7.3,
Kern
99542,8540 0,0508
66684,2173 0,07583
s Re
= ×
= 6
′ Taksir j
H
dari Gambar 28, Kern 1965, diperoleh j
H
= 200
7 ′ Pada T
c
= 257,999 °F
c = 0,27 Btulb
m
F Gbr 3,
Kern k = 0,023 Btujam.ft.
o
F Tabel
5, Kern
0,84172 023
, 0508
, 27
,
3 1
3 1
= ⎟
⎠ ⎞
⎜ ⎝
⎛ ×
= ⎟
⎠ ⎞
⎜ ⎝
⎛ ⋅ k
c μ
8 ′
3 1
⎟ ⎠
⎞ ⎜
⎝ ⎛ ⋅
× ×
= k
c e
D k
j s
o h
H
μ φ
Pers. 6.15, Kern
51,0584 0,84172
0,07583 0,023
2 s
o h
= ×
× =
φ
9 ′ Karena viskositas rendah, maka diambil φ
s
= 1
s s
l o
h o
h
φ
× =
h
o
= 51,0584 × 1 = 51,0584
10 Clean Overall coefficient, U
C
F ft
Btujam 43,5783
51,0584 297,4580
51,0584 297,4580
h h
h h
U
2 o
io o
io C
° ⋅
⋅ =
+ ×
= +
× =
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
Pers. 6.38, Kern 11
Faktor pengotor, R
d
0,0033 38,1637
5783 ,
43 38,1637
5783 ,
43 U
U U
U R
D C
D C
d
= ×
− =
× −
=
Pers. 6.13,
Kern R
d
hitung ≥ R
d
batas, maka spesifikasi cooler dapat diterima.
Pressure drop Fluida dingin: air,
tube
1 Untuk Re
t
= 14350,2875 f = 0,00025 ft
2
in
2
Gbr. 26, Kern
s = 0,99 Gbr.
6, Kern
φ
t
= 1 2
t s
ID 10
5,22 n
L t
G f
t P
10 2
φ
⋅ ⋅
⋅ ⋅
⋅ ⋅
⋅ =
Pers. 7.53,
Kern
psi 0,2385
1 0,99
0,09583 10
5,22 4
16 1
271680,890 0,00025
t P
10 2
= ⋅
=
3 Dari Grafik 27, hal. 837, Kern 1965, pada diperoleh
2g V
2
= 0,01
psi 0,1616
.0,01 0,99
4.4 2g
V .
s 4n
r P
2
= =
=
ΔP
T
= ΔP
t
+ ΔP
r
= 0,2385 psi + 0,1616 psi = 0,4001 psi
ΔP
t
yang diperbolehkan = 10 psi
Fluida panas: bahan, shell
1 ′ Untuk Re
s
= 99542,8540
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
f = 0,0012 ft
2
in
2
Gbr. 29, Kern
φ
s
=1 s = 0,0326
2 ′
B L
12 1
N ×
= +
Pers. 7.43, Kern
8 ,
12 15
16 12
1 N
= ×
= +
D
s
= 23,2512 = 1,9375 ft 3
′
s s
e D
10 5,22
1 N
s D
s G
f s
P
10 2
φ
⋅ ⋅
⋅ ⋅
+ ⋅
⋅ ⋅
=
Pers. 7.44, Kern
psi 1,0251
1 0,0326
0,91 10
5,22 12,8
1,9375 66684,2173
0,0012 s
P
10 2
= ⋅
=
ΔP
s
yang diperbolehkan = 2 psi
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
C.9 Kompresor 4 JC-104
Fungsi : Menaikkan tekanan udara sebelum dialirkan ke Heater 2 E-201
Jenis : Reciprocating compressor Jumlah : 1 unit dengan 4 stages
⎥ ⎥
⎦ ⎤
⎢ ⎢
⎣ ⎡
− ⎟⎟⎠
⎞ ⎜⎜⎝
⎛ ⎟
⎠ ⎞
⎜ ⎝
⎛ ×
=
− −
1 1
- k
10 78
, 2
P
1 1
2 1
4
st
kN k
vl st
ad
p p
k p
m N
Timmerhaus, 2004
di mana: N
st
= jumlah tahap kompresi m
vl
= laju alir gas volumetrik m
3
jam p
1
= tekanan masuk = 8,7 bar = 870 kPa p
2
= tekanan keluar = 27 bar = 2700 kPa = efisiensi kompresor = 80
WVU Project, 2001
k = rasio panas spesifik = 1,4 Geankoplis,
1997 Data:
Laju alir massa = 14651,0331 kgjam
ρ
campuran
= 17,5411 kgm
3
m
vl
=
3
5411 ,
17 14651,0331
m kg
jam kg
= 835,2403 m
3
jam = 0,2320 m
3
detik
⎥ ⎥
⎦ ⎤
⎢ ⎢
⎣ ⎡
− ⎟
⎠ ⎞
⎜ ⎝
⎛ ⎟
⎠ ⎞
⎜ ⎝
⎛ ×
× ×
× =
× −
−
1 870
2700 1
- 1,4
4 ,
1 870
2403 ,
35 8
4 10
78 ,
2 P
4 4
, 1
1 4
, 1
4
ad
= 319,5450 hp Untuk efisiensi motor adalah 80, maka:
P =
8 ,
319,5450
= 375,9353 hp Maka dipilih kompresor dengan daya 400 hp.
Diameter pipa ekonomis De dihitung dengan persamaan: De
= 0,363 m
v 0,45
ρ
0,13
Timmerhaus, 2004
= 0,363 0,2320 m
3
detik
0,45
17,5411 kgm
3 0,13
= 0,2730 m = 10,7468 in
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
Dipilih material pipa commercial steel 12 in Schedule 40:
•
Diameter dalam ID = 11,938 in = 0,9948 ft
•
Diameter luar OD = 12,75 in = 1,0625 ft
•
Luas penampang A = 3,34 ft
2
C.10 Heater 2 E-201
Fungsi : Menaikkan temperatur campuran gas sebelum dimasukkan
ke Reaktor 1 R-201
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 12 ft, 2 pass
Jumlah : 1 unit
Fluida panas: Laju alir steam masuk
= 2556,4209 kgjam = 5635,9728
lbmjam Temperatur awal T
1
= 260°C = 500°F
Temperatur akhir T
2
= 260°C = 500°F
Fluida dingin: Laju alir cairan masuk
= 30007,1513 kgjam = 66154,7902 lbmjam
Temperatur awal t
1
= 106,74°C = 224,132°F
Temperatur akhir t
2
= 240°C = 464°F
Panas yang diserap Q = 4247886,5929 kJjam = 4026203,8111 Btujam
1
Δt = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin
Selisih
T
1
= 500 °F
Temperatur yang lebih tinggi
t
2
= 464 °F
Δt
1
= 36 °F
T
2
= 500 °F
Temperatur yang lebih rendah
t
1
= 224,132 °F
Δt
2
= 275,868 °F
T
1
– T
2
= 0 °F
Selisih t
2
– t
1
= 239,868
°F Δt
2
– Δt
1
= 239,868
°F
117,790 36
275,868 ln
239,868 t
t ln
t t
LMTD
1 2
1 2
= ⎟
⎠ ⎞
⎜ ⎝
⎛ =
⎟⎟⎠ ⎞
⎜⎜⎝ ⎛
− =
°F
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
239,868 t
t T
T R
1 2
2 1
= =
− −
= 0,870
132 ,
224 500
239,868 t
T t
t S
1 1
1 2
= −
= −
− =
Untuk R = 0, maka Δt = LMTD = 117,790°F
2 T
c
dan t
c
500 2
500 500
2 T
T T
2 1
c
= +
= +
=
°F
344,066 2
464 132
, 224
2 t
t t
2 1
c
= +
= +
=
°F
Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube OD = 1 in
-
Jenis tube = 18 BWG
- Pitch P
T
= 1¼ in square pitch
- Panjang tube L = 12 ft
a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas steam dan fluida dingin gas, diperoleh U
D
= 2-50, dan faktor pengotor R
d
= 0,003 Diambil U
D
= 40 Btujam ⋅ft
2
F Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2 o
o 2
D
ft 854,5300
F 117,790
F ft
jam Btu
40 Btujam
11 4026203,81
t U
Q A
= ×
⋅ ⋅
= ×
=
Luas permukaan luar a ″ = 0,2618 ft
2
ft Tabel 10, Kern
Jumlah tube,
272,0047 ft
ft 0,2618
ft 12
ft 5300
, 854
a L
A N
2 2
t
= ×
= ×
=
buah Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 282 tube
dengan ID shell 25 in.
b. Koreksi U
D
A = L × N
t
× a” = 12 ft × 282 × 0,2618 ft
2
ft = 885,9312 ft
2
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
F ft
jam Btu
38,5822 F
117,7900 ft
9312 ,
885 Btujam
11 4026203,81
t A
Q U
2 2
D
° ⋅
⋅ =
° ×
= ⋅
= Fluida panas:
steam, tube 3
Flow area tube, a
t
′ = 0,639 in
2
Tabel 10, Kern
n 144
a N
a
t t
t
× ×
=
Pers. 7.48,
Kern
2 144
639 ,
282 a
t
× ×
=
= 0,6257 ft
2
4
Kecepatan massa
t
a W
=
t
G Pers.
7.2, Kern
0,6257 5635,9728
G
t
=
= 9007,6480 lbmft
2
.jam
5 Bilangan Reynold
Pada T
c
= 500 °F
μ = 0,018 cP = 0,0435 lb
m
ft ⋅jam
Gbr. 14, Kern
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh ID = 0,902 in = 0,0752 ft
μ
t
G ID
e ×
=
t
R Pers.
7.3, Kern
15549,2831 0,0435
9007,6480 0752
, t
Re =
× =
9 Kondensasi steam h
io
= 1500 Btuj. ft
2
.
o
F
Fluida dingin: shell, bahan
3 ′ Flow area shell
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
t s
s
P B
C D
a ×
× ×
= 144
Pers. 7.1,
Kern D
