LAMPIRAN REAKTOR Sodium Dodekilbenzen Sulfonat Dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 Ton Per Tahun.
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
LAMPIRAN
REAKTOR
Fungsi : mereaksikan antara DDB dan oleum 20% menjadi DDBS.
Tipe reaktor : Reaktor CSTR Kondisi operasi
1. Tekanan : 1 atm
2. Suhu : 46oC
3. Konversi : 99%
Neraca massa umpan
Komposisi Massa,kg/jam F.berat BM kmol/jam F. mol
C12H25C6H5 9.663,6761 0,4417 246 39,2832 0,2330
C14H29C6H5 135,2523 0,0062 274 0,4936 0,0029
C10H21C6H5 1,9602 0,0001 218 0,009 0,0001
H2SO4 9.663,6761 0,4417 98 98,6089 0,5849
SO3 2.415,919 0,1104 80 30,199 0,1791
TOTAL 21.880,4838 1,0000 168,5938 1,0000
Menghitung densitas campuran
Komponen Massa ,kg/jam
, kg/m3 Fv, m3/jam ����, m 3/kg
C12H25C6H5 9.663,6761 835,395 11,5678 0,0005
C14H29C6H5 135,2523 838,243 0,1614 0,0000
C10H21C6H5 1,9602 837,547 0,0023 0,0000
H2SO4 9.663,6761 1.807,21 5,3473 0,0002
SO3 2.415,919 1.802,195 1,3405 0,0001
TOTAL 21.880,4838 18,4193 0,0008
Menghitung kecepatan laju alir volumetrik ( Fv ) Fv =
3 kg/m densitas,
kg/jam massa,
(2)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Menghitung konsentrasi umpan
Konsentrasi DDB ( CAO ) =
jam / m 18,4193
kmol/jam
39,2832
3 = 2,1327 kmol/m
3
Konsentrasi oleum 20% ( CBO ) =
kmol/jam 18,4193
kmol/jam 99,6089
= 5,3536 kmol/m3
Ratio mol umpan masuk ( M ) =
AO BO
C C
= 2,5102 Menghitung konstanta kecepatan reaksi
Persamaan kecepatan reaksi dapat ditulis
Dengan k = konstanta kecepatan reaksi
Diketahui:
CAO = 2,1327 kmol/m3
CBO = 5,3536 kmol/m3
M = 2,5102
XA = 0,99
Untuk t = 2 jam (Groggins, 1958)
k = 0,637 m³/kmol.jam
Optimasi Reaktor
Menghitung jumlah reaktor a. Menggunakan 1 RATB Reaktor 1
diperoleh:
B AC
kC
dt dt dC ) rA
( A dCB
) 1 ( . ) 1
( A
A
X M
X M Ln t M
AO
C 1 k
) )(
1 (
)
1
1 A
A
AO X M X
kC
A1 A0
1
X (X Fv V
(3)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
XA0 = 0
XA1 = 0,99 V1 = 882,8808
b. Menggunakan 2 RATB Reaktor 1
Reaktor 2
diperoleh:
XA0 = 0
XA1 = 0,9017069 V1= 77,3198
XA2 = 0,99 V2 = 77,3198
c. Menggunakan 3 RATB
Reaktor 1 Reaktor 3
Reaktor 2
diperoleh:
XA0 = 0
XA1 = 0,79294 V1 = 30,2326
XA2 = 0,9547677 V2 = 30,2326
XA3 = 0,99 V3 = 30,2326
d. Menggunakan 4 RATB
Reaktor 1 Reaktor 3
) )(
1 (
)
1
1 A
A
AO X M X
kC
A1 AO
1
X (X Fv V
) )(
1 (
)
2
2 A
A
AO X M X
kC
A2 A1
2
X (X Fv V
) )(
1 (
)
3
3 A
A
AO X M X
kC
A3 A2
3
X (X Fv V
) )(
1 (
)
1
1 A
A
AO X M X
kC
A1 AO
1
X (X Fv V
) )(
1 (
)
2
2 A
A
AO X M X
kC
A2 A1
2
X (X Fv V
) )(
1 (
)
1
1 A
A
AO X M X
kC
A1 AO
1
X (X Fv V
) )(
1 (
)
3
3 A
A
AO X M X
kC
A3 A2
3
X (X Fv V
(4)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Reaktor 2 Reaktor 4
Diperoleh:
XA0 = 0
XA1 = 0,699 V1 =18,6145
XA2 = 0,9046 V2 = 18,6145
XA3 = 0,96938 V3 = 18,6145
XA4 = 0,99 V4 = 18,6145
n XA1 XA2 XA3 XA4 Volume (m3)
1 0,99 882,8808
2 0,9017069 0,99 77,3198
3 0,79294 0,9547677 0,99 30,2326
4 0,699 0,9046 0,96938 0,99 18,6145
Menghitung Dimensi Reaktor
Bentuk reaktor = vessel dengan formed head
Untuk operasi 15-200 psig dipilih torespherical dished head (Brownell, 1959)
1. Diameter dan tinggi reaktor Menggunakan 1 RATB
- Diketahui volume reaktor = 882,8808 m3 x 3
3
m 0,02832
ft 1
= 31.197,2024 ft3
- Volume cairan = 1,2 x 31.197,2024 ft3 (over design 20%)
= 37.436,643 ft3
= 1.059,457m3
Pengambilan H/D diusahakan mendekati 1, karena jika H/D terlalu besar atau terlalu kecil maka:
- Pengadukan tidak sempurna
- Ada gradien konsentrasi dalam reaktor
- Distribusi panas tidak merata
) )(
1 (
)
2
2 A
A
AO X M X
kC
A2 A1
2
X (X Fv V
) )(
1 (
)
4
4 A
A
AO X M X
kC
Fv(XA4 XA3
(5)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
D : H = 1 (Brownell, 1959)
Volume shell = D H
4
2
= 3
D 4
D = 3 4Vshell
= 3 4 x 1.059,457
= 11,0484 m = 434,9772 in
Volume dish = 0,000049 Ds3
Dimana:
Ds = diameter shell, in
Vdish = 0,000049 x (434,9772 )3
= 4.032,697in3
Vsf =
144 sf D 4
2
diambil sf = 2
Vsf =
144 2 x ) 434,9772 (
x 4
2
= 2.062,862in3
Sehingga,
Vhead = 2 (Vdish + Vsf )
= 2 x (4.032,697+ 2.062,862)
= 12.191,1177 in3
= 345,2525 m3
Vreaktor = Vshell + Vhead
= 1.059,457m3 + 345,2525 m3
(6)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Untuk menentukan jumlah reaktor digunakan optimasi. Dari fig 13-15, Peter hal 268 dapat diperoleh harga reaktor untuk mempertimbangkan jumlah reaktor dengan harga yang minimal.
Untuk V = 10 m3 harganya $ 70.000
Dimana harga alat = $ 70.000
6 , 0
10 Vi
= $ 70.000
6 , 0
10 1.404,7094
= $ 1.360.347,7491
Dengan cara yang sama dapat dihitung diameter, volume dan harga reaktor untuk 2,3 dan 4 RATB
N Vshell,m3 D,m D,in Vhead,in3 Vhead,m3
1 1.059,4570 11,0484 434,9772 12.191,1177 345,2525
2 92,7838 4,9068 193,1811 1.520,2732 43,0541
3 36,2791 3,5882 141,2667 711,4357 20,1479
4 22,3374 3,0526 120,1818 485,0637 13,7371
Vreaktor,m3 U$/ reaktor U$/ total
1.404,7094 1.360.347,7491 1.360.347,7491
135,8379 334.896,5394 669.793,0788
56,4270 197.692,5254 593.077,5761
36,0745 151.153,5394 604.614,1575
400000,0000 500000,0000 600000,0000 700000,0000 800000,0000 900000,0000 1000000,0000 1100000,0000
(7)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Berdasarkan grafik yang ada maka digunakan 3 reaktor dengan spesifikasi sebagai berikut:
Spesifikasi tiap reaktor
- Diameter : 3,5882 m
- Tinggi shell : 3,5882 m
- Volume shell : 36,2791 m3
- Volume head : 20,1479 m3
- Volume reaktor : 56,4270 m3
- x : 0,99
- Volume cairan : 36,2791 m3
- Volume bottom : 0,5x 20,1479 m3
: 10,0739 m3
- Volume cairan dalam shell : 36,2791 - 10,0739
: 26,2052 m3
- Tinggi cairan dalam shell : 4 2
D xVshell
: 2,5928 m
1.Tebal dinding reaktor
Reaktor terdiri atas dinding (shell), tutup atas dan tutup bawah (head)
Head atas dan head bawah berbentuk torispherical
Bahan untuk reaktor = stainless stell 310-A151, dengan pertimbangan cairan
bersifat korosif. ts =
P fE
i 6 , 0 Pr
+ C
dimana:
ts = tebal shell, in
E = efisiensi pengelasan = 0,85
f = maksimum allowable stress bahan yng digunakan: 13.750 psi
(8)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
ri = jari-jari dalam shell = D/2 = 141,2667/ 2 = 70,6333 in
C = faktor koreksi = 0,125 in
P = tek. design = Poperasi + Phidrostatis
Pop = 1 atm = 14,7 psi
Phidrostatis = campggcxh dimana g/gc = 1
H = tinggi cairan = 2,5928 m = 8,5066 ft
Jadi Phidrostatis = 1.187,9096 kg/m3 x 2,5928 m = 3.080,025 kg/m2
= 4,372 psi
Pdesign = 14,7 psi + 4,372 psi
= 19,072 psi t shell =
P fE
i 6 , 0 Pr
+ C
= 0,2404 in
dipilih t shell = ¼
2. Jenis dan Ukuran Head
Dipilih jenis “ Torispherical dished head”, karena dengan tekanan 14,7 psia tangki memenuhi persyaratan.
Persamaan
W = ¼ x
irc
rc
3
th =
P E f
W rc P
2 , 0 . . 2
. .
+ C
dimana:
rc = Jari-jari dish, in
(9)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
W = faktor intensifiksi tegangan untuk jenis head
Sehingga asumsi awal, tebal dinding head tebal shell
Dari tabel 5-7 Brownell & Young untuk
OD = (2 x r ) + ( 2 x tebal shell ) = (141,2667) + ( 2 x 1/4 ) = 141,77 in
Diambil OD standart = 144 in (Brownell hal 89, 1959) Diperoleh
r = 132 in icr = 8 3/4 W = 1,7210 in th = 0,3104 in
dipakai plat dengan tebal standar = 5/16 in
sehingga dari tabel 5-6 Brownell hal 350 untuk th = 5/16 in diambil Sf standar = 2 in
a = ID/2 = 70,6334 in
AB = ID/2 – irc = 61,8834 in
BC = r- irc = 123,25 in
AC = BC2 AB2= 106,5880 in
b = r – AC = 25,4120 in
OA = b + th + sf = 27,7245 in = 0,7042 m
Tinggi reaktor = 2 tinggi head + tinggi shell
(10)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
3. Menghitung Ukuran dan Power Pengaduk
Keterangan
ID : diameter dalam pengaduk
Di : diameter pengaduk
L : panjang sudut pengaduk
W : lebar sudut pengaduk
E : jarak pengaduk dengan dasar tangki
J : lebar baffle
H : tinggi cairan
Digunakan pengaduk jenis turbin dengan 6 sudut (six Blades Turbine),
karena turbin memiliki range volume yang besar dan dapat digunakan untuk kecepatan putaran yang cukup tinggi.
H
L
Di
Dt
E Sf t
r
C a
O D ID
O A
b
ic A
(11)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Data pengaduk diperoleh dari Brown “Unit Operation “ hal. 507.
Di / ID = 1/3 B / ID = 1/12
W / Di = 1/5 E / Di = 1
L / Di = 1/4 Ukuran pengaduk:
Diameter pengaduk (Di)
Di = 3 ID =
3 5882 ,
3 = 1,1961 m = 3,9241 ft = 47,0889 in
Tinggi pengaduk (W)
W = 5
Di =
5
1,1961 = 0,2392 m
Lebar pengaduk (L)
L = 4
Di
= 4
1,1961 = 0,2990 m
Lebar baffle (B)
B = 12
ID =
12 5882 ,
3 = 0,2990 m
Jarak pengaduk dengan dasar tangki (E)
Di E
= 0,75 – 1,3; dipilih 1
E = 1 x 1,1961 = 1,1961 m
Kecepatan putar pengaduk (N)
N = d . 600
2.d WELH
(Rase, 1977)
WELH = ZL x Sg
Dimana: N = kecepatan putar pengaduk, rpm
d = diameter pengaduk, ft
ZL = tinggi cairan dalam tangki, m
Sg = specific gravity
WELH = Water Eqiuvalent Liquid Height, ft
(12)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
ρcairan =
Fv total Massa
=
m3/jam 18,4193
kg/jam 8 21.880,483
= 1.187,91 kg/m3 = 74,159 lb/ft3
Sg =
air cairan
=
3 / 1000
3 / 91 , 187 . 1
m kg
m kg
= 1,188 Zl = tinggi cairan dalam shell
= 2,5928 m = 8,5066 ft
WELH = 2,5928 m x 1,188 = 3,08 m = 10,1051 ft Jumlah pengaduk =
ID WELH =
5882 , 3
3,08
= 0,8584≈ 1 buah
Kecepatan putar pengaduk: N =
ft x
menit ft 3,9241
/ 600
x ft
ft
3,9241 2
1051 , 10
= 55,2548 rpm = 0,9209 rps
Menghitung Power Pengaduk (P)
P =
C 5 3
g d . N . . Np
(Brown, 1978)
Dimana: P = daya pengaduk, lb.ft/s
Np = power number
N = kecepatan putar pengaduk = 0,9209 rps
ρ = densitas campuran = 74,1588 lbm/ft3
d = diameter pengaduk = 3,9241 ft
gC = gravitasi = 32,2 ft.lbm/s2.lbf
campuran = 6,7243 cP = 0.0045187 lb/s.ft
NRe =
. d .
N 2
=
0,0045187
1588 , 74 ) 9241 , 3 ( 9209 ,
0 2
x x
(13)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
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 , 0 ( ) / 1588 , 74 ( 6
2
5 3
3
= 10.041,5740 ft.lbf/s = 18,2574 Hp Effisiensi motor penggerak (η) = 88 % Daya penggerak motor =
P
= 88 , 0 18,2574
= 20,7471 Hp Maka dipakai motor dengan daya = 25 Hp (NEMA)
4. Perancangan Pendingin
1.
Reaktor 1Komponen Panas masuk, kJ/jam Panas keluar,kJ/jam
C12H25C6H5 442.180,6939 91.557,9345
C14H29C6H5 69,375 69,375
C10H21C6H5 6.886,589 6.886,589
H2SO4 291.041,9758 288.237,3013
SO3 162.751,4674
H2O 1.503,698
C12H25C6H4.SO3H 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 = 46oC = 114,8oF
Suhu fluida dingin masuk = 30oC = 86oF
Suhu fluida dingin keluar = 40oC = 104oF
Fluida panas reaktor Fluida dingin T
(14)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
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
UD = 75-150 Btu/ft2.oF. jam (Kern, 1983)
diambil harga UD = 150 Btu/ft2.oF. 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 ft2
Menghitung luas selubung reaktor
A = . D . L
= . 3,5882 . 3,5882
= 435,1580 ft2
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.
hC =
Dt k . 87 ,
0 L2.N. 2/3
1/3
k . Cp
0,14
w
(15)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026 Dimana, 14 , 0 w
= 1
hC = koefisien transfer panas cairan, Btu/jam.ft2.oF
Dt = diameter reaktor = 11,7722 ft
k = konduktivitas panas = 0,38 Btu/jam.ft. oF
Cp = kapasitas panas larutan = 1,048 btu/lb.oF = 1,048 kkal/kg.oC
L = dimeter putar pengaduk = 3,9241 ft
N = kecepatan putar pengaduk = 0,9209 rps = 3.315,2885 rph
ρ = densitas campuran = 74,1588 lb/ft3
µ = viskositas campuran = 0,0045187 lb/s.ft = 16,2674 lb/jam.ft
µw = viskositas air
3 / 2 2.N.
L
= 2 3 2/3
. / 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 , 0 . / 2674 , 16 . / 048 , 1 F ft jam Btu ft jam lb Fx lb
Btu = 3,5533
hC =
ft F ft jam Btu x 7722 , 11 . . / 38 , 0 87 , 0
x 3.783,4984 x 3,5533
= 377,546 Btu/jam.ft2.oF
Menghitung Kebutuhan Air Pendingin
Sebagai pendingin digunakan air dengan suhu masuk (T1) = 30oC (86oF)
dan suhu keluar (T2) = 40oC (104oF)
Tf =
2 104
86 = 95oF
Sifat-sifat air pada Tf = 95oF adalah:
ρ = 1.018,27 kg/m3 = 62,0729 lb/ft3
µ = 0,733 cP = 1,936 lb/ft.jam
Cp = 1,048 kkal/kg.oC
k = 0,356 Btu/jam.ft2.oF
(16)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Qp = 4.615.018,5 kj/jam = 1.103.016 kkal/jam = 4.374.425 Btu/jam Kebutuhan air pendingin, Wt =
) T T .( Cp
Qp
1 2
=
C C
kg kkal
jam kkal
.(40 30) .
/ 048 , 1
/ 1.103.016
= 105.249,61 kg/jam
= 232.075,39 lb/jam Debit air pendingin, Fvp =
Wt
= 3
lb/ft 62,0729
/ 232.075,39lb jam
= 3.738,7553 ft3/jam
Menghitung Luas Penampang Aliran (A)
Harga kecepatan untuk cairan dalam pipa = 1,5 – 2,5 m/s (Coulson, 2005)
Dipilih harga kecepatan cairan (v) = 2,5 m/s = 29.527,56 ft/jam 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 in2 = 0,2007 ft2
Luas perpindahan panas/panjang, A” = 1,734 ft2/ft
Menghitung Mass Velocity (V)
Gt = ' A Wt
(17)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
= 2
2007 , 0
/ 232.075,39
ft jam lb
= 1.156.361,79 lb/jam.ft2
V =
Gt
= 3
2
/ 0729 , 62
. / 79 1.156.361,
ft lb
ft jam lb
= 18.629,0924 ft/jam = 5,11747 ft/s
Menghitung hi dan hi0
Re dalam pipa, Ret =
IDxGt
=
ft jam lb
ft jam lb ftx
. / 9360 , 1
. / 1.156.361
0,5054 2
= 301.882,5
Untuk T = 95oF diperoleh hi = 1.450 Btu/jam.ft2.oF. Dari fig. 25, Kern.
hi0 = hi x
OD ID
= 1.450 Btu/jam.ft2.oF x
ft ft 5521 , 0
5054 , 0
= 1.327,434 Btu/jam.ft2.oF
Menghitung Harga LMTD
Suhu reaktor masuk = 46oC = 114,8oF
Suhu reaktor keluar = 46oC = 114,8oF
Suhu air masuk = 30oC = 86oF
Suhu air keluar = 40oC = 104oF
LMTD =
86 8 , 114
104 8 , 114
) 86 8 , 114 ( ) 104 8 , 114 (
Ln
(18)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Menghitung Uc dan Ud
Clean Overall Coefficient (Uc) Uc =
0 0 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 Btu/jam.ft2.oF
Rd
Dari table 12 Kern diambil harga Ud 150 Bu/jam F ft2
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.ft2.oF/Btu
Menghitung Luas Perpindahan Panas
A =
UdxLMTD Qp
= 1.589,0978 ft2
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
(19)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
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 = (AB)2 (BC)2
= (9,4178)2 (0,0842)2
= 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 (ZC)
ZC =
Areaktor Vkoil Vcairan
= 2
2
xID x 25 , 0
) xL xOD x 25 , 0 ( Vc
= 2
2 3
) 5882 , 3 ( 25 , 0
) 279,4 )
1683 , 0 ( 25 , 0 ( 2791 , 36
x x
m x
m x
x m
= 4,2 m
(20)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Faktor friksi, f = 0,0035 + 0,42
t)
(Re 264 , 0
(Kern, 1983)
= 0,0035 + 0,42
) 301.882,5 (
264 , 0
= 4,818.10-3
∆P =
t xIDxSx 10
. 22 , 5
xL fxGt
10 2
Dimana: S = spesifik gravity = 62,158 lb/ft3
L = panjang koil = 916.435 ft
Gt = 1.156.361,79 lb/jam.ft2
f = faktor friksi = 4,818.10-3
фt =
19 , 0
W
= 1
∆P =
1 158 , 62 5054 , 0 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 dalamtube< 10 psi, maka ∆P = 3,6 psi memenuhi syarat.
2. Reaktor 2
Komponen Panas masuk, Kj/jam Panas keluar,Kj/jam
C12H25C6H5 91.557,93449 76.741,3245
C10H21C6H5 6.886,5895 6.886,5895
C14H29C6H5 69,3755 69,3755
H2SO4 288.237,3013 284.352,2597
H2O 1.503,698 3.586,623
C12H25C6H4SO3H 560.593,042 584.282,5722
panas reaksi 965.093,4809
panas pendingin 958.022,6769
Total 1.913.941,421 1.913.941,421
(21)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Menghitung Koefisien Transfer Panas
Nilai koefisien perpindahan panas pada RATB dengan baffle dan
didinginkan dengan koil dipakai persamaan pada eq. 20.4 Kern, p.722.
hC =
Dt k . 87 ,
0 L2.N. 2/3
1/3
k . Cp
0,14
w Dimana, 14 , 0 w
= 1
hC = koefisien transfer panas cairan, Btu/jam.ft2.oF
Dt = diameter reaktor = 11,7722 ft
k = konduktivitas panas = 0,38 Btu/jam.ft. oF
Cp = kapasitas panas larutan = 1,048 btu/lb.oF = 1,048 kkal/kg.oC
L = dimeter putar pengaduk = 3,9241 ft
N = kecepatan putar pengaduk = 0,9209 rps = 3.315,2885 rph
ρ = densitas campuran = 74,1588 lb/ft3
µ = viskositas campuran = 0,0045187 lb/s.ft = 16,2674 lb/jam.ft
µw = viskositas air
3 / 2 2.N.
L
= 2 3 2/3
. / 2674 , 16 / 1588 , 74 / 2885 , 315 . 3 ) 9241 , 3 ( ft jam lb ft lb jamx x
ft = 3.783,4984
3 / 1 k . Cp
= 1/3
. . / 38 , 0 . / 2674 , 16 . / 048 , 1 F ft jam Btu ft jam lb Fx lb
Btu = 3,5533
hC =
ft F ft jam Btu x 7722 , 11 . . / 38 , 0 87 , 0
x 3.783,4984 x 3,5533
= 377,546 Btu/jam.ft2.oF
Menghitung Kebutuhan Air Pendingin
Sebagai pendingin digunakan air dengan suhu masuk (T1) = 30oC (86oF)
dan suhu keluar (T2) = 40oC (104oF)
Tf =
2 104
86 = 95oF
(22)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
ρ = 1.018,27 kg/m3 = 62,0729 lb/ft3
µ = 0,733 cP = 1,936 lb/ft.jam
Cp = 1,048 kkal/kg.oC
k = 0,356 Btu/jam.ft2.oF
Panas yang diambil pendingin,
Qp = 908.078,4 Btu/jam = 228.972,9 kkal/jam Kebutuhan air pendingin, Wt =
) T T .( Cp
Qp
1 2
=
C C
kg kkal
jam kkal
.(40 30) .
/ 048 , 1
/ 228.972,9
= 21.848,561 kg/jam = 48.176,076 lb/jam Debit air pendingin, Fvp =
Wt
= 3
/ 0729 , 62
/ 48.176,076
ft lb
jam lb
= 776,1209 ft3/jam
Menghitung Luas Penampang Aliran (A)
Harga kecepatan untuk cairan dalam pipa = 1,5 – 2,5 m/s (Coulson, 2005)
Dipilih harga kecepatan cairan (v) = 2,5 m/s = 29.527,56 ft/jam A =
v Fvp =
4
(ID)2
ID = v . Fvp . 4
=
jam ft x
jam ft x
/ 56 , 527 . 29
/ 776,1209
4 3
= 0.183 ft = 0,0558 m = 2,196 in
Dipakai koil standar 2,5 in. Dari tabel 11, Kern halaman 844. Sehingga didapat:
(23)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
ID = 2,469 in = 0,06271 m = 0,206 ft
A’ = 4,79 in2 = 0,03326 ft2
A” = 0,753 ft2
/ft
Menghitung Mass Velocity (V)
Gt = ' A Wt
= 2
03326 , 0
/ 48.176,076
ft jam lb
= 1.448.299,57 lb/jam.ft2
V =
Gt
= 3
2
/ 0729 , 62
. / 57 1.448.299,
ft lb
ft jam lb
= 23.332,2364 ft/jam = 6,481 ft/s
Menghitung hi dan hi0
Re dalam pipa, Ret =
IDxGt
=
ft jam lb
ft jam lb ftx
. / 9360 , 1
. / 57 1.448.299,
0,206 2
= 153.919,234
Untuk T = 95oF diperoleh hi = 1.500 Btu/jam.ft2. oF. Dari fig. 25, Kern.
hi0 = hi x
OD ID
= 1.500 Btu/jam.ft2. oF x
ft ft 24 , 0
206 , 0
= 1.285,9375 Btu/jam.ft2. oF
Menghitung Harga LMTD
Suhu reaktor masuk = 46oC = 114,8oF
Suhu reaktor keluar = 46oC = 114,8oF
(24)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Suhu air keluar = 40oC = 104oF
LMTD = 86 8 , 114 104 8 , 114 ) 86 8 , 114 ( ) 104 8 , 114 ( Ln
= 18,3518oF
Menghitung Uc dan Ud
Clean Overall Coefficient (Uc) Uc = 0 0 hi hc hcxhi = F ft jam Btu F ft jam Btu Fx ft jam Btu . . / ) 1.285,9375 377,546 ( . . / 1.285,9375 . . / 377,546 2 2 2
= 291,858 Btu/jam.ft2.oF
Rd Ud = UcxUd Ud Uc = F ft jam Btu x F ft jam Btu F ft jam Btu . . / ) 150 291,858 ( . . / 150 . . / 291,858 2 2 2
= 0,00324 Btu/jam.ft2.oF
Menghitung Luas Perpindahan Panas
A =
UdxLMTD Qp
= 494,8166 ft2
Menghitung Panjang Koil
L = " A Adesain = ft ft ft / 753 , 0 494,8166 2 2
(25)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Menentukan Jumlah Lengkungan Koil
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 = 0,07315 m = 0,24 ft BC = y = 0,07315 m = 0,24 ft
AC = (AB)2 (BC)2
= (9,4178)2 (0,24)2
= 9,416 ft = 2,871 m
Keliling busur AB = ½ x π x AB = ½ x π x 9,4178 ft = 14,782 ft = 4,507 m
Keliling busur AC = ½ x π x AC = ½ x π x9,416 ft = 14,7833 ft = 4,5071 m
Keliling lingkaran koil = keliling busur AB + keliling busur AC = 14,782 ft + 14,7833 ft
= 29,565 ft = 9,0139 m Jumlah lengkungan koil (N) =
565 , 29 657,127
= 22,226 ≈ 23 lilitan
Tinggi tumpukan koil = y x N = 0,24 ft x 23 =0,9512 m
Koil tercelup seluruhnya dalam cairan, karena tinggi koil lebih rendah dari tinggi cairan (0,9512 m < 2,2069 m)
Tinggi cairan setelah ada koil (ZC)
y C B A
(26)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
ZC =
Areaktor Vkoil Vcairan
= 2
2 25 , 0 ) 25 , 0 ( xID x xL xOD x Vc
= 2
2 3 ) 7722 , 11 ( 25 , 0 ) 657,127 ) 24 , 0 ( 25 , 0 ( 2023 , 280 . 1 ft x x ft x ft x x ft
= 3,673 m
Menghitung PressureDrop Koil
Faktor friksi, f = 0,0035 + 0,42
t) (Re 264 , 0 (Kern, 1983)
= 0,0035 + 0,42
) 4 153.919,23 ( 264 , 0
= 5,25.10-3
∆P = t xIDxSx 10 . 22 , 5 xL fxGt 10 2
Dimana : S = spesifik gravity = 62,158 lb/ft3
L = panjang koil = 657,127ft
Gt = 1.448.299,57 lb/jam.ft2
f = faktor friksi = 5,325.10-3
фt =
19 , 0
W
= 1
∆P = 1 158 , 62 206 , 0 10 . 22 , 5 657,127 ) 57 1.448.299, ( 10 . 325 , 5 10 2 3 x x x x x
= 2,765 psi
Syarat ∆P cairan dalamtube< 10 psi, maka ∆P = 2,765 psi memenuhi syarat.
3. Reaktor 3
Komponen Panas masuk, Kj/jam Panas keluar,Kj/jam
C12H25C6H5 76.741,324 4.421,806
(27)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
C14H29C6H5 69,375 69,375
H2SO4 284.352,2597 265.389,4651
H2O 3.586,623 13.753,3313
C12H25C6H4SO3H 584.282,5722 699.910,6006
panas reaksi 808.914,6226
panas pendingin 774.402,198
Total 1.764.833,367 1.764.833,367
Perancangan Koil Pendingin
Menghitung Koefisien Transfer Panas
Nilai koefisien perpindahan panas pada RATB dengan baffle dan
didinginkan dengan koil dipakai persamaan pada eq. 20.4 Kern, p.722.
hC =
Dt k . 87 ,
0 L2.N. 2/3
1/3
k . Cp
0,14
w Dimana, 14 , 0 w
= 1
hC = koefisien transfer panas cairan, Btu/jam.ft2.oF
Dt = diameter reaktor = 11,7722 ft
k = konduktivitas panas = 0,38 Btu/jam.ft. oF
Cp = kapasitas panas larutan = 1,048 btu/lb.oF = 1,048 kkal/kg.oC
L = dimeter putar pengaduk = 3,9241 ft
N = kecepatan putar pengaduk = 0,9209 rps = 3.315,2885 rph
ρ = densitas campuran = 74,1588 lb/ft3
µ = viskositas campuran = 0,0045187 lb/s.ft = 16,2674 lb/jam.ft
µw = viskositas air
3 / 2 2.N.
L
= 2 3 2/3
. / 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 , 0 . / 2674 , 16 . / 048 , 1 F ft jam Btu ft jam lb Fx lb
Btu = 3,5533
hC =
ft F ft jam Btu x 7722 , 11 . . / 38 , 0 87 , 0
(28)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
= 377,546 Btu/jam.ft2.oF
Menghitung Kebutuhan Air Pendingin
Sebagai pendingin digunakan air dengan suhu masuk (T1) = 30oC (86oF)
dan suhu keluar (T2) = 40oC (104oF)
Tf =
2 104
86 = 95oF
Sifat-sifat air pada Tf = 95oF adalah:
ρ = 1.018,27 kg/m3 = 62,0729 lb/ft3
µ = 0,733 cP = 1,936 lb/ft.jam
Cp = 1,048 kkal/kg.oC
k = 0,356 Btu/jam.ft2.oF
Panas yang diambil pendingin,
Qp = 734.030,5195 Btu/jam = 185.086,5674 kkal/jam Kebutuhan air pendingin, Wt =
) T T .( Cp
Qp
1 2
=
C C
kg kkal
jam kkal
.(40 30) .
/ 048 , 1
/ 74 185.086,56
= 17.660,932 kg/jam = 38.942,355 lb/jam Debit air pendingin, Fvp =
Wt
= 3
/ 0729 , 62
/ 38.942,355
ft lb
jam lb
= 627,365 ft3/jam
Menghitung Luas Penampang Aliran (A)
Harga kecepatan untuk cairan dalam pipa = 1,5 – 2,5 m/s (Coulson, 2005)
(29)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
A = v Fvp =
4
(ID)2
ID = v . Fvp . 4
=
jam ft x
jam ft
x
/ 56 , 527 . 29
/ 627,365
4 3
= 0,1645 ft = 0,05 m = 1,975 in
Dipakai koil standar 2 in. Dari tabel 11, Kern hal.844. Sehingga didapat: OD = 2,38 in = 0,0604 m = 0,1983 ft
ID = 2,067 in = 0,0525 m = 0,1723 ft
A’ = 3,38 in2 = 0,0235 ft2
A” = 0,622 ft2
/ft
Menghitung Mass Velocity (V)
Gt = ' A Wt
= 2
0235 , 0
/ 38.942,355
ft jam lb
= 1.673.940,04 lb/jam.ft2
V =
Gt
= 3
2
/ 0729 , 62
. / 04 1.673.940,
ft lb
ft jam lb
= 26,967,3245 ft/jam = 7,491 ft/s
Menghitung hi dan hi0
Re dalam pipa, Ret =
IDxGt
=
ft jam lb
ft jam lb ftx
. / 9360 , 1
. / 04 1.673.940,
0,1723 2
= 148.933,973
(30)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
hi0 = hi x
OD ID
= 1.450 Btu/jam.ft2. oF x
ft ft 1983 , 0 1723 , 0
= 1.259,3067 Btu/jam.ft2. oF
Menghitung Harga LMTD
Suhu reaktor masuk = 46oC = 114,8oF
Suhu reaktor keluar = 46oC = 114,8oF
Suhu air masuk = 30oC = 86oF
Suhu air keluar = 40oC = 104oF
LMTD = 86 8 , 114 104 8 , 114 ) 86 8 , 114 ( ) 104 8 , 114 ( Ln
= 18.3518oF
Menghitung Uc dan Ud
Clean Overall Coefficient (Uc) Uc = 0 0 hi hc hcxhi = F ft jam Btu F ft jam Btu Fx ft jam Btu . . / ) 1.259,3067 377,546 ( . . / 1.259,3067 . . / 377,546 2 2 2
= 290,4636 Btu/jam.ft2.oF
Rd Rd = UCxUd Ud Uc = F ft jam Btu F ft jam Btu Fx ft jam Btu . . / ) 150 290,4636 ( . . / 150 . . / 290,4636 2 2 2
= 0,0032 Btu/jam.ft2.oF
Menghitung Luas Perpindahan Panas
A =
UdxLMTD Qp
(31)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Menghitung Panjang Koil
L = " A Adesain
=
ft ft
ft
/ 622 , 0
266,6513 2
2
= 428,7 ft
Menentukan Jumlah Lengkungan Koil
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 = 0,0604 m = 0,1983 ft BC = y = 0,0604 m = 0,1983 ft
AC = (AB)2 (BC)2
= (9,41788)2 (0,1983)2
= 9,4183 ft = 2,8707 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 9,4183 ft = 14,783 ft = 4,507 m Keliling lingkaran koil = keliling busur AB + keliling busur AC
= 14,7821 ft + 14,783 ft = 29,5726 ft = 9,0137 m Jumlah lengkungan koil (N) =
57 , 29 428,7
= 14,5 ≈ 15 lilitan
y C B A
(32)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Tinggi tumpukan koil = y x N = 0,1983 ft x 15 =0,544 m
Koil tercelup seluruhnya dalam cairan, karena tinggi koil lebih rendah dari tinggi cairan (0,544 m < 2,2069 m)
Tinggi cairan setelah ada koil (ZC)
ZC =
Areaktor Vkoil Vcairan
= 2
2 xID x 25 , 0 ) xL xOD x 25 , 0 ( Vc
= 2
2 3 ) 3540 , 10 ( 25 , 0 ) 428,77 ) 1983 , 0 ( 25 , 0 ( 2023 , 280 . 1 ft x x ft x ft x x ft
= 3,627 m
Menghitung PressureDrop Koil
Faktor friksi, f = 0,0035 + 0,42
t) (Re 264 , 0 (Kern, 1983)
= 0,0035 + 0,42
) 3 148.933,97 ( 264 , 0
= 5,274.10-3
∆P = t xIDxSx 10 . 22 , 5 xL fxGt 10 2
Dimana : S = spesifik gravity = 62,158 lb/ft3
L = panjang koil = 428,77ft
Gt = 1.673.940,04 lb/jam.ft2
f = factor friksi = 5,274.10-3
фt =
19 , 0
W
= 1
∆P = 1 158 , 62 1723 , 0 10 . 22 , 5 428,77 ) 04 1.673.940, ( 10 . 274 , 5 10 2 3 x x x x x
= 4,642 psi
(33)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
NETRALISER
Tugas : Menetralkan DDBS menjadi SDBS dengan menggunakan NaOH 20%. Jenis : Silinder tegak berpengaduk yang dilengkapi dengan koil pendingin.
Kodisi : Eksotermis, T = 55°C, P = 1 atm
1. Menghitung kecepatan volumetrik umpan
Komponen kg/jam
fraksi
massa BM kmol/jam
fraksi
mol p,kg/m3
FV, m3/jam
C12H25C6H5 96,637 0,004 246 0,393 0,001 829,65 0,1165
C10H21C6H5 135,252 0,006 218 0,620 0,002 831,26 0,1627
C14H29C6H5 1,960 0,000 274 0,007 0,000 832,6 0,0024
H2SO4 440,596 0,019 98 4,496 0,016 1.796,03 0,2453
H2O 124,271 0,005 18 6,904 0,025 999,71 0,1243
C12H25C6H4SO3H 12.677,932 0,559 326 38,889 0,138 916,06 13,84
NaOH 20% 9.187,329 0,405 40 229,683 0,817 1.898,42 4,84
22.663,976 1,000 280,993 1,000 19,3302
Komponen kg/jam fraksi massa (x) Cp x*
C12H25C6H5 96,637 0,004 2,4717 0,0105
C10H21C6H5 135,252 0,006 1,85 0,01104
C14H29C6H5 1,960 0,000 3,45 0,000299
H2SO4 440,596 0,019 9,42 0,1831
H2O 124,271 0,005 0,51 0,002784
C12H25C6H4SO3H 12.677,932 0,559 11,19 6,2608
NaOH 20% 9.187,329 0,405 1,554 0,6299
(34)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026 2. Menghitung Volume Netraliser
Kecepatan volumetris umpan
Fv = 19,3302 m3/jam.
Waktu tinggal = 1,5 jam (Grogins, 1958)
Konsentrasi dbsa (Cao) = 2,2838 kmol/m3
Konsentrasi NaOH 20% ( Cbo)= 13,4884 kmol/m3
ratio mol umpan masuk (M) = 5,9061 Konversi (XA) = 0,95 Menghitung konstanta kecepatan reaksi kimia Persamaan keceptan reaksi dapat ditulis
k = 0,1678 m³/kmol.jam menghitung volume netraliser
XA0 = 0 XA1 = 0,95
Volume reaktor = 170,3354 m³
Perancangan yang dibuat ini memilih over design 20 %, sehingga volume cairan
menjadi:
Vcairan = 1,2 x 170,3354 m3= 204,4025 m3
Pengambilan H/D diusahakan mendekati 1, karena jika H/D terlalu besar atau terlalu kecil maka:
- Pengadukan tidak sempurna
B AC
kC
dt dCB
dt dCA -) rA (
) 1 ( . ) 1
( A
A
X M
X M Ln t M
AO
C 1 k
) )(
1 (
) 1
1 A
A
AO X M X
kC
A1 A0
1
X (X Fv V
(35)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
- Ada gradien konsentrasi dalam reaktor
- Distribusi panas tidak merata
D : H = 1 (Brownell, 1959)
Jenis head dipilih teorispherical flanged and dished head, karena operasi pada
tekan atmosferis dan harganya murah.
Volume shell = D H
4
2
= 3
D 4
D = 3 4Vshell
= 3 4 x 204,4025
= 6,00 m = 236,156 in
H = 6,00 m
Volume dish = 0,000049 Ds3
Dimana:
Ds = diameter shell, in
Vdish = 0,000049 x (236,156)3
= 645,3488ft3
Vsf =
144 sf D 4
2
diambil sf = 2
Vsf =
144 2 x ) 236,156 (
x 4
2
= 608,046ft3
Sehingga,
Vhead = 2 ( Vdish + Vsf )
(36)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
= 2.506,7887 ft3
= 70,99 m3
Vnetraliser = Vshell + Vhead
= 204,4025 m3 + 70,99 m3
= 275,3948 m3
Volume bottom = 0,5 x 70,99 m3 = 35,5 m3
Volume cairan dalam shell, Vc = 204,4025 – 35,5 = 168,9064 m3
Tinggi cairan dalam shell, L = 2
D .
Vc . 4
= 2
) 6 (
9064 , 168 4
x x
= 5,98 m
3. Menghitung Tebal Dinding Netraliser (Shell)
Dipilih dinding dengan jenis Stainless Steel SA 302, Grade A
tS =
P . 6 , 0 E . f
r . P
+ C (brownell, 1959)
Dimana : tS = tebal dinding tangki minimum, in
P = tekanan design, psi
r = jari-jari tangki, in = 118,078 in
f = tekanan maksimum yang diijinkan = 18.750 psi E = effisiensi penyambungan = 0,85
C = faktor korosi, 1/8 in = 0,125 in P design = P reaksi + P hidrostatis
P reaksi = 1 atm = 14,7 psi
Phidrostatis = xh
gc g camp
dimana g/gc = 1
H = tinggi cairan = 5,98 m = 19,62 ft
(37)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
= 7.959,35 kg/m2 = 11,297 psi
P design = 14,7 + 11,297 = 25,99 psi
tS = 0,125
99 , 25 6 , 0 85 , 0 750 . 18
078 , 118 99 , 25
x
x x
= 0,3178 in Dipilih tebal standar
8 3
in
OD = ID + 2 tS
= 236,156 + 2 x 0,375 = 236,792 in
Standarisasi dari tabel 5.7 Brownell, hal.90, didapat: OD = 240 in ; icr = 14,4375 in ; r = 180 in
4. Menghitung Ukuran Head
Untuk menghitung tebal head digunakan persamaan:
tH = C
P . 1 , 0 E . f
r . P . 885 , 0
= 0,125
99 , 25 1 , 0 85 , 0 750 . 18
078 , 118 99 , 25 885 , 0
x
x
x x
= 0,2955 in Dipilih tebal standar
16 5 in
OD = ID + 2 tH
= 236,156 + 2 x 0,3125 = 236,7813 in
Standarisasi dari tabel 5.7 Brownell, hal.91, didapat: OD = 240 in ; icr = 14,4375 in ; r = 180 in
(38)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
a = 0,5 x ID
= 0,5 x 236,156 in = 118,0781 in AB = a - icr
= 118,0781 – 14,4375 = 103,6406 in
BC = r – icr
= 180 – 14,4375 = 165,5625 in
AC = (BC)2 (AB)2
= (165,5625)2 (103,6406)2
= 129,1107 in
b = r – AC
= 180 – 129,1107 = 50,8893 in
Dari tabel 5.8 Brownell, hal.93, didapat sf = 2 in
OA = tH + b + sf
= 0,3125 + 50,8893 + 2 = 53,2018 in = 1,3513 m Jadi tinggi netraliser total = 7,3315 m
5. Menghitung Ukuran dan Power Pengaduk
Digunakan pengaduk jenis turbin dengan 6 sudu (six Blades Turbine),
karena turbin memiliki range volume yang besar dan dapat digunakan untuk kecepatan putaran yang cukup tinggi
Data pengaduk diperoleh dari Brown “Unit Operation “ hal. 507.
Ukuran pengaduk:
Diameter pengaduk (Di)
Di = 3 ID
= 3
6 = 2 m = 6,5599 ft
Tinggi pengaduk (W)
W = 5
Di =
5 2
= 0,3999 m
Lebar pengaduk (L)
L = 4
Di
= 4
(39)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Lebar baffle (B)
B = ID/12 = 6/12 = 0,5 m
Jarak pengaduk dengan dasar tangki (E)
Di
E = 0,75 – 1,3; dipilih 1
E = 1 x Di = 1 x 1,9995 = 1,9995 m
Kecepatan putar pengaduk (N)
N = d . 600
2.d WELH
(Rase, 1977)
WELH = ZL x Sg
Dimana: N = kecepatan putar pengaduk, rpm
d = diameter pengaduk, ft
ZL = tinggi cairan dalam tangki, ft
Sg = specific gravity
WELH = WaterEqiuvalent Liquid Height, ft
Kecepatan ujung pengaduk 600-900 rpm (pheriperal speed) (Rase, 1977)
ρcairan =
Fv Massatotal
=
jam m
jam kg
/ 0282 , 17
/ 976 , 663 . 22
3
= 1.330,9663 kg/m³ = 83,159 lb/ft3
Sg =
air cairan
=
3 / 000 . 1
3 / 9663 , 330 . 1
m kg
m kg
= 1,33
ZL = tinggi cairan dalam shell (L) = 5,9984 m
WELH = 1,33 x 5,9984 m = 7,9836 m = 26,1930 ft Jumlah pengaduk =
ID WELH =
6 9836 , 7
= 1,3310 ≈ 1 buah
Kecepatan putar pengaduk: N =
ft x
menit ft
5599 , 6
/ 600
x ftft
5599 , 6 2
1930 , 26
(40)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
= 41,1580 rpm = 0,6860 rps Menghitung Power Pengaduk (P)
Dari Brown “Unit Operations” hal.508 diperoleh persamaan:
P =
C 3 3
g d . N . . Np
Dimana : P = daya pengaduk, lb.ft/s
Np = power number
N = kecepatan putar pengaduk = 0,6860 rps
ρ = densitas campuran = 83,1588 lbm/ft3
d = diameter pengaduk = 6,5599 ft
gC = gravitasi = 32,17 ft.lbm/s2.lbf
µ campuran= 7,0985 cP = 4,77.10-3 lb/s.ft
NRe =
. d .
N 2
=
3 -4,77.10
83,1588 )
5599 , 6 ( 6860 ,
0 x 2x
= 20.748,587
Dari fig. 477 Brown, hal.507, diperoleh Np = 3 P =
lbf s lbm ft
ft x
rps x
ft lbm x
. / . 17 , 32
) 5599 , 6 ( ) 6860 , 0 ( ) / 1588 , 83 ( 6
2
5 3
3
= 30.378,4390 ft.lbf/s = 55,2335 Hp
Effisiensi motor penggerak (η) = 88 % Daya penggerak motor =
P
= 88 , 0
2335 , 55
(41)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Maka dipakai motor dengan daya = 70 Hp (NEMA)
6. Perancangan Koil Pendingin
Menghitung Koefisien Transfer Panas
Nilai koefisien perpindahan panas, dapat dipakai persamaan pada eq. 20.4 Kern, p.722.
hC =
Dt k . 87 ,
0 2 2/3
. N . L
1/3
k . Cp
0,14
w Dimana, 14 , 0 w
= 1
hC = koefisien transfer panas cairan, Btu/jam.ft2.°F
Dt = diameter tangki = 19,68 ft
k = konduktivitas panas = 0,38 Btu/jam.ft.°F
Cp = kapasitas panas larutan = 1 btu/lb.°F = 1 kkal/kg.°C
L = dimeter putar pengaduk = 6,5599 ft
N = kecepatan putar pengaduk = 41,1580 rpm = 0,6860 rps = 2.469,4786 rph
ρ = densitas campuran = 83,1588 lb/ft3
µ = viskositas campuran = 4,77.10-3 lb/s.ft = 3,5 lb/jam.ft
µw = viskositas air
3 / 2 2 . N . L
= 2 3 2/3
. / 5 , 3 / 1588 , 83 . / 4786 , 469 . 2 . ) 5599 , 6 ( ft jam lb ft lb jam
ft = 18.542,11128
3 / 1 k . Cp = 3 / 1 . . / 38 , 0 . / 5 , 3 . . / 1 F ft jam Btu ft jam lb F lb
Btu = 2,096
hC =
ft F ft jam Btu x 68 , 19 . . / 38 , 0 87 , 0
x 18.542,11128 x 2,096
(42)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Menghitung Kebutuhan Air Pendingin
Sebagai pendingin digunakan air dengan suhu masuk (T1) = 30°C (86°F)
dan suhu keluar (T2) = 40°C (104°F)
Tf =
2 104 86
= 95°F
Sifat-sifat air pada Tf = 95°F adalah:
ρ = 1.018,27 kg/m3 = 62,0729 lb/ft3
µ = 0,733 cP = 1,936 lb/ft.jam
Cp = 1,048 kkal/kg.°C = 1,048 Btu/lb.°F
k = 0,356 Btu/jam.ft2.°F
Qp = 6.439.033 kkal/jam = 25.550.942 btu/jam Kebutuhan air pendingin, Wt =
) T T .( Cp
Qp
1 2
=
C C
kg kkal
jam kkal
.(40 30) .
/ 048 , 1
/ 6.439.033
= 614.411,52 kg/jam
= 1.354.777,4 lb/jam Debit air pendingin, Fvp =
Wt
= 3
/ 0729 , 62
/ 52 , 777 . 354 . 1
ft lb
jam lb
= 21.825,586 ft3/jam
Menghitung Luas Penampang Aliran (A)
Harga kecepatan untuk cairan dalam pipa = 1,5 – 2,5 m/s (Coulson, 2005).
Dipilih harga kecepatan cairan (v) = 2,5 m/s = 29.527,5591 ft/jam A =
v Fvp =
4
(ID)2
ID = v . Fvp . 4
=
jam ft x
jam ft
x
/ 5591 , 527 . 29
/ 21.825,586
4 3
(43)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
= 0,97 ft = 0,296 m = 11,647 in
Dipakai koil standar 12 in. Dari table 11, Kern hal.844. Sehingga didapat: OD = 12,75 in = 1,0625 ft
ID = 12,09 in = 1,0075 ft
Luas penampang, A’ = 115 in2 = 0,7986 ft2
Luas perpindahan panas/panjang, A” = 3,338 ft2/ft
Menghitung Mass Velocity (V)
Gt = ' A Wt
= 2
7986 , 0
/ 4 1.354.777,
ft jam lb
= 1.275.084,6 lb/jam.ft2
V =
Gt
= 3
2
/ 0729 , 62
. / 6 1.275.084,
ft lb
ft jam lb
= 20.541,728 ft/jam = 5,706 ft/s
Menghitung hi dan hi0
Re dalam pipa, Ret =
IDxGt
=
ft jam lb
ft jam lb ftx
. / 936 , 1
. / 6 1.275.084, 0075
,
01 2
= 663.557,72
Untuk T = 95°F diperoleh hi = 1.500 Btu/jam.ft2.°F. Dari fig. 25, Kern.
hi0 = hi x
OD ID
= 1500 Btu/jam.ft2.°F x
ft ft 0625 , 1
0075 , 1
(44)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Menghitung Harga LMTD
Suhu reaktor masuk = 55°C = 131°F
Suhu reaktor keluar = 55°C = 131°F
Suhu air masuk = 30°C = 86°F
Suhu air keluar = 40°C = 104°F
LMTD = 86 131 104 131 Ln ) 86 131 ( ) 104 131 (
= 35,2371°F
Menghitung Uc dan Ud
Clean Overall Coefficient (Uc) Uc = 0 0 hi hc hcxhi = F ft jam Btu F ft jam Btu Fx ft jam Btu . . / ) 3529 , 422 . 1 938 , 652 ( . . / 3529 , 422 . 1 . . / 938 , 652 2 2 2
= 447,5077 Btu/jam.ft2.°F
Rd Rd = UcxUd Ud Uc = F ft jam Btu F ft jam Btu F ft jam Btu . . / ) 150 5077 , 447 ( . . / 150 . . / 5077 , 447 2 2 2
= 0,00443 Btu/jam.ft2. °F
Menghitung Luas Perpindahan Panas A = UdxLMTD Qp = F Fx ft jam Btu jam Btu
35,2371
. . / 150 / 25.550.942 2
(45)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Menghitung Panjang Koil L =
" A Adesain
=
ft ft
ft
/ 338 , 3
4.834,1022 2
2
= 1.448,2032 ft
Menentukan Jumlah Lengkungan Koil
Diameter helix, DC = 0,8 x (ID reaktor) = 0,8 x 6 m = 4,799 m AB = DC = 4,799 m
Jarak antar gulungan koil, y = 0,5 x OD koil = 0,5 x 1,0625 ft = 0,53125 ft BC = y = 0,53125 ft = 0,162 m
AC = 2 2
) BC ( ) AB
(
= (4,799)2 (0,162)2 = 4,8014 m
Keliling busur AB = ½ x π x AB = ½ x π x 15,7397 ft = 24,711 ft
Keliling busur AC = ½ x π x AC = ½ x π x 15,749 ft = 24,725 ft
Keliling lingkaran koil = keliling busur AB + keliling busur AC = 24,711 ft + 24,725 ft
= 49,4368 ft Jumlah lengkungan koil (N) =
4368 , 49
2031 , 448 . 1
= 29,294 ≈ 30 lilitan
y C B A
(46)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Tinggi tumpukan koil = y x N = 0,162 ft x 30 =5,345 m
Tinggi cairan setelah ada koil (ZC)
ZC =
Areaktor Vkoil Vcairan
= 2
2
xID x 25 , 0
) xL xOD x 25 , 0 ( Vc
= 2
2 3
) 6 ( 25 , 0
) 4123 , 441 ) 32385 , 0 ( 25 , 0 ( 9064 , 168
m x x
m x
m x
x m
= 7,267 m
Menghitung Pressure Drop Koil
Faktor friksi, f = 0,0035 + 0,42
t)
(Re 264 , 0
(Kern, p.53)
= 0,0035 +
0,42663.557,72 264 , 0
= 4,447.10-3
∆P =
t xIDxSx 10
. 22 , 5
xL fxGt
10 2
Dimana : S = spesifik gravity = 62,158 lb/ft3
L = panjang koil = 1.448,2032 ft
Gt = 1.275.084,6 lb/jam.ft2
f = factor friksi = 4,447.10-3
фt =
19 , 0
W
= 1
∆P =
1 158 , 62 0075 , 1 10 . 22 , 5
1.448,2032 )
6 1.275.084, (
3 -4,447.10
10
2
x x
x
x x
= 3,2031 psi
(47)
DIAGRAM ALIR PROSES
PABRIK SODIUM DODEKILBENZEN SULFONAT DENGAN PROSES SULFONASI OLEUM KAPASITAS 120.000 TON/TAHUN
P Reaktor KETERANGAN ALAT M R V E E N H F Pompa Mixer
Evia por ator
Heater Cooler
Net raliser Decanter Tangki CW Cooling Water
L
Reaktor FC Flow Control
DOSEN PEMBIMBING: 1. Dr Ir.AHMAD M.FUADI,MT.
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS T EKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH
SURAKARTA GA MBAR : DIA GRAM A LIR PROS ES PA BRIK SOD IUM DOD EK ILBENZEN S ULFO NAT
DENG AN PRO SES S ULFON ASI OLEUM KA PAS ITA S 120.000 TON/TAHU N
DIKERJAKAN OLEH : WAWAN KURNIAWAN D 500100026 Udara Tekan KETERANGAN VM LC TC LI Nomor arus Temper atur, °C
Kontrol Valve
Arus Utama Suplai List rik
Volumeter Level Control Temperatur Control Level Indicator Tekanan, atm ALAT
2. ROIS FATONI ST, M.Sc, PhD
F Bin L-03 CW TC R-01 LC R-02 TC R-03 TC F-01 LI L-01 F-02 LI L-02 LC LC L-04 L-05 L-07 CW L-06 F-03 LI V LI F-04 LI F-05
S team HW
CW TC LC 1 30 1 1 2 30 3c 46 1 6 32 1 4 30 1 9 30 1 13 110 1 12 110 1 VM VM VM FC FC FC L-09 32 E-06 S team S team E-05 S team E-02 E-01 UPL C C CW CW 1 TC TC TC TC TC 1 46 1 46 1 55 3a 46 1 3b 46 1 S team C E-04 C N-01 TC LC 11 55 1 L-08 55 1 LC 10 30,9 1 M-02 1 8 30 H LC 7 32 1 32 1 5 55,8 1 CW HW E-03 TC M-01 LC L-10 L-11
(1)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Menghitung Kebutuhan Air Pendingin
Sebagai pendingin digunakan air dengan suhu masuk (T1) = 30°C (86°F)
dan suhu keluar (T2) = 40°C (104°F)
Tf =
2 104
86
= 95°F
Sifat-sifat air pada Tf = 95°F adalah:
ρ = 1.018,27 kg/m3 = 62,0729 lb/ft3
µ = 0,733 cP = 1,936 lb/ft.jam
Cp = 1,048 kkal/kg.°C = 1,048 Btu/lb.°F
k = 0,356 Btu/jam.ft2.°F
Qp = 6.439.033 kkal/jam = 25.550.942 btu/jam Kebutuhan air pendingin, Wt =
) T T .( Cp
Qp
1 2 =
C C
kg kkal
jam kkal
.(40 30) .
/ 048 , 1
/ 6.439.033
= 614.411,52 kg/jam
= 1.354.777,4 lb/jam Debit air pendingin, Fvp =
Wt
= 3
/ 0729 , 62
/ 52 , 777 . 354 . 1
ft lb
jam lb
= 21.825,586 ft3/jam
Menghitung Luas Penampang Aliran (A)
Harga kecepatan untuk cairan dalam pipa = 1,5 – 2,5 m/s (Coulson, 2005).
Dipilih harga kecepatan cairan (v) = 2,5 m/s = 29.527,5591 ft/jam A =
v
Fvp =
4
(ID)2
ID = v . Fvp . 4
=
jam ft x
jam ft
x
/ 5591 , 527 . 29
/ 21.825,586
4 3
(2)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
= 0,97 ft = 0,296 m = 11,647 in
Dipakai koil standar 12 in. Dari table 11, Kern hal.844. Sehingga didapat: OD = 12,75 in = 1,0625 ft
ID = 12,09 in = 1,0075 ft
Luas penampang, A’ = 115 in2 = 0,7986 ft2
Luas perpindahan panas/panjang, A” = 3,338 ft2/ft
Menghitung Mass Velocity (V)
Gt = ' A Wt
= 2
7986 , 0
/ 4 1.354.777,
ft jam lb
= 1.275.084,6 lb/jam.ft2
V =
Gt
= 3
2
/ 0729 , 62
. / 6 1.275.084,
ft lb
ft jam lb
= 20.541,728 ft/jam = 5,706 ft/s
Menghitung hi dan hi0
Re dalam pipa, Ret =
IDxGt
=
ft jam lb
ft jam lb ftx
. / 936 , 1
. / 6 1.275.084, 0075
,
01 2
= 663.557,72
Untuk T = 95°F diperoleh hi = 1.500 Btu/jam.ft2.°F. Dari fig. 25, Kern.
hi0 = hi x
OD ID
= 1500 Btu/jam.ft2.°F x
ft ft
0625 , 1
0075 , 1
(3)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Menghitung Harga LMTD
Suhu reaktor masuk = 55°C = 131°F
Suhu reaktor keluar = 55°C = 131°F
Suhu air masuk = 30°C = 86°F
Suhu air keluar = 40°C = 104°F
LMTD =
86 131
104 131 Ln
) 86 131 ( ) 104 131 (
= 35,2371°F
Menghitung Uc dan Ud
Clean Overall Coefficient (Uc) Uc =
0 0
hi hc
hcxhi =
F ft jam Btu
F ft jam Btu Fx
ft jam Btu
. . / ) 3529 , 422 . 1 938 , 652 (
. . / 3529 , 422 . 1 . . / 938 , 652
2 2 2
= 447,5077 Btu/jam.ft2.°F
Rd
Rd =
UcxUd Ud Uc
=
F ft jam Btu
F ft jam Btu F
ft jam Btu
. . / ) 150 5077 , 447 (
. . / 150 .
. / 5077 , 447
2
2 2
= 0,00443 Btu/jam.ft2. °F Menghitung Luas Perpindahan Panas
A =
UdxLMTD Qp
=
F Fx
ft jam Btu
jam Btu
35,2371
. . / 150
/ 25.550.942
2
(4)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Menghitung Panjang Koil L =
" A Adesain
=
ft ft
ft / 338 , 3
4.834,1022
2 2
= 1.448,2032 ft
Menentukan Jumlah Lengkungan Koil
Diameter helix, DC = 0,8 x (ID reaktor) = 0,8 x 6 m = 4,799 m AB = DC = 4,799 m
Jarak antar gulungan koil, y = 0,5 x OD koil = 0,5 x 1,0625 ft = 0,53125 ft BC = y = 0,53125 ft = 0,162 m
AC = 2 2
) BC ( ) AB
(
= (4,799)2 (0,162)2
= 4,8014 m
Keliling busur AB = ½ x π x AB = ½ x π x 15,7397 ft = 24,711 ft
Keliling busur AC = ½ x π x AC = ½ x π x 15,749 ft = 24,725 ft
Keliling lingkaran koil = keliling busur AB + keliling busur AC = 24,711 ft + 24,725 ft
= 49,4368 ft Jumlah lengkungan koil (N) =
4368 , 49
2031 , 448 . 1
= 29,294 ≈ 30 lilitan
y C B A
(5)
Prarancangan Pabrik Sodium Dodekilbenzen Sulfonat dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 ton/tahun.
Wawan Kurniawan D 500100026
Tinggi tumpukan koil = y x N = 0,162 ft x 30 =5,345 m
Tinggi cairan setelah ada koil (ZC)
ZC =
Areaktor Vkoil
Vcairan
= 2
2
xID x 25 , 0
) xL xOD x 25 , 0 ( Vc
= 2
2 3
) 6 ( 25 , 0
) 4123 , 441 ) 32385 , 0 ( 25 , 0 ( 9064 , 168
m x x
m x
m x
x m
= 7,267 m
Menghitung Pressure Drop Koil
Faktor friksi, f = 0,0035 + 0,42
t)
(Re 264 , 0
(Kern, p.53)
= 0,0035 +
0,42663.557,72 264 , 0
= 4,447.10-3
∆P =
t xIDxSx 10
. 22 , 5
xL fxGt
10 2
Dimana : S = spesifik gravity = 62,158 lb/ft3
L = panjang koil = 1.448,2032 ft
Gt = 1.275.084,6 lb/jam.ft2
f = factor friksi = 4,447.10-3
фt =
19 , 0
W
= 1
∆P =
1 158 , 62 0075 , 1 10 . 22 , 5
1.448,2032 )
6 1.275.084, (
3 -4,447.10
10
2
x x
x
x x
= 3,2031 psi
(6)
DIAGRAM ALIR PROSES
PABRIK SODIUM DODEKILBENZEN SULFONAT DENGAN PROSES SULFONASI OLEUM KAPASITAS 120.000 TON/TAHUN
P Reaktor KETERANGAN ALAT M R V E E N H F Pompa Mixer
Evia por ator
Heater
Cooler
Net raliser Decanter Tangki CW Cooling Water
L
Reaktor FC Flow Control
DOSEN PEMBIMBING: 1. Dr Ir.AHMAD M.FUADI,MT.
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS T EKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH
SURAKARTA
GA MBAR : DIA GRAM A LIR PROS ES PA BRIK SOD IUM DOD EK ILBENZEN S ULFO NAT
DENG AN PRO SES S ULFON ASI OLEUM KA PAS ITA S 120.000 TON/TAHU N
DIKERJAKAN OLEH : WAWAN KURNIAWAN D 500100026 Udara Tekan KETERANGAN VM LC TC LI Nomor arus Temper atur, °C
Kontrol Valve
Arus Utama Suplai List rik
Volumeter Level Control Temperatur Control Level Indicator Tekanan, atm ALAT
2. ROIS FATONI ST, M.Sc, PhD
F Bin L-03 CW TC R-01 LC R-02 TC R-03 TC F-01 LI L-01 F-02 LI L-02 LC LC L-04 L-05 L-07 CW L-06 F-03 LI V LI F-04 LI F-05
S team HW
CW TC LC 1 30 1 1 2 30 3c 46 1 6 32 1 4 30 1 9 30 1 13 110 1 12 110 1 VM VM VM FC FC FC L-09 32 E-06 S team S team E-05 S team E-02 E-01 UPL C C CW CW 1 TC TC TC TC TC 1 46 1 46 1 55 3a 46 1 3b 46 1 S team C E-04 C N-01 TC LC 11 55 1 L-08 55 1 LC 10 30,9 1 M-02 1 8 30 H LC 7 32 1 32 1 5 55,8 1 CW HW E-03 TC M-01 LC L-10 L-11