DEKANTER

DEKANTER

Fungsi : Memisahkan fase ringan berupa CH3OH, H2O, C6H14O dan HCOOH dengan

fase berat berupa HCOOH dan C6H14O

Jenis : Horisontal dekanter Kondisi operasi :

P = 1 atm T = 80 0C

Data kelarutan komponen pada 80oC:

CH3OH terhadap H2O = larut dalam air

HCOOH terhadap H2O = 0,0076 kg/kg H2O

C6H14O terhadap H2O = 0,0813 kg/kg H2O (Lange,Tabel 5-21)

HCOOH terhadap C6H14O = 0,25 kg/kg C6H14O (Perry,Tabel 15-5) P = 1 atm

T = 80o_C

CH3OH = 91,21 kg/jam

H2O = 18.772,98 kg/jam

HCOOH = 6.281,85 kg/jam C6H14O = 26.085,46 kg/jam Total = 50.1231,51 kg/jam

HCOOH = 6.139,59 kg/jam C6H14O = 24.558,36 kg/jam Total = 30.697,94 kg/jam

CH3OH = 91,21 kg/jam

H2O = 18.772,98 kg/jam

HCOOH = 142,26 kg/jam C6H14O = 1.527,11 kg/jam Total = 20.533,57 kg/jam

P = 1 atm T = 80o_C

P = 1 atm T = 80o_C DE

1. Neraca Massa

Komponen BM Masuk

(kg/jam)

Keluar

Fasa Berat Fasa Ringan

CH3OH 32,04 91,21 91,2139

H2O 18,02 18772,98 18772,9819

HCOOH 46,03 6281,85 6139,59 142,2646

C6H14O 102,18 26085,46 24558,36 1527,1057

total 51231,51 51231,51

Komposisi umpan masuk berupa campuran CH3OH, H2O, HCOOH, dan C6H14O pada

80 0C.

Komponen BM kg/jam kgmol/jam fraksi (f) ρ (kg/lt) pada ρ . F

80 °C

CH3OH 32,04 91,21 2,85 0,0018 0,733 0,0013

H2O 18,02 18772,98 1041,79 0,3664 0,976 0,3575 HCOOH 46,03 6281,85 136,47 0,1226 1,144 0,1402 C6H14O 102,18 26085,46 255,29 0,5092 0,660 0,3362

total 51231,51 1436,40 1,0000 0,8352

Didapatkan harga densitas (ρ) campuran ρ campuran = 0,8352 kg/l = 835,2 kg/m3 Kecepatan volumetrik umpan :

=

=

l kg

jam kg 8352 , 0

51 , 231 . 51

= 61.338,71 l/jam Viskositas Umpan

Komponen Kg/jam

Fraksi

massa(xi) µ (kg/m.s) xi.µ

CH3OH 91,21 0,0018 0,0003 5,19E-07 H2O 18772,98 0,3664 0,0004 0,000129 HCOOH 6281,85 0,1226 0,0006 7,79E-05 C6H14O 26085,46 0,5092 0,0002 9,89E-05 total 51231,51 1,0000 0,000306

Komposisi produk atas dekanter ;

Komponen BM Kg/jam kgmol/jam fraksi (f) ρ (kg/lt) pada ρ . F

80 °C

CH3OH 32,04 91,21 2,85 0,0044 0,733 0,0033

H2O 18,02 18772,98 1041,79 0,9143 0,976 0,8920

HCOOH 46,03 142,26 3,09 0,0069 1,144 0,0079

C6H14O 102,18 1527,11 14,95 0,0744 0,660 0,0491

total 20533,57 1062,67 1,0000 0,9523

Didapatkan harga densitas (ρ) produk atas ρ = 0,7569 kg/l = 756,9 kg/m3 Kecepatan volumetrik produk atas :

=

=

l kg

jam kg 7569 , 0

57 , 533 . 20

= 21.562,65 l/jam Viskositas produk atas :

Komponen kg/jam Xi µ

(kg/m.det) xi.µ

CH3OH 91,21 0,0044 0,0003 1,3E-06

H2O 18.772,98 0,9143 0,0004 0,000322

HCOOH 142,26 0,0069 0,0006 4,4E-06 C6H14O 1.527,11 0,0744 0,0002 1,44E-05

Total 20.533,57 1,0000 0,000342 Komposisi produk bawah dekanter

Komponen BM Kg/jam kgmol/jam fraksi (f) ρ (kg/lt) pada ρ . F

80 °C

HCOOH 46,03 6139,59 133,38 0,2000 1,144 0,2287 C6H14O 102,18 24558,36 240,34 0,8000 0,660 0,5282

total 30697,94 373,73 1,0000 0,7569

Didapatkan harga densitas (ρ) produk bawah ρ = 0,9523 kg/l = 952,3 kg/m3

Kecepatan volumetrik produk bawah :

=

=

l kg

jam kg 9523 , 0

94 , 697 . 30

Viskositas produk bawah:

Komponen kg/jam Xi µ

(kg/m.det) xi.µ

HCOOH 6.139,59 0,2000 0,0006 0,000127 C6H14O 24.558,36 0,8000 0,0002 0,000155

Total 30.697,94 1,0000 0,000282

2. Menentukan fase Terdispersi

Cek dengan persamaan.3 Schweitzer (penentuan fase terdistribusi)

Ө =

3 , 0         L H H L L H Q Q     = 3 , 0 000282 , 0 * 7523 , 0 000342 , 0 * 9523 , 0 65 , 562 . 21 93 , 555 . 40 _      = 9,5520

θ : Parameter dispersi

θ > 3, Fase berat terdispersi θ <3, Fase ringan terdispersi 2<θ <3, Fase berat mungkin

Jadi fase berat terdispersi, sedangkan fase ringan adalah fase contiuous.

3. Menentukan Kecepatan Pemisah

Terminal velocity butiran terdispersi :

Ut =





C C D p d g    18

2 _{ }



(Coulson, ed.6, hal 442) Keterangan :

Ut = terminal velocity fase terdispersi, m/det dp = diameter butir terdispersi, m

ρD = densitas fase terdispersi, kg/m3

ρC = densitas fase kontinyu, kg/m3

μC = viskositas fase kontinyu, kg/m.det

g = kecepatan gravitasi, (9,81 m/det2)

Maka : Ut =

000342 ,

0 * 18

) 9 , 756 3 , 952 ( * ) 10 * 5 , 1 ( * 81 ,

9 4 2 

= 8,4817x10-3 m/det

4. Dimensi Dekanter

a. Menghitung Volume Cairan

Berdasarkan Coulson, hal 442, waktu tinggal cairan dalam dekanter berkisar antara 5-10 menit karena waktu tinggal cairan hasil hitungan terlalu kecil, maka dirancang t = 5 menit, sehingga :

Vliq = kecepatan volume umpan masuk x waktu tinggal

Vliq = 61.338,71 l/jam x (5 menit) x (1 jam/60 menit)

= 5176,55 l = 5,1766 m3

b. Volume Dekanter

Faktor keamanan perancangan, dibuat over design 20% sehingga volume dekanter: Vt = 1,2 x Vliq

Vt = 1,2 x 5.176,55 lt = 6.211,86 lt = 6,2119 m3

c. Diameter dan Panjang Dekanter

Untuk dekanter horisontal perbandingan Diameter (D) dengan panjang (L), menurut Coulson, J.N 1983, hal 347, perbandingn L/D = 2-4

Dirancang L/D = 2. Vdek =

12 4

3 2

D L

D 

 

 



Vdek =

12 2

3 3

D

D 



 



Vdek =

12 .

7 D3

D =

3 / 1

. 7 . 12

   

 



D =

3 / 1

. 7

) 2119 , 6 .( 12

   

 



D = 1,44 m = 56,79 in = 4,73 ft Maka,

L = 2,88 m = 113,58 in = 9,47 ft

Dari tabel 3.3 Brownell & Young hal 43 dapat ditentukan : D standart = 7 ft = 84 in = 2,1336 m

L standart = 10 ft =120 in = 3,0480 m Vdek =

12 4

3 2

D L

D 

 

 



Vdek =

12 1336 , 2 4

0480 , 3 1336 ,

2 2 _  3

 



= 13,43 m3

d. Pengaturan Pipa

dimana

L1 = Panjang Minimum Heavy Liquid (m)

L2 = Panjang Minimum Light Liquid (m)

- Menghitung Panjang Minimum Light Liquid (L2)

Dimana dN dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

Dimana:

QM = Laju Alir volumetrik masuk

= 61.338,71 l/jam = 0,6017 ft3/det ρM = Densitas campuran masuk

= 0,8352 kg/l = 52,1413 lb/ft3

Diambil dN = 0,3037 ft = 3,6447 in, maka :

L2 = 3,6447 in + 12 in = 15,6447 in = 1,3037 ft = 0,3974 m

- Menghitung Panjang Minimum Heavy Liquid (L1)

L1 = L - L2

L1 = 10 ft – 1,3037 ft = 8,6963 ft = 2,6506 m

- Menghitung Tinggi Weir (Hw)

- Letak pipa masuk dipilih ditengah-tengah pipa

Letak pipa masuk = 50% x 2,1336 m = 1,0668 m - Letak pipa fasa ringan (N)

- Letak pipa fasa berat

Letak pipa fasa berat = L1– N = 2,6506 m – 0,1987 m = 2,4519 m

e. Tebal dinding dekanter

Bahan konstruksi yang digunakan : SA-167 tipe 316 (Brownell &Young hal 342) dengan pertimbangan :

a. memiliki struktur yang kuat.

b. memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi.

c. harga relatif lebih murah dibandingkan jenis stainless stell yang lain. � = � + �

� ≥ � /

/

� ≥ ,

, ≥ , ��

��=_�� �� � � = ,_, � , = ,

Data-data yang digunakan :

- Tegangan maksimal yang diijinkan (fall) = 18750 psia

- Effisiensi sambungan (E) untuk Double Welded Butt Joint = 0,8 (Brownell & Young, tabel 13.2, hal 254)

- Faktor korosi = 0,125 in (Peters, M.S., K.D., Timmerhaus, "Plant Design and Economics for Chemical Engineers", ed V)

- P = 1 atm digunakan faktor keamanan sebesar 20%, sehingga tekanan perancangan P = 1,2 atm = 17,64 psia.

Persamaan 13.16 Brownell, L.E, 1979

ts = C

P E

fall ri P

 

 

6 , 0

dengan :

ts = tebal dinding dekanter, in P = tekanan, Psi

ri = jari-jari dekanter, in fall = allowable stress bahan, psi E = joint efisiensi

C = faktor korosi

ts = in

Psi Psi

in psi

125 , 0 ) 64 , 17 * 6 . 0 ( ) 8 . 0 * 750 . 18 (

) 2 84 ( * 64 , 17

 

= 0,1744 in

f. Tebal head ;

Tabel 12-10, Peter M, hal 554, diilih tutup torispherical

t = C

P E fall ri P       1 , 0 885 , 0

= in

psi psi in Psi 125 , 0 ) 64 . 17 * 1 . 0 ( ) 8 . 0 * 12650 ( ) 2 84 ( * ) 64 . 17 ( * 885 . 0  

= 0.2124 in

Distandarkan = 0,25 in = 1/4 in

g. Tinggi head :

keterangan :

icr : Inside-Corner Radius

sf : Straight Flange r : Radius Of Dish OD : Outside Diameter

b : Depth Of Dish (Inside) a : Inside Radius

IDs = diameter dalam shell = 2,1336 m = 84 in a =

2 IDs

a = 

2 ) 84 ( in

42 in ODs = IDs + 2 thead

= (42 in x 2



0,25in



= 84,6250 in = 2,1495 m

Dari tabel 5.7 Brownell and Young, hal 90 untuk OD distandarkan r = 90 in , dengan tebal head 1/4 in diperoleh icr = 5 1/2 in

b = r – (BC2 – AB2)1/2 (Brownell and Young, hal 87) AB = a – icr

= 42 in –5 1/2 in = 36,5 in

BC = r – icr

= 90 in – 5 1/2 in = 84,5 in

Jadi :

b = 90 in – ( (84,5 in)2– (36,5 in)2 )1/2 b = 13,7898 in

Dari tabel 5.6 Brownell and Young, untuk tebal head 1/4 in diperoleh Sf = 1 1/2 in sehingga tinggi head = thead + b + sf

= 0,25 in + 13,7898 in + 1 1/2 in = 15,66 in = 0,3979 m Sehingga panjang dekanter :

L = L + 2 (tinggi head) = 3,0480 m + 2(0,3979) = 3,8438 m

h. Perancangan pipa

Ukuran pipa pemasukan umpan

"Dari Schweitzer, P.A., p: 1-523 kecepatan linear umpan disyaratkan 2-5 ft/detik (0,6096– 1,524 m/detik). Diambil kecepatan perancangan 1 m/detik."

Q umpan = 61.338,71 lt/jam = 0,0170 m3/det Maka,

Apipa =

det / ) 1 (

det / ) 0170 , 0

( 3

m m v

Qumpan

 = 0,0170 m2

ID = 

  

      

 

 

0170 , 0 . 4 .

4 Apipa 0,5

= 0,1473 m = 5,8003 in

"Dipilih ukuran pipa standard dengan spesifikasi dari Tabel 11 Kern,D.Q., p: 844,1965.”

Nominal pipe size, Nps = 6 in Schedule Number, Sch = 40 Out side diameter, OD = 6,625 in Inside diameter, ID = 6,065 in Flow area per pipe = 28,9 in2

Ukuran pipa fase ringan

Ukuran pipapengeluaran fase ringan menggunakan persamaan (15) Peter M.S 1980 hal 496 :

ID = 3,9 * Qf0,45* ρ0,13 Dengan :

ID = inside diameter pipa, in Qf = laju alir ft3/s

ρ = densitas, lb/ft3

Qf = 21.562,65 lt/jam = 0,2114 ft3/det ρ = 0,9523 kg/lt = 59,3584 lb/ft3

ID = 3.9 * (0,2114 ft3/det)0,45 * (59,3584 lb/ft3)0,13 = 3,2954 in = 0,0837 m

"Dipilih ukuran pipa standard dengan spesifikasi dari Tabel 11 Kern,D.Q., p: 844,1965.”

Nominal pipe size, Nps = 4 in Schedule Number, Sch = 40 Out side diameter, OD = 4,5 in Inside diameter, ID = 4,026 in Flow area per pipe = 12,7 in2 - Kecepatan linier cairan dalam pipa

v = 2,3970ft/det

ft 1

in 144 in

12,7 /det ft 0,2114

2 2 2

3



 x

at Q

Dari Schweitzer, P.A., p: 1-523 kecepatan linear umpan disyaratkan 2-5 ft/det

Ukuran pipa fase berat

Ukuran pipa pengeluaran fase berat menggunakan persamaan (15) Peter M.S 1980 hal 496 :

ID = 3,9 * Qf0,45* ρ0,13 Dengan :

ID = inside diameter pipa, in Qf = laju alir, ft3/s

ρ = densitas, lb/ft3

Qf = 40.555,93 lt/jam = 0,3976 ft3/det ρ = 0,7569 kg/lt = 47,1819 lb/ft3

ID = 3.9 * (0,3976 ft3/det)0,45 * (47,1819 lb/ft3)0,13 = 4,2502 in = 0,1079 m

"Dipilih ukuran pipa standard dengan spesifikasi dari Tabel 11 Kern,D.Q., p: 844,1965.”

Nominal pipe size, Nps = 6 in Schedule Number, Sch = 80 Out side diameter, OD = 6,625 in Inside diameter, ID = 5,761 in Flow area per pipe = 26,1 in2 - Kecepatan linier cairan dalam pipa

v = 2,1937ft/det

ft 1

in 144 in

26,1 /det ft 0,3976

2 2

2 3



 x

at Q

Dari Schweitzer, P.A., p: 1-523 kecepatan linear umpan disyaratkan 2-5 ft/det

Gambaran Dekanter

Heavy liquid outlet

Light liquid outlet

D =

2,1495 m

L2 = 3,8438 m

L = 3,8438 m L1 = 3,8438 m

0,20 m

Hw

=

0,8222 m

F

ee

d

in

let

KESIMPULAN DEKANTER

Tugas : Memisahkan fase ringan berupa CH3OH, H2O, C6H14O dan HCOOH dengan

fase berat berupa HCOOH dan C6H14O

Bentuk : Horisontal dekanter Kondisi operasi ; P = 1 atm

T = 80 0C

Diameter dekanter = 2,1495 m Panjang dekanter = 3,8438 m

Setling velocity = 8,4817x10-3 m/det Tinggi pipa pemasukan umpan = 1,0668 m Diameter pipa pengeluaran fase ringan = 4 in Diameter pipa pengeluaran fase berat = 6 in Diameter pipa pemasukan umpan = 6 in

Tebal shell = 3/16 in

Data-data yang digunakan :

- Tegangan maksimal yang diijinkan (fall) = 18750 psia

- Effisiensi sambungan (E) untuk Double Welded Butt Joint = 0,8 (Brownell & Young, tabel 13.2, hal 254)

- Faktor korosi = 0,125 in (Peters, M.S., K.D., Timmerhaus, "Plant Design and Economics for Chemical Engineers", ed V)

- P = 1 atm digunakan faktor keamanan sebesar 20%, sehingga tekanan perancangan P = 1,2 atm = 17,64 psia.

Persamaan 13.16 Brownell, L.E, 1979

ts = C

P E

fall ri P

 

 

6 , 0

dengan :

ts = tebal dinding dekanter, in P = tekanan, Psi

ri = jari-jari dekanter, in fall = allowable stress bahan, psi E = joint efisiensi

C = faktor korosi

ts = in

Psi Psi

in psi

125 , 0 ) 64 , 17 * 6 . 0 ( ) 8 . 0 * 750 . 18 (

) 2 84 ( * 64 , 17

 

= 0,1744 in

f. Tebal head ;

Tabel 12-10, Peter M, hal 554, diilih tutup torispherical

t = C

P E fall ri P       1 , 0 885 , 0

= in

psi psi in Psi 125 , 0 ) 64 . 17 * 1 . 0 ( ) 8 . 0 * 12650 ( ) 2 84 ( * ) 64 . 17 ( * 885 . 0  

= 0.2124 in

Distandarkan = 0,25 in = 1/4 in

g. Tinggi head :

keterangan :

icr : Inside-Corner Radius

sf : Straight Flange r : Radius Of Dish OD : Outside Diameter

b : Depth Of Dish (Inside) a : Inside Radius

IDs = diameter dalam shell = 2,1336 m = 84 in a =

2 IDs

a = 

2 ) 84 ( in

42 in ODs = IDs + 2 thead

= (42 in x 2



0,25in



= 84,6250 in = 2,1495 m

Dari tabel 5.7 Brownell and Young, hal 90 untuk OD distandarkan r = 90 in , dengan tebal head 1/4 in diperoleh icr = 5 1/2 in

b = r – (BC2 – AB2)1/2 (Brownell and Young, hal 87) AB = a – icr

= 42 in –5 1/2 in = 36,5 in

BC = r – icr

= 90 in – 5 1/2 in = 84,5 in

Jadi :

b = 90 in – ( (84,5 in)2– (36,5 in)2 )1/2 b = 13,7898 in

Dari tabel 5.6 Brownell and Young, untuk tebal head 1/4 in diperoleh Sf = 1 1/2 in sehingga tinggi head = thead + b + sf

= 0,25 in + 13,7898 in + 1 1/2 in = 15,66 in = 0,3979 m Sehingga panjang dekanter :

L = L + 2 (tinggi head) = 3,0480 m + 2(0,3979) = 3,8438 m

h. Perancangan pipa

Ukuran pipa pemasukan umpan

"Dari Schweitzer, P.A., p: 1-523 kecepatan linear umpan disyaratkan 2-5 ft/detik (0,6096– 1,524 m/detik). Diambil kecepatan perancangan 1 m/detik."

Q umpan = 61.338,71 lt/jam = 0,0170 m3/det Maka,

Apipa =

det / ) 1 (

det / ) 0170 , 0

( 3

m m v

Qumpan

 = 0,0170 m2

ID = 

  

      

 

 

0170 , 0 . 4 .

4 Apipa 0,5

= 0,1473 m = 5,8003 in

"Dipilih ukuran pipa standard dengan spesifikasi dari Tabel 11 Kern,D.Q., p: 844,1965.”

Nominal pipe size, Nps = 6 in Schedule Number, Sch = 40 Out side diameter, OD = 6,625 in Inside diameter, ID = 6,065 in Flow area per pipe = 28,9 in2

Ukuran pipa fase ringan

Ukuran pipapengeluaran fase ringan menggunakan persamaan (15) Peter M.S 1980 hal 496 :

ID = 3,9 * Qf0,45* ρ0,13 Dengan :

ID = inside diameter pipa, in Qf = laju alir ft3/s

ρ = densitas, lb/ft3

Qf = 21.562,65 lt/jam = 0,2114 ft3/det ρ = 0,9523 kg/lt = 59,3584 lb/ft3

ID = 3.9 * (0,2114 ft3/det)0,45 * (59,3584 lb/ft3)0,13 = 3,2954 in = 0,0837 m

"Dipilih ukuran pipa standard dengan spesifikasi dari Tabel 11 Kern,D.Q., p: 844,1965.”

Nominal pipe size, Nps = 4 in Schedule Number, Sch = 40 Out side diameter, OD = 4,5 in Inside diameter, ID = 4,026 in Flow area per pipe = 12,7 in2 - Kecepatan linier cairan dalam pipa

v = 2,3970ft/det

ft 1

in 144 in

12,7 /det ft 0,2114

2 2 2

3



 x

at Q

Dari Schweitzer, P.A., p: 1-523 kecepatan linear umpan disyaratkan 2-5 ft/det

Ukuran pipa fase berat

Ukuran pipa pengeluaran fase berat menggunakan persamaan (15) Peter M.S 1980 hal 496 :

ID = 3,9 * Qf0,45* ρ0,13 Dengan :

ID = inside diameter pipa, in Qf = laju alir, ft3/s

ρ = densitas, lb/ft3

Qf = 40.555,93 lt/jam = 0,3976 ft3/det ρ = 0,7569 kg/lt = 47,1819 lb/ft3

ID = 3.9 * (0,3976 ft3/det)0,45 * (47,1819 lb/ft3)0,13 = 4,2502 in = 0,1079 m

"Dipilih ukuran pipa standard dengan spesifikasi dari Tabel 11 Kern,D.Q., p: 844,1965.”

Nominal pipe size, Nps = 6 in Schedule Number, Sch = 80 Out side diameter, OD = 6,625 in Inside diameter, ID = 5,761 in Flow area per pipe = 26,1 in2 - Kecepatan linier cairan dalam pipa

v = 2,1937ft/det

ft 1

in 144 in

26,1 /det ft 0,3976

2 2

2 3



 x

at Q

Dari Schweitzer, P.A., p: 1-523 kecepatan linear umpan disyaratkan 2-5 ft/det

Gambaran Dekanter

Heavy liquid outlet

Light liquid outlet

D =

2,1495 m

L2 = 3,8438 m

L = 3,8438 m L1 = 3,8438 m

0,20 m

Hw

=

0,8222 m

F

ee

d

in

let

KESIMPULAN DEKANTER

Tugas : Memisahkan fase ringan berupa CH3OH, H2O, C6H14O dan HCOOH dengan fase berat berupa HCOOH dan C6H14O

Bentuk : Horisontal dekanter Kondisi operasi ; P = 1 atm

T = 80 0C

Diameter dekanter = 2,1495 m Panjang dekanter = 3,8438 m

Setling velocity = 8,4817x10-3 m/det Tinggi pipa pemasukan umpan = 1,0668 m Diameter pipa pengeluaran fase ringan = 4 in Diameter pipa pengeluaran fase berat = 6 in Diameter pipa pemasukan umpan = 6 in

Tebal shell = 3/16 in