Spesifikasi Tangki •
Diameter tangki; Dt = 16,42 m •
Tinggi Tangki; H
T
= 28,735 m •
Tebal silinder; ts = 6 in
• Bahan konstruksi
= Stainless Steel •
Faktor korosi = 0,012 intahun
5.20 Compressor C-101
Fungsi : menaikkan tekanan gas alam sebelum masuk ke feed preheater
Desain :
centrifugal compressor Bahan konstruksi :
Carbon Steel SA 285 A Jumlah
: 1 unit
Gambar LC.2 Radially Split Multistage Compressor Data yang dibutuhkan:
Laju alir gas alam masuk = 490,7396 kgjam = 633,4045 m
3
jam = 0,1759 m
3
detik Berat Molekul rata-rata gas alam adalah = 18,60999 kgkmol
Suhu gas masuk, T
1
= 20
o
C Spesifik gravity, SP =
= = 0,64464
k = 1,3 – 0,31 γ – 0,55
k = 1,3 – 0,31 0,64464 – 0,55 = 1,27
A. Daya yang dibutuhkan kompresor adalah :
Universitas Sumatera Utara
−
×
=
− −
1 P
P 1
- k
k P
m N
10 78
, 2
P
st
N k
1 k
1 2
1 vl
st 4
ad
Peters, 2004 dimana : N
st
= jumlah tahap kompresi m
vl
= laju alir gas volumetrik m
3
jam P
1
= tekanan masuk = 15 bar = 1500 kPa P
2
= tekanan keluar = 27 bar = 2700 kPa η = efisiensi kompresor = 75
Peters, 2004
−
×
× ×
× =
× −
−
1 1500
2700 1
- 1,27
27 ,
1 1500
4045 ,
633 2
10 78
, 2
P
2 27
, 1
1 27
, 1
4 ad
Pad = 276,6974 Hp P = η
P
ad
=
75 ,
276,6974
= 368,929 Hp = 275,100 kW
Digunakan kompresor dengan daya motor standar 494,743 Hp B.
Suhu gas keluar dari kompresor adalah :
kNst k
p p
T T
1 1
2 1
2 −
= Peters, 2004
2 27
, 1
1 27
, 1
2
1500 2700
20
× −
= T
T
2
= 29,929
o
C C.
Diameter pipa ekonomis De dihitung dengan persamaan : De
= 0,363 m
vl 0,45
ρ
0,13
Peters, 2004 = 0,363 0,1759 m
3
detik
0,45
41796 ,
11
kgm3
0,13
= 0,2279 m = 9,12 in
Universitas Sumatera Utara
5.21 Feed Preheater E-401
Fungsi : Memanaskan umpan gas alam serta mendinginkan gas proses yang
keluar dari CO converter. Jenis
: 1 - 2 Shell and Tube Heat Exchanger Jumlah
: 1 unit
Jenis : 1 - 2 Shell and Tube Heat Exchanger
Jumlah : 1 unit
Gambar LC.3 Preheater tipe 1 - 2 Shell and Tube Heat Exchanger
Asumsi instalasi shell dan tube dari tabel 9 dan 10, hal.841-843 Kern,1950 Shell :
Diameter dalam ID : 23,25 in = 0,591 m
Universitas Sumatera Utara
Baffle space B : 9,3 in
= 0,236 m 0,4 × ID Passes n
: 1 Tube :
Diameter dalam ID : 1,120 in = 28,448 mm
Diameter luar OD : 1
14
in = 0,125 ft BWG
: 16 Pitch triangular
: 1
916
in Passes
: 2 Panjang
: 8,20 ft = 2,5 m
Fluida panas : Gas Proses
Laju alir fluida masuk W : 1446,908595 kgjam = 3189,884 lb
m
jam Temperatur masuk T
1
: 450 C = 842
F Temperatur keluar T
2
: 298 C = 568
F
Fluida dingin : Gas Alam
Laju alir fluida masuk w : 464,8589 kgjam = 1024,837 lb
m
jam Temperatur masuk t
1
: 30 C = 86
F Temperatur keluar t
2
: 415 C = 779
F
Panas yang diperlukan Q : 509.441,94 kJjam = 482.857,8 Btujam
R
D
yang diijinkan : 0,002
1 ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida panas Keterangan
Fluida dingin Selisih
T
1
= 842 °F
Temperatur yang lebih tinggi
t
2
= 779 °F
∆t
1
= 63 °F
T
2
= 568 °F
Temperatur yang lebih rendah
t
1
= 86 °F
∆t
2
= 482 °F
T
1
– T
2
= 274 °F
Selisih t
2
– t
1
= 693 °F ∆t
2
– ∆t
1
= 419 °F
Universitas Sumatera Utara
52 ,
89 63
482 ln
x 2,3
419 Δt
Δt ln
x 2,3
Δt Δt
LMTD
1 2
1 2
=
=
− =
°F
3953 ,
693 274
t t
T T
R
1 2
2 1
= =
− −
=
92 ,
86 -
842 693
t T
t t
S
1 1
1 2
= =
− −
=
Dari Gambar 18 Kern, 1950, hal. 828, diperoleh F
T
= 0,30 Maka
∆t = F
T
× LMTD = 0,30 × 89,52 = 26,873 °F
2 Temperatur kalorik T
c
dan t
c
705 2
568 842
2 T
T T
2 1
c
= +
= +
=
°F
5 ,
32 4
2 79
7 86
2 t
t t
2 1
c
= +
= +
=
°F
Tabel LC.1 Viskositas bahan Heater I pada t
c
= 432,5
o
F Komponen F kg jam N kmol
Xi µ
ln µ
Xi . ln µ
CH
4
356,1108 22,1973
0,8885 0,0165 -4,10439 -3,64675 C
2
H
6
27,5906 0,9175
0,03638 0,0147 -4,21991 -0,15352 C
3
H
8
21,7484 0,4932
0,01926 0,0133 -4,31999 -0,0832 C
4
H
10
12,6043 0,2168
0,00844 0,0144 -4,24053 -0,03579 C
5
H
12
4,248 0,0589
0,00269 0,011
-4,50986 -0,01213 C
6
H
14
2,9518 0,0343
0,00171 0,0105 -4,55638 -0,00779 CO
2
25,8175 0,5866
0,02336 0,0235 -3,75075 -0,08762 N
2
13,5466 0,4836
0,01938 0,0269 -3,61563 -0,07007 H
2
S 0,2409
0,0071 0,00028 0,0236 -3,74651 -0,00105
Total 464,8589
24,9953 1
-4,09793
Viskositas campuran dihitung dengan persamaan Heric-Brewer Reid, 1977
ln µ =
i i
ln μ
X ∑
Universitas Sumatera Utara
ln µ = X
1
ln µ
1
+ X
2
ln µ
2
+ X
3
ln µ
3
+...... maka viskositas campuran ln
µ = -4,09793 µ = 0,0166 Cp
Tabel LC.2 Viskositas bahan Heater I pada T
c
= 705
o
F Komponen
F kg jam N kmol
Xi µ
ln µ
Xi . ln µ
CH
4
53,41662 3,329590476
0,02646791 0,0204
-3,89222 -0,10302
C
2
H
6
0,13795296 0,004587727
3,64692E-05 0,0185
-3,98998 -0,00015
C
3
H
8
2,1748392 0,049319437
0,000392055 0,0152
-4,18646 -0,00164
C
4
H
10
2,5208592 0,043370367
0,000344764 0,017
-4,07454 -0,0014
C
5
H
12
0,8496096 0,011775438
9,36064E-05 0,0152
-4,18646 -0,00039
C
6
H
14
0,4427703 0,005137858
4,08424E-05 0,0136
-4,29769 -0,00018
CO
2
992,8436713 22,55950173
0,179332221 0,0295
-3,52337 -0,63185
N
2
13,54662 0,483583336
0,003844148 0,0325
-3,42652 -0,01317
H
2
O 169,6934888
9,419043562 0,074874792
0,023 -3,77226
-0,28245 CO
32,39264263 1,15646707
0,009193102 0,0318
-3,44829 -0,0317
H
2
178,889521 88,73488143
0,70538009 0,0148
-4,21313 -2,97186
Total 1446,908595
125,7972584 1
-4,03781
Viskositas campuran dihitung dengan persamaan Heric-Brewer Reid, 1977
ln µ =
i i
ln μ
X ∑
ln µ = X
1
ln µ
1
+ X
2
ln µ
2
+ X
3
ln µ
3
+...... Maka viskositas campuran ln
µ = -4,03781
Universitas Sumatera Utara
µ = 0,01763 cP
3 Design overall coefficient U
D
Berdasarkan Tabel 8 Kern,1950,hal.840 diperoleh nilai U
D
antara 5-50 btujam.ft. °F, diambil 45 btujam.ft. °F
Dari Tabel 10 Kern,1950,hal.843 dengan data OD = 1
14
in dan BWG =16 didapatkan luas permukaan luar a” = 0,3271
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2 o
o 2
D
ft 287
, 399
F 87
, 26
F ft
jam Btu
5 4
Btujam 482.857,8
Δt U
Q A
= ×
⋅ ⋅
= ×
=
Jumlah tube, =
× =
× =
ft ft
3271 ,
ft 20
, 8
ft 287
, 399
a L
A N
2 2
t
148,8 buah Jumlah tube standard dari tabel 9 10 N
ts
= 136
Fluida panas – Shell Side
4. Flow Area as B = 9,300 in
C’ = P
T
– OD = 0,313 in as =
T
P B
C ID
× ×
× 144
=
5625 ,
1 144
30 ,
9 313
, 25
, 23
× ×
×
= 0,300 ft
2
5. Mass Velocity Gs Gs =
as W
=
0,300 884
, 3189
= 10621,881 lbmft
2
.jam 6. Bilangan Reynold Res
Ds =
do do
P
T
. 4
. 4
2 2
π π
− ×
Fluida dingin – Tube Side
4. Flow Area at Dari Tabel 10 Kern,1950,hal.843
at’ = 0,985 in
2
at =
n at
Nt ×
× 144
=
2 144
985 ,
136 ×
×
= 0,465 ft
2
5. Mass Velocity Gt Gt =
at w
=
465 ,
837 ,
1024
= 2202,838 lbmft
2
.jam
6. Bilangan Reynold Ret Dari Tabel 10 Kern,1950,hal.843
untuk OD = 1
14
in dan BWG = 16 Dt = 1,116 in = 0,093 ft
μ = 0,0165 cP = 0,040 lb
m
ft.jam
Universitas Sumatera Utara
Ds = 25
, 751
, .
4 25
, 1
. 5625
, 1
4
2 2
π π
− ×
= 1,237 in Ds = 0,103 ft
μ = 0,0177 cP = 0,0429 lb
m
ft.jam Res =
µ
Gs Ds
×
=
0,0429 881
, 0621
1 0,103
×
= 25524,531
7.
Dari Gambar 28 Kern,1950,hal.838
Res = 25524,531 diperoleh jH = 76,5
8. Pada Tc = 705,20 F
Cp = 389,2346 btulbm.
o
F
Pada Gambar 1 Kern,1950,hal.803
k = 17,800 btujam.ft.
o
F
3 1
× k
Cp
µ
=
3 1
17,800 0,0429
2346 ,
89 3
×
= 0,9788 9.
3 1
× ×
= k
Cp Ds
k jH
h
o
µ
9788 ,
0,103 80
, 17
5 ,
5 7
× ×
=
o
h
= 12945,361 btujam.ft. F
11. Clean overall coefficient, U
C
o io
o io
h h
h h
Uc +
= =
361 ,
12945 050
, 417
3 361
, 12945
050 ,
417 3
+ ×
= 2703,449 Btuhr.ft
2
.
o
F 12. Design overall coefficient, U
D
Ret =
µ
Gt Dt
×
=
040 ,
838 ,
202 2
093 ×
,
= 5150,906
7.
Dari Gambar 24 Kern,1950,hal.834
diperoleh jH = 19,64 8. Pada tc = 432,5
o
F Cp = 387,8382 btulbm.
F
Pada Gambar 1 Kern,1950,hal.803
k = 19,60 btujam.ft. F
=
3 1
19,60 040
, 8382
, 387
×
= 0,924 9.
3 1
× ×
= k
Cp Dt
k jH
h
i
µ
924 ,
0,093 19,60
646 ,
9 1
× ×
=
i
h
= 3813,672 btujam.ft.
o
F 10. Koreksi h
io
ke permukaan pada OD
25 ,
1 120
, 1
672 ,
813 3
OD ID
h h
i io
× =
× =
= 3417,050
Faktor pengotor, Rd
3 1
× k
Cp
µ
Universitas Sumatera Utara
d C
D
R U
1 U
1 +
=
=
02 ,
2703,449 1
+
= 0,002 U
D
= 498,729 Btuhr.ft
2
.
o
F
Pressure drop
13. untuk Res = 25524,531 Dari Gambar 29, hal. 839 diperoleh
f = 0,0063 ft
2
in
2
Spesifik gravity s = 1,076 Ds = 23 in = 1,937 ft
Φs =
14 ,
w c
µ µ
= 1
14. No. of casses N + 1 = 12 L B
N + 1 = 12 × 8,2 9,3 = 11
15. ∆Ps =
s s
De N
Ds Gs
f Φ
× ×
× +
× ×
×
10 2
10 .
22 ,
5 1
= 0,002 psi Pressure Drop 2 psi
Maka spesifikasi dapat diterima Rd = 0,002
Rd hitung batas, maka spesifikasi HE dapat diterima
Pressure drop
13. Untuk Ret = 5150,906 Dari Gambar 26, hal. 836 diperoleh
f = 0,0095 ft
2
in
2
Spesifik gravity s = 1,076 Dt = 1,120 in = 0,093 ft
Walker, 2008 Φt = 1
14. ∆Pt =
= 0,00036272 psi 15. Gt = 2202,838 lbmft
2
.jam Dari Gambar 27 hal. 837 diperoleh:
v
2
2g = 0,03063 ∆Pr =
g v
s n
2 4
2
× = 0,228 psi
∆Pf = ∆Pt + ∆Pr = 0,00036272 + 0,228
= 0,22836 psi
Pressure Drop 5 psi Maka spesifikasi dapat diterima
t s
Dt n
L Gt
f Φ
× ×
× ×
× ×
10 2
10 .
22 ,
5
Universitas Sumatera Utara
5.22 Desulfurisasi R-201
