Appendix-3.pdf
-
Upload
imam-arifin -
Category
Documents
-
view
272 -
download
0
Transcript of Appendix-3.pdf
-
LAMPIRAN A
PERHITUNGAN NERACA MASSA
A.1 Perhitungan Pendahuluan
Kapasitas produksi Gas H2 (99,99%) = 32000 ton/tahun, dengan ketentuan sebagai berikut :
1 tahun = 330 hari kerja
1 hari kerja = 24 jam
Basis = 1 jam
Kapasitas pabrik tiap jam = 34.000 ton/tahun 1.000 kg/ton 1 tahun / 330hari 1hari / 24
jam
= 4.292,929kg/jam
A.2 Rotary Dryer (B-101)
Fungsi : Mengeringkan umpan serbuk kayu karet sampai kandungan airnya 12 %
Konsistensi dari air dried empty fruit bunch adalah 88% = 0,88 maka air dalam serbuk
kayu karet dapat diperoleh dengan rumus (Anonim, 2009) sebagai berikut:
kg/jam 13252,69 188
100 x 97186,4 1- ikonsistens
100 x m F keringkaret kayu 4Air
Neraca Massa Total
F2 = F3 + F4
Neraca Massa Komponen
Alur 3
Tunnel dryer dapat menghilangkan air sebanyak 10% dari berat bahan (Riegel, 1998)
jamkg 12271,01 kg/jam 110439,1 x 90%10% F3 air Uap
SKK SKK
Universitas Sumatera Utara
-
Alur 4
F2SKK = F4SKK = 97186,4 kg/jam
F2Air = (13252,69+ 12271,01) kg/jam = 25523,7 kg/jam
Tabel LA.1 Neraca Massa pada Rotary Dryer
Komponen Masuk Keluar
Aliran 2 Aliran 3 Aliran 4
SKK 97186,4 97186,4
Air 25523,7 12271,01 13252,69
Total 122710,1 12271,01 110439,1
122710,1 122710,1
A.3 Char Combustor (R-201)
Fungsi : Membakar char (arang) SKK hasil dari gasifikasi pada gasifier (R-201)
Tabel LA.2 Komposisi Serbuk Kayu Karet (basis kering) :
Komponen C H O N S Abu % berat 49 5,87 43,97 0,3 0,09 0,86
Moisture = 50 % berat SKK
Sumber : Thermodynamic Data for Biomass Conversion and Waste Incineration
Universitas Sumatera Utara
-
A.3.1 Menghitung Komposisi Char yang Terbentuk dari Gasifikasi SKK
Kapasitas bahan baku (SKK) = 97186,4kg (basis kering)
A.3.1.1 Karbon (C) pada char SKK
Karbon pada SKK = 49 % kapasitas bahan baku (SKK)
= 47621,336 kg
a. Karbon pada gas hasil sintesa
Karbon pada gas hasil sintesa dihitung dengan rumus :
Ci = (BMCi / BMi) x mi
dimana :
Ci = kandungan karbon pada komponen gas i (kg)
BMCi = berat molekul total unsur karbon dalam komponen gas i (kg/kmol)
BMi = berat molekul komponen gas i (kg/kmol)
mi = massa komponen gas i (kg)
Tabel LA.3 Karbon pada Gas Sintesa
Komponen i
BMi BMCi BMCi / BMi Mi Ci
CO2 44,010 12,000 0,273 16630,892 4534,667 CO 28,010 12,000 0,428 44150,467 18914,874
CH4 16,040 12,000 0,748 8573,245 6413,889
C2H4 28,050 24,000 0,856 4965,665 4248,697
C2H6 30,070 24,000 0,798 757,541 604,662 Total kandungan karbon pada gas hasil sintesa (gasifikasi) 34716,759
Maka, karbon pada char SKK = karbon pada SKK karbon pada gas sintesa
= 12904,577 kg
A.3.1.2 Hidrogen (H) pada char SKK
Hidrogen pada SKK = 5,87 % kapasitas bahan baku (SKK)
= 5704,842 kg
a. Hidrogen pada gas hasil sintesa
Hidrogen pada gas hasil sintesa dihitung dengan rumus :
Hi = (BMHi / BMi) x mi
dimana :
Hi = kandungan hidrogen pada komponen gas i (kg)
Universitas Sumatera Utara
-
BMHi = berat molekul total unsur hidrogen dalam komponen gas i (kg/kmol)
BMi = berat molekul komponen gas i (kg/kmol)
mi = massa komponen gas i (kg)
Tabel LA.4 Hidrogen pada Gas Sintesa
Komponen i
BMi BMHi BMHi / BMi mi Hi H2 2,020 2,020 1,000 1430,395 1430,395 CH4 16,040 4,039 0,252 85732,245 2158,918 C2H4 28,050 4,039 0,144 4965,665 715,056 C2H6 30,070 6,059 0,201 757,541 152,637 Total kandungan hidrogen pada gas hasil sintesa (gasifikasi) 4456,723
Maka,
Hidrogen pada char SKK = Hidrogen pada SKK Hidrogen pada gas sintesa
= 1248,119 kg
A.3.1.3 Oksigen (O) pada char SKK
a. Oksigen pada SKK = 43,97 % kapasitas bahan baku (SKK)
= 42732,860 kg
b. Oksigen pada gas hasil sintesa
Oksigen pada gas hasil sintesa dihitung dengan rumus :
Oi = (BMOi / BMi) x mi
dimana :
Oi = kandungan oksigen pada komponen gas i (kg)
BMOi = berat molekul total unsur oksigen dalam komponen gas i (kg/kmol)
BMi = berat molekul komponen gas i (kg/kmol)
mi = massa komponen gas i (kg)
Tabel LA.5 Karbon pada Gas Sintesa
Komponen i
BMi BMOi BMOi / BMi mi Oi CO2 44,010 32,000 0,727 16630,892 12092,446 CO 28,010 16,000 0,571 44150,467 25219,831 Total kandungan oksigen pada gas hasil sintesa (gasifikasi) 37323,278
Oksigen pada char SKK = Oksigen pada SKK Oksigen pada gas sintesa
= 5420,583 kg
Universitas Sumatera Utara
-
A.3.1.4 Nitrogen (N) pada char SKK
Karena tidak ada komponen gas sintesa yang mengandung unsur N, maka Nitrogen
pada char SKK sama dengan Nitrogen pada SKK.
F16N = 0,3 % kapasitas bahan baku (SKK)
= 291,559 kg
F16N = 291,559 kg
A.3.1.5 Sulfur (S) pada char SKK
Karena tidak ada komponen gas sintesa yang mengandung unsur S, maka Sulfur
pada char SKK sama dengan Sulfur pada SKK.
F16S = 0,09 % kapasitas bahan baku (SKK)
= 87,468 kg
F16S = 87,468 kg
A.3.1.6 Abu pada char SKK
F16abu SKK = Abu SKK
= 835,803 kg
A.3.2 Estimasi formula (rumus molekul) char SKK
F16total char SKK = F14C char + F14H char + F14O char + F14N char + F14S char + F14Abu char
= 20788,108 kg
Tabel LA.6 Komposisi char SKK
Komponen C H O N S Abu berat (kg) 12904,577 1248,119 5240,583 291,559 87,468 835,803 % berat (% w) 62,077 6,004 26.075 1,403 0,421 4,021
Digunakan perbandingan antara char kayu poplar dengan char SKK
BM char poplar* = BM1 = 217 g/mol
HHV char poplar* = HHV1 = 13058,170 Btu/lb
*Sumber : Technical Report NREL/TP-510-37408 May 2005
Menghitung HHV char SKK (HHV2)
HHV = 146,58 x % w C + 568,78 x % w H 51,53 x (% w O + % w N) + 29,45 x %
w S 6,58 % w Abu
(Sumber : Thermodynamic Data for Biomass Conversion and Waste Incineration)
Universitas Sumatera Utara
-
Diperoleh HHV2 = 11084,163 Btu/lb
Menghitung BM char SKK (BM2)
BM2 = (HHV2 * BM1) / HHV1
BM2 = 184,196 g/mol
Misalkan rumus molekul char SKK : CpHyOzNbStAbur
Maka,
p = (XC x BM2) / BM C y = (XH x BM2) / BM H
p = 9,5 y = 11,06
z = (XO x BM2) / BM O b = (XN x BM2) / BM N
z = 3 b = 0,18
t = (XS x BM2) / BM S r = (XAbu x BM2) / BM Abu
t= 0,024 r = 0,239
Keterangan : XC, XH, XO, XN, XS, dan XAbu masing-masing adalah fraksi berat C, H, O,
N, S, dan Abu.
Maka formula char SKK adalah : C9,5H11,06O3N0,18S0,024Abu0,239
A.3.3 Menghitung produk pembakaran char SKK
Reaksi pembakaran sempurna char SKK :
C9,5H11,0O3N0,18S0,02Abu0,24+10,789O29,5CO2 + 0,024SO2 + 0,09N2 + 5,53H2O + 0,239 abu
112,847 1217,510 1072,050 2,708 10,156 624,046 26,971
Char yang terbakar adalah char keluaran Cyclone (H-201) = 99,99 % char yang
dihasilkan.
Mol char yang terbakar = (0,9999 x 20788,108 kg) / 184,196 g/mol
= 112,847 kmol
O2 teoritis = 10,789 x 112,847 kmol
= 1217,150 kmol
Udara berlebih (excess air) sebagai pembakar = 12 %
O2 dalam excess air = 112 % x 1217,150 kmol
= 1363,611 kmol
= 43635,548 kg
Universitas Sumatera Utara
-
Komponen Udara :
N2 = 0,79 mol
O2 = 0,21 mol
Mol udara berlebih total = 1363,611 kmol / 0,21
= 6493,385 kmol Tabel LA.7 Aliran massa masing-masing komponen udara berlebih (excess air)
Komponen Udara Kmol/jam Kg/jam N2 5129,774 143633,677 O2 1363,611 43635,548
CO2 hasil pembakaran = 1072,050 kmol
= 1072,050 kmol x 44 kg/kmol
= 47170,178 kg
SO2 hasil pembakaran = 2,708 kmol
= 2,708 x 64 kg/kmol
= 173,333 kg
N2 hasil pembakaran = 10,156 kmol
= 10,156 kmol x 28 kg/kmol = 267,645 kg
H2O hasil pembakaran = 624,046 kmol
= 624,046 x 18 kg/kmol = 11232,822 kg
Abu hasil pembakaran = 26,971 kmol
= 26,971 kmol x 31 kg/kmol = 836,101 kg
F6Abu = Abu hasil pembakaran
= 836,101 kg
F6CO2 = CO2 hasil pembakaran
= 47170,178 kg
F6 SO2 = SO2 hasil pembakaran
= 173,333 kg
F6 N2 = N2 hasil pembakaran + N2 dari udara
= 143918,053 kg
F6H2O = H2O hasil pembakaran
= 11232,822 kg
F6O2 = O2 excess - O2 teoritis
= 146,101 kmol = 4675,237 kg
Universitas Sumatera Utara
-
Tabel LA.8 Neraca Massa pada Char Combustor
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 16 Alur 11 Alur 13 Alur 6 H2O 11232,822
N2 143633,677 143918,053
O2 43635,548 4675,237
CO2 47170,178
SO2 173,333 Olivine 2616629,854 2878,581 2619508,435 MgO 3,243 3,243 Abu 718,172 Char 20786,030 2,079 Subtotal 2637415,884 2881,824 187269,225 2827569,011 Total 2827569,011 2827569,011
Universitas Sumatera Utara
-
A.4 Gasifier (R-202)
Fungsi : Mengubah umpan serbuk kayu karet (SKK) menjadi gas sintesa (gasifikasi).
Tabel LA.9 Parameter Operasi Gasifier, Yield dan Komposisi Gas Hasil Sintesa
Variabel Gasifier Nilai Tipe Gasifier BCL (Battelle Columbus Laboratory Temperatur Operasi 1598 oF (870 oC) Tekanan Operasi 23 psia (1,7 bar) Steam per umpan SKK 0,39725 lb/lb SKK (basis kering) Olivine yang di-recycle 26.92652 lb/lb SKK (basis kering) Komposisi gas sintesa % mol
H2 20,800
CO2 11,100 CO 46,300
H2O 0,000
CH4 15,700
C2H4 5,200
C2H6 0,740 Gas hasil sintesa 0,03503 lb-mol gas kering/lb SKK (basis kering) Char yang dihasilkan 0,221 lb/lb SKK (basis kering)
Sumber : Technical Report NREL/TP-510-37408 May 2005
SKK (F4)
(F5)
(F14)
(F8)
Universitas Sumatera Utara
-
A.4.1 Menghitung Aliran Massa Masing-Masing Komponen dalam Gas Hasil Sintesa
Massa SKK (basis kering) = 97186,4 kg = 214259,335 lb
Mol gas hasil sintesa : (N6total) = 0,03503 lb-mol gas kering/lb SKK (basis kering)
= 0,03503 x 214259,335 lb
= 7505,504 lb-mol gas kering
= 3404,439 kmol gas kering
Dari tabel di atas, aliran massa masing-masing komponen gas kering dapat dihitung
dengan rumus :
mi = xi x ngas x BMi
dimana :
mi = massa gas komponen i (kg)
xi = fraksi mol komponen i
ngas = mol gas kering (kmol)
BMi = berat molekul komponen gas i
Tabel LA.10 Aliran Massa Komponen Gas
Komponen gas xi x ngas (kmol) BMi mi (kg) H2 708,116 2,020 1430,395
CO2 377,889 44,010 16630,892 CO 1576,239 28,010 44150,467 CH4 534,492 16,040 8573,245 C2H4 177,029 28,050 4965,665 C2H6 25,193 30,070 757,541
A.4.2 Menghitung Komponen H2O dalam Gas Sintesa (F14H2O)
Kebutuhan Steam (F5) : F5H2O = 0,39725 lb/lb SKK (basis kering)
= 0,39725 x 214259,335 lb
= 85114,520 lb
= 38607,297 kg
Maka,
H2O dalam gas sintesa : F14H2O = F4H2O + F5H2O
= 13252,69 kg + 38607,297 kg
= 51859,998 kg
A.4.3 Menghitung Olivine yang di-Recycle ke Gasifier (F14olivine)
F8Olivine = 26,927 lb/lb SKK (basis kering)
Universitas Sumatera Utara
-
= 26,927 x 214259,335 lb
= 5769361,113 lb
= 2616891,543 kg
A.4.4 Menghitung Char yang dihasilkan (F14char)
F14char = 0,221 lb/lb SKK (basis kering)
= 0,221 x 214259,335 lb
= 47351,313 lb
= 20788,108 kg
Tabel LA.11 Neraca Massa pada Gasifier
Komponen Masuk (kg) Keluar (kg)
Aliran 4 Aliran 5 Aliran 8 Aliran 14 H2 11443300,,339955
CO2 1166663300,,889922
CO 4444115500,,446677
H2O 13252,69 3388660077,,229977 5511885599,,999988
CH4 88557733,,224455
C2H4 44996655,,666655
C2H6 775577,,554411
Olivine 22661166889911,,554433 22661166889911,,554433
Char 2200778888,,110088
SKK 9977118866,,440000
Total 111100443399,,009900 3388660077,,229977 22661166889911,,554433 22776655993377,,993311
22776655993377,,993311 22776655993377,,993311
Universitas Sumatera Utara
-
` A.5. Cyclone (H-201)
Fungsi : memisahkan mayoritas 99,9% olivine, abu dan MgO dari gas pembakaran
Efisiensi pemisahan partikel lainnya tergantung dengan ukuran diameter partikelnya
(dp).
dpolivine = 200 m (Fuel Processing Technology 86, 2005, 707 730)
dpMgO = 200 m (Fuel Processing Technology 86, 2005, 707 730)
dpAbu = 10 m (Technical Report NREL/TP-510-37408 May 2005)
dpchar = 2 m (Technical Report NREL/TP-510-37408 May 2005)
(Cooper, C. D., & Alley F. C, 1986)
Dimana :
j = efisiensi pemisahan partikel (0 < < 1)
dpc = diameter partikel dengan efisiensi pemisahan 50 %
dpj = diameter partikel j (m)
Mencari nilai dpc dengan menggunakan nilai efisiensi pemisahan olivine yang diinginkan
(dpc/dpolivine)2 = (1 olivine) / olivine
= (1 0,9999) / 0,9999
= 0,0001
dpc/dpolivine = 0,01
dpc = 0,01 x dpolivine
= 2 m
Mencari efisiensi pemisahan untuk partikel MgO dan Abu
MgO = olivine = 99,99 %
2)(11
pjpcj dd
Universitas Sumatera Utara
-
abu = 1 / [1 + (dpc / dpAbu)2]
= 0,962
= 96,2 %
char = 1 / [1 + (dpc / dpchar)2]
= 0,5
= 50 %
F6Olivine = 2619508,435 kg
F6Abu = 786,630 kg
F6MgO = 3,243 kg
F6char = 2,079 kg
F8Olivine = 0,999 x F6Olivine
= 0,999 x 2619508,435
= 2619246,484 kg
F8Abu = 0,051 x F6Abu
= 0,035 x 786,372
= 756,372 kg
F8MgO = 0,999 x F6MgO
= 0,999 x 3,243
= 3,243 kg
F8char = 0,999 x F6char
= 0,999 x 2,079
= 1,039 kg
Universitas Sumatera Utara
-
Tabel LA.12 Neraca Massa pada Cyclone (H-201)
Komponen Masuk (kg) Keluar (kg) aliran 6 aliran 7 aliran 8
H2O 11232,822 11232,822 N2 143918,053 143918,053 O2 4675,237 4675,237 CO2 47170,178 47170,178
SO2 173,333 173,333 Olivine 2619508,435 261,951 2619246,484 MgO 3,243 0,000 3,243 Abu 786,630 30,258 756,372 Char 2,079 1,039 1,039 Subtotal 2827470,010 207462,872 2620007,138 Total 2827470,010 2827470,010
A.5. Cyclone (H-202)
Fungsi : memisahkan mayoritas 99,9% olivine dan char dari gas sintesa
Cyclone (H-202) memisahkan mayoritas 99,9% olivine dan char
F14char = 20788,108 kg
F14Olivine = 2616891,543 kg
Neraca massa komponen :
char : F8char = 99,90% F6char
= 99,90% x 20788,108
= 20786,030 kg
Olivine : F8Olivine = 99,90% F6Olivine
= 99,90% x 2616891,543
Universitas Sumatera Utara
-
= 2616629,854 kg
Tabel LA.13 Neraca Massa pada Cyclone (H-202)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 14 Alur 15 Alur 16 H2 1430,395 1430,395 H2O 51859,988 51859,988 CO 44150,467 44150,467 CO2 16630,892 16630,892 CH4 85732,245 85732,245 C2H6 757,541 757,541 C2H4 4965,665 4965,665 Olivine 2616891,543 261,689 2616629,854 Char 20788,108 2,079 20786,030 Subtotal 2766047,845 128631,962 2637415,884 Total 2766047,845 2766047,845
A.7. Mix Point MgO dan Make-up Olivine
Fungsi : Titik pencampuran aliran make up olivine + MgO
Asumsi Potasium (Kalium) di dalam char SKK adalah 0,2 % berat
Aliran MgO ditentukan sebesar 2 kali aliran molar Potasium dalam char.
Abu dalam SKK = 0,86 % massa SKK basis kering
= 786,63 kg/jam
Potasium dalam char = 0,2 % x786,63 kg/jam
= 1,573 kg/jam
BM Potasium = 39,102 g/mol
Aliran molar potasium = 1,573 / 39,102
= 0,041 kmol/jam
BM MgO = 40,302 g/mol
Olivine
MgOOlivineMgO
(F 9)
(F 10 ) ( F11 )
Universitas Sumatera Utara
-
F10MgO = 2 x aliran molar potasium
= 0,082 kmol/jam
= 3,304 kg/jam
Make up olivine yang diperlukan adalah 0,11 % dari olivine yang kembali ke R-201 untuk
menutupi olivine yang terbuang dari cyclone.
F9olivine = 0,0011 x olivine yg di recycle
= 0,0011 x 2616891,543kg/jam
= 2878,581 kg/jam
A.8. Reformer (R-203)
Fungsi : mengkonversi CO, CH4, C2H4, C2H6 menjadi H2.
Reaksi :
CO + H2O CO2 + H2 (Reaksi 1)
CH4 + H2O CO + 3 H2 (Reaksi 2)
C2H6 + 2 H2O 2 CO + 5 H2 (Reaksi 3)
C2H4 + 2 H2O 2 CO + 4 H2 (Reaksi 4)
Konversi CO = 47 % dari total CO input
Konversi CH4 = 20 % dari total CH4 input
Konversi C2H6 = 90 % dari total C2H6 input
Konversi C2H4 = 50 % dari total C2H4 input
Reaksi 1
CO + H2O CO2 + H2
In : N7CO N7H2O N7CO N7H2
Reaksi : -r -r r r
(F15)
Universitas Sumatera Utara
-
Out : N18CO N18H2O (1) N18 CO2 (1) N18H2 (1)
4
44
18
CH
CHCH XNr
0,20 N7CO
CO + H2O CO2 + H2
In : 1576,239 2877,913
Reaksi : 740,833 740,833 740,833 740,833
Out : 835,407 2137,080 740,833 740,833
CO input = 44150,467 kg
= 44150,467 kg / 28,01 kg/kmol
= 1576,239 kmol
CO bereaksi = 0,47 x 1233,879 kmol
= 579,923 kmol
= 579,923 kmol x 28,01 kg/kmol
= 20750,720 kg
CO sisa = 44150,467 kg - 20750,720 kg
= 23399,748 kg
H2O mula-mula = 51859,988 kg
= 51859,988 kg / 18,02 kg/kmol
= 2877,913 kmol
H2O bereaksi = 740,833 kmol
= 740,833 kmol x 18,02 kg/kmol
= 13349,802 kg
H2O sisa = 51859,988 kg 13349,802 kg
= 38510,186 kg
CO2 terbentuk =
740,833 kmol
= 740,833 kmol x 44,01 kg/kmol
= 32604,040 kg
H2 terbentuk = 740,833 kmol
= 740,833 kmol x 2,02 kg/kmol
Universitas Sumatera Utara
-
= 1408,439 kg
Reaksi 2
CH4 + H2O CO + 3H2
In : N7CH4 N7H2O N7CO N7H2
Reaksi : -r -r r 3r
Out : N18CH4 N18H2O (1) N18CO (1) N18H2 (1)
4
44
18
CH
CHCH XNr
0,20 N7CH4
CH4 + H2O CO + 3 H2 In : 534,492 2137,080 Reaksi : 106,898 106,898 106,898 320,695 Out : 427,593 2030,182 106,898 320,695
CH4 input = 8573,245 kg
= 8573,245 kg / 16,04 kg/kmol
= 534,492 kmol
CH4 bereaksi = 0,2 x 534,492 kmol
= 106,898 kmol
= 106,898 kmol x 16,04 kg/kmol
= 1714,649 kg
CH4 sisa = 8573,245 kg - 1714,649 kg
= 6858,596 kg
H2O mula-mula = H2O sisa Reaksi 1 =
38510,186 kg
= 38510,186 kg / 18,02 kg/kmol
= 2137,080 kmol
H2O bereaksi = 106,898 kmol
= 106,898 kmol x 18,02 kg/kmol
= 1926,308 kg
H2O sisa = 38510,186 kg 1926,308 kg
= 36583,878 kg
CO terbentuk = 106,898 kmol
Universitas Sumatera Utara
-
= 106,898 kmol x 28,02 kg/kmol
= 2994,222 kg
H2 terbentuk = 320,695 kmol
= 320,695 kmol x 2,02 kg/kmol
= 647,804 kg
Reaksi 3
C2H6 + 2H2O 2CO + 4H2
In : N7C2H6 N18H2O (1) N18CO (1) N18H2 (1)
Reaksi : -r -2r 2r 4r
Out : N18C2H4 N18H2O (2) N18CO (2) N18H2 (2)
42
4242
18
HC
HCHC XNr
0,50 N7C2H6
C2H6 +
2 H2O
2 CO +
5 H2
In : 25,193 2137,080 Reaksi : 22,673 45,347 45,347 113,367 Out : 2,519 2091,734 45,347 113,367
C2H6 input = 757,541 kg
= 757,541 kg / 30,07 kg/kmol
= 25,193 kmol
C2H6 bereaksi = 0,90 x 25,193 kmol
= 22,673 kmol
= 22,673 kmol x 30,07 kg/kmol
= 681,787 kg
C2H6 sisa = 757,541 kg - 681,787 kg
= 75,754 kg
H2O mula-mula = H2O sisa Reaksi 1 = 38510,186 kg
= 38510,186 kg / 18,02 kg/kmol
= 2137,080 kmol
H2O bereaksi = 45,347 kmol
= 45,347 kmol x 18,02 kg/kmol
Universitas Sumatera Utara
-
H2O sisa = 38510,186 kg 817,147 kg
= 37693,039 kg
CO terbentuk = 45,347 kmol
= 45,347 kmol x 28,01 kg/kmol
= 1270,160 kg
H2 terbentuk = 113,367 kmol
= 113,367 kmol x 2,02 kg/kmol
= 229,001 kg
Reaksi 4
C2H4 + 2H2O 2CO + 4H2
In : N7C2H4 N18H2O (1) N18CO (1) N18H2 (1)
Reaksi : -r -2r 2r 4r
Out : N18C2H4 N18H2O (2) N18CO (2) N18H2 (2)
42
4242
18
HC
HCHC XNr
0,50 N7C2H4
C2H4 + 2 H2O 2 CO + 4 H2 In : 177,029 2137,080 Reaksi : 88,515 177,029 177,029 354,058 Out : 88,515 1960,051 177,029 354,058
C2H4 input = 4965,665 kg
= 4965,665 kg / 28,05 kg/kmol
= 177,029 kmol
C2H4 bereaksi =
0,5 x 177,029 kmol
= 88,515 kmol
= 88,515 kmol x 28,05 kg/kmol
= 2482,832 kg
C2H4 sisa = 4965,665 kg - 2482,832 kg
= 2482,832 kg
H2O mula-mula = H2O sisa Reaksi 1 = 38510,186 kg
= 817,147 kg
Universitas Sumatera Utara
-
= 2137,080 kmol
H2O bereaksi = 177,029 kmol
= 177,029 kmol x 18,02 kg/kmol
= 3190,064 kg
H2O sisa = 38510,186 kg 3190,064 kg
= 35320,122 kg
CO terbentuk = 177,029 kmol
= 177,029 kmol x 28,01 kg/kmol
= 4958,584 kg
H2 terbentuk = 354,058 kmol
= 354,058 kmol x 2,02 kg/kmol
= 7159,197 kg
F18H2 = H2 terbentuk total + H2 mula-mula dari R-201
= 4518,878 kg
F18H2O = H2O sisa dari reaksi 1 - total H2O bereaksi
= 32576,668 kg
F18CO = CO sisa dari reaksi 1 + CO terbentuk total
= 32611,714 kg
F18CO2 = CO2 terbentuk dari reaksi 1 + CO2 mula-mula
= 49234,933 kg
F18CH4 = CH4 sisa reaksi 2 = 6858,596 kg F18C2H6 = C2H6 sisa reaksi 3 = 75,754 kg
F18C2H4 = C2H 4sisa reaksi 4 = 2482,832kg
Banyaknya katalis (olivine) yang diperlukan untuk unit Reformer (R-203) adalah
= 60 lb / 243000 lb gas sintesa (Technical Report NREL/TP-510-37408 May 2005)
Gas sintesa = (F17total) = 128631,962 kg
= 283584,933 lb
Katalis yang diperlukan = (F17olivine) = 60 283584,933 / 243000
= 70,021 lb
= 31,761 kg
Tabel LA.14 Neraca Massa pada Reformer (R-203)
Universitas Sumatera Utara
-
A.9. Scrubber (D-301) Fungsi : Membersihkan partikel pengotor (char dan olivine) dari aliran gas
Aliran 20 adalah aliran gas panas dari Heat Exchanger H-201.
Aliran 21 adalah aliran air pendingin dari utilitas.
Aliran 22 adalah aliran gas yang telah bersih dan dingin (T = 60 oC).
Aliran 23 adalah aliran air yang diambil dari aliran gas sintesa yang terabsorpsi, dimana
berfungsi untuk membersihkan aliran gas dari char dan olivine.
Aliran 24 adalah aliran sludge (char dan olivine) yang terserap oleh air.
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 15 Alur 17 Alur 18 Alur 19
H2 1430,395 4518,878
H2O 51859,988 32576,668
CO 44150,467 32622,714
CO2 16630,892 49234,933
CH4 8573,245 6858,596
C2H6 757,541 75,754
C2H4 4965,665 2482,832
Olivine 261,689 31,761 261,689 31,761
Char 2,079 2,079
Total
128631,962 31,761 128631,962 31,761 128663,723 128663,723
Universitas Sumatera Utara
-
Menghitung kebutuhan air
Menurut Technical Report NREL/TP-510-37408 May 2005, untuk mendinginkan gas
sintesa dari gasifier tipe BCL sampai temperaturnya mencapai 60 oC, diperlukan air
sebagai pendingin pada suhu 30 oC sesuai dengan hubungan sebagai berikut :
Kmol air yang dibutuhkan = (5,5 * kmol aliran gas) 1083
Tabel LA.15 Komposisi umpan gas masuk Scrubber (D-301) Komponen kg kmol H2 4518,878 2241,507 CO2 49234,933 1118,729 CO 32622,714 1164,644 H2O 32576,668 1808,298 CH4 6858,596 427,516 C2H4 2482,832 88,503 C2H6 75,754 2,519 Olivine 261,689 1,249 Char 2,079 0,014 Total 128634,143 6851,855
Maka, Kmol air yang diperlukan = (5,5 * 6851,855 kmol) 1083
= 36602,202 kmol
= 659571,675 kg
Neraca bahan dihitung menggunakan kesetimbangan uap cair (Vapor LiquidEquilibrium,
VLE). Algoritma perhitungannya adalah sebagai berikut :
1. Menghitung tekanan uap masing-masing komponen pada kondisi keluar Mixer.
Ln Pv = A + B / (C + T) + D*ln (T) + [E*(T^F)]
dimana :
Pv = Tekanan uap, Kpa
A, B, C, D, E dan F = Konstanta Antoine untuk masing-masing komponen
T = Temperatur absolute, K
2. Trial fraksi uap aliran keluar Mixer sampai komposisi uapnya ~ 1.
Universitas Sumatera Utara
-
dimana :
Ki = konstanta kesetimbangan uap-cair komponen i
Zi = fraksi mol komponen i aliran keluar Mixer
V/F = fraksi uap aliran keluar Mixer
3. Menghitung komposisi mol uap dan liquid aliran keluar separator.
Tabel LA.16 Komponen Uap dan Cairan aliran keluar Scrubber (D-301)
Komponen kmol zi A B C H2 2237,068 0,051481 9,183 -107,900 0,000 H2O 38412,017 0,883968 65,930 -7227,000 0,000 CO 1164,681 0,026803 41,650 -1109,000 0,000 CO2 1118,721 0,025745 136,600 -4735,000 0,000 CH4 427,593 0,009840 31,350 -1307,000 0,000 C2H6 2,519 0,000058 44,000 -2569,000 0,000 C2H4 88,515 0,002037 48,110 -2474,000 0,000 Olivine (solid) 2,930 0,000067 1,000 0,000 0,000 Char 0,012 0,00000027 1,000 0,000 0,000 Total 43454,057
Komponen D E F ln Pv H2 0,164 0,001 2,000 76,619 H2O -7,177 0,000 2,000 2,993 CO -5,455 0,000 2,000 16,220 CO2 -21,270 0,041 1,000 12,466 CH4 -3,261 0,000 2,000 11,749 C2H6 -4,976 0,000 2,000 9,009 C2H4 -5,736 0,000 2,000 9,514 Olivine (solid) 0,000 0,000 0,000 1,000 Char 0,000 0,000 0,000 1,000
Universitas Sumatera Utara
-
Dengan Trial & Error diperoleh V/F = 0,143 Temperatur 60 oC (333,08 K) dan
tekanan 1,021 atm (103,430 kPa)
Komponen Pv (kPa) Ki yi xi H2 1,9381E+33 1,87401E+31 0,359438 0,000000 H2O 19,832 0,192 0,191703 0,999695 CO 11072775,55 107066,095 0,187123 0,000002 CO2 259367,175 2507,902 0,179321 0,000072 CH4 126626,869 1224,394 0,068369 0,000056 C2H6 8176,341 79,060 0,000376 0,000005 C2H4 13548,078 131,001 0,013601 0,000104 Olivine (solid) 2,178 0,026 0,000002 0,000067 Char 2,718 0,026 0,000000 0,000000 Total 0,999934 1,000000
Komponen Top (kmol) Top (kg) Bottom (kmol) Bottom (kg) H2 2237,06849 4518,878 0,00000 0,000 H2O 1193,12126 21500,045 37218,89534 670684,494 CO 1164,61589 32620,891 0,06507 1,823 CO2 1116,05943 49117,775 2,66206 117,157 CH4 425,51435 6825,270 2,07890 33,346 C2H6 2,34205 70,425 0,17721 5,329 C2H4 84,64916 2374,409 3,86536 108,423 Olivine (solid) 0,01091 0,975 2,51073 224,208 Char 0,00004 0,008 0,00991 1,825 Total 6223,79416 117028,657 37230,262 671176,605
Aliran 22 adalah aliran sludge (char + olivine) yang terserap oleh air (dikirim ke
pengolahan limbah).
Asumsi sludge mengandung 50 % berat air (Technical Report NREL/TP-510-37408,
2005)
Tabel LA.17 Komposisi Aliran 22
Komponen Kg H2O 226,684
Olivine (solid) 224,208 Char 1,825 Total 453,369
Tabel LA.18 Neraca Massa pada Scrubber (D-301)
Universitas Sumatera Utara
-
Komponen Masuk (kg) Keluar (kg) Aliran 20 Aliran 21 Aliran 22 Aliran 23 Aliran 24 H2 4518,878 4518,878 0,000 H2O 32576,668 659571,675 21512,608 670445,286 226,645 CO 32622,714 32620,892 1,821 CO2 49234,933 49117,846 117,087 CH4 6858,596 6825,270 33,326 C2H6 75,754 70,428 5,326 C2H4 2482,832 2374,472 108,361 Olivine (solid) 261,689 0,000 224,859 Char 2,079 0,000 1,786 Subtotal 128634,143 659571,675 117040,395 670711,206 453,290 Total 788205,818 788205,818
A.10. Knock Out Drum
Fungsi : Untuk memisahkan fasa cair gas sintesa dari campuran fasa gasnya.
Neraca massa dihitung dengan menggunakan kesetimbangan uap cair (Vapor Liquid
Equilibrium, VLE). Rumus perhitungannya adalah sebagai berikut :
1. Menghitung tekanan uap masing-masing komponen pada kondisi keluar
ln Pv = A-B/(C+T) (Sumber: Perry's,1999)
dimana : Pv = Tekanan uap, kPa
A, B, dan C = konstanta Antoine untuk masing-masing komponen
T = Temperatur (K)
2. Trial fraksi uap aliran keluar sampai jumlah fraksi uapnya ~ 1
C
i FV
i
ii
KzK
1
1)1(1
i = 1,C (Pers. 13-13, Perry's,1999)
Universitas Sumatera Utara
-
dimana : Ki = konstanta kesetimbangan uap-cair komponen i
zi = fraksi mol komponen i aliran keluar
V/F = fraksi uap aliran keluar
Temperatur = 316,5 K dan tekanan 2503 kPa
Dengan Trial & Error diperoleh V/F = 0,9164
Tabel LA.19 Komponen Uap dan Cairan aliran keluar knock out drum
Komponen kmol zi Pv (T =316,15) Ki ( Pv/Pt) yi xi H2 2237,066 0,519 1,938x1033 7,743x1029 0,566 0,000
H2O 390,624 0,09 19,832 0,008 0,008 0,994 CO 1164,016 0,27 11072775,55 4423,8 0,295 0,000 CO2 1,119 0,0002 259367,17 103,623 0,000 0,000 CH4 427,138 0,099 126626,87 50,59 0,108 0,002 C2H6 2,519 0,001 8176,34 3,267 0,001 0,000 C2H4 88,290 0,021 13548,078 5,413 0,022 0,004 Subtotal 4310,771 1,0000 1,00000 1,00000
Komponen Top KOD (kmol) Bottom KOD (kmol) H2 2237,066 0,000 H2O 31,216 359,409 CO 1163,992 0,024 CO2 1,118 0,001 CH4 426,369 0,769 C2H6 2,451 0,068 C2H4 86,826 1,463 Olivine (solid) 0,000 0,000 Char 0,000 0,000 Subtotal 3950,391 339,054
Tabel LA.20 Neraca Massa pada Knock Out Drum
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 26 Alur 27 Alur 28
H2 4518,872 4518,872 0,000
H2O 7039,052 562,507 6476,545 CO 32604,087 32603,415 0,672
Universitas Sumatera Utara
-
H2 CO2 CO H2O CH4 C2H4 C2H6 (N27)
H2 CO2 CO H2O CH4 C2H4 C2H6 T = 43,3
oC P = 24,7 atm
T = 43,3 oC P = 24,7 atm
H2 T = 43,3 oC P = 24,7 atm
CO2 49,235 49,192 0,043
CH4 6851,286 6838,953 12,332
C2H6 75,512 69,230 1,839
C2H4 2476,526 2435,479 41,048 Subtotal 53614,570 47077,648 6532,479 Total 53614,570 53614,570
A.11. Pressure Swing Adsorption (PSA)
Fungsi : memurnikan produk gas H2. N29
N30 Adsorben yang digunakan dalam PSA adalah campuran zeolite dengan karbon aktif
Kinerja PSA:
Mengadsorbsi 100 % gas CO2, CO, C2H4, C2H6, CH4, dan H2O
Purging 5 % gas H2
(Sumber : Gas Purification, Kohl & Nielsen, page 1082)
H229 = 5/100 x 4518,872
= 225,944
H228 = H26- H29
= 4518,872 225,944
= 4292,929
Universitas Sumatera Utara
-
Tabel LA.21 Neraca Massa pada Pressure Swing Adsorber (D-401)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 27 Alur 29 Alur 30
H2 4518,878 4292,929 225,944
H2O 562,507 562,507 CO 32603,415 32603,415
CO2 49,192 49,192
CH4 6838,953 6838,953
C2H6 69,230 69,230
C2H4 2435,479 2435,479 Subtotal 47077,648 4292,929 42784,719
Total 47077,648 47077,648
Universitas Sumatera Utara
-
LAMPIRAN B
PERHITUNGAN NERACA ENERGI
Basis perhitungan = 1 jam operasi
Satuan operasi = kJ
Kapasitas produksi = 34.000 ton/tahun
Suhu Referensi = 25 oC
Tabel LB.1 Data Kapasitas Panas Komponen Gas ( kJ/mol K)
Komponen a b c d
H2 27,1430244 0,009273762 -1,38081E-05 7,6451E-09 CO2 19,7951904 0,073436472 -5,60194E-05 1,71533E-08 CO 30,8692764 -0,012853476 2,78925E-05 -1,27153E-08 H2O 32,2425468 0,001923835 1,05549E-05 -3,59646E-09 CH4 19,2509064 0,05212566 1,19742E-05 -1,13169E-08 C2H4 3,8058012 0,15658632 -8,34848E-05 1,75511E-08 C2H6 5,4093456 0,178106472 -6,93753E-05 8,71273E-09
Tabel LB.2 Data Panas Perubahan Fasa Komponen (Reklaitis, 1983).
Komponen Hvl pada titik didihnya (kJ/mol)
H2O 40,6562
Tabel LB.3 Data Kapasitas Panas Komponen Cair ( kJ/mol K)
Komponen a b c d
H2 0,000066653 0,0067659 -0,00012363 0,00047827 CO2 -8,3043 0,10437 -0,00043333 6,0052E-07 CO 0,000065429 0,028723 -0,00084739 0,0019596 H2O 0,27637 -0,0020901 0,000008125 -1,4116E-08 CH4 0,000065708 0,038883 -0,00025795 0,00061407 C2H4 0,24739 -0,004428 0,000040936 -1,697E-07 C2H6 0,000044009 0,089718 0,00091877 -0,001886
(Perrys, 2007)
Universitas Sumatera Utara
-
Tabel LB.4 Data Panas Reaksi Pembentukan Komponen
Komponen Hf (kJ/mol) H2 0,000
CO2 -393,685 CO -110,615 H2O -241,997 CH4 -74,902 C2H4 52,335 C2H6 -84,741
Persamaan untuk menghitung kapasitas panas (Reklaitis, 1983) : 32 dTcTbTaCp
Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi :
dTdTCTbTaCpdTT
T
T
T
)( 322
1
2
1
)(4
)(3
)(2
)( 414
23
13
22
12
212
2
1
TTdTTcTTbTTaCpdTT
T
Untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa persamaan yang digunakan adalah :
22
1 1
T
Tv
T
T
T
TVll
b
b
dTCpHdTCpCpdT
Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi :
2
1
2
1
)(T
Tin
T
Toutr CpdTNCpdTNTHrdt
dQ
Universitas Sumatera Utara
-
Perhitungan neraca panas untuk peralatan yang mengalami perubahan panas:
LB.1 Rotary Dryer (B-101)
Fungsi : Mengeringkan umpan serbuk kayu karet (SKK) sampai kandungan airnya 12 %
Panas Masuk Alur 2
Panas masuk = dTCpNsenyawa
15,303
15,298)2(
Tabel LB.5 Neraca panas masuk alur 2
Komponen F (kg/jam) N (mol/jam) CpdT Q (kJ/jam)
H2O 25523,700 1416409,545 0,097 137391,725 SKK 97186,400 677537,026 0,006 4065,222
Total 141456,947
Panas Keluar Alur 3
Panas keluar = dTCpNsenyawa
15,393
15,298)3(
Tabel LB.6 Neraca panas keluar alur 3
Komponen F (kg/jam) N (mol/jam) CpdT Q (kJ/jam)
H2O 12271,01 680966,149 3,514 2392915,047
Total 2392915,047
Panas Keluar Alur 4
Panas keluar = dTCpNsenyawa
15,393
15,298)4(
Universitas Sumatera Utara
-
Tabel LB.7 Neraca panas keluar alur 4
Komponen F (kg/jam) N (mol/jam) CpdT Q (kJ/jam)
H2O 13252,690 735443,396 3,514 2584348,093
SKK 97186,400 677537,026 0,114 77239,220
Total 2661587,313
Qsteam = (2661587,313+ 2392915,047) 141456,947 kJ/jam
= 4913045,414 kJ/jam Pada temperatur 146oC, dan tekanan 172 kPa maka H superheated steam adalah 3381,5 kJ/kg
dan pada temperatur 120oC, dan tekanan 172 kPa maka H= 3216,5 kJ/kg (Reklaitis,1983)
msteam = 4913045.414: (3.381,5 3.216,5)
= 29776,032 kg/jam
Tabel LB.8 neraca panas rotary dryer
Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam) Umpan 141456,947 Produk 5054502,361
Panas yang dibutuhkan 4913045,414 Total 5054502,361 5054502,361
LB.2 Char Combustor (R-201)
Fungsi : Membakar char (arang) SKK hasil dari gasifikasi pada gasifier (R-202)
Universitas Sumatera Utara
-
Panas Masuk Alur 16
Panas masuk = dTCpNsenyawa
15,1143
15,298)16(
Tabel LB.9 neraca panas masuk alur 16
Komponen N (mol) CpdT Q (kJ/jam) Olivine 29301566,116 78,170 2,2905x109 Char 112847,345 635,080 71667091,946
Jumlah 2362170515,246
Panas Masuk Alur 11
Panas masuk = dTCpNsenyawa
15,303
15,298)11(
Panas Alur 11 = Panas Alur 9 + Panas Alur 10
Tabel LB.10 neraca panas masuk alur 11
Komponen N (mol) CpdT Q (kJ/jam)
MgO 80,470 0.0001 0,014
Olivine 32234,946 0,46258 14911,080 Jumlah 14911,080
Panas Masuk Alur 13
Alur 13 adalah aliran udara pembakar yang berasal dari Blower (G-201).
T13 = 300C
Panas masuk = dTCpNsenyawa
313,352
15,298)13(
Tabel LB.11 neraca panas masuk alur 13
Komponen N (mol) CpdT Q (kJ/jam)N2 5129774,192 1,574 8151211,191 O2 1363610,861 1,593 2233594,591
Jumlah 10384805,782
Panas Keluar Alur 6
Panas Reaksi C9.5H11.06 O3N0.18S0.024Abu0.239 +10,789 O2 9,5 CO2+ 0,024 SO2 +0,09 N2 + 5,53 H2O + 0,239 Abu
r = 112,847 kmol/jam
Universitas Sumatera Utara
-
Hr x r = [(9,5 Hof CO2 + 0,024Hof SO2 + 0,09 Hof N2 + 5,53Hof H2O +
0,239Hof Abu ) (Hof char + 10,789 Hof O2] x r = -5,0887x106 kJ/kmol x 112,847 kmol/jam = -5,7424x108 kJ/jam T = 928,222 0C
Panas keluar = dTCplNsenyawa
372,1255
15,298)6(
Tabel LB.12 neraca panas keluar alur 6
Komponen N (mol) CpdT Q (kJ/jam)N2 5139930,451 29,520 151730746,900 O2 146101,164 38,800 5668725,151 SO2 2708,336 41,810 113235,511 CO2 1072049,507 40,970 43921868,283 H2O 624045,660 33,500 20905529,614 Abu 26970,509 1,244 33551,313 Olivine 29301598,351 92,645 2714646579,239 MgO 80,470 0,035 2,800 Char 0,004828 645,52 3,117
Jumlah 2937020238,811
Maka, selisih panas adalah :
2
1
2
1
T
Tin
T
Toutr CpdTNCpdTN(T)Hdt
dQ
= -5,7424x108 + 2937020238,811 23,6217x108 14911,080- 10384805,782
= 0
Tabel LB.13 neraca panas char combustor
Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam)
Umpan 2372570232,108
Produk 2937020238,811
Panas reaksi -0,57424x109
Total 2372570232,108 2372570232,108
Universitas Sumatera Utara
-
LB.3 Cyclone (H-201)
Fungsi : memisahkan mayoritas 99,9% olivine,abu dan MgO dari gas pembakaran
Panas Masuk Alur 6
T6 = 928,222 0C
Q6 = 2937020238,811 Panas Keluar Alur 7
T7 = 928,222 0C
Panas keluar = dTCpNsenyawa
372,1255
15,298)7(
Tabel LB.14 neraca panas keluar alur 7
Komponen N (mol) CpdT Q (kJ/jam)
N2 5139930,451 30,951 159085987,389
O2 146101,164 40,662 5940765,531 SO2 2708,336 43,906 118912,200 CO2 1072049,507 43,354 46477634,326 H2O 624045,660 34,944 21806651,543 Abu 976,062 1,295 1264000,290
Olivine 2933,380 92,145 270296,300 Char 0,004828 645,52 3,117
Jumlah 234964250,696
Panas Keluar Alur 8
T8 = 928,222 0C
Panas keluar = dTCpNsenyawa
372,1255
15,303)8(
Universitas Sumatera Utara
-
Tabel LB.15 neraca panas keluar alur 8
Komponen N (mol) CpdT Q(kJ/jam) Abu 24399,100 1,295 31596,835 Olivine 29330867,682 92,145 2702692802,558 MgO 80,457 0,035 2,833 Char 0,004828 645,52 3,117
Jumlah 2702724405,343
Tabel LB.16 neraca panas cyclone
Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam)
Umpan 2,937020x109
Produk 2,937020x109
Total 2,937020x109 2,937020x109
LB.4 Gasifier (R-202)
Fungsi : Mengubah umpan serbuk kayu karet (SKK) menjadi gas sintesa (gasifikasi)
Panas Masuk Alur 4
T4 = 120 0C
Q4 = 2661587,313 kJ/jam
Panas Masuk Alur 8
T8 = 928,222 0C
Universitas Sumatera Utara
-
Panas masuk = dTCpNolivine
372,1201
15,298)8(
Tabel LB.17 neraca panas masuk alur 8
Komponen N (mol) CpdT Q (kJ/jam) Olivine 29304496,566 83,56 2448683733,055
Jumlah 2448683733,055
Panas Keluar Alur 14
T14 = 870 0C (Kinchin and Bain, 2005)
Panas keluar = dTCpNsenyawa
15,1143
15,298)14(
Tabel LB.18 neraca panas keluar alur 14
Komponen N (mol) CpdT Q (kJ/jam)
H2 708116,337 24,950 17667502,608
CO2 377888942 34,430 13010716,273 CO 1576239,461 26,360 41549672,192
H2O 2877912,781 29,340 84437960,995
CH4 534491,567 47,850 25575421,481
C2H4 177029,054 63,770 11289142,774
C2H6 25192,596 80,640 2031530,941 Olivine 29304496,566 78,170 2290732496,564 Char 112858,629 635,080 71674258,105
Jumlah 2557968701,933
dQ/dt = Qout - Qin
0 = 2557968701,8166 (2661587,313 + Q5 + 2,44868E+09) Q5 = 106623381,770 kJ Setelah Trial & Error diperoleh T5 = 146 0C
Panas Masuk Alur 5
Alur 5 adalah aliran steam tekanan rendah ( P = 1, 7 atm).
T5 = 146 0C
Panas masuk =
373,15
298,15
519,15
373,15senyawa(5)
dTCpvHvldT CplN
Universitas Sumatera Utara
-
Tabel LB.19 neraca panas masuk alur 5
Komponen N (mol) CpLdT Hvl (kJ/mol) CpVdT Q (kJ/jam)
H2O 2142469,312 2,520 40,683 0,904 94498184,458
Jumlah 94498184,458
Tabel LB.20 neraca panas gasifier (R-201)
Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam)
Umpan 2,5579687x109
Produk 2,5579687x109
Total 2,5579687x109 2,5579687x109
LB.3 Cyclone (H-201)
Fungsi : memisahkan mayoritas 99,9% olivine dan char dari gas sintesa
Panas Masuk Alur 14
T14 = 870 0C Q14 = 2407475657,0619 kJ Panas Keluar Alur 15
T = 870 0C
Panas keluar = dTCpN senyawa 15,1143
15,298
15
Universitas Sumatera Utara
-
Tabel LB.21 neraca panas keluar alur 15
Komponen N(mol) CpdT Q (kJ/jam) H2 708116,337 24,950 17667502,608 CO2 377888,942 34,430 13010716,273 CO 1576239,461 26,360 41549672,192 H2O 2877912,781 29,340 84437960,995 CH4 534491,567 47,850 25575421,481 C2H4 177029,054 63,770 11289142,774 C2H6 25192,596 80,640 2031530,941
Olivine 2930,450 78,170 229073,250 Char 11,286 635,080 7167,426
Jumlah 195798184,917
Panas Keluar Alur 16
T16 = 870 0C
Panas keluar = dTCpNsenyawa
15,1143
15,298)16(
Tabel LB.22 neraca panas keluar alur 16
Komponen N (mol) CpdT Q (kJ/jam) Olivine 29301566,116 78,170 2,2905x109 Char 112847,345 635,080 71667091,946
Jumlah 2362170515,246
Tabel LB.23 neraca panas cyclone
Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam)
Umpan 2,5579687x109
Produk 2,5579687x109
Total 2,5579687x109 2,5579687x109
Universitas Sumatera Utara
-
LB.6 Reformer (R-203)
Fungsi : mengkonversi CO, CH4, C2H4, C2H6 menjadi H2.
Panas Masuk Alur 7
T15 = 870 0C
Q15 = 195798184,917 kJ/jam Panas Masuk Alur 17
T17 = 870 0C
Panas keluar = CpdTNsenyawa
15,1168
15,298)17(
Tabel LB.24 neraca panas keluar alur 17
Komponen N (kmol) CpdT Q (kJ/jam)
katalis olivine 335,946 0,463 155,543
Panas Keluar Alur 19
T19 = 750,556 0C
Panas keluar = dTCpNsenyawa
706,1048
15,298)19(
Tabel LB.25 neraca panas keluar alur 19
Komponen F (kg/jam) N (mol/jam) CpdT Q (kJ/jam) Olivine 31,761 355,666 67,127 23565,862
Jumlah 23565,862
Universitas Sumatera Utara
-
Panas Keluar Alur 18
T18 = 750,556 oC =1048,706 K
Panas keluar = dTCpNsenyawa
706,1048
15,298)18(
Tabel LB.26 neraca panas keluar alur 18
Komponen F (kg/jam) N (mol/jam) CpdT Q (kJ/jam)
H2 1430,395 708116,216 21,304 15085707,866
H2O 51859,988 2877912,781 24,941 71778022,671
CO 44150,467 1576239,461 22,385 35284120,334
CO2 16630,892 377888,942 27,960 10565774,818
CH4 8573,245 534491,567 38,993 20841429,672
C2H6 757,541 25192,596 65,560 1651626,594
C2H4 4965,665 177029,054 52,280 9255078,943 Olivine 291,689 3266,396 67,125 219256,832 Char 2,079 11,286 545,306 6154,324
Jumlah 164687172,053
Panas Reaksi :
Reaksi 1 :
CO + H2O CO + H2
r1 = 740,833 kmol/jam Hr x r1 = [(Hof CO + Hof H2) (Hof CH4 + Hof H2O] x r
= -41150,01 kJ/kmol x 740,833 kmol/jam = -30485259,300 kJ/jam
Reaksi 2 :
CH4 + H2O CO + 3H2 r1 = 106,898 kmol/jam Hr x r1 = [(Hof CO + 3Hof H2) (Hof CH4 + Hof H2O] x r
= 206160 kJ/kmol x 106,898 kmol/jam = 22038156,281 kJ/jam
Universitas Sumatera Utara
-
Reaksi 3 :
C2H6 + 2H2O 2CO + 5H2 r1 = 22,673 kmol/jam Hr x r1 = [(2Hof CO + 5Hof H2) (Hof C2H6 + 2Hof H2O] x r
= 347296 kJ/kmol x 22,673 kmol/jam = 7874223,042 kJ/jam Reaksi 4 :
C2H4 + 2H2O 2CO + 4H2 r4 = 88,515 kmol/jam Hr x r4 = [(2Hof CO + 4Hof H2) (Hof C2H4 + 2Hof H2O] x r
= 210340 kJ/kmol x 88,515 kmol/jam = 18618145,605 kJ/jam Hrtotal .r = (Hr1.r1 + Hr2.r2 + Hr3.r3 + Hr4.r4 )
= 18045265,628 kJ/mol
2
1
2
1
T
Tin
T
Toutr CpdTNCpdTN(T)Hrdt
dQ
= 18045265,628 + 164687172,053 + 23565,862 195798184,917 - 155,543
= 0 kJ/jam
Tabel LB.27 neraca panas reformer (R-203)
Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam)
Umpan 182732437,681
Produk 16,4687x107
Panas reaksi 1,8045x107
Total 182732437,681 182732437,681
LB.7 Waste Heat Boiler (E-201)
Fungsi : menurunkan temperatur gas sintesa yang keluar dari reformer (R-203)
E-201
(N18) (N20)
Air umpan boiler,60 C
Steam,146 C
H2CO2COH2OCH4C2H4C2H6
H2CO2COH2OCH4C2H4C2H6
T = 750,556 CP = 1,3 atm
T = 150 CP = 1,15 atm
Universitas Sumatera Utara
-
Panas Masuk Alur 18
T18 = 750,556 0C
Q18 = 164687172,053 kJ/jam
Panas Keluar Alur 20
T20 = 150 0C
Panas keluar = dTCpNsenyawa
15,423
15,298)20(
Tabel LB.28 neraca panas keluar alur 20
Komponen N (mol) CpdT Q (kJ/jam)
H2 2237068,493 3,608 8071343,124
CO2 1807806,194 4,201 7594593,819 CO 1164680,955 3,653 4254579,528
H2O 1118721,489 2,953 3303584,557
CH4 427593,253 4,718 2017384,971
C2H4 2519,259 7,221 18191,573
C2H6 88514,526 5,946 526307,377 Olivine 2930,449 11,564 33887,719 Char 11,285 93,946 1060,261
Jumlah 25820932,931 Panas jenis air umpan boiler pada suhu 600C = 251,3 kJ/kg
dtdQ Q20 Q18
= 25820932,931kJ/jam - 164687172,053 kJ/jam
= -138866239,122 kJ/jam TH2O steam keluar = 146 0C (419,15 K)
Jumlah air umpan boiler yang dibutuhkan :
Fair = K15,303K15,419 HH
Q
Fair = kgkJ
jamkJ/)3,251485,2762(
/ 122138866239,
= 55299,087 kg/jam
Q air umpan waste heat boiler yaitu : 251,3 kJ/kg x 55299,087 kg/jam
= 13896660,696 kJ/jam
Q steam yang dihasilkan yaitu : 2762,485 kJ/kg x 55299,087 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
-
= 152762899,818 kJ/jam
Tabel LB.29 Neraca Panas pada Waste Heat Boiler (E-201)
Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam)
Umpan 164687172,053
Produk 25820932,931
Air Pendingin -138866239,122
Total 25820932,931 25820932,931
LB.8 Scrubber (D-301)
Fungsi :
- Mendinginkan aliran gas panas sampai temperaturnya 60 oC
- Membersihkan partikel pengotor (char dan olivine) dari aliran gas
Panas Masuk Alur 20
T20 = 150 0C
Q20 = 25820932.931kJ/jam Panas Keluar Alur 21
T21 = 60 0C
Panas keluar = dTCpNsenyawa
15,333
15,298)21(
Universitas Sumatera Utara
-
Tabel LB.30 neraca panas keluar alur 21
Komponen F (kg/jam) N (kmol/jam) CpdT Q (kJ/jam)
H2 4518,872 2237065,527 1,009 2257199,117
H2O 7039,052 390624,391 1,186 463398,464
CO 32604,087 1164015,975 1,016 1182640,230
CO2 49,235 1118,721 0,713 798,114
CH4 6851,286 427137,506 1,234 527087,683
C2H6 75,512 2511,207 1,812 4550,307
C2H4 2476,526 88289,711 1,496 132081,408 Jumlah 4567755,323
Panas Keluar Alur 24
T24 = 60 0C
Panas masuk = dTCpNsenyawa
15,333
15,298)24(
Tabel LB.31 neraca panas keluar alur 24
Komponen F (kg/jam) N (mol/jam) CpdT Q (kJ/jam)
H2O 25083,368 1391973,807 1,186 1651301.196
CH4 0,007 0,436 1,234 0.539
C2H6 0,0007 0,023 1,812 0.042
C2H4 0,016 0,528 1,496 0,789 Jumlah 1651302,566
Panas Keluar Alur 22
T22 = 60 0C
Panas keluar = dTCpNsenyawa
15,333
15,298)22(
Universitas Sumatera Utara
-
Tabel LB.32 neraca panas keluar alur 22
Komponen F (kg/jam) N (kmol/jam) CpdT Q (kJ/jam)
H2 0,006 2,966 1,009 2,993
H2O 454,248 25207,991 1,186 29896,677 CO 18,626 664,980 1,016 675,620
CO2 49185,698 1117602,767 0,713 796850,773
CH4 7,303 455,292 1,234 561,830
C2H6 0,241 8,028 1,812 14,548
C2H4 6,290 224,255 1,496 335,486 Olivine 261,689 2930,450 3,238 9488,796
Char 2,079 11,286 26,305 296,875 Jumlah 838123,597
Tabel LB.33 neraca panas scrubber
Komponen Q (kJ/jam) Q (kJ/jam)
Umpan 2,445 x107
Produk 2,445 x107
Total 2,445 x107 2,445 x107
LB.9 Cooler (E-301)
Fungsi : menurunkan temperatur gas sintesa yang keluar dari scrubber (D-301)
Panas Masuk Alur 23
T23 = 60 0C
Universitas Sumatera Utara
-
Panas masuk = dTCpNsenyawa
15,333
15,298)23(
Tabel LB.34 neraca panas masuk alur 23
Komponen F (kg/jam) N (kmol/jam) CpdT Q (kJ/jam)
H2 4518,872 2237065,527 1,009 2257199,117
H2O 7039,052 390624,391 1,186 463398,464
CO 32604,087 1164015,975 1,016 1182640,230
CO2 49,235 1118,721 0,713 798,114 CH4 6851,286 427137,506 1,234 527087,683
C2H6 75,512 2511,207 1,812 4550,307
C2H4 2476,526 88289,711 1,496 132081,408 Jumlah 4567755,323
Panas Keluar Alur 25
T25 = 43,33 0C
Panas keluar = dTCpNsenyawwa
48,316
15,298)25(
Tabel LB.35 neraca panas keluar alur 25
Komponen F (kg/jam) N (mol/jam) CpdT Q (kJ/jam)
H2 4518,872 2237065,527 0,528 1181170,598
H2O 7039,052 390624,391 0,622 242968,371
CO 32604,087 1164015,975 0,530 616928,467
CO2 49,235 1118,721 0,361 403,858
CH4 6851,286 427137,506 0,637 272086,591
C2H6 75,512 2511,207 0,927 2327,889
C2H4 2476,526 88289,711 0,765 67541,629 Jumlah 2383427,404
Besarnya panas yang perlu diserap agar suhu operasi dapat tercapai adalah :
dQ/dt = Qout Qin
= -2184327,919 kJ Suhu Air pendingin masuk = 30oC = 303,15 K
Suhu Air pendingin keluar = 43,33 oC = 316,48 K
Universitas Sumatera Utara
-
48,316
303,15
CpdT = 3,415 kJ/mol
Maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan adalah :
Nair =
316,48
303,15p
1
dTC
Q = 3,415
92184327,91 = 639,627 kmol
Fair = AirAir BMN 639,627 18,05 = 11545,267 kg
Tabel LB.36 neraca panas cooler (E-302)
Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam)
Umpan 4567755,323
Produk 2383427,404
Panas yang dilepas 2184327,919
Total 4567755,323 4567755,323
LB.10 Knock Out Drum (D-302)
Fungsi : Untuk memisahkan fasa cair gas sintesa dari campuran fasa gasnya.
Panas Masuk Alur 25
T25 = 43,33 0C
Q25 = 2383427,404 kJ/jam
Universitas Sumatera Utara
-
Panas Keluar Alur 26
T26 = 43,33 0C
Panas keluar = dTCpNsenyawwa
48,316
15,298)26(
Tabel LB.37 neraca panas keluar alur 26
Komponen F (kg/jam) N (mol/jam) CpdT Q (kJ/jam)
H2 4518,872 2237065,527 0,528 1180704,175
H2O 562,507 31215,698 0,622 19402,610 CO 32603,415 1163991,971 0,530 617474,909
CO2 49,192 1117,737 0,361 403,777
CH4 6838,953 426368,657 0,637 271612,924
C2H6 69,230 2450,816 0,927 2271,075
C2H4 2435,479 86826,336 0,765 66403,971 Jumlah 2158273,440
Panas Keluar Alur 27
T27 = 43,33 0C
Panas keluar = dTCpNsenyawa
48,316
15,298)27(
Tabel LB.38 neraca panas keluar alur 27
Komponen F (kg/jam) N (kmol/jam) CpdT Q (kJ/jam)
H2 0,000 0,000 0,528 0,000
H2O 6476,545 359408,693 0,622 223396,149 CO 0,672 24,004 0,530 12,733
CO2 0,043 0,984 0,361 0,355
CH4 12,332 768,850 0,637 489,786
C2H6 1,839 68,444 0,927 63,424
C2H4 41,048 1463,376 0,765 1119,176 Jumlah 225081,625
Universitas Sumatera Utara
-
Tabel LB.39 neraca panas knock out drum
Komponen Q (kJ/jam) Q (kJ/jam)
Umpan 2383427,404
Produk 2383427,404
Total 2383427,404 2383427,404
LB.11 Pressure Swing Adsorption Unit (D-401A)
Fungsi : Untuk memurnikan produk hidrogen
Panas Masuk Alur 26
T26 = 43,33 0C
Q26 = 2158273,440kJ/jam
Panas Keluar Alur 28
T28 = 43,33 0C
Panas keluar = dTCpNsenyawa
48,316
15,298)28(
Tabel LB.40 neraca panas keluar alur 28
Komponen N (mol/jam) CpdT Q (kJ/jam)
H2 2125212,251 0,528 1122112,068 Jumlah 1122112,068
Panas Keluar Alur 29
T29 = 43,33 0C
Universitas Sumatera Utara
-
Panas keluar = dTCpNsenyawa
48,316
15,298)29(
Tabel LB.41 neraca panas keluar alur 29
Komponen N (mol/jam) CpdT Q (kJ/jam)
H2 111853,276 0,528 59035,209
H2O 31215,698 0,622 19402,610
CO 1164407,683 0,530 617695,435
CO2 1117,737 0,361 403,777
CH4 426368,657 0,637 271612,924
C2H6 2307,667 0,927 2138,424
C2H4 86981,383 0,765 66522,549 Jumlah 1036810,929
Tabel LB.42 neraca panas pressure swing adsorber (D-401)
Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam)
Umpan 2158273,440
Produk 2158273,440
Total 2158273,440 2158273,440
Universitas Sumatera Utara
-
LAMPIRAN C
PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
LC.1 Gudang Penyimpanan Kayu Karet (F-101)
Fungsi : Tempat penampungan Kayu Karet
Bahan konstruksi : Dinding bata beton dengan atap seng dan tiang beton
Bentuk : Persegi panjang
Jumlah : 2 unit
Kondisi penyimpanan
Temperatur : T = 30C (303,15 K)
Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa)
Kebutuhan perancangan : t = 5 hari
Laju alir massa : F = 61355,05 kg/jam Densitas kayu karet : w = 1300 kg/m3
Laju alir Volume kayu karet : Q = 47,19619 m3/jam = 5663,543 m3/5 hari
Gudang direncanakan berukuran : panjang (p) = lebar (l) = 2 tinggi (t)
Volume gudang (V) = p l t
= 2t 2t t
= 4 t3
= 5663,543 m3
Volume gudang dinaikkan sebesar 20%, maka:
V = 6796.25 m3
Tinggi gudang (t) = 34V
= 34
6796,25
= 11,90309 m Panjang gudang (p) = lebar gudang (l) = 2 11,903 m = 23.8062 m
Universitas Sumatera Utara
-
LC.2 Gudang Olivine (F-102)
Fungsi : Tempat penyimpanan Olivine
Bahan konstruksi : Dinding bata beton dengan atap seng dan tiang beton
Bentuk : Prisma Segi Empat Beraturan
Jumlah : 1 unit
Kondisi penyimpanan
Temperatur : T = 30C (303,15 K)
Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa)
Kebutuhan perancangan : t = 1 bulan
Laju alir massa : F = 2908,58 kg/jam = 2094178 kg/bln Densitas Olivine : = 3320 kg/m3
Volume Olivine = kg/m3 3320
kg 2094178
= 630,777 m3
Faktor kelonggaran = 20%
Volume gudang = 1,2 630,777 m3
= 756.932 m3
Gudang direncanakan berukuran : panjang (p) = lebar (l) = 2 tinggi (t)
Volume gudang (V) = p l t
= 2t 2t t
= 4 t3
Tinggi gudang (t) = 34V
= 34
756,932
= 5,731 m
Panjang gudang (p) = lebar gudang (l) = 2 5,731 m = 11,462 m
Universitas Sumatera Utara
-
LC.3 Gudang MgO (F-103)
Fungsi : Tempat penyimpanan MgO
Bahan konstruksi : Dinding bata beton dengan atap seng dan tiang beton
Bentuk : Prisma Segi Empat Beraturan
Jumlah : 1 unit
Kondisi penyimpanan
Temperatur : T = 30C (303,15 K)
Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa)
Kebutuhan perancangan : t = 6 bulan
Laju alir massa : F = 14010,1 kg (Stok 1 bulan)
Densitas MgO : = 3580 kg/m3
Volume MgO = kg/m3 3580
kg 14010,1
= 3,91344 m3
Faktor kelonggaran = 20%
Volume gudang = 1,2 3,91344 m3
= 4,69613 m3
Gudang direncanakan berukuran : panjang (p) = lebar (l) = 2 tinggi (t)
Volume gudang (V) = p l t
= 2t 2t t
= 4 t3
Tinggi gudang (t) = 34V
= 34
4,69613
= 1,055 m
Panjang gudang (p) = lebar gudang (l) = 2 1,055 m = 2,11 m
Universitas Sumatera Utara
-
LC.4 Chipper (C-101)
Fungsi : Mereduksi ukuran kayu karet.
Tipe : BX1220
Bahan konstruksi : Carbon steel
Jumlah : 2 unit
Kapasitas : 61355.05051 kg/jam = 61.35505 ton/jam
Data perhitungan
Temperatur T = 30C (303,15 K)
Tekanan operasi P = 1 atm (101,325 kPa)
Umpan padatan serbuk kayu karet diperkirakan memiliki ukuran diameter berkisar 4
6 cm, diambil ukuran d = 5 cm = 50 mm = 50000 m Rasio reduksi alat grinder tipe
roll ball mill, R = 4 (Ulrich, 1984)
R = di
d
maka ukuran hasil reduksi, di = R
d=
450000
= 12500 m
Daya grinder :
P (kW) = m 10 Wi (1/ id 1/ d ) (Walas, 1988)
dimana, P = daya (kW)
m = kapasitas / massa umpan (ton/jam)
d = diameter umpan (m)
di = diameter hasil reduksi (m)
Wi = indeks kerja motor (kW jam/ton)
dari Tabel 12.2, Walas, 1988, Wi untuk padatan SKK adalah 13,81
P = 61.35505 10 13,81 (1/ 12500 1/ 50000 )
P = 37,893 kW (1 HP / 0,74570 kW)
P = 50,815 HP
Digunakan daya motor standar 51 HP
Universitas Sumatera Utara
-
LC.5 Belt Conveyor (J-101)
Fungsi : Mengalirkan Umpan Kayu Karet ke Chipper
(C-101)
Bahan konstruksi : Carbon steel
Bentuk : Horizontal screw conveyor
Jumlah : 2 unit
Temperatur T = 30C (303,15 K)
Tekanan operasi P = 1 atm (101,325 kPa)
Jarak angkut L = 10 m
Laju alir bahan F = 61355,05 kg/jam (per unit conveyor) = 17,04 kg/s
Densitas bahan = 1,3 kg/L = 1300 kg/m3 = 1,3 gr/cm3
Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/12 jam kerja (5 menit)
FQ = 61355,05/1300 = 47,196 x 5 = 235,981 m3/jam = 0,0655 m3/s
Kemampuan daya laju Volumetrik screw converyer 0,0655 m3/s
Daya conveyor : P = 0,07 F0,82L (Peters, 2004)
dimana :
P = Daya conveyor (kW)
F = Laju alir massa (kg/s)
L = Jarak angkut (m)
P = 0,07 (17,04)0,82 10
= 7,161 kW = 9,603 HP
Dalam hal ini, digunakan daya motor standar 10 HP
Universitas Sumatera Utara
-
LC.6 Belt Conveyor (J-104)
Fungsi : Mengalirkan umpan SKK ke Rotary Dryer (B-101)
Bahan konstruksi : Carbon steel
Bentuk : Horizontal scew conveyor
Jumlah : 2 unit
Temperatur T = 30C (303,15 K)
Tekanan operasi P = 1 atm (101,325 kPa)
Jarak angkut L = 10 m
Laju alir bahan F = 61355,05 kg/jam (per unit conveyor) = 17,04 kg/s
Densitas bahan = 1,3 kg/L = 1300 kg/m3 = 1,3 gr/cm3
Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/12 jam kerja (5 menit)
FQ = 61355,05/1300 = 47,196 x 5 = 235,981 m3/jam = 0,0655 m3/s
Kemampuan daya laju Volumetrik screw converyer 0,0655 m3/s
Daya conveyor : P = 0,07 F0,82L (Peters, 2004)
dimana :
P = Daya conveyor (kW)
F = Laju alir massa (kg/s)
L = Jarak angkut (m)
P = 0,07 (17,04)0,82 10
= 7,161 kW = 9,603 HP Dalam hal ini, digunakan daya motor standar 10 HP
LC.7 Belt Conveyor (J-105)
Fungsi : Mengalirkan umpan SKK ke Gasifier (R-202)
Bahan konstruksi : Carbon steel
Bentuk : Horizontal scew conveyor
Jumlah : 2 unit
Temperatur T = 30C (303,15 K)
Tekanan operasi P = 1 atm (172,253 kPa)
Jarak angkut L = 10 m
Laju alir bahan F = 55219,55 kg/jam (per unit conveyor) = 15,338 kg/s Densitas bahan = 1,3 kg/L = 1300 kg/m3 = 1,3gr/cm3
Universitas Sumatera Utara
-
Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/12 jam kerja (5 menit)
FQ = 55219,55 /1300 = 42,476 x 5 = 212,383 m3/jam = 0,0589 m3/s
Kemampuan daya laju Volumetrik screw converyer 0,05552 m3/s
Daya conveyor : P = 0,07 F0,82L (Peters, 2004)
dimana : P = Daya conveyor (kW)
F = Laju alir massa (kg/s)
L = Jarak angkut (m)
P = 0,07 (15,338)0,82 10
= 6,568196 kW = 8,808 HP
Dalam hal ini, digunakan daya motor standar 9 HP
LC.8 Belt Conveyor 1 (J-102)
Fungsi : Mengalirkan Olivine menuju Char Combustor (R-201)
Bahan konstruksi : Carbon steel
Bentuk : Horizontal scew conveyor
Jumlah : 2 unit
Temperatur T = 30C (303,15 K)
Tekanan operasi P = 1 atm (101,325 kPa)
Jarak angkut L = 10 m
Laju alir bahan F = 2878,581 kg/jam (per unit conveyor) = 0,7996 kg/s
Densitas bahan = 3320 kg/m3
Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/6 jam kerja (10 menit)
FQ = 2878,581/3320 = 0,8671 x 10 = 8,671 m3/jam = 0,002408 m3/s
Kemampuan daya laju Volumetrik screw converyer 0,002267 m3/s
Daya conveyor : P = 0,07 F0,82L (Peters, 2004)
dimana : P = Daya conveyor (kW)
F = Laju alir massa (kg/s)
L = Jarak angkut (m)
P = 0,07 (0,799)0,82 10
= 0,5827 kW = 0,781 HP
Dalam hal ini, digunakan daya motor standar 1 HP
Universitas Sumatera Utara
-
LC.9 Belt Conveyor 2 (J-103)
Fungsi : Mengalirkan olivine dan MgO menuju Char Combustor (R-
201)
Bahan konstruksi : Carbon steel
Bentuk : Horizontal screw conveyor
Jumlah : 2 unit
Temperatur T = 30C (303,15 K)
Tekanan operasi P = 1,7 atm (101,325 kPa)
Jarak angkut L = 10 m
Laju alir bahan F = 2911,824 kg/jam (per unit conveyor) = 0,808 kg/s
Densitas bahan = 3320,311 kg/m3
Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/6 jam kerja (10 menit)
FQ = 2911,824/3320,31 = 0,8769 x 10 = 8,769 m3/jam = 0,002436 m3/s
Kemampuan daya laju Volumetrik screw converyer 0,002294 m3/s
Daya conveyor : P = 0,07 F0,82L (Peters, 2004)
dimana :
P = Daya conveyor (kW)
F = Laju alir massa (kg/s)
L = Jarak angkut (m)
P = 0,07 (0,808)0,82 10
= 0,58823 kW = 0,7888 HP
Dalam hal ini, digunakan daya motor standar 1 HP
LC.10 Belt Conveyor 3 (J-106)
Fungsi : Mengalirkan olivine menuju reformer (R-203)
Bahan konstruksi : Carbon steel
Bentuk : Horizontal scew conveyor
Jumlah : 2 unit
Temperatur T = 30C (303,15 K)
Tekanan operasi P = 1 atm (101,325 kPa)
Jarak angkut L = 10 m
Laju alir bahan F = 30 kg/jam (per unit conveyor) = 0,0083 kg/s
Universitas Sumatera Utara
-
Densitas bahan = 3320 kg/m3
Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/6 jam kerja (10 menit)
FQ = 30/3320 = 0,009036 x 10 = 0,09036 m3/jam = 0,0000251 m3/s
Kemampuan daya laju Volumetrik screw converyer 0,0000251 m3/s
Daya conveyor : P = 0,07 F0,82L (Peters, 2004)
dimana : P = Daya conveyor (kW)
F = Laju alir massa (kg/s)
L = Jarak angkut (m)
P = 0,07 (0,0083)0,82 10
= 0,013809 kW = 0,018518 HP
Dalam hal ini, digunakan daya motor standar 1 HP
LC.11 Rotary Dryer (B-101)
Fungsi : Mengurangi kadar air dalam SKK
Tipe : Steam Tube Dryer
Jumlah : 1 unit
Tabel LC. 1 Komposisi padatan dalam Dryer (B-101)
Komposisi Massa Densitas V campuran
Kayu karet 97186,4 1300 74,758
Air 25523,701 1000 25,523
Total 122710,1 100,282
3tanlaru m/kg645,1223
Beban panas = 4913045 kJ/jam
= 255315 btu/jam
Jumlah steam yang dibutuhkan = 29776,032 kg/jam
Perhitungan volume rotary dryer,
Faktor kelonggaran = 10 %
Volume rotary dryer = 100,282 m3 1,1
= 110,3102 m3
Universitas Sumatera Utara
-
Perhitungan luas permukaan rotary dryer,
Temperatur saturated steam = 146 0C = 294,8 0F
Temperatur umpan masuk rotary dryer = 30 0C = 86 0F
Temperatur umpan keluar rotary dryer = 120 0C = 248 0F
Ud = 110 btu/jam.0F.ft2 (Perry,1999)
LMTD =
868,2942488,294ln
868,2942488,294
= 108,325 0F
Luas permukaan rotary dryer, A = LMTDUdQ
= 108,325110
255315
= 21,4 ft2
Perhitungan waktu tinggal (retention time),
= S
sV 075,0 ............................................................ (Schweitzer,1979)
Dimana : V = Volume rotary dryer
s = Densitas campuran umpan
S = Laju massa campuran umpan
Maka,
= 122710,1
645,1223 110,3102075,0
= 0,0825 jam
= 4,95 menit
Dari tabel 1222 (Perry, 1999) untuk kondisi operasi di atas diperoleh:
Diameter rotary dryer = 0,965 m
Panjang rotary dryer = 4,572 m
Putaran rotary dryer = 6 rpm
Daya motor = 2,2 HP
Tube steam OD = 114 mm
Jumlah tube steam = 14 buah
Universitas Sumatera Utara
-
LC.12 Gasifier (R-202)
Fungsi : Mengubah umpan serbuk kayu karet (SKK) menjadi gas
sintesa (gasifikasi)
Bahan konstruksi : Carbon steel
Bentuk : Fliudized Bed Reactor
Jumlah : 2 unit
Data Desain :
Tekanan = 1,701 atm
Temperatur = 870 oC
g = 0,946 kg/m3 (Estimasi Hysys v.3.2)
char = 970 kg/m3
p = 2600 kg/m3
g = 9,8 m/s2
dpchar = 0,2 mm = 0,0002 m
dpolivine = 0,2 mm = 0,0002 m
g = 0,00001309 Ns/m2 (Pa-s)
Karena besarnya kapasitas pabrik, maka aliran umpan dibagi menjadi 2 aliran,
sehingga menggunakan 2 rangkaian gasifier yang identik ukurannya.
mg = 19303,649 kg/jam
mchar = 10394,054 kg/jam
molivine = 1308445,772 kg/jam
mp = 1318839,826 kg/jam
olivine = 2600 kg/m3 (Kunii, 1991)
Langkah-langkah perhitungan:
1. Menghitung diameter partikel rata-rata (dp)
dp = )/(
1dpixi
(Kunii, 1991)
(xi/dpi) = olivinep
olivine
charp
char
dpmm
dpmm
= 5000
dp = 0,0002 m
Universitas Sumatera Utara
-
2. Menghitung minimum fluidization velocity (Umf)
Umf = 88,094,082,13 )("109,7
g
gpdp
= 0,046 m/s
3. Menghitung bilangan Reynold pada Umf (Remf)
Remf = g
gdpUmf
(Rowe & Yates, 1987)
= 0,671
Karena Remf < 10, maka Umf tidak perlu dikoreksi atau factor koreksi (f) = 1
(Rowe & Yates, 1987)
Umfcorr = f Umf
f = 1
Umfcorr = 0,046 m/s
4. Menghitung terminal velocities of particle (Ut)
Sp = 0,86 (Kunii, 1991)
dp* = 3/23/1))((
g
gpg gdp
(Kunii, 1991)
= 0,0002 001,0783,28
= 10,403
Dari Fig. 10, Chap. 3, Kunii, p. 81, pada dp* = 10,403
ut* = 2,8
Ut = ut* 3/23/1))((
g
gpg g
(Kunii, 1991)
= 2,8 963,0691,0
= 2,007 m/s
5. Menentukan operating gas velocity (Uf)
Diinginkan flow regime yang terjadi di dalam gasifier adalah turbulent bed.
Universitas Sumatera Utara
-
Dari Perrys CEH 50th Anniv. Ed., p.20-61, untuk turbulent bed :
20 Umf < Uf < 200 Umf
0,929 m/s < Uf < 9,293 m/s
Uf ini di trial sehingga diperoleh dimensi reactor yang sesuai. Sehingga diperoleh:
Uf = 2,229 m/s
= 47,972 Umf
6. Menghitung kecepatan sirkulasi solid (Gs)
Gs = Atm p
At = Luas penampang bagian dalam gasifier (m2)
= 0,25 Dt2
Dt = Diameter dalam gasifier (m)
Ditentukan:
Dt = 8 m
At = 50,24 m2
Gs = 26250,792 kg/m2jam
= 7,291 kg/m2s
7. Menghitung fraksi volume solid pada titik keluar gasifier (Ese)
Ese = )( UpUf
Gsp
(Kunii, 1991)
Up = slip velocity (m/s)
Up > EmfUmf (syarat terjadinya fluidisasi)
Emf = fraksi volume solid pada Umf
Dari table 3, Chap. 3, Kunii p. 69, diketahui :
Emf untuk tipe pasir olivine (sp = 0,86) = 0,440
Maka,
Up > 0,106 m/s
Ditentukan :
Up = Ut = 2,007 m/s
Diperoleh :
Ese = 0,0128
Universitas Sumatera Utara
-
8. Menghitung tinggi freeboard (Hf)
Ese = Es + (Esd Es)e-a Hf (Kunii, 1991)
Es = 0,01 (Kunii, 1991)
Untuk Uf = 2,229 m/s,
Esd = 0,6 (Kunii, 1991)
Dari Fig. 10b, Chap. 8, Kunii, p. 202, diperoleh :
Untuk pasir tipe olivine dengan Uf = 2,229 m/s
a Uf = 6 /s
a = 2,692 /m
Setelah ditrial, Hf = 1,95 m
Sehingga,
Ese ~ 0,013
9. Menghitung tinggi bed pada Umf (Lmf)
Lmf = )1( EmfAt
m
p
p
(Kunii, 1991)
= 18,268 m
10. Menghitung tinggi gasifier (Ht)
Lmf (1 Emf) = )"( EsEsdHfEsdHta
EseEsd
(Kunii, 1991)
aEseEsd = 0,218 m
Hf (Esd Es) = 1,1151 m
Lmf (1 Emf) = 10,230 m
Ht Esd = 11,163 m
Ht = 18,604 m
11. Menghitung tinggi dense phase (Hd)
Hd = Ht Hf (Kunii, 1991)
= 16,654 m
Universitas Sumatera Utara
-
12. Perancangan (desain) tuyere sebagai distributor)
a. Karena temperature operasi pada gasifier ini tinggi, maka tipe distributor yang
digunakan adalah tuyere distributor.
b. Untuk memastikan aliran gas merata melalui tuyere, maka digunakan tuyere dengan
orifice pada inlet gasnya.
(Kunii, 1991)
# Menghitung pressure drop minimum melalui bed (Dpb)
Dpb = (1 Emf) (p g) g Lmf (Kunii, 1991)
= 257162,955 Pa
# Menghitung pressure drop melalui distributor (Dpd)
Dpd = 0,3 Dpb (Kunii, 1991)
= 77148,887 Pa
# Menghitung bilangan Reynold pada Uf (Ret) dan menentukan koefisien orifice (Cd,or)
Ret = g
gUfDt
(Kunii, 1991)
Ret = 1288377,926
Karena Ret > 3000, maka Cd,or = 0,6 (Kunii, 1991)
# Menghitung kecepatan gas melalui orifice (Uor)
Uor = 5,05,0)2(,
g
DpdorCd
(Kunii, 1991)
Uor = 242,355 m/s
# Menghitung jumlah tuyere per area distributor (Nor)
Nor = 21
Ior
Dimana,
Ior = jarak antar tuyere
Asumsi Ior = 0,1 m (Kunii, 1991)
Sehingga,
Nor = 100 tuyere/m2
# Menghitung diameter orifice pada inlet gas tuyere (dor)
Universitas Sumatera Utara
-
dor = [(4/) (Uf/Uor) (1/Nor)]0,5 (Kunii, 1991)
dor = 0,011 m
= 10,824 mm
# Menentukan jumlah lubang per tuyere (Nh) dan diameter lubang tersebut (dh)
Ditentukan, Nh = 6 (Kunii, 1991)
Ior2 Uf = Nh (/4 dh2) Uor (Kunii, 1991)
dh = 5,05,02
)]4/([][
UorNhUfIor
dh = 0,004 m
= 4,419 mm
# Menghitung jumlah tuyere total (ntuyere) dan jumlah lubang total (nhole)
ntuyere = Nor At
ntuyere = 5024 tuyeres
nhole = ntuyere Nh
nhole = 30144 holes
13. Menghitung konstanta kecepatan reaksi orde-satu (kr)
Konstanta ini dihitung dengan menggunakan model dari Kunii & Levenspiel
# Menghitung koefisien difusivitas gas (Df)
Gas yang digunakan adalah steam (H2O)
23/13/1
5,075,13
])()[(]/)[(10
BA
BABA
vvPMMMMT
Df
( Perry, 1999)
T = 399,817 K
P = 1,701 atm
MA = BM H
= 1 kg/kmol
MB = BM O
= 16 kg/kmol
Maka:
Universitas Sumatera Utara
-
Df = 1,956 cm2/s
= 0,0001956 m2/s
# Menghitung diameter bubble (Db) dan kecepatan bubbles (Ub)
DboDbmDbDbm
= e-0,3Hd/Dt (Kunii, 1991)
Uf Umf = 2,183 m/s
Dbm = 0,65 [(/4) Dt2 (Uf Umf)]0,4 (Kunii, 1991)
Dbm = 4,255
Dbo = 2)(78,2
UmfUfg (Kunii, 1991)
Dbo = 1,351
e-0,3Hd/Dt = 0,536
Dbm Db = 1,555
Db = 2,700 m
Ub = (Uf Umf) + Ubr (Kunii, 1991)
Ubr = 0,711 x (g x Db)0,5 (Kunii, 1991)
Ubr = 3,657 m/s
Ub = 5,840 m/s
# Menghitung overall rate of exchange (Qbi)
Qbi = 4/54/12/1
85,55,4Db
gDfDb
Umf ( Rowe&Yates, )
Qbi = 0,119 s-1
# Menghitung koefisien mass transfer dari fasa cloud ke interstitial phase (Qci)
Cloud terbentuk bila Ubr > Ui (Rowe&Yates, )
Ui = EmfUmf
= 0,106 m/s
a = Ui
Ubr
= 34,633 (dimensioless)
Itu berarti pada gasifier akan terbentuk cloud
Universitas Sumatera Utara
-
Dari pers. 44, Chap. 7, Rowe&Yates, p. 458
Dc/Db = [(a + 2)/(a 1)]1/3
= 1,029
Dc = 2,778 m
Qci = 5,0
378,6
DbUbDfEmf (Rowe&Yates,)
= 0,034s-1
# Menghitung fraksi bed yang diisi oleh bubbles (fb)
Untuk tipe turbulent bed dimana Uf >>> Umf,
fb = UbUf (Kunii, 1991)
= 0,382
# Menghitung fraksi volume solid yang terdispersi dalam cloud-wake (Yc)
Yc = (1 Emf) [3Ui/(Ubr Ui) + (Vw / Vb)] (Rowe&Yates,)
dimana,
Vw/Vb = fraksi volume wake terhadap volume bubble
= 1/3 (Kunii, 1991)
Yc = 0,237
# Menghitung volume solid yang terdispersi dalam fase interstisial (Yi)
fb (Yb + Yc + Yi) = (1 Emf) (1 fb) (Rowe&Yates,)
Yb = fraksi volume solid terdispersi dalam bubbles
= 0,005 (Kunii, 1991)
Sehingga pers. di atas menjadi :
Yi = fb
YcYbfbfbEmf )()1)(1(
Yi = 0,105
# Menghitung konstanta kecepatan overall efektif (kf)
C + H2O produk gas (CO, CO2, CH4, C2H4, C2H6) (reaksi Gasifikasi)
Produk solid (char)
Universitas Sumatera Utara
-
Ca/Cao = exp
UfHdfbkf (Kunii, 1991)
Ca/Cao = fraksi reaktan (karbon) yang tidak terkonversi
Ca = C pada char (kmol) = 1074,486 kmol
Cao = C pada TKK mol) = 3965,140 kmol Ca/Cao = 0,271
Kf = 0,458
# Menghitung konstanta kecepatan reaksi orde satu (kr)
kf =
krYiQci
krYcQbc
krYb
111
111
(Kunii, 1991)
kr ditrial sampai diperoleh nilai kf ~ 0,194
Setelah beberapa trial, diperoleh kr = 21,905 s-1
Yb kr = f = 0,109524
Qbc
1 = g = Qbi
1 (Rowe&Yates)
= 8,385 s
Yc kr = d = 5,18304
Qci1 = a = 29,188
krYi
1 = b = 0,436
ba
1 = c = 0,03376
d + c = e = 5,2167
e1 = h = 0,192
hg
1 = i = 0,11659
kf = f + i = 0,22612
Universitas Sumatera Utara
-
14. Menghitung waktu tinggal
# Menghitung waktu reaksi sempurna dari sebuah partikel ()
= Cbkr
dppb
2
Cb = mol gas/m3 gas
Mol gas H2O = 1071,325 kmol/jam
m3 gas H2O = 20411,806 m3/jam
Cb = 52,481 mol/m3jam
Cb = 0,015 mol/m3s
pb = partikel dalam mol / m3
pb = karbon
karbon
BM
karbon = 1642 kg/m3 (HYSYS)
BM karbon = 0,012 kg/mol
pb = 136833,333 mol/m3
= 42,85 s
# Menghitung rasio tr / (y)
Xb = 3y 6y2 + 6y3 (1 e-1/y) (Kunii, 1991)
Xb = 1 CaoCa
Xb = 0,729
Y ditrial sampai Xb ~ 0,729
Diperoleh,
Y = 0.713
Xb = - 0,91 + 1,639
= 0,729
Maka,
tr = y = 30,547 s
Universitas Sumatera Utara
-
LC.13 Cyclone (H-202)
Fungsi : Memisahkan mayoritas 99,9% olivine dan char yang berasal
dari gasifier (R-202)
Bahan konstruksi : Carbon steel
Bentuk : Lapple Conventional Cyclone with 4 inch insulation
(Vesuvius Cercast 3300 castable refractory)
Jumlah : 2 unit
Data desain :
Aliran massa gas (mg) = 128631,962 kg/jam
Aliran massa char dalam gas (mchar) = 20786,030 kg/jam
Aliran massa olivine dalam gas (molivine) = 2616629,854 kg/jam
Aliran massa total = 2766047,845 kg/jam
Densitas partikel char = 520,6 kg/m3
Densitas partikel olivine = 2600 kg/m3
Densitas campuran partikel (p) = 2593,762 kg/m3
Densitas campuran gas (g) = 0,345 kg/m3
Diameter partikel char = 200 m
Diameter partikel olivine = 200 m
Viskositas gas (g) = 0,126 kg/m jam
Langkah-langkah perhitungan:
1. Menghitung laju alir volumetric per detik aliran masuk Cyclone S-201 (Q)
Q = 373863,096 m3/jam
= 103,851 m3/s
2. Menentukan dimensi cyclone dengan trial & error sehingga didapatkan efisiensinya 99,9
%.
Diketahui dari perhitungan pada neraca massa cyclone 1 : dpc = 2 m.
Cyclone yang digunakan adalah standar Lapple.
Dimensi cyclone yang di trial adalah lebar inlet cyclone (W) kemudian disubstitusikan ke
rumus dibawah ini sehingga nilai dpc nya 2 m.
Universitas Sumatera Utara
-
5,0
)(29
gs
gpc NeV
Wd
Dimana :
= 3,14
W = lebar inlet cyclone (m)
V = kecepatan aliran masuk cyclone (m/s)
= Q/(WH)
H = tinggi inlet cyclone (m)
= 2,5 W
maka :
V = Q/(2,5W2)
Ne = jumlah putaran di dalam vorteks terluar =
21 c
bLL
H
Lb = panjang badan cyclone (m)
= 7,5 W
Lc = panjang kerucut cyclone (m)
= 12,5 W
Setelah di trial, diperoleh W = 0,29 m
V = 493,940 m/s = 1778183,574 m/jam
H = 0,725 m
Lb = 2,175 m
Lc = 3,625 m
Ne = 5,5
9 g W = 0,329
2NeV(s g) = 159283667626,582
maka :
dpc = 1,43x10-6 m = 1 m
3. Menghitung diameter badan cyclone (D)
mWD 1,452,0
4. Menghitung diameter outlet gas (De)
Universitas Sumatera Utara
-
mDDe 0,7252
5. Menghitung pemecah vorteks (S)
S = 0,5 D
= 0,725 m
6. Menghitung diameter outlet partikel (Dd)
Dd = 0,5 D
= 0,544 m
LC.14 Cyclone (H-201)
Fungsi : Memisahkan 99,9% olivine dan abu dari gas pembakaran
lalu olivine dikirim kembali ke gasifier (R-202)
Bahan konstruksi : Carbon steel
Bentuk : Lapple Conventional Cyclone with 4 inch insulation
(Vesuvius Cercast 3300 castable refractory)
Jumlah : 2 unit
Data desain :
Aliran massa gas (mg) = 207462,872 kg/jam
Aliran massa abu dalam gas (mchar) = 756,372 kg/jam
Aliran massa olivine dalam gas (molivine) = 2619246,484 kg/jam
Aliran massa total = 2827465,728 kg/jam
Densitas partikel abu = 2578,971 kg/m3
Densitas partikel olivine = 2600 kg/m3
Densitas campuran partikel (p) = 2600 kg/m3
Densitas campuran gas (g) = 0,419 kg/m3
Diameter partikel abu = 10 m
Diameter partikel olivine = 200 m
Viskositas gas (g) = 0,1939 kg/m jam
1. Menghitung laju alir volumetric per detik aliran masuk Cyclone H-202 (Q)
Q = 496145,813 m3/jam
= 137,818 m3/s
Universitas Sumatera Utara
-
2. Menentukan dimensi cyclone dengan trial & error sehingga didapatkan efisiensinya 99,9
%.
Diketahui dari perhitungan neraca massa siklon 1 : dpc = 2 m.
Cyclone yang digunakan adalah standar Lapple.
Dimensi cyclone yang di trial adalah lebar inlet cyclone (W) kemudian disubstitusikan ke
rumus dibawah ini sehingga nilai dpc nya 2 m. 5,0
)(29
gs
gpc NeV
Wd
Dimana :
= 3,14
W = lebar inlet cyclone (m)
V = kecepatan aliran masuk cyclone (m/s)
= Q/(WH)
H = tinggi inlet cyclone (m)
= 2,5 W
maka :
V = Q/(2,5W2)
Ne = jumlah putaran di dalam vorteks terluar =
21 c
bLL
H
Lb = panjang badan cyclone (m)
= 7,5 W
Lc = panjang kerucut cyclone (m)
= 12,5 W
Setelah di trial, diperoleh W = 0,327 m
V = 514,761 m/s = 1853139,796 m/jam
H = 0,818 m
Lb = 2,454 m
Lc = 4,091 m
Ne = 5,5
9 g W = 0,5711
2NeV(s g) = 166392520202,347
maka :
dpc = 1,853x10-6 m = 2 m
Universitas Sumatera Utara
-
3. Menghitung diameter badan cyclone (D)
2,0
WD 1,636 m
4. Menghitung diameter outlet gas (De)
2DDe 0,818 m
5. Menghitung pemecah vorteks (S)
S = 0,5 D
= 0,818 m
6. Menghitung diameter outlet partikel (Dd)
Dd = 0,375 D
= 0,614 m
LC.15 Char Combustor (R-201)
Fungsi : Membakar char (arang) SKK hasil dari gasifikasi pada
gasifier (R-202)
Bahan konstruksi : Carbon steel
Bentuk : Fliudized Bed Reactor
Jumlah : 2 unit
Data Desain :
Tekanan = 1,5 atm = 151987,5 Pa
Temperatur = 1021 oC
g = 1,5 kg/m3
char = 970 kg/m3
olivine = 2600 kg/m3
p = 2566 kg/m3
g = 9,8 m/s2
dpchar = 0,2 mm = 0,0002 m
dpolivine = 0,2 mm = 0,0002 m
g = 2,124 x 10-5 Ns/m2 (Pa-s)
Universitas Sumatera Utara
-
mg = 187271,304 kg/jam
mchar = 10394,054 kg/jam
molivine = 1308445,772 kg/jam
mp = 1318839,826 kg/jam (Kunii, 1991)
1. Menghitung diameter partikel rata-rata (dp)
dp = )/(
1dpixi
(Kunii, 1991)
(xi/dpi) = olivinep
olivine
charp
char
dpmm
dpmm
= 5000
Maka,
dp = 0,0002 m
2. Menghitu