Aspen
6
MERANCANG SIMULASI REAKSI KIMIA Contoh 1. Tentukan volume reaktor plug flow yang diperlukan untuk memproduksi 300 juta pon massa per tahun etilena dari perengkahan aliran umpan etana murni. Reaksi yang terjadi merupakan reaksi irreversible dan elementer. Kita ingin mencapai konversi etana 80%, operasi reaktor isotermal pada 1100 K dan tekanan 6 atm. C 2 H 6 (g) –> C 2 H 4 (g) + H 2 (g) A –> B + C dimana A adalah gas etana, B gas etilen dan C gas hidrogen. Informasi lain: Fa o = 0.425 lbmol/s (dihitung dari 300 juta pon etilen pada konversi 80%) k = 0.072 s -1 pada 1000 K Energi Aktivasi, E = 82 kcal/gmol 1. Merancang Flowsheet Proses Langkah pertama dalam membuat proses reaksi kimia adalah menggambar flowsheet di ASPEN PLUS ™, seperti yang Anda lakukan pada kertas. Perhatikan bahwa saat Anda sedang merancang flowsheet, teks di sudut kanan bawah akan menyatakan “Flowsheet Not Complete“. Ini akan berubah menjadi “Required Input Incomplete” ketika flowsheet selesai. a. Unit Operasi Cara termudah untuk membuat flowsheet adalah memulai dengan Unit Operasi dan kemudian menambahkan aliran pada unit operasi. Di sepanjang bagian bawah jendela ada beberapa tab dengan berbagai jenis peralatan sebagai label. Klik pada tab Reactor. Ada tujuh jenis model reaktor di ASPEN PLUS ™ 2006,5. Untuk contoh ini kita akan menggunakan RPlug. Klik pada tombol RPlug sekali dan kemudian klik lagi pada flowsheet proses yang kosong. Anda akan melihat di sebelah kiri tombol reaktor yang berbeda ada panah ke bawah yang menampilkan menu pulldown. Anda dapat mengubah ikon yang muncul pada lembar aliran proses dari menu ini. Tidak akan ada perbedaan dalam perhitungan ASPEN PLUS ™ . Ikon hanya mempengaruhi penampilan dari flowsheet.
description
Langkah pertama dalam membuat proses reaksi kimia adalah menggambar flowsheet di ASPEN PLUS ™, seperti yang Anda lakukan pada kertas.
Transcript of Aspen
MERANCANG SIMULASI REAKSI KIMIA Contoh 1. Tentukan volume reaktor plug flow yang diperlukan untuk memproduksi 300 juta pon massa per tahunetilena dari perengkahan aliran umpan etana murni. Reaksi yang terjadi merupakanreaksiirreversible danelementer.Kitainginmencapaikonversietana80%, operasi reaktor isotermal pada 1100 K dan tekanan 6 atm. C2H6 (g) > C2H4 (g) + H2 (g) A>B + C dimana A adalah gas etana, B gas etilen dan C gas hidrogen. Informasi lain: Fao = 0.425 lbmol/s (dihitung dari 300 juta pon etilen pada konversi 80%) k = 0.072 s-1 pada 1000 K Energi Aktivasi, E = 82 kcal/gmol 1. Merancang Flowsheet Proses Langkahpertamadalammembuatprosesreaksikimiaadalahmenggambarflowsheetdi ASPENPLUS,sepertiyangAndalakukanpadakertas.PerhatikanbahwasaatAnda sedangmerancangflowsheet,teksdisudutkananbawahakanmenyatakanFlowsheetNot Complete. Ini akan berubah menjadi Required Input Incomplete ketika flowsheet selesai. a. Unit Operasi Cara termudah untuk membuat flowsheet adalah memulai dengan Unit Operasi dan kemudian menambahkan aliran pada unit operasi. Di sepanjang bagian bawah jendela ada beberapa tab dengan berbagai jenis peralatan sebagai label. Klik pada tab Reactor. Ada tujuh jenis model reaktor di ASPEN PLUS 2006,5. Untuk contoh ini kita akan menggunakan RPlug. KlikpadatombolRPlugsekalidankemudiankliklagipadaflowsheetprosesyang kosong. Anda akan melihat di sebelah kiri tombol reaktor yang berbeda ada panah ke bawahyang menampilkan menu pulldown. Anda dapat mengubah ikonyang muncul pada lembar aliran proses dari menu ini. Tidak akan ada perbedaan dalam perhitungan ASPEN PLUS . Ikon hanya mempengaruhi penampilan dari flowsheet. Sekarang anda harus melihat icon reaktor Pluf Flow pada flowsheet proses. Ini akan diberi nama B1. b. Aliran masuk (umpan) Selanjutnya kita perlu menambahkan aliranmasuk. AdatombolberlabelSTREAMSMATERIAL dikiribawahjendela.Klikpada tombol ini. Ketika Anda memindahkan kursor ke flowsheet proses Anda akan melihat dua panah merah dan dua panah biru muncul pada reaktor. Panah-panah ini menunjukkan tempat untuk melampirkan stream ke reaktor.Pindahkan kursor di atas tanda panah merah di bagian atas reaktor. Ini adalah aliran umpan. Klik sekali ketika panah disorot danpindahkan kursor Anda sehingga aliran berada dalam posisi yang Anda inginkan. Kemudian klik sekali lagi. Anda akan melihat aliran berlabel 1 memasuki bagian atasreaktor. Andatelahselesaimenambahkanaliranmasuk.Perhatikancontohinihanyamemilikisatu panah(mewakiliumpanetana).Lebihdarisatualiraninletdapatditarik.Perhatikanjuga bahwajikaAndamemilikilebihdarisatureaktandalamfeed,Andatidakperlumembuat lebihdarisatualiranmasukpadaASPENPLUS.Andadapatmenentukanbeberapa komponen dalam satu aliran. Pada tahap ini layar Anda akan terlihat seperti ini. c. Aliran Keluar (produk) Andasekarangsiapuntukmenambahkanaliranoutlet(mengandungethylenedanhidrogen) untukflowsheetAnda.Ulangilangkah-langkahyangdijelaskandiatasuntukaliraninlet, namunbukanmenyorotipanahmerahdibagianatasreaktor,sorotpanahmerahdibagian bawah. Tentu saja, untuk contoh lainnya, mungkin ada lebih dari satu aliran outlet. Layar Anda sekarang harus terlihat seperti ini. d. Menghubungkan Aliran ke Unit Operasi JikaAndatidakmenghubungkanalirankeunitsaatmembuataliran,Andamasihdapat menyambungkan ke unit. Untukmenyambungkanaliranyangsudahdiflowsheet,pertamaklikpadatombol panah, tepat di atas tombolSTREAMS MATERIAL. Double klik pada akhir dari aliran Anda yang ingin dihubungkan ke unit. Mouse Anda sekarang akan mengontrol ujung aliran. Untuk menyambungkan aliran secara sederhana pindahkan ujung alirandi salah satu panah merah atau biru pada unit. Ketikapanah disorot klik sekali lagi dan aliran akan tersambung ke unit. 2. Memasukkan Kondisi Proses Sekarangflowsheetprosessudahselesai, saatnyauntukmemasukkankondisiproses.Di kananbawahlayarpesanwarningtelahberubahdariFlowsheetNotCompleteuntuk Required Input Incomplete. Ini berarti bahwa kondisi masuk, kondisi operasiatau informasi kinetikmasihbelumada.ASPENPlusakanmemanduAndamelaluijendelamasukanyang diperlukan,cukupklikpadatombolNextdekatbagiantengahdaritoolbarutama. Ketika setiap masukan sudah lengkap, tandaakan muncul pad bagianyng sudah lengkap di jendela explorersebelah kiri. Klik Next dengan tombol kiri mouse. Sebuah jendela akan memberitahu Anda bahwa flowsheetsudahselesaidanmenanyakanapakahforminputberikutnyaharus ditampilkan. Klik OK . Jendela input pertamaakan disebutSetup Spesification. Dengan tombol mouse kiri, klik sekali pada kotak Title untuk menyorotnya, masukkan judul model proses Anda. Periksaapakahsatuanyangdiinginkansudahbenar.Andadapatmengubahsatuan dalammenupull-downdibawahUnitMeasurement.Klikpadasatuanyang diinginkan. TandaharusmunculdisebelahSpesifikasidijendelanavigasisebelahkiri.Klik Next. JendelainputberikutnyaadalahComponentSpesification.Disinilahsemuaspesieskimia dalam model proses Anda ditentukan. Sebagaicontohpadakhususini,komponennyaadalah:etana,etilena,danhidrogen. MulailahdengankeduakolomterakhiryangdisebutComponenname.Klikpada baris pertama di kolom dan ketik: etana. Tekan Enter.Catatan: Jika Anda tidak yakin bagaimanamengejanamakimia,atautidaktahuapakahitudidatakimia ASPEN Plus,cukupkliktombolFinddibawahtabelkomponen.DarisiniAndadapat mencari komponen kimia yang benar. Etanamasukdalam datakimiaAPENPlus.Perhatikanbagaimanarumusmolekul secara otomatis muncul sete ............................ Aspen plus merupakan suatu program simulasi yang menggunakan hubungan antara besaran fisika seperti neraca massa , neraca panas , kesetimbangan termodinamika, persamaan kecepatan untuk memprediksi performance suatu proses seperti sifat aliran dan kondisi operasi ukuran alat , dll. keuntungan Aspen Plus : mengurangi usaha percobaan dan scale up, cepat mendapatkan performance dari flowchart proses dan feedback, mudah koordinasi sintesis bahan dan diperoleh desain yang optimum, meningkatkan fleksibilitas dan sensitivitas desain alat, kerugian Aspen Plus : Jangan memberi kepercayaan yang besar terhadap alat simulasi, Hasil perhitungan hanya baik untuk masukan yang diberikan, kita yakin terhadap hasil hitungan tapi kita tidak bisa meyakinkan orang lain terhadap hasil hitungan kita. SEPARATOR adalah alat yang digunakan untuk memisahkan campuran menjadi fase vapor dan liquid dengan perbedaan suhu dan tekanan Flash 2Vapor liquid equilibrium calculations, Vapor liquid liquid equilibrium calculations, Memodelkan vesel dengan satu arus cairan dan satu arus uap, Arus umpan bisa satu atau lebih yang akan dicampur sebagai satu arus total, Arus panas bersifat optional, Digunaan untuk pemodelan Flash, Evaporator, Knock-uot drum, alat lain (single state separator) FLASH 3 Vapor liquid equilibrium calculations, Kondisi Output dua liquid steam, Memsimulasikan flash vesel dengan 2 arus cairan yang tercampur sebagian sebagai produk, Hati-hati dalam memilih thermophysical data untuk pemodelan liquid-liquid equilibrium, Digunaan untuk pemodelan Flash, Evaporator, Knock-uot drum, alat lain (single state separator) DECANTER :Liquid-liquid equilibrium calculations, Liquid free water calculation, Memodelkan decanter, single stage separator yang tak ada hasil uap, Jika free water dipilih : - Sistem air-hidrokarbon - Air keluar dalam keadaan murni - Pendekatan/penyederhanaan - Di fase HC, air dihitung berdasar kelarutan, Digunaan untuk pemodelan decanter, Knock-out drum, alat lain (single state separator). SEP & SEP 2 :Perhitungan separator yang detail separator tak disyaratkan, Fokus perhatian pada proses setelah pemisahan, Hipothetical unit, Biasa dipakai untuk menghitung beban panas pemisahan. SEP2: Memungkinkan untuk menspesifikasi tingkat pemisahan tertentu, Umpan dipisahkan menjadi 2 produk, Detail separator tak penting, Heat steam bersifat optional. Menggunakan Separator pada aspen: Gambar blok diagram dan material steam, Definisikan komponen, Definisikan metode dan model perhitungan yang akan digunakan, Definisikan kondisi arus sekitar separator, Tentukan kondisi operasi separator, Run! Coloumns: Aspen menyediakan 2 type perhitungan kolom distilasi Approximate/shortcut method -DSTWU -Dist -Sfrac Rigoous Method -RadFrac -MultiFrac -PetroFrac -RateFrac (perlu lisensi) -BatchFrac(perlu lisensi) DSTWU Tekanan dipilih agar dapat memakai pendingin air (
