F L U I D I S A S I APLIKASI FLUIDISASIPENGERTIAN FLUIDISASILAJU ALIR PADA FLUIDISASI MINIMUM (VOM)TIPE FLUIDISASIFLUID-SOLID CONVEYING; PNEUMATIC CONVENYING

APLIKASI FLUIDISASISistem operasi dalam proses kimia yang menggunakan konsep fluidisasi:Reaktor (fluidized bed reactor)Pengeringan (fluidized bed drier)Transportasi partikel

Reaktor (fluidized bed reactor)i-dimethyl-benzen ammoxidation to IPN two stage turbulent fluidized bed reactor (500 ton/a) 2 unitNaphthalene oxidation to phenly acetate turbulent fluidized bed reactor (20 KT/a) 10 unitHCl and acetylene to vinyl C2H3Cl multistage fluidized bed reactor (3 KT/a,100KT/a) 3 unit

Reaktor (fluidized bed reactor)HCl and oxygen to Cl2 multistage fluidized bed reactor (300 tone/a) 1 unit

Dryer (fluidized bed dryer)

Dryer (fluidized bed dryer)

Dryer (fluidized bed dryer)

TUJUAN INSTRUKSIONALMahasiswa dapat :Menjelaskan prinsip fluidisasi Menjelaskan parameter-parameter proses dalam fluidisasiMenjelaskan fluidisasi minimumMenjelaskan tipe fluidisasiMenjelaskan prinsip Pneumatic conveying untuk transportasi sebuk padatMenjelaskan tipe aliran dalam pneumatic conveying Menggunakan persamaan/korelasi matematik fluidisasi untuk perancangan dan manipulasi kelakuan proses

PENGERTIAN FLUIDISASIUnggun diamBila suatu fluida cair atau gas dialirkan melalui unggun (tumpukan partikel padat), penurunan tekanan (pressure drop) fluida akibat dari hambatan partikel padat mengikuti persamaan Ergun:Porositas unggun: 0,55 0,75P1P2P = P1 - P2P2 < P1

PERSAMAAN ERGUN ?fS = sphericity, perbandingan luas permukaan bola terhadap luas partikel sesungguhnya pada volume yang samae=bed porosity, perbandingan volume rongga/sela unggun terhadap volume unggun Vo=superficial velocity, Vo = V.e, V = laju alir rata-rataL=tinggi unggunr=density fluidaDp=diameter partikel

PENGERTIAN FLUIDISASI (CONT.)Unggun diamUnggun terfluidakanJika laju fluida (aliran gas) dinaikkan maka pressure drop oleh tahanan partikel padat juga meningkat.

Jika laju alir fluida terus ditingkatkan, partikel padat mulai tergerak dan terangkat sampai terjadi suspensi sempurna (fluidized bed)P meningkatP konstan

PENGERTIAN FLUIDISASI (CONT.)Bila laju alir fluida dinaikkan lagi, maka partikel zat padat akan ikut mengalir seperti fluida, yang biasanya dimanfaatkan untuk transportasi zat padat bentuk partikel halus (pneumatic convenyor)

PRESSURE DROP DAN TINGGI UNGGUNA = partikel masih diam; B = saat mulai terfluidakan / fluidisasi menurun; BC = fluidisasi sempurna

Udara

L

DP

A

B

L

C

DP

Fixed bed

Fluidized bed

VOM

Superficial velocity, VO

Pressure drop dan tinggi bed

FLUIDISASI MINIMUMPressure drop unggun diam:Pressure drop unggun terfluidakan:

LAJU ALIR SEMU GAS PADA FLUIDISASI MINIMUMDua kondisi ekstrim

LAJU ALIR SEMU GAS PADA FLUIDISASI MINIMUM (cont.)Bilangan Reynold partikel :DP= diameter partikelUt= terminal velocity= density fluida= viskositas fluidaNRe,P < 1000NRe,P = 1000 - 20000

Rasio terminal velocity terhadap kecepatan fluidisasi minimumAliran laminer, NRe,P < 1 dan ukuran partikel sangat kecil:NRe,P > 1000 dan DP > 1 mm

CONTOH KASUS 1Reaktor fluidisasi menggunakan katalis padat dengan diameter partikel 0,1 mm, rapat massa 1,50 g/ml, sperisitas 0,92. Pada kondisi unggun diam, porositas 0,35, tinggi unggun 2 m. Gas masuk dari bagian bawah reaktor pada suhu 600oC, tekanan 1 atm pada viskositas 0,025 cP serta rapat massa 0,22 lb/cuft. Pada fluidisasi minimum, porositas tercapai pada 0,45. Bila fluidisasi katalis pada porositas 0,52, tentukan laju alir semu gas masuk kolom fluidisasi!

PENYELESAIAN KASUS 1

cgsbritishDiameter partikel, DP0,1 mm0,013,28 x 10-4Rapat massa partikel, P1,50 g/ml1,593,645Sperisitas, 0,920,920,92Porositas unggun diam, D0,350,350,35Tinggi unggun diam, LM2 m2006,56Temperatur gas, T600 oCTekanan gas, P1 atmViskositas gas, 0,025 cP0,000251,68 x 10-5Rapat massa gas, g0,22 lb/cuft0,0035240,22Porositas fluidisasi minimum, M0,450,450,45Porositas terfluidakan, 0,520,520,52Gravitasi, g980,66532,174

PENYELESAIAN KASUS 1

TIPE FLUIDISASIParticulate FluidizationAggregative / Bubbling FluidizationPressure drop yang besarnya konstan per satuan tinggi unggun

PARTICULATE FLUIDIZATIONPrediksi 3/(1- ) proporsional dengan V0 pada harga yang lebih besar dari V0ML= tinggi unggun LM= tinggi unggun minimum

Profile of bed expansion in particulate fluidization

Variation of porosity with fluid velocity in fluidized bed

Exponent in correlation for bed expansion

AGGREGATIVE/BUBBLING FLUIDIZATIONEkspansinya secara gumpalan dengan aliran gelombangHubungan antara fraksi ruangan yang terisi phase gumpalan dan kecepatan:tb= fraksi ruang yang terisi oleh gelembung ub= kecepatan gelembung rata-rata

Latihan mandiriReaktor fluidisasi menggunakan katalis padat dengan diameter partikel 0,25 mm, rapat massa 1,50 g/ml, sperisitas 0,90. Pada kondisi unggun diam, porositas 0,35, tinggi unggun 2 m. Gas masuk dari bagian bawah reaktor pada suhu 600oC pada viskositas 0,025 cP serta rapat massa 0,22 lb/cuft. Pada fluidisasi minimum, porositas tercapai pada 0,45. Hitung Hitunga. laju alir semu minimum (VM) gas masuk kolom fluidisasi! b. tinggi unggun jika Vo = 2VMc. Pressure drop pada kondisi Vo = 2,5VM