Lampiran Neraca Massa dan Panas Prarancangan Pabrik Anilin dari Nitrobenzene.xlsx
METILANILIN DARI ANILIN DAN METANOL
66
PRA RANCANGAN PABRIK METILANILIN DARI ANILIN DAN METANOL KAPASITAS 15.000 TON/TAHUN TUGAS AKHIR Oleh: Wihdan Hidayat (01 521 070) Alphadian Prasetia (02 521 009) JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA JOGJAKARTA 2007
Transcript of METILANILIN DARI ANILIN DAN METANOL
PRA RANCANGAN PABRIK
METILANILIN DARI ANILIN DAN METANOL
KAPASITAS 15.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Oleh:
Wihdan Hidayat (01 521 070)
Alphadian Prasetia (02 521 009)
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA
JOGJAKARTA
2007
PRA RANCANGAN PABRIK
METILANILIN DARI ANILIN DAN METANOL
KAPASITAS 15.000 TON/TAHUN
SKRIPSI
Diajiikan kepada Jurusan Teknik Kimia
Fakultas Teknologi Industri
Universitas Islam Indonesia
Jogjakarta guna melengkapi syarat-syarat
untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Kimia
Oleh:
Wihdan Hidayat (01 521 070)
Alphadian Prasetia (02521009)
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA
JOGJAKARTA
2007
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN HASIL
TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK
Saya yang bertanda tangan di bawah ini,
Nama : Wihdan Hidayat Nama : Alphadian Prasetia
No. Mahasiswa : 01521070 No.Mahasiswa : 02 521 009
Mcnyalakan bahwa seluruh hasil penclitian ini adalah hasil karya saya sendiri.Apabila di kcnuidian hari terbukli bahwa ada beberapa bagian dari karya iniadalah bukan hasil karya sendiri, maka saya siap menanggung resiko dankonsekuensi apapun.
Demikian pernyataan ini saya buat, scmoga dapat dipcrgunakan sebagaimanamestinya.
Yogyakarta, 7 Juni 2007
^K^Jb*^. k^ (y-
Wihdan Hidayat Alphayian Piasetia
HALAMAN PERSEMBAHAN
VI
KATA PENGANTAR
\-
Assalamu'alaikum Wr, Wb.
Puji dan syukur terlimpah bagi Allah SWT, atas berkat rahmat dan ridho-
Nya maka penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Sholawat serta salam
penulis sampaikan kepada Nabi Muhammad saw sebagai pembawa rahmat di
muka bumi.
Dengan segenap ketulusan hati, pada kesempatan ini penulis ingin
menyampaikan ucapan terima kasih kepada :
1. Bapak Fathul Wahid, ST, MSc. Dekan Fakultas Teknologi Industri.
Universitas Islam Indonesia.
2. Dra. Hj. Kamariah Anwar, MS. Ketua Jurusan Teknik Kimia, Universitas
Fakultas Teknologi Industri, Universitas Islam Indonesia.
3. Bapak Ir. Bachrun Sutrisno, M.Sc. Selaku Dosen Pembimbing I.
4. Bapak Ir. Muhadi Ayub Wasitho, M.Eng. Selaku Dosen Pembimbing II
5. Untuk partner atas kelucuan dan keharmonisannya selama pengerjaan TA.
6. Semua temen-temen Teknik Kimia angkatan 1997-2006 yang tidak dapat
disebutkan satu persatu.
7. Seluruh civitas akademika UII.
8. Dan semua pihak yang telah mendukungku dalam penyelesaian Tugas
Akhir ini.
VII
Penulis sadar bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempuma. Oleh karenaitu kritik dan saran sangat penulis harapkan.
Harapan penulis semoga Tugas akhir ini dapat bermanfat bagi semua pihak.Amin.
Jazakumullah Khairan Katsira
Wassalamu 'alaikum Wr, Wb.
Jogjakarta, Juli2007
Penulis
Vlll
BAB III PERANCANGAN PROSES
3.1 Uraian Proses 16
3.2 Spesifikasi Alat 17
3.3 Peraancangan Produksi 68
BAB IV PERANCANGAN PABRIK
4.1 LokasiPabrik 76
4.2 Letak Pabrik 78
4.3 Tata Letak Alat Proses 80
4.4 Utilhas 84
4.5 Organisasi Perusahaan 90
4.6 Evaluasi Ekonomi 102
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan 139
DAFTAR PUSTAKA 140
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel I.l Tabel Ekspor Impor Metilanilin di Indonesia 3
Tabel IV.l Tabel Penjadwalan Tugas Shift Karyawan 99
Tabel IV.2 Tabel Gaji Karyawan 100
Tabel IV.3 Tabel Harga Alat Proses 107
Tabel IV.4 Tabel Harga Alat Utilitas 115
Tabel IV.5 Tabel Harga Alat Lokal Utilitas 115
XI
No Tahun Ekspor (kg) Impor (kg)1994 859.314
1995 13.968 934.924
1996 22.704 724.727
1997 713.510
1998 24.978 837.859
1999 81.257 821.136
2000 95.000 1.438.019
2001 1.090.223
2002 2.151.680
Tabel 1. Dataekspor-impor metilanilin di Indonesia
Dengan menggunakan microsoft excel didapat persamaan garis regresipolynomial:
2.500.000
2.000 000
as
*• 1,500,000
n 1,000.000
500.000
850,314 * ♦ 837.85%21.136724,72713.510
♦
1.OD0.223
Scricil
•Poly.(Scricsl)
0 ' 4 (, g jo
Periode(Tahun) " 5604.x-*- 43923x' >G4472x <35084
Gambar I.l Grafik Regresi polynomial kebutuhan metilanilin
Y= 5694.x3 - 43923.x2 + 64472.x + 85084
Misal untuk kebutuhan tahun 2010 sebesar :
X (periode tahun) = 2010 - 1994 = 17
Sehingga y=5694xl73 - 43923x172+64472xl7+85084 =16.461.983 kg
Atau 16.461.983 kg = 16.461 ton
Pada dasarnya ada dua faktor yang mempengaruhi dalam pemilihan
lokasipabrik yaitu faktorprimer dan faktor sekunder.
1. Faktor primer meliputi:
a. Letak pabrik terhadap pasar (market oriented)
b. Letak pabrik terhadap sumber bahan baku (raw material oriented)
c. Tersedianya sarana transportasi (transportasi oriented)
d. Adanya tenaga kerja yang murah (labour oriented)
e. Tersedianya sumber air, tenaga listrik dan bahan bakar yang cukup
(power oriented)
2. Faktor sekunder meliputi:
a. Harga tanah dan gedung
b. Kemungkinan perluasan pabrik.
c. Tersedianya tempat perbelanjaan untuk kepentingan pabrik.
d. Keadaan masyarakat daerah (adat istiadat, keamanan dan sikap).
e. Keadaan tanah dan iklim.
Dengan memperhatikan faktor-faktor diatas, maka pembangunan pabrik
metilanilin dipilih di kawasan industri Tangerang, Banten dengan
pertimbangan bahan baku, pemasaran, sumber energi dan sumber air.
a. Bahan baku pembuatan metilanilin yaitu anilin dan metanol mudah
didapat karena kelancaran arus masuk bahan baku meliputi palabuhan
Tanjung Priok yang dekat dengan lokasi pabrik.
b. Pemasaran produk metilanilin diutamakan untuk memenuhi kebutuhan di
kawasan industri Jabotabek dan daerah-daerah lain. Sedangkan untuk
Dalam pra rancangan pabrik metiIa„Ui„ ini dipilih proses yang pertama yaitureaksi ani,in dan metano. dengan katalisator alumina karena proses ini lebihsederhana dan bahan bakunya mudah diperoleh dengan harga yang lebih murah.Untuk proses kedua, bahan bakunya semua berasa, dari luar negeri dengan hargayang mahal. Ditinjau dari potensia, ekonomi. proses pertama iebihmenguntungkan diba^iing proses kedua. Konversi yang didapat pada prosespertamalebih tinggi.
Seiain i,u jika diliha. dari kondisi operas! juga lebih aman reaksi pertamayakni antara anilin dan metanol karena berjalan pada tekanan 30-60 psi.sedangkan reaksi yang kedua metnamin dengan chiorobenzen berjalan padatekanan 900-1100 psi.
. Metanol
Kenampakan : cairan tidak berwama
Rumus molekul : CH3OH
Berat molekul : 32,043 kg/kmol
Titik didih : 64,7°C
Titik leleh : - 97,8°C
Suhu kritis :240°C
Tekanan kritis : 77,7 atm
Spesific gravity : 0,792
Viskositas(25°C) : 0,541 cp
Kapasitas panas : 0,344 kkal/kg
Kelarutan : dapatcampur denganair
Kemurnian : 99%
1%H20
11
c Bahan Pembantu
1. Katalis alumina
Spesifikasi: A1203 86%, 5% copper, 9% calcium oxide
Bentuk: pellet
2. Hidrogen
Kenampakan
Rumus molekul
Berat molekul
Titik didih
Titik leleh
Spesifik gravity
Kelarutan
Kemumian
: gas,tidak berwama
:H2
: 2,016
:-252,7°C
: -259,1°C
: 0,0709
:2,1 ccper 100 gram air
: 98,2%
2,8% nitrogen
12
BABV
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Pabrik Metilanilin dengan kapasitas 15.000 ton/tahun dari Methanol dan Ailin
digolongkan sebagai pabrik beresiko rendah karena bahan yang diolah adalah bahan yangtidak mudah meledak dan beroperasi pada tekanan yang rendah.
Analisis kelayakan pabrik tersebut adalah sebagai berikut:
1. Keuntungan sebelum pajak sebesar Rp 66.901.427.349,52 per tahun dan sesudah
pajak sebesar Rp 33.450.713.674,76 per tahun.
2. Return On Investment (ROl) sebelum pajak sebesar 45,07 %dan sesudah pajak
sebesar 22,53 %. Syarat ROI sebelum pajak untuk pabrik beresiko rendah
minimum 11 % (Aries and Newton, P 193)
3. Pay Out Time (POT) sebelum pajak sebesar 1,82 tahun dan sesudah pajak 3,07tahun. Syarat POT sebelum pajak untuk pabrik beresiko rendah maksimum tahun
(Aries and Newton, P 196)
4. Break Even Point (BEP) sebesar 42,15 %. Nilai BEP untuk pabrik kimia pada
umumnya adalah 40 % - 60 %
5. Shut Down Point (SDP) sebesar 25,46 %
6. Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 27,63%
137
138
Suku bunga deposito dan pinjaman rupiah untuk 12 bulan rata-rata berkisar 13%(Bank BPD cabang Gentan). DCF diisyaratkan minimum 1,5 kali suku bungapinjaman Bank yaitu sekitar 19,5%
Dari hasil analisis kelayakan di atas dapat disimpulkan pendirian pabrik Metilanilin dariMethanol dan Anilin dengan kapasitas 15.000 ton/tahun cukup menarik untuk dikaji lebihlanjut.
139
DAFTAR PUSTAKA
Aries RS., and Newton, R, D., 1954, Chemical Engineering Cost Estimation,' Mc. Graw Hill Book Co., New York.
Badan Pusat Statist*, 2003, Statistik Perdagangan Luar Negeri - Ekspor, Jilid 2,Badan Pusat Statistik, Jakarta.
Badan Pusat Statistik, 2003, Statistik Perdagangan Luar Negeri - Impor, Jilid 2,Badan Pusat Statistik, Jakarta.
Brown, G, G., 1950, Unit Operation, John Wiley and Sons. Inc., New York.Browneli, L. E., and Young, E. H., 1959, Process Equipment Design, John
Wiley and Sons. Inc., New York.
Coulson, J.M and Richardson, J.F, 1989, Chemical Engineering, vol 6, PergamonInternational Library of Science.
n«.M TT1951 United State Patent Office, Production of Secondary Aromatic^A^^™*W*« ComPa^ San FranSiSC° Califorma "^
ofDelaware.
Dean, J.A, 1934, Lange *Handbook ofChemistry, tweleft ed, Mc Graw Hill BookCompany, New York.
Fvans Frank L Jr 1974, Equipment Design Handbook for Refiners and' Chlmica\Plant, Vol II, Guilf Publishing Company, Houston Texas.
Faith Keyes and Clark, 1981, Industrial Chemical, 2"d edition, John Wiley andSons Inc., New York.
Groggins, P.H, 1958, Unit Process in organic Synthesis, Mc. Graw Hill Book,Kogakusha, Tokyo
Geiringer, P.L, 1962, Handbook of Heat Transfer Media, Reinhold PublisingCopoporation, New York
Kern, D. Q., 1950, Process Heat Transfer, Mc. Graw Hill Book, Kogakusha,Tokyo.
Kirk Othmer, D. F., 1959, Encyclopedia of Chemical Technology, 2nd edition,John Wiley and Sons. Inc., New York.
140
^X^S^^*"*"—. second edition, John
M° t£KS£ '9H *-"—^ ^-' «** Mc. Graw Hi,,Mc Cabe, W. L., and Smith J r wk „ • „
^^ wf"' 19?4' ^"^ CW™> #«W, Hand R >& ,•Wiley and Sons, New York. ^ 6 edition> John
Petter, M. S., and Timmerhaus K n pi
*«*~** Me. ta'iXttT***P°We"NewU9H ""* °-*-^ *"*«* Me Graw Hill Book Co..
^•^•''̂ '̂̂ ^^^.ed.PTGramediaPustakaUtama,Sularso dan Tahara H IQQi p
Jakarta. ' ' l"h P°mpa dan Compressor, Pradnya Paramita,Smith, J.M and Van Ness H r low f , j
r*—'«•3ed. u£^Z°^%°l^™«ng
w-i-3
(tfO
^2
ON
+
ih3
103
gJS
c3
DO
C
-0.S
\°
^5
NERACA MASSA
Neraca massa dihitung menggunakan excel
Direncanakan dalam 1 tahun pabrik beroperasi selama 330 hari.
Kecepatan produksi = 15.000 — x - Ath 330 hari 24 jam
= 1893,9394 kg/jam
Persamaan reaksi kimia:
C6H5NH2 + CH3OH
Konversi Aniline = 0,98
Berat molekul komponen:
BMH2
BMN2
BM CH3OH
BMH2O
BM C6H5NH2
BM C6H5N02
BM C6H5NHCH3
Kemurnian bahan baku
H2
N2
CH3OH
H20
C6H5NH2
C6H5N02
= 2 kg/kmol
= 28 kg/kmol
= 32 kg/kmol
= 18 kg/kmol
= 93 kg/kmol
= 123 kg/kmol
= 107 kg/kmol
= 98,2 %mol
= 1,8 %mol
= 99 % berat
= 1 % berat
= 99,5 % berat
= 0,5 % berat
\hari 1000£gx x
\ton
-C6H5NHCH3 + H2O
Kemurnian produk Methylaniline yang diinginkan = 99 %
1. REAKTOR
Perbandingan bahan masuk reaktor :
C6H5NH2: CH3OH : H2= 1 : 1,5 : 2,5 (Perry)
Basis perhitungan =100 kmol C6H5NH2 umpan masuk reaktor
Maka : CH30H masuk reaktor = 1,5 x 100 kmol/jam =150 kmol/jam (nBo)
H2 masuk reaktor = 2,5 x 100 kmol/jam = 250 kmol/jam
N2 masuk reaktor = 1,8/98,8 x 250 kmol/jam = 4,5918 kmol/jam
Recycle dari perhitungan excel:
Recycle
Komponen Hasil condenser parsial Hasil atas menara distilasi 1
Kmol/jam Kg/jam Kmol/jam Kg/jam
H2 250,0000 500,0000 - -
N2 4,5918 128,5714 - -
CH3OH 0,2627 8,4060 51,4786 1647,3160
H20 0,1477 2,6585 0,9244 16,6396
C6H5NH2 0,0002 0,0166 - -
C6H5N02 0,0000 0,0013 - -
C6H5NHCH3 0,0062 0,6584 - -
Umpan segar :
1. CH3OH = 150 kmol/jam - 0,2627 kmol/jam - 51,4786 kmol/jam
= 98,2587 kmol/jam = 3144,2780 kg/jam
H20 = 1/99 x 3144,2780 kg/jam
= 31,7604 kg/jam = 1.7645 kmol/jam
2. C6H5NH2 = 100 kmol/jam - 0,0002 kmol/jam
= 99,9998 kmol/jam = 9299,9834 kg/jam
C6H5N02 = 0,5/99,5x9299,9834 kg/jam= 46,7336 kg/jam =0,3799 kmol/jam
Umpan masuk reaktor = umpan segar + recycle
= 250,0000 kmol/jam = 500,0000 kg/jam
= 4,5918 kmol/jam = 128,5714 kg/jam
= 150,0000 kmol/jam = 4800,0000 kg/jam
= 2,8366 kmol/jam = 51,0585 kg/jam
= 100,0000 kmol/jam = 9300,0000 kg/jam
= 0,3800 kmol/jam = 46,7349 kg/jam
C6H5NHCH3= 0,0062 kmol/jam = 0,6584 kg/jamkonversi Aniline yang bereaksi =XA =98 %=0,98 (US Patent)Reaksi : C6H5NH2 + CH3OH C6H5NHCH3 + H20
C6H5NH2 bereaksi = C6H5NH2 umpan x konversi
= nAo.XA
= 100 kmol/jam x 0,98
= 98 kmol/jam = 9114 kg/jam
C6H5NH2 sisa = nAo (1 -XA)
= 100 (1-0,98) kmol/jam
= 2 kmol/jam = 186 kg/jam
CH3OH bereaksi = C6H5NH2 bereaksi
= 98kmol = 3136kg
CH3OH sisa = nBo - nAo.XA
= (150-98) kmol/jam
= 52 kmol/jam = 1664 kg/jam
C6H5NHCH3 terbentuk =C6H5NH2 bereaksi +recycle= 98 kmol/jam + 0,0062 kmol/jam
H20 terbentuk =C6H5NH2 bereaksi +recycle= 98 kmol/jam + 2,8366 kmol/jam
H2
N2
CH3OH
H20
C6H5NH2
C6H5N02
Neraca massa reaktor :
Recycle condenserparsial (kg/jam)
Recycle menaradistilasi 1 (kg/jam)
Keluar 1(kg/jam)
2 CONDENSOR PARSIAL-SEPARATORMemisahkan H2 dan N2 dari campuran gas keluar reaktor untuk direcycle sebagaiumpan masuk reactor. H2 dan N2 adalah komponen non condensable sehmggatidak ikut mengembun sedangkan campuran gas-gas lain dapat mengembun(condensable).Untuk mendapatkan fase gas dan cair maka kondisi operasi condensor parsialdihitung menggunakan persamaan Antoine :
BLnP°=A
T + C
Harga A,B, dan Cuntuk komponen kondensable (Reid)Komponen
CH3OH
H20
C6H5NH2
18,5875
18,3036
B
3626,55
3816,44
-34,29
-46,13
C6H5N02
C6H5NHCH3
16,6748
16,2456
16,3060
3857,52
3655,26
3756,28
-73,15
-103,80
-80,71
Menentukan K, V, dan L dengan rumus :K = P7P
(L/VK +l)L = F-V
Perhitungan:
Ptotal =Pkeluar reaktor =2,467 atm =1874,6792 mmHgDicoba =perbandingan cair uap (L/V), P, dan T
Sampai diperoleh L/V coba =L/V hitungDicoba : L/V = 606,650
P= 1,23 atm =934,8124 mmHg
T = 375,7 K= 102,7°C
L/V hitung =252,8060/0,4167 =606,650Komposisi hasil
•> kondisi operasi coba benar
Neraca Massa condensor parsial
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar
Fase gas (kg/jam)H, 500,0000 500,0000
Fase cair (kg/jam)
N, 128,5714 128,5714
H20 1664,0000 8,4060 1655,5940CH3OH 1815,0585 2,6585 1812,4000C6H5NH2
C5H5N02
186,0000
46,7349
0,0166
0,0014
185,9834
46,7335C6H5NHCH3 10486,6584 0,6584 10486,0000
Total14827,0232
640,3123 14186,7109
14827,0232
3. MENARA DISTILASII
Memisahkan sebagian besar metanol dari campuran fase cair condensorparsial untuk direcycle sebagai umpan masuk reaktor. Metanol dipisahkan sebagaihasil atas dengan konsentrasi 99 %yaitu sebanyak 99,5 %metanol umpan menaradistilasi I.
Light key component = CH3OH
Heavy key component = H20
Hasil atas :
CH3OH=99,5/100 x51,7373 kmol/jam=51,4786 kmol/jam= 1647,3160kg/jaH20 =1/99 x1647,3160 kg/jam =16,6396 kg/jam =0,9244 kmol/jam
Hasil bawah :
CH3OH
H20
C6H5NH2
C6H5N02
m
- (51,7373-51,4786) kmol/jam= 0,2587 kmol/jam=8,2780kg/jam= (100,6889-0,9244)kmol/jam
=99,7645kmol/jam=l 795,7604 kg/jam= 1,9998 kmol/jam = 185,9834 kg/jam= 0,3799 kmol/jam =46,7335 kg/jam
C6H5NHCH3= 98,0000 kmol/jam =10486,0000 kg/jam
Neraca massa menara distilasi I:
Komponen Masuk (kg/jam)
Hasil atas (kg/jam)Keluar
Hasil bawah (kg/jam)H,0
CH3OH
C6H5NH2C6H5NQ2
1812,40001655,5940
185,9834
C6HSNHCH,46,7335
10486,0000
Total14186,7109
16,63961647,3160
1663,9556
1795,76048,2780
185,9834
46,733510486,000012522,7553 114186,7109 1
4. MENARA DISTILASI II
Memisahkan sebagian besar metilanilin dari campuran hasil bawah menaradistilasi 1untuk diambil sebagai produk. Metilanilin dipisahkan sebagai hasilbawah dengan konsentrasi 99 %yaitu sebanyak 99,5 %metilanilin umpan menaradistilasi II.
Light key component = C6H5NH2
Heavy key component = C6H5NHCH3
Hasil bawah :
C6H5NH2
C6H5N02
C6H5NHCH3
Hasil atas :
CH3OH
H20
C6H5NH2
C6H5NHCH3
- (100/99x10433,57)- 46,7335-10433,57kg/jam=58,6561 kg/jam =0,6307 kmol/jam=0,3799 kmol/jam =46,7335 kg/jam= 99,5/100 x98kmol/jam
=97,5100kmol/jam=10433,57kg/jam
=0,2587 kmol/jam= 8,2780 kg/jam=99,7645kmol/jam=1795,7604 kg/jam
=1,9998 -0,6307 kmol/jam =1,3691 kmol/jam=l27,3273 kg/jam=98 -97,51 kmol/jam =0,49kmol/jam =52,43kg/jam
Neraca massa menara distilasi II
Komponen I Masuk (kg/jam) Keluar
H,0
CH3OH
C6H5NH2C6H5NQ2
C6H5NHCH3
Total
1795,76048,2780
185,983446,7335
10486,0000
14186,7109
Hasil atas (kg/jam)1795,7604
8,2780
Hasil bawah (kg/jam)
127,3273
52,43001983,7957
58,656146,7335
10433,570010538,959614186,7109
Untuk kapasitas 15.000 ton metilanilin/th =1893,9394 ton/th maka setiap aruspada neraca massa dikalikan dengan faktor koreksi.
Faktorkoreksi=i^^i=0 179710538,9596 '
Sehingga di dapat neraca massa untuk kapasitas 15.000 ton/th sebagai berikut:1. Reaktor
Komponen
H,
N,
H,0
CH3OHC6H5NH2C6H5N02C6H3NHCH3
Total
Umpan segar(kg/jam)
5,7076
565,05311671,2850
8,3984
2250,4441
Masuk
Recycle condenserparsial (kg/jam)
89,854223,1054
0,47781,51060,0030
0,00020,1183
115,06952664,5404
2. Condensor Parsial dan Separator
Masuk (kg/jam)
Recycle menaradistilasi 1 (kg/jam)
2,9903296,0365
299,0268
Keluar
(kg/jam)
89,854223,1054
326,1812299,034833,4258
8,39861884,5404
2664,5404
Komponen
H7 89,8542
KeluarFase gas (kg/jam)
89,8542Fase cair (kg/jam)
N,
H20
CH3OH
C6H5NH2QH^NOT~
iQgNHCTaTotal
23,1054326,1812299,0348
"1^4258"83986
1884,5404
2664,5404
23,1054
1,5106
0,4778
0,0030
0,0002
0,1183
115,0695
325,7035297,524133,4228
8,39841884,4221
2549,47092664,5404
3. Menara Distilasi I
Komponen
H20
CH3OHC6H5NH2C6H5N02QH5NHCH3
Total
Masuk (kg/jam)
4. Menara Distilasi II
325,7035297,5241
33,42288,3984
1884,4221
2549,4709
Hasil atas (kg/jam)Keluar
2,9903296,0365
299,0268
Hasil bawah (kg/jam)322,7132
1,487633,4228
8,39841884,42212250,4441
2549,4709
Komponen
H,0
CH3OHC6H5NH2C6H5N02CsHsNHCHj
Total
Masuk (kg/jam)
322,71321,4876
33,42288,3984
1884,4221
2250,4441
Keluar
Hasil atas (kg/jam)322,7132
1,487622,8818
9,4221356,5047
Hasil bawah (kg/jam)
10,54108,3984
1875,00001893,93942250,4441
10
REAKTOR FIXED BED
Fungsi : Mereaksikan antara anilin ( C6H5NH2 ) dengan metanol ( CH3OH )membentuk methylanilin (C6H5NHCH3) sebanyak 2664,5404 kg/j dalam fasa gasdengan bantuan katalisator padat.
Jenis Alat: Reaktor Fixed bed
Reaksi : C6H5NH2 + CH3OH- C6H5NHCH3 + H20
Katalis :5%copper, 9% calcium oxide, 86 %alumina
Konversi: 98% = 0,98
Kondisi operasi:
Suhu = 276,91-365,07°C Tekanan
Sifat reaksi =eksotermis Kondisi proses =non adiabatis
umpan
Pendingindowterm
= 3 atm
produk
Neraca massa masuk reaktorKgmol/jam
C6H5NH2
C6H5N02
C6H5NHCH3
Jumlah
Maka pada saat konversi = XanA = nAo(l-Xa)
nB = nBo - nAo . Xa
nC = nAo . Xa + nCo
nD = nAo . Xa + nDo ±
nt = nA + nB + nC + nD
Neraca massa keluar reaktor
Komponen
H2
N2
CH3OH
H20
C6H5NH2
C6H5N02
C6H5NHCH3
Jumlah
Kgmol/jam
44,9271
0,8252
9,3448
18,1212
0,3594
0,0683
17,6125
91,2585
Kg/jam
"89T8542
23,1054
862,6002
9,1757
1671,2880
8,3986
0,1183
Kg/jam
89,8542
23,1054
299,0348
326,1812
33,4258
8,3986
1884,5404
2664,5404
11
Konsanta kecepatan reaksi :
A + B - C + D
Dengan kecepatan reaksi:
-rA = k . CA. CB
Pada reaktor fixed bed berlaku
0=CAo. f-^LH-rA)
-CAo. J- ^k.CA.CB
CAo f dXA!-,k JCAo2(l-XA)(M-XA)
= 1 r dXAk.CAo *(\-XA)(M-XA)
k= 1 [ dXAO.CAo >(\-XA){M - XA)
1 , M-XAIn
(M-1)0. CAo M(\-XA)
CAo=^ JL
XA
0
nt R.T
nt = nA + nB + nC + nD
= 0,3594 + 9,3348 + 17,6125 + 18,1212= 45,4279
M=nBo = 26^9563nAo 17,9708
ln JAj-XA_ ,„(M-l)0.C4o A/(l-X4)
12
17,9708 Y45,4279
3 atm(l,5-l)2,8det.
S2,06ltatm/gmolK
1(M -1) 6,77.10"
(. 1,5-0,98 , 1,5-0In In
V 1,5(1-0,98) 1,5(1-0)J
_ 14770,9705(1,8281-0)
(M-l)
_ 27002,8112 cm3 Igmol det(1,5-1)
= 54005,6224 cnvVgmol det
In1,5 -XA
1,5(1 -XA)0,98
0
Jadi pada suhu T, = 325°C = 598 K
T2 = T,+ 10°C
= 335°C = 608 K
ki = 54005,6224 cmVgmol det
k2 = 2 .ki
k2 =108011,2448 cmVgmol det
Persamaan Arhenius
k = A e ("E/RT)
atau :
lnk = lnA-E/RT > B =-E/R
In k = In A - B/T
maka
In ki = In A + B/T,
In k? = In A + B/T^ -
f
In kj/k2 = BV7! T2 J
In 0,5 = B( 1 1
598 608
-0,6931 =2,75.10~5
B = -25200,007
In ki = In A + B / T,
In54005,6224 = InA + (-25200,007 / 598)
B
13
dimana
dTs
dz= perubahan suhu pendingin persatuan panjang
U = overall heat transfer
nAo = mol A mula-mula, gmol
Do = diameter luar pipa
Ts = suhu pendingin
T = suhu
(£m.cp) pendjngjn= kapasitas panas pendingin
18
Pressure Drop
Pressure Drop gas dalam pipa berkatalis dapat diperkirakan dengan persamaan
11.6, Rase :
(\-s)G_Dp
gc.dP_l50^-sy M
fk= 1,75+ 150
dpdz Dp.ff.gc
dimana :
dp/dz = perubahan tekanan per satuan panjang
fk = faktor friksi
G = kecepatan massa per satuan luas
Dp = diameter partikel
pf= densitas gas
gc = konstanta gravitasi
e = porositas katalis
fk.G2
fjs.dz s3 Dp2
Persamaan diatas dapat ditulis
Dp.G
1
V z
+ 1,75^^
19
Panas Reaksi
Panas reaksi dihitung berdasarkan selisih panas pemebentukan (AHf) pada suhu
referensi 25°C ditambah nilai integrasi beda kapasitas panas.
AHR° = AHf produk - AHfreaktan
AHrT=AHr°+ \Acp.dT298
Reaksi: C6H5NH2 + CH3OH
(Smith, Vaness)
-*• C6H5NHCH3 + H20
Komponen AHf A B C D
C6H5NH2 111,25 63,288 9,896.10' -2,358.10-J 2,329.10-*
CH3OH -201,17 40,152 3,104.10-' -1,029.10"3 1,459.10"6
C6H5NHCH3 88 108,285 6,146.10-' -1,520.10"3 1,658. 10"6
H20 -241,80 93,053 -3,995.10-' -2,110.10-3 5,347. 10"7
Satuan : kJ / mol K
AHR° = AHf produk - AHfreaktan
AHR° = (88-214,80)-(111,55-201,17)
= -64,18kJ/molK
kal= -64180 J/molKx
4,186J
= -15332,0593 kal/mol K
T
AHrT=AHr°+ JAcp .dT (Smith, Vaness)298
r
=AHR° + j(AcpA +AcpBT+AcpCT2 +AcpDT3 )dT298
AHR° + |(96,8977-7,2537.10"'r+l,6562.10"3r2-l,5965.10"6r3)fifr298
-64,18 + [ 96,8977( T-298 ) + !/2 (-7,2437.10_,)( T2-2982 ) + 1/3
(l,6562.10"3)(T3-2983) + V< (-1,5965.10"6)(T4-2984)]
Overall Heat Transfer
1. Koefisien transfer panas pipa luar (hio)
dari persamaan 6-2 Kern, diperoleh :
Hi = 0,027Dp.Gt
.0,8
cp.fiiAn
H J y k J
Dimana :
Dp = diameter partikel katalis
Di = diameter dalam pipa
k = konduktivitas termal
u = viskositas gas
cp = panas jenis gas
Gt = kecepatan massa per satuan luas
Hi = koefisien transfer panas pipa dalam
IDHio = Hi
OD
( i. ^
Di)
2. Koefisien transfer panas dinding pipa dalam shell (Ho)
Dari persamaan hal 137 Kern, diperoleh :
Ho = 0,36De.Gp
VP ,
.0,8
CPP -MP
kp
1/3
J
k£^Dej
Dimana :
De = diameter equivalent
kp = konduktivitas termal pendingin
up = viskositas pendingin
cpp = panas jenis pendingin
Gp = kecepatan massa pendingin per satuan luas
Ho = koefisien transfer panas pipa dalam
3. Koefisien transfer panas gabungan (U)
dari persamaan Kern hal 106
ho.hioUc
ho+hio
20
Diameter Equivalent (De) (pers 7-3 , kern)
4x(Pt2-7tOD2/4) .De= —- in
n.OD
4Pt2-nOD2De=
A.n.OD
Diameter shell (IDs)
Diameter shell yang dipakai untuk Nt pipa
Luas shell: As=1,1. Nt. Pt2
22
\A.AsDiameter shell: IDs = J——
V x
Katalisator
Katalis yang digunakan : 5% copper, 9% calcium oxide, 86% alumina
- bentuk : pellet
- ukuran : D = 3/8 in = 0,9525 cm (Rase)
H = 3/8 in = 0,9525 cm
- bulk density = pkatalis (1-0,36) g/cm3= 3,5(1-0,36)
= 2,24 g/cm3
- umur katalis = 1 tahun
Diameter Partikel (Dp)
Diameter partikel katalis yang equivalent dengan diameter bola dengan volume
yang sama dengan volume katalis.
Volume katalis = n D2/4 . H
_ 3,14(0,9525cm)2.0,9525cm4
= 0,6783 cm3
Volume bola = Volume katalis
= 7i Dp2/6
23
maka : Dp = \\Vb.6
7C
0,6783cm3.6
V 3,14
= 1,0903 cm
Pemilihan Pipa
Dalam pemilihan pipa harus diperhatikan faktor perpindahan panas, pengaruhbahan isian di dalam pipa terhadap koefisien transfer panas konversi diketik oleh
Colburn (Smith, P.571) dan diperoleh hubungan pengaruh rasio (Dp/Dt) atauperbandingan diameter katalis dengan diameter pipa dengan koefisien transferpanas pipa berisi katalis disbanding koefsien transfer panas konveksi pada dinding
kosong.
Dp/Dt 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25
hw/h 5,5 7,0 7,8 7,5 7,0
Dimana:
Dp/Dt = rasio diameter katalis per diameter pipa
hw/h = rasio koefisien transfer panas pipa berisi katalis disbanding koefisien
transfer panas pada pipa kosong
Dari data diatas diperoleh (hw/h) maksimal terjadi pada 7,8 pada (Dp/Dt) = 0,15
Dp/Dt = 0,15
Dp 1,0903cm _.,__ .„,,-.(pipa) Dt = —— = = 7,2687 cm = 2,8617 inVFF 0,15 0,15
Dipilih pipadengan ukuran standar (Kern, table 11)
Nps = 3 in
OD = 3,5 in =8,89 cm
ID = 3,068 in = 7,7927 cm
Sch = 40
24
Jumlah pipa
Ditentukan berdasarkan turbulensi gas dalam pipa berkatalis dalam suatu reaksi
kasus terjadi tumbukan molekul yang optimum keadaan tersebut terjadi bila
keadaan turbulen yaitu bilangan reynold Re diatas 3100
. . luas area bolaSpencity , \|/ =
luas area katalis
Luas area bola = n Dp
= 71(1,0903 cm)2 = 3,7327 cm2
7tD2Luas area katalis = n D H + 2
=3,14 (0,9525 cm) (0,9525 cm) +2344.(0,9525 cm)2
= 2,8488 cm2+1,4244 cm2
= 4,2732 cm2
3,7327cm2maka \i/ = — 0,8735
4,2732cm2
Dari fig 223 Brown diperoleh e = 0,36
a. Jumlah pipa maksimum
Terjadi bila fluida dalam pipa pada keadaan turbulen minimum Re= 3100
FRe.Dp.GtRe= -
M
dari fig 219 Brown FRe = 55
viskositas = 0,0215 cp = 0,000215 g/cm.det
Dp= 1,0903 cm
Maka :
31Q0_ 55.1,0903 cm .Gt0,000215 g/cm.det
0,6665 g/cm det = 59,9665 cm . Gt
Gt= 0,0111 g/cm2 det
Kecepatan gas = 2664,5549 kg/j = 740,1541 g/det
Konsanta kecepatan reaksi:
A + B - C + D
Dengan kecepatan reaksi:
-rA = k . CA. CB
Pada reaktor fixed bed berlaku
dXA0=CAo . J
=CAo. J
{-rA)
dXA
k.CA.CB
CAo r dXA
!-,k JCAo2(\-XA)(M-XA)
1 r dXA
k =
hk.CAo J(l-XA)(M-XA)
1 r dXA
0.CAo J(l-XA)(M-XA)
1 , M - XAIn
(M-1)0. CAo M(l-XA)
„. nAo PtCAo =
XA
0
nt R .T
nt = nA + nB + nC + nD
= 0,3594 + 9,3348 + 17,6125 + 18,1212
= 45,4279
.. nBo 26,9563M= = — = 1 5
nAo 17,9708
1 , M-XAIn
(M-1)0. CAo M(\-XA)XA
0
12
(1,5-1)2,8 det.17,9708 Y 3o/m45,4279 S2,06ltatm/gmolK
1(M-l)6,77.10"
f 1,5-0,98 , 1,5-0In ln-
1,5(1-0,98) 1,5(1 -0),
_ 14770,9705(1,8281-0)
(M-l)
= 27002,8112 cm31 gmol det0,5-1)
= 54005,6224 cm3/gmol det
In1,5 -XA
1,5(1-XA)0,98
0
Jadi pada suhu T, = 325°C = 598 K
T2 = T,+ 10°C
= 335°C = 608 K
ki = 54005,6224 cm3/gmol det
k2 = 2 .k,
k2 =108011,2448 cnvVgmol det
Persamaan Arhenius
k = A e (-E/RT)
atau :
lnk = lnA-E/RT > B = -E/R
In k = In A - B/T
maka
In k, = In A + B/T,
In k? = In A + B/T^ -
In k,/k2 = B\T\ T2 )
( 1 1In 0,5 = B
598 608
-0,6931= 2,75.10"5
B = -25200,007
In ki = In A + B / T,
In54005,6224 = InA + (-25200,007 / 598)
B
13
10,8968 = In A-42,1405
In A = 53,0373
A=l,0809.1022
Maka:
k = Ae-E/RT = AeB^r
k= 1,0809 . 1023 e -25200'00^ cm3/gmol det
Neraca Massa Elemen Volume
Ditinjau untuk 1 pipa
Fa\
Faz+Az
z
Az
z+Az
Input - output = Accumulation
Fa\z - [Fa\z+ta +(-ra).dv] =Ace
Fa\:~Fa\^-{-ra).dv =0
-(H^~Fa\ z)= (-ra). dvMaka :
-{Fa\z+A2-Fa\2)=(-ra).^^4
T. AFA ax 7tDi2sLim - ~r~ = (-rA) .
Az->0 AZ 4
_ dFA __ k.CA.CB.nDi2.Edz A
.+ dv= e.Az
14
dXA k.CA.CB.nDi2 .eVAd'HT' 4
dXA k.CA.CB.nDi2 .e~d\7 A.FAo
™ nBCB= —nt
ILRT
~. nACA= —
nt
Pt
RT
nAo{\-xA)Pt
nt.R.T
nBo(nAo-xA)Pt
nt.R.T
Maka:
dXA= (nAo.prf k{\-xA){b-xA)nDi2e~~dT \ nt.R.T J *FAodimana:
^1= perubahan konversi persatuan panjangdz
nAo = mol A mula-mula, gmol
FAo = kecepatan molar A, gmol/det
k = konstanta kecepatan reaksi
xA= konversi
Di = diameter dalam pipa
8 = porositas katalis
R = konstanta gas ideal
T = suhu
15
Neraca Panas nada Flymen Volume
Bila ditinjau untuk 1pipa
AzW z+Az
\z+Az
16
Input - output =Accumulation
2|* " lG|z+Az+^+eJ =0
^^>(rl.-^-[©n.cp)(H^-r0) +AilRTMo.^ +u^^H
(2>.cp)r|z_('-|z+Az }.AHrt nAo AXAU A(TsT) =0Dimana A=%Do Az
Q>cp) C|,-C |^ ).aHrt nAo .AXA -U. tc Do Az (Ts-T) =0Atau
^E^IL^U^ •AXA +U. txDo Az
&-cP)(-^J=AHRT.nAo AXA
Az+U . 7c D (Ts-T)
AXALim ^L =~AH,U nAo--^-U*Do(Ts-T)Az^° Az 7? r
dT
dz
-AHRT nAo. ^ -u7t Do (Ts - T)(Zm.cp)
(Ts-T) : Az
dimana:
dTs
dzperubahan suhu pendingin persatuan panjang
U = overall heat transfer
nAo = mol A mula-mula, gmol
Do = diameter luar pipa
Ts = suhu pendingin
T = suhu
(£m.cp) Pendingin= kapasitas panaspendingin
18
Pressure Drop
Pressure Drop gas dalam pipa berkatalis dapat diperkirakan dengan persamaan
11.6, Rase :
fjs.dz e3 Dp' s3 Dp
Persamaan diatas dapat ditulis :
fk= 1,75+ 150
DpG
dp _ fk.G7dz Dp.pf.gc V £
dimana:
dp/dz = perubahan tekanan per satuan panjang
flc = faktor friksi
G = kecepatan massaper satuan luas
Dp = diameter partikel
pf= densitas gas
gc = konstanta gravitasi
e = porositas katalis
\-£
dimana:
— = perubahan konversi persatuan panjang
nAo = mol A mula-mula, gmol
Do = diameter luar pipa
R = konstanta gas ideal
Ts = suhu pemdingin
T = suhu
(£m.cp) = kapasitaspanas
AHRt= panas reaksi pada T
dx/dT =perubahan konversi per satuan panjang
Neraca Panas Pendingin pada Elemen Volume
Az
z+Az
pipa
Input -output = Accumulation
[U.A.(Ts-T) +£m.cp) ^ ( »| ^ _To }]. (Zm cp) ^ ( n
U.A.(Ts-T) +©n.cp) „„„„•„ (* | z+Az - »|, )=0Dimana : A = 7tDo Az
U.7rDoAZ.(Ts-T) +(Zm.cp)pdng]n('v
Ts
Ts \z + Az
z+Az L) = 0
Ts I _ ISz+Az
(Xm.cp)^,,^ ) = - U . 7t Do Az . (Ts-T)
n„*L?= ~U.7r.Do.(Ts-T)*-»<> Az (Zm.cp) .
v f I pndngm
dTs __ -U.7r.Do.{Ts-T)dz (Lm.cp) .
s r ' pndngm
17
-To) = 0
19
Panas Reaksi
Panas reaksi dihitung berdasarkan selisih panas pemebentukan (AHf) pada suhureferensi25°Cditambah nilai integrasi beda kapasitas panas.
AHr° = AHfproduk - AHfreaktan
AHRT=AHR°+ \Acp.dT298
Reaksi: C6H5NH2 + CH3OH
(Smith, Vaness)
-*- C6H5NHCH3 + H20
Komponen AHf A B C D
C6H5NH2 111,25 63,288 9,896.10"' -2,358.10° 2,329.10"*
CH3OH -201,17 40,152 3,104.10"' -1,029.10"3 1,459.10"6
C6H5NHCH3 88 108,285 6,146.10"' -1,520.10"3 1,658. 10-6
H20 -241,80 93,053 -3,995.10"' -2,110.10"3 5,347. 10"7
Satuan : kJ / mol K
AHR° = AHf produk - AHfreaktan
AHR° = (88-214,80) - (111,55-201,17)
=-64,18 kJ/molK
kal= -64180 J/mol K x
4,186J
= -15332,0593 kal/mol K
T
AHrT=AHr°+ JAcp .dT (Smith, Vaness)298
r
=AHR° + \(AcpA +AcpBT +AcpCr2 +AcpDT3 )dT298
T
=AHR° + J(96,8977-7,2537. lO'T+1,6562.10"3T2 -1,5965. \0'6T3)dT298
= -64,18 + [ 96,8977( T-298 ) + lA (-7,2437.10"')( T2-2982 ) + 1/3(l,6562.10"3)(T3-2983) + lA (-l,5965.10-6)(T4-2984)]
Overall Heat Transfer
1. Koefisien transfer panas pipa luar (hio)dari persamaan 6-2 Kern, diperoleh :
Hi = 0,027 '£p^_T(cp-mT[Di)\ m ) v k )
Dimana :
Dp = diameter partikel katalis
Di = diameter dalam pipa
k = konduktivitas termal
u = viskositas gas
cp = panas jenis gas
Gt = kecepatan massa per satuan luas
Hi =koefisien transfer panas pipa dalamID
Hio = HiOD
2. Koefisien transfer panas dinding pipa dalam shell (Ho)Dari persamaan hal 137 Kern, diperoleh :
Ho = 0,36 De.Gp) (cp pp^
V MP ) \ kp
Dimana :
De = diameter equivalent
kp =konduktivitas termal pendinginup = viskositas pendingin
cpp = panas jenis pendingin
Gp =kecepatan massa pendingin per satuan luasHo =koefisien transfer panas pipa dalam
3. Koefisien transfer panas gabungan (U)dari persamaan Kern hal 106
ho. hioUc =
ho+hio
kp
~De
20
Rd =Uc-Ud
Uc.Ud
Rd . Uc . Ud = Uc - Ud
Rd . Uc . Ud + Ud + Uc
(Rd . Uc + 1) Ud = Uc
21
Uc
Rd.Uc+\
4. Lay Out pipa dalam reaktor
Pipa dalam reaktor disusun secara square pitch, dimana luas penampang 1pipamenenpati luasan sebesar Pt2 (128,Kern)
1pipa menempati luasan = Pt2
maka luas total penampang reactor(over design 10%)
As =1,1 .Nt.Pt2
Dimana :
As= luas penampang shell
Nt= jumlahpipa
Pt = pitch
Flow Area dalam Shell (pers 7-1 Kern)IDs.B. C
as
P/.144
dimana :
B = jarak buffle
C' = clearance
Pt = pitch
IDs = diameter dalamshell
as = flow area shell
rV
Diameter Equivalent (De) (pers 7-3 , kern)
^ 4x(Pt2-nOD214) .De= — m
n.OD
4Pt2-nOD2De
4.7Z.OD
Diameter shell (IDs)
Diameter shell yang dipakai untuk Nt pipa
Luas shell: As = 1,1 . Nt. Pt2
22
Diameter shell: IDs = J——V n
Katalisator
Katalis yang digunakan : 5% copper, 9% calcium oxide, 86% alumina
- bentuk: pellet
- ukuran : D = 3/8 in = 0,9525 cm (Rase)
H = 3/8 in = 0,9525 cm
- bulk density = p katalis (1-0,36) g/cm3
= 3,5 ( 1 - 0,36)
= 2,24 g/cm3
umur katalis = 1 tahun
Diameter Partikel (Dp)
Diameter partikel katalis yang equivalent dengan diameter bola dengan volume
yang sama dengan volume katalis.
Volume katalis = ji D2/4 . H
_ 3,14(0,9525cm)2.0,9525cm
= 0,6783 cm3
Volume bola = Volume katalis
= 7i Dp2/6
maka : Dp = \\Vb.6
TC
= 3
|0,6783cm3.63,14
= 1,0903 cm
23
Pemilihan Pipa
Dalam pemilihan pipa harus diperhatikan faktor perpindahan panas, pengaruhbahan isian di dalam pipa terhadap koefisien transfer panas konversi diketik olehColburn (Smith, P.571) dan diperoleh hubungan pengaruh rasio (Dp/Dt) atauperbandingan diameter katalis dengan diameter pipa dengan koefisien transferpanas pipa berisi katalis disbanding koefsien transfer panas konveksi pada dindingkosong.
Dp/Dt 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25
hw/h 5,5 7,0 7,8 7,5 7,0
Dimana:
Dp/Dt =rasio diameter katalis per diameter pipahw/h = rasio koefisien transfer panas pipa berisi katalis disbanding koefisien
transferpanas pada pipakosong
Dari data diatas diperoleh (hw/h) maksimal terjadi pada 7,8 pada (Dp/Dt) =0,15Dp/Dt = 0,15
(pip.) d, = °E. . r^HL . 7,2687 cm - 2,8617 inVFFy 0,15 0,15
Dipilih pipa dengan ukuran standar (Kern, table 11)
Nps = 3 in
OD = 3,5 in =8,89 cm
ID = 3,068 in = 7,7927 cm
Sch = 40
24
Jumlah pipa
Ditentukan berdasarkan turbulensi gas dalam pipa berkatalis dalam suatu reaksi
kasus terjadi tumbukan molekul yang optimum keadaan tersebut terjadi bilakeadaan turbulen yaitubilangan reynold Rediatas 3100
c . .A luas area bolaSpencity, \|/ =
luas area katalis
Luas area bola = n Dp2
= 7c (1,0903 cm)2 = 3,7327 cm2
71D2Luas area katalis = 7C D H + 2
4
=3,14 (0,9525 cm) (0,9525 cm) +2 3>l4-(°>9525cm)24
= 2,8488 cm2+1,4244 cm2
= 4,2732 cm2
. 3,7327cm2 n nmaka y = - -= 0,8735
4,2732 cm2
Dari fig 223 Brown diperoleh e = 0,36
a. Jumlah pipa maksimum
Terjadi bila fluida dalampipapadakeadaan turbulen minimum Re=3100
FRe.Dp.GtRe =
M
dari fig 219 Brown FRe = 55
viskositas = 0,0215 cp = 0,000215 g/cm.det
Dp =1,0903 cm
Maka :
3100 = 55A>0903cm-Gt0,000215 g/cm. det
0,6665 g/cm det = 59,9665 cm . Gt
Gt = 0,0111 g/cm2 det
Kecepatan gas = 2664,5549 kg/j = 740,1541 g/det
Luas penampang pipa :
. 7TDi2.s 3,14.(7,7927cm)2.0,36 tn in„ 2As = = -—i-2 '-—!—= 17,1712 cm2
4 4
Luas total (A)
>atai
Gt 0,011 g/cm2 det
A_ kecepa tan gas _ 740,1541 g Idet ,,,„..... 2A — =66680,5531 cm
Jumlah pipa maksimum
A 66680,5531cm2Ntmaks = — = '- — =3885,5414 = 3886pipa
Ao 17,1612cm2
b. Jumlah pipa minimum
Terjadi pada kecepatan linier maksimum gas dalampipa
Vmaks= ^-^g.DpV 3PgfD
25
pb= 2,24 g/cm3
pg =P.BMcampgas= 3atm. 29,,1977gIgmol =^*T 82,06^:^.598^
gmo/./T
g = 981 cm/det2
fD = 1 (Grafik, Brown)
Kecepatan gas (G) = 740,1541 g/det
v + i ^ n G 740,1541 W det ,Kecepatan volume gas (Fv) = —= '- *—_ = 389554,7895 cm3/detpg 0,0019g/cm3
Vmaks= 4(2,24-0,0019)g/cm3. 981cm/det. 1,0903cmV 3.0,0019g/cm3.l
9565,5857 g/cm det
V 0,0057 g/cm3
Vl678172,93cm2 /det
1295,4431 cm/det
Luas penampang (A) -^- ™»;™af'<*.- 300,7,16 cm>Vmaks 1295,443 lcm/det
Luas penampang pipa (Ao) =^1= 3>14(7>?927 cm)2
Nt minA_ ^ 300,7116cm2
^o 47,6700cm26,3082
Sifat Fisis Gas
Komposisi Keluar Reaktor
Komponen Kgmol/jam Fraksi mol (yi)
H2 44,9271 0,4923
N2 0,8252 0,0090
CH3OH 9,3448 0,1024
H20 18,1212 0,1985
C6H5NH2 0,3594 0,0039
C6H5N02 0,0683 0,0007
C6H5NHCH3 17,6125 0,1930
Jumlah 91,2585 0,9998
1. Kapasitas Panas
Cpi =A+ BT + CT2 + DT3 (kal/gml K)
47,6700 cm2
Komponen A B C D
C6H5NH2 -9,677 0,1525 -L226.10"4 3,901.10sCH3OH 5,052 0,0169 6.179.10"6 -6,811.10"9C6H5NHCH3 -15,039 0,1966 1,790.HT4 8,450.10"7H20 7,701 0,0004 2,520.10"6 -8,590.10"10H2 6,483 0,0022 -3,298.10"6 1,826.10'9N2 7,440 -0,0032 6,400.10"6 -2,790.10"9C6H5N02 -3,857 0,1331 -9,350.10"5 2,390.10"8
Cp campuran = £cpi. yi
26
2. Vikositas Gas
4,6107>0'618 -2,04.10-0>4497'r +l,94.10-4'0587>H =
Tcm.BM'V2.Pc-213
Tr = T/Tci > T = 325°C = 598 K
+ 0,1micropoise
Komponen Tc(K) Pc(atm) yi BM Tr
C6H5NH2 699 52,4 0,0039 93 0,855
CH3OH 512,6 79,9 0,1024 32 1,166
C6H5NHCH3 701 51,3 0,1930 107 0,853
H20 647,3 217,6 0,1985 18 0,924
H2 33,2 12,8 0,1923 2 18,012
N2 126,2 33,5 0,0090 28 4,738
C6H5N02 720 47,62 0,0007 123 0,830
|i camp
1/2_ Zyi.pi.(BMi)
Zy/.(flM)"2
3. Konduktivitas thermal gas
r=TcU6.BMU3.Pc-2'3
k = (10"°) (14,52 Tr- 5,14)lli. cp/r (kal/cm det K)
. Zyi.ki.(BMi)1'3k camp = — —
Zyi.(BMi)1'3
4. Sifat Pendingin (dowterm)
Dowterm A
T = 325°C = 598K = 617°F
Densitas uap (pv) = 0,681b/ft3
Densitas cair (pi) = 49 lb/ft3
Kapasitas panas (cp) = 0,562 Btu/lb°F
Konduktivitas termal (k) = 112,5 Btu/lb
Viskositas (p.) = 0,3 cp
27
Mechanical Design Reaktor
1. Menghitung tebal shell
Digunakan bahan stainless steel SA 167 grade 3
Tekanan design (P) = 43,94 psi
Allowable stress = 18.750 psi
Effisiensi sambungan = 0,85
Factor korosi = 0,125 in
Jari-jari tangki = 292,08 in
Tebal shell:
T shell = —^ +cs.e-0,4p
43,94.292,08
18750.0,85 - 0,4.43,94
= 0,932 in
Maka dipakai tebal shell = 15/16
+0,125
2. Menghitung tebal head
Bentuk head : Eliptical dished head (Brownwll, 85)
Digunakan bahan stainless steel SA 167 grade 3
Tekanan design (P) = 43,94 psi
Allowable stress = 18.750 psi
Effisiensi sambungan = 0,85
Factor korosi = 0,125 in
Jari-jari tangki = 292,08 in
Tebal shell:
T , „ 0,885. p.dT shell = +c
2.s.e—0,2p
0,885.43,94 .584,16
2.18750.0,85 -0,2.43,94
= 0,8378 in
Maka dipakai tebal shell =15/16
+ 0,125
28
3. Menghitung ukuran pipa
Diameter optimum pipa berdasarkan persamaan 15, Peter hal525
a. Pipa pemasukan umpan reactor
Kecepatan umpan = 2664,5549 kg/j = 5862,021 lb/j
Densitas umpan = 0,1114 lb/ft
Di = 2,2 . ( G/1000 )°'45 . pumpan ^
= 2,2 ( 5862/1000)0'45. 0,1114 '̂31
= 9,628 in
Dipakai pipa dengan ukuran = 10 in
b. Pipa pengeluaran hasil reaktor
Kecepatan umpan = 2664,5549 kg/j = 5862,021 lb/j
Densitas umpan = 0,1257 lb/ft
Di = 2,2.(G/1000)°'45.pumpan"°'31
= 2,2 ( 5862/1000)0'45. 0,1257A31
= 9,247 in
Diapakai pipa dengan ukuran = 10 in
c. Pipa pemasukan dan pengeluaran pendingin dowterm A
Kecepatanpendingin= 2664,5549 kg/j = 5862,021 lb/j
Densitas pendingin = 55,9728 lb/ft
Di = 2,2. ( G/1000 )°'45.pumpa„-°'31
= 2,2 ( 5862/1000)0,45. 55,9728 '̂31
= 3,271in
Dipakai pipa dengan ukuran = 4 in
4. Menghitung tebal isolasi
Diameter shell (D) = 229,983 cm = 7,55 ft
Tinggi shell (H) = 304,800 cm = 10 ft
Tebal shell (t) = 2,377cm = 0,078 ft
Luas permukaan head = 2x nD2/4 =2x (3,14 . (7,55 ft2/4))
= 89,494 ft2
29
Luaspermukaan shell = nDH = 3,14 . 7,55 ft 10 ft = 237,07 ft2
Total luas permukaan = 89,494 ft2 + 237,07 ft2 = 326,564 ft2
Bahan isolasi = Fine diatomaceous earth powder
Suhu permukaan isolasi (Tw)= 70°C = 158°F
Suhu tertinggi dalam reaktor (T,)= 365,07°C = 689,126°F
Suhu udara lingkungan (Tu) = 30°C = 86°F
Konduktivitas thermal dinding shell = 23,75 Btu/j ft°F
Konduktivitas thermal isolasi = 0,0462 Btu/j ft°F
Koefisien transfer panas konveksi (he), pers7-5, Mc Adam
hc= 0,19(Tw-Tu)1/3
= 0,19 ( 158-86)1/3
= 0,789 Btu/j ft2 °F
Panas yang hilang per satuan luas :
Qc =^ =(hr +he) (T, -Tu)A
Q lossA.(T\--Tu)
"/l (2+ — +
k2
1
hr + hc
326,564 ft2 .(689,126-86)°F0,078 ft t isolasi
+
23,75 Btu/jft°F 0,0462Btu/jft°F 0+ 0,789 Btu/j ft2 °F
0,078 // t isolasi• + -
23,75 Btu/j ft °F 0,0462Btu/jft°F 0,789 Btu/j ft20F
119851,252 Btu/j
326,564 ft2 (\58-86)°F
0,078 ft t isolasi 1• + -
23,75 Btu/j ft °F 0,0462 Btu/jft°F 0,789 Btu/j ft2oF
t isolasi0,00328 +
0,0462 Btu/j ft"F+1,2674 = 5,097
= 5,097
30
T isolasi
0,0462
t isolasi = 0,1768 ft
31
= 5,097
PRO
CE
SSE
NG
INE
ER
ING
FLO
WD
IAG
RA
MPR
ARAN
CAN
GAN
PA
BR
IKM
ETIL
ANIL
IND
ARI
ANIL
IND
ANM
ETAN
OL
KA
PA
SITA
SP
RO
DU
KSI
:15
.000
TON
/TAH
UN
NE
RA
CA
MA
SSA
(Kg/
Jam
)
i z I 2 3
KO
MP
ON
EN
H3
CH
pH
36
3.0
33
1
i
<6
1.0
t96
10
76
J62
0
4
21
5.1
73
4
5
(61
.01
96
6
23
.10
34
(9.I
J4
2
(62
.60
02
78
410
11
23
.10
54
19
.15
42
•62
-60
02
VO
M
li
23
.10
54
•9.1
54
2
29
9.0
34
1
OR
13
23
.10
54
(9*
54
2
1.5
10
6
A
14
29
7.3
24
2
RU
a
61
1.1
*3
4
5
16
32
11
46
9
17
296
03
63
18 2.2
99
9
14 o.i
m
20 1.4
*7
7
21 14
17
4
li23
24
2i26
5 6 7
C.H
jNH
j
C^
jNO
j
C,H
jNH
CH
3
Ju
mla
h:
37
0.7
60
7•6
9.7
17
51
0*
7.2
34
41
17
.44
69
•69
.71
79
0.0
03
0
0.0
00
2
0.1
1(3
9*
4.1
37
0
16
71
.2(3
0
13
9*
4
16
79
.61
34
20
*9
.10
63
104
9*
0
30
99
.60
43
41
7.1
21
3
10
99
6
41
9.9
20
9
16
71
.21
50
1.3
91
4
16
79
.61
34
9.1
75
7
16
71
.2*
10
1.3
91
6
0.1
11
3
36
64
.54
04
32
6.1
11
2
33
.42
5*
1.3
9*
6
1*
14
.34
04
26
64
)40
4
0.4
77
*
0.0
03
0
0.0
00
2
0.1
1(3
11
3.0
69
5
32
5,7
03
4
33
.42
21
1.3
9(4
1*
*4
.42
21
23
49
.47
09
6.1
44
3
62
4.4
27
7
3.2
34
0
32
3.4
00
9
19
90
3
29
9.0
26
1
49
*9
27
6
51
.67
29
11
9(4
3
29
13
.39
22
34
79
.27
69
17
6.2
1.-
3
11
.25
02
4.5
15
9
I02
J.9
70
1
12
2*
13
21
32
17
13
1
33
.42
21
1.3
9*
4
1*
*4
42
21
23
50
.44
41
53
9.6
41
0
3(2
62
9
13
.75
57
59
6.1
47
2
21
6.9
27
*
13
.31
12
6.3
33
5
23
9.6
42
5
32
17
13
2
22
.11
11
9,4
22
1
35
6.3
04
7
2*
76
91
22.9
214
51
17
.33
66
5169
,047
1
1*2
2*
1
32
41
33
66
14
.51
>0
32
73
.10
77
10
.34
10
13
9*
4
1*
73
.00
00
11
93
.93
94
KE
TE
RA
NG
AN
VP
vap
ors
<^)
Flo
wC
onlr
alle
r
AC
CA
ccu
mu
lato
rC
lc;
Lev
elC
ontr
olle
r
BL
Blo
wer
CH>
Lev
elIn
dic
ato
r
CD
Co
nd
en
ser
n)P
reu
ure
indi
cato
r
CL
roo
ter
(TC
Tem
pera
ture
Con
trol
ler
HE
Hew
er
(V*
Vo
lum
eM
eter
MD
Men
ara
Dli
ttlu
io
No
mo
rA
rus
PPr
mpa
CD
Tem
pera
lur{
°C)
RR
eak
tor
OT
ekan
an(A
im.)
/-•*
com
pre
ued
Air
SPSe
para
tor
Elo
ctrk
Con
nect
ion
TT
angk
iPen
yini
pan
SV
alv
e
'OPEN "o
CLS
N = 1300
MS = 3.7522
C = 325
Tek = 3
TCI = C
D = 266.4526
TDO = D
DOU = 4.216: DI
CL = Pt - DOU
DE = (4 * (Pt A
Ass = N * Pt ~ ;
ID = (4 * Ass /
BS = ID / 5
AT = 3.14 / 4 *
ASi = ID * CL *
PRINT '
PRINT '
PRINT '
PRINT USING
PRINT USING
PRINT USING
PRINT USING
PRINT USING
PRINT USING
PRINT : PRINT
DP = .609
1, "z:\qb3\hidayat\hidefix2.bas"
= 3.505: Pt = 1.25 * DOU
2 - (3.14 * DOU A 2 / 4))) / (3.14
! * 1.15
3.14) A .5
DI A 2:
BS / Pt
DOU)
REAKTOR FIXBED
Jumlah pipa = ##### pipa"; NDiameter luar pipa = #.### cm"; DOUDiameter dalam pipa = #.### cm"; DIPitch
BMA
BMB
BMC
BMD
BME
BMF
BMG
93
32
107
18
2
28
123
Diameter Shell
Jumlah PendinginPRINT
'C6H5NH2
'CH30H
•C6H5NHCH3
'H20
•H2
•N2
'C6H5N02
'KECEPATAN MASUK MASING-MASING GASFAIO = 1671.288* / BMA
FBIO = 862.6002 / BMB
FCIO = .1183 / BMC
FDIO = 9.1757 / BMD
FEIO = 89.8542 / BME
FFIO = 23.1054 / BMF
FGIO = 8.3986 / BMG
FAO
FBO
FCO
FDO
FEO
FFO
FGO
FAIO /
FBIO /
FCIO /
FDIO /
FEIO /
/ N
= FFIO / 3.6 / N
= FGIO / 3.6 / N
#.### cm"; Pt
= ###.### cm"; ID
= ###### Kg/j"; MS
(KGMOL/JAM)
3.6 * N
FTO = FAO + FBO + FCO + FDO + FEO + FFO + FGO
bmrt = (FAO / FTO) * BMA + (FBO / FTO) * BMB + (FCO / FTO) * BMC + (FDO /FTO) * BMD + (FEO / FTO) * BME + (FFO / FTO) * BMF + (FGO / FTO) * BMG
GT = FTO * bmrt /AT: GS = MS * N / ASiPRINT " KECEPATAN MASSA MASUK REAKTOR"
* BMA
BMB
PRINT "
PRINT "
PRINT "
PRINT USING "
\
PRINT USING "
3
PRINT USING "
BMC
PRINT USING "
* BMD
PRINT USING "
BME
PRINT USING "
* BMF
PRINT USING "
* BMG
PRINT ; "
PRINT USING "
N; FTO * bmrt * 3.6 * N
INPUT "", A$INPUT "", A$
Komponen Kgmol /jam Kg / jam Tt
If
f FAIO;C6H5NH2 ##### .#### ###### .#### FAIO
| CH30H ##### #### ###### .#### II •/ FBIO; FBIO
| C6H5NHCH3 ##### #### ###### #### II . FCIO; FCIO
| H20 ##### #### ###### #### II .f FDIO; FDIO
1 H2 1 #####. #### | ###### #### | II ./ FEIO; FEIO
1 N2 1 #####. #### | ######. #### | II .t FFIO; FFIO
C6H5N02 |
i
#####. #### | ######. #### |
i
II •/
n
FGIO; FGIO
Total #####.#### ######.#### FTO 3.6
PRINT "
M = bmrt
FA = FAO
FB = FBO
FC = FCO
FD = FDO
FE = FEO
FF = FFO
FG = FGO
GOSUB 7000
Qol = QTOT
INPUT "", P$
PRINT : PRINT : PRINT " KONDISI AWAL"A = 0: B = 0: E = Tek: F = .1El = E
Enthalpi Umpan Masuk Reaktor
PRINT "
PRINT USING "
PRINT USING "
PRINT USING "
PRINT USING "
PRINT "
PRINT : INPUT "", P$
PRINT "
PRINT "
PRINT "
PRINT USING "
C; D; E; tetr
no = 0
620 GA = A: GB = B: GC = C: GD = D: GE = E: GOSUB 910KI = DX: LI = T: Ml = s: Nl = P
GB1 = B + Kl * F: GC1 = C + LI * F: GDI = D + Ml * F: GE1 = E + Nl * FGB = GB1
GC = GC1
GD = GDI
GE = GE1
L (cm)
####
Suhu gas masuk
Suhu Pendingin keluarTekanan awal
Increment tebal katalis
Xa T(c) Td (c)
#.#### ###.## ###.#
= ###.# °C
= ###.# °C
= ##.# atm
= #.# cm
P(atm) t(dt;
C
D
E
F
##.### ##.### A; B;
650 GOSUB 910
K2 = DX: L2 = T: M2 = s: N2 = PDGB = (Kl + K2) / 2
DGC = (LI + L2) / 2
DGD = (Ml + M2) / 2
DGE = (Nl + N2) / 2
GB = B + DGB * F
GC = C + DGC * F
GD = D + DGD * F
GE = E + DGE * F
GOSUB 910
K3 = DX: L3 = T: M3 = s: N3 = P
GB2 = B + K3 * F: GC2 = C + L3 * F: GD2 = D + M3 * F: GE2 = E + N3 * FIF (ABS(GB2 - GB1) < .0001) THEN IF ABS(GC2 - GC1) < 1 THEN 710GB = GB2
GC = GC2
GD = GD2
GE = GE2
GOTO 650
710 A = A + F
C = GC2
B = GB2
D = GD2
E = GE2
Qre =Q1*3.6*N*F+ QreQ1=Q1+Q2*3.6*N*Ftetr = (3.14 *DIA2/4*A* .36) / (FT * M / RM)no = no + 1
790 IF B >= .98 THEN 870IF no = 100 THEN 800
GOTO 620
800 PRINT USING " | ###* | #.#### | ###.## | ###.# | ##,### , ##_### , AB; C; D; E; tetr: no = 0
860 GOTO 620
870 PRINT USING " | #### | #.#### | ###.## | ###.# | ##>### ( ##>### ,B; C; D; E; tetr '
PRINT " I —I L_ | | | j,,PRINT
PRINT " KECEPATAN MASSA GAS KELUAR REAKTOR"PRINT
Xa = .98
FA = FAO * (1 - Xa) 'C6H5NH2FB = FBO - FAO * Xa 'CH30HFC = FAO * Xa + FCO 'C6H5NHCH3FD = FDO + FAO * Xa 'H20FE = FEO .H2FF = FFO
FG _ FG0 'C6H5N02
FT = FA + FB + FC + FD + FE + FF + FG
FF /ft: YG -FG:/Y?T= ™' ^ ™=^ ' "= ™=™' ^ ™=FE ' ^ ^ 'M = BMA * YA + BMB * YB + BMC * YC + BMD * YD + BME * YE + BMF * YF + BMG *
YG
'N2
PRINT "T IPRINT " jKomponen jKgmol /jam | Kg /jam |"
+*
*+
*-k
VD
C£>
C£>
CO
VD
VO
CD
mm
ro
CO
ro
co
co
**
+*
**
+
<tuD
Qtu
tuQtu
Wtu
tutuOtu
Z-K
zz
CD
rotu
EhO
CO.CJ
zz
zM
H*
H
oi
co
co
Eh
CO
Eh
zz
H*
M
Di
OS
Cu
<Ou
tu
5*IS
S2
2S
Zm
oS
om
om
om
acQ
EH
Uz
zz
zz
zz
*+
S+
M*
m+
m+
m*
y^
„w
coco
coto
oico
IS
roE
HC
OE
HC
OE
HC
OE
HC
OH
Co
zz
zz
z
piD
iOS
OhPi
oq
o-iC
jojQ
P-iW
O-itu
P-ie
)t,
tutu
tutu
tu
Zcd
H•
Di
co
P-i
Htu
to
•HC
O,y03C
DM•Hin033
3
•HarH£1-pcH
Eh
zz
Oi
Oi
Ou
Ou
CQ
CO
<1Cm
OssWZ
-Hco
03
(0s
s£
03
,,
-H
•H
0.
T3
Di
rH
II
ft,03
CO
r>si
CM
03
hH
+J
CO
C
wc
a03
«C
uD
m
DCO
O4->u
*03cuo
ico
03c03&•Har-\
03jS4-1cw
zg03
*
03C
OU
CNOa
=»=
*co
1X1
-HC
O
030)P
i
OCO
O03
rHto
•»
°g
03
C03
03OX.
HH
Eh
Eh
HH
Hz
zz
zz
zz
HH
HH
HM
H<
/>o
ioS
oio
So
So
ioi
rtJOu
Pu
Ou
Ou
Ou
Ou
Ou
a=
#=eh
z=
«=z
M*
=M
co=tt=
Pi
D=
*=O
u=
tt=
Eh
•z
=*=
H=
#=
Pi
=tt=PU
*=tt=
=tt=
_D
CO
CM
PUO
Oz
UO
H
CMOaC
DMa
aog030=*=
=*=
c03rH
-rH33co
1103C
rH03
OI
Cu
=t*=
=#=
=*=
=44=
=44=
Ou
cucu
o
osg0!
CO
CO
OrHa
rHo
rH*
IT!
O=44=
=44=
*
03u
*o
O
c•Hc
..
„.
~•H
OO
dO
u•acCDO
u
Ou
.
zDi
HZ
Eh
ZMOi
Ou
CO
CO
OrHO+Ou
o+z-KC£>
CO
•K
gCM
03O
•r-iO
03•»
O^
~-
«0)
*=
O
=#=
+
*Z
•-X
=tt=
•
=«=
m
=#=
=a=
+
=tt=
rHOa(003O
CJ
*z
=#=
rHo1HCD
Qu
-H•a>HO-P
Moi
0)O
ic03Cn
C4->-Ha;
Ou
CO
03x
:
•H03Q
co
DHZMOi
Ou
=8=
*Z
Z=
*=H
MM
H=«=
pi
Di
Oi
Oi
=8=
Du
Ou
Ou
Ou
HZ
CD
ro
•xco
S
Q-r-i
H~
v.
1
£g
*e
0!O
=tt=
O
•H=
tt=•
=«=
Oj
=«=
=tt=
*=
t*=*
=4*=
=*•==
H=
=**==**=
=»=
=tt=
=tt=
=#=
4P
=tt=
=tt=
*
IIII
IIII
<D
03x
:a
w•H.arC03rHgl-d
CO
•HrH03-p(0Cn
03•nC03
Ou
tso
ou
zz
zz
MM
MM
CO
CO
CO
CO
DD
DD
HE
hH
Eh
ZZ
ZZ
HH
MH
Oi
Oi
Oi
Oi
Ou
Du
Ou
Ou
00
o33go*=#=
=4»=
COacn
C3
03•r-i
C03O
uzMCO
Dzz
MM
Di
Oi
Du
Ou
rH
o2CJ
CO
<CJ
CO
CQ
OC
JO
u
2II
OfcS03
QZC
dC
dC
OO
oo
1^1O
rHC
JC
Tl
CT>
co
CM
33
CM
33U
OZ
33Z
cn
xz
ldx
Om
33C
DC
O3
3O
CM
CM
CD
CJ
33C
DCM
33Z
CJ
-C
JU
33
--
-
^03
O03
03
XCJ
XX
tu
*-x
I+
oo
h<
ra<
—tu
Xtu
-x
I
OO
oo
oo
QCd
tu
CJ
tu
tu
tu
tu
tu
tu
tu
ftCQCJQ
KltuCJ
tu
tu
tu
tu
tu
tu
tu
CJtu
tu
tu
wtu
Qtu
CJtu
CQ
tu
tu
Htu
tu
>H
Eh
tu
Cd
tu
tu
>H
tu
Qtu
QHtu
CJ
tu
CJ>u
Htu
CQ
tuII
CQ
Eh
2cq
tu
pq
X\
+ CJ2CQ
tu
>h
tu
2CQ
Cd>h
Cd
2CQ
QQ2CQ
CJ
XCJ2CQ
CQ>u
tuC
JC
u<X
\II
-x
£C
J>
uiCQ
II••
HII
<tu
X2
tu
tu
CJX
-Xo
cn
CJ
CT
I-X
rH
O-X
>u
CO
O1
1-X
O
11
Cd
r-
oC
dcn
Cd
CD
cn
CO
o+
IdrH
1u
OC
Mo
1C
u<
HrH
Cd
.C
O1
Cd
Ou
OC
DlO
CO
•C
dC
Tl
CJ
cn
CO
•^>
1rH
cn
i—
CO
-Xco
1cn
CM
+C
MC
M
Cu
+C
M
+<
CM
l+
X
CM
<C
Mt
^
<
CM
CN
+
<,
^
<C
O
r-
CO
<
<C
dO
u—
—C
O*
-*
CN
r-
^_
^C
JC
Or—
CO
CM
.-^
CO
r-
CM
r-
+C
Or-
-XC
M
+C
Mu
+r-
CM
CN
Cd
+U
+C
JUC
J+
+>
u
CJ
CJ
CJ
CJ
+C
J--*
CJ
-XC
JC
J
XC
D
•XC
JQO
u-X
CD
•XO
1
CO
o-X
•XC
J
CD
Ocn
Cd
1in
-XC
M1
r-
rH
Cd
*3
-C
OC
MC
d<
HC
MC
OC
Dcn
QrH
cn
oL
Dcn
Oo
Xo
r-
o.
CM
Oo
orH
oC
M*
Oo
+o
1
CD+
1+CO
CO1
OO+
o
i
CJ
Ou
u
'-^
-—
-C
Or~
CO
..
•X~
-~
CO
co
r-
CM
r-
.—
CO
££
r~
r~
CM
CM
CO
r-
CJ
CD
•C
MC
M+
r—C
NX
,
oh
i+
+C
Mfc<3
O+
+U
++
CM
2C
JC
JC
J+
CJ
CO
CJ
uC
JC
J-—
CJ
CJ
CQ
—\
CJ
CJ
"-^
—C
JC
JO
uh
iC
O\
hi
<CJ
-X-X
-X
-XLO
•XC
J
*
CJ
-X
<CJ
<CJ
—CO
Zr-
f£C
MID
•^
CD
CD
cn
cn
rH
-X
rHC
Qc
CO
CM
CT
Icn
-a"
CM
'3'
CO
>u
•H
kCIT
)C
DrH
oC
MC
MC
OC
nC
D+
CJ
rH
rH
•o
OC
OrH
+C
Ou
CO
<+
o
+o
OOO
+<O
u
-Hc
2C
J<
CJ
CJ
—z
+C
Ti
++
uCD
<Ou
r-
r-
CM
CO
CO
orH
CO
CO
CO
1r-
cn
-X
Ou
CO
CD
LO
•O
CO
•*J>C
OC
OC
Oco
2
2-x
CO
<cn
CO
o<
LO
rH
CO
r~
<T
<*=
)"C
O•
CO
CO
X<
1-
Eh
CO
Eh
l<
cn
'—•
1<
r-
-—C
D—
-r-
<I
<M
•MC
OII
.—
IIC
O
i—II
^_
,
CO
IIr-
CO
IIr--
IIII
—II
co
<II
Ou
HC
d<
:O
u||
CO
CM
CO
CN
JC
MC
OC
OO
u<C
mr-
CM
CQ
Ou
+C
JO
ur-
CM
QOu
+C
dC
m+
tuDu
r-
CM
CJ
r-
Ou
CM
2Ou
<Ou
WO
uX
CJ
CJ
CJ
CJ
UU
CJ
CJ
—-
CJ
+(J
CJ
+C
JC
JC
JC
J+
+C
JC
mC
J*
-^
CJ
——
-C
JC
JC
JC
JC
JC
JC
J
C)
CD
~~
.
—-
CD
—
^
-X
rH
cn
•^<
*a><
1<
—C
JO
uH
xCd
^
•X.—
•a*rH
o•
CM
+
1„.—
.
CO
<rH
OC
DE
h
—-
CO
<r-
0C
NB
+-v
CJ
—C
JC
O—
-
r-~•—
CN
-X
+C
O
cj
cn
CJ
o—
*-*
*•
,
gC
DC
M—
-•Q
'—
>O
•c
cn
CO
r-
CO
mC
O1
CO
-X-—
4-1C
Mcn
rH
rHC
NC
Or»
Ou
\T
3L
Or~
mC
MrH
CO
trH
X^^
CD
Cd
CM
UII
IIII
IIII
IIII
•1
Cn
*)"•*
-—
—<
CQ
CJ
QC
dC
uC
JU
OC
JO
OC
JO
^<
CO
Ou
Ou
Du
Ou
Ou
Ou
Ou
•xcn
fS•
<C
JrH
rHO
OO
uC
OC
DC
O•
«C
MO
+<
•••
..
.C
M.
..
O-X
Eh
cn
CN
rH
r-
*C
Do
O—
HC
Tl
rHo
*3>0
0C
MC
NO
-^
—.
CO
CD
IT)
I'^
DC
OrH
r-
•<
;m
O—
o•
XII
IIll
IIII
IIII
H1
CO
II—
H<
CQ
CJ
QC
dtu
CJ
^>
oo
oO
OO
o<
<-
HH
HH
Eh
HH
CO
<r-
2C
NC
Q
VB = (.000001 * (4.61 * ((GC + 273) / TcB) A .618 - 2.04 * EXP(-.449 * ((GC+ 273) / TcB)) + 1.94 * EXP(-4.058 * ((GC + 273) / TcB)) + .1) / (TcB A (1 / 6)* BMB A (-.5) * PcB A (-2 / 3)))
VC = (.000001 * (4.61 * ((GC + 273) / TcC) A .618 - 2.04 * EXP(-.449 * ((GC+ 273) / TcC)) + 1.94 * EXP(-4.058 * ((GC + 273) / TcC)) + .1) / (TcC A (1 / 6)* BMC A (-.5) * PcC A (-2 / 3)))
VD = (.000001 * (4.61 * ((GC + 273) / TcD) A .618 - 2.04 * EXP(-.449 * ((GC+ 273) / TcD)) + 1.94 * EXP(-4.058 * ((GC + 273) / TcD)) + .1) / (TcD A (1 / 6)* BMD A (-.5) * PcD A (-2 / 3)))
VE = (.000001 * (4.61 * ((GC + 273) / TcE) A .618 - 2.04 * EXP(-.449 * ((GC+ 273) / TcE)) + 1.94 * EXP(-4.058 * ((GC + 273) / TcE)) + .1) / (TcE A (1 / 6)* BME A (-.5) * PcE A (-2 / 3)))
VF = (.000001 * (4.61 * ((GC + 273) / TcF) A .618 - 2.04 * EXP(-.449 * ((GC+ 273) / TcF)) + 1.94 * EXP(-4.058 * ((GC + 273) / TcF)) + .1) / (TcF A (1 / 6)* BMF A (-.5) * PcF A (-2 / 3)))
VG = (.000001 * (4.61 * ((GC + 273) / TcG) A .618 - 2.04 * EXP(-.449 * ((GC+ 273) / TcG)) + 1.94 * EXP(-4.058 * ((GC + 273) / TcG)) + .1) / (TcG A (1 / 6)* BMG A (-.5) * PcG A (-2 / 3)))
VM = YA * VA * SQR(BMA) + YB * VB * SQR(BMB)VM = VM + YC * VC * SQR(BMC) + YD * VD * SQR(BMD)VM = VM + YE * VE * SQR(BME) + YF * VF * SQR(BMF) + YG * VG * SQR(BMG)VBAH = YA * SQR(BMA) + YB * SQR(BMB) + YC * SQR(BMC) + YD * SQR(BMD)VBAH = VBAH + YE * SQR(BME) + YF * SQR(BMF) + YG * SQR(BMG)VR = VM / VBAH
'VISKOSITAS Pendingin (gr/dt.cm)VP = (.00247 * (GC + 273) + .936) *•THERMAL KONDUKTIVITAS (Cal/dt.cm.K)TIA
TIB
TIC
TID
TIE
TIF
TIG
TcA
TcB
TcC
TcD
TcE
TcF
TcG
(1
(1
(1
(1
(1
(1
(1
6)
6)
6)
6)
6)
6)
6)
BMA
BMB
BMC
BMD
BME
BMF
BMG
(1
(1
(1
(1
(1
(1
(1
/ 2)
/ 2)
/ 2)/ 2)
/ 2)/ 2)/ 2)
jP = .000001
KA = ((14.52 * (GC + 273) / TcA)KB = ((14.52 * (GC + 273) / TcB)KC = ((14.52 * (GC + 273) / TcC)KD = ({14.52 * (GC + 273) / TcD)KE = ((14.52 * (GC + 273) / TcE)KF = ((14.52 * (GC + 273) / TcF)KG = ((14.52 * (GC + 273) / TcG)
5,
5.
5.
5.
5.
5.
5.
001
PcA
PcB
PcC
PcD
PcE
PcF
PcG
14)
14)
14)
14)
14)
14)
14)
(2
(2
(2
(2
(2
(2
(2
(2
(2
(2
(2
3)
3)
/ 3)
/ 3)
/ 3)
/ 3)/ 3)
(2 /
3)
3)
3)
3)
3)
3)
3)
(2
(2
(jP / TIA)(jP / TIB)(jP / TIC)(jP / TID)(jP / TIE)
(jP / TIF)(jP / TIG)
CPA
CPB
CPC
CPD
CPE
CPF
CPG
KM = YA * KA * (BMA A .333) + YB * KB * (BMB A 333)KM = KM + YC * KC * (BMC A .333) + YD * KD * (BMD A 333)KM = KM + YE * KE * (BME A .333) + YF * KF * (BMF A .333)
(BMD ^333? ^ ^^^ ' "333) +^ *(BMB *-333) +YC *(BMC A-333) +YD *bawah = bawah + YE * (BME A .333) + YF * (BMF A 333)KM = KM / bawah
'KONDUKTIVITAS Pendingin (Cal/dt.cm K)KP = (.0000391 * (GD + 273) + .00933) / 420
'PERHITUNGAN PANAS
Re = 50.8 * GT * DP / VR
HI Il\fl HI^ ' (RS) ^^ *(CPM *™ /KM, * (1 /3>> /DIHIO = HI * DI / DOURs = DE * GS / VPPR = CPP * VP / KP
HO = .36 * KP / DE * Rs A .55 * PR - 333UC = (HIO * HO) / (HIO + HO)UD = UC / (11.06557 * UC + 1)
'KECEPATAN REAKSI
KU = 1.08609E+23 * EXP(-25200.007# / (GC + 273))HR1 = -64180 + 96.8977 * ((GC + 273) 298)HR1 - HR1 + -.72537 / 2 * ((GC + 273) - , * 2HR1 = HR1 + 1.65617E-03 / 3 * ((GC + 273) - 298) A 3HR1 =HR1 +-1.59651E-06 /4* \(GC +273) -298) A4HR = HR1 / 4.2
'PERSAMAAN DIFFERENSIAL
'(dx/dz)
RR = 82.06
TT = GC + 273
MMM = FBO / FAO
CAO = FAO / FTO * E / RR / TTre = KU * CAO A 2 * (1 - GB) * (MMM - GB)DX = (3.14 * DI A 2 * .36 * re) / (4 * FAO)
'(dT/dz)
Ql = (-HR) * DX * FAOQ2 = (UD * 3.14 * DOU * (GC - GD)) / 3 6mepr = FT * CPM
T = (Ql - Q2) / mepr
'(dTs/dz)
s= -(UD * 3.14 * DOU * (GC - GD)) / 3.6 / (MS * CPP)*(dP/dz)
fk = (150 * (1 - .36) / Re + 1.75)P = (GT) A 2 * (1 - .36) * fk
RETURN(P ' ((DP) * (RM> *981 * -36 A3>>> /10007000
FT = FA + FB + FC + FD + FE + FF + FGTC = C
GOSUB 8000RETURN
8000
TT2 = C + 273TT1 = 298
<» 2: ^ i 71: Zll^-M: TV/ >**— •«« "3: £•?•,*,?: --;;- ...»;?: £/ J,, 2- ...„„, -•- -3z-si: or, 3rsi^rn^ -7 "1- ™ j>" ♦ —
CPE = 6.483 * (TT2 - TTl\ + nnooic ^(TT2 "3-TTl -3, ', 3+ 6., °f" ff "J -TTl -2) /2-3.298E-06 .CPF .,.?, .(TT2 -TTl, -.00324 T^V/I1"^ '<, ,
<TT2 -3-TTl «3, j3\ 2T3^;8'.13^T2* J™L"TTV™ ;J> '2"-<>°°0»5 .QS1 = FA * CPAQS2 = FB * CPBQS3 = FC * CPCQS4 = FD * CPDQS5 = FE * CPEQS6 = FF * CPFQS7 = FG * CPG
QT0T =PRINT+ QS2 +QS3 +QS4 +QS5 +<*6 +QS7PRINT USING " C„L,
PRINT » fU? °PraSi = ###-## C"'- TCPRINT » refferensi = 25 C »PRINT "
PRINT "
PRINT USING "
jKomponen |Kgmol /jam
3-6 •„; CPA; Qsl .3TIT2 '•»*»••»»
*3.r^r^;3. if--31 •••»••»•PRINT USING " | H20
3.6 * N; CPD; QS4 * 3.6 * NPRINT USING " I H2
* 3.6 * N; CPE; QS5 * 3.6 * NPRINT USING " I N2
* 3.6 * N; CPF; QS6 * 3.6 * NPRINT USING » | C6H5N02
3.6 * N; CPG; QS7 * 3.6 * NPRINT " I i
• 3.^.."^: 3.6 .Tral ,»*»»-»»RETURN
#####.####
#####.####
#####.####
#####-####
I
Cp.dT | Qs = MCp(T-TO)
#####•###| #######.#####
#####.###| #######.#####
— 1
1rt
FA
"; FB
r FC
r FD
9 FE
r FF
r FG
#######.##### »; FT
![PROSES ADSORBSI PADA PENDINGIN METANOL-KARBON AKTIF ...1].pdf · Sistem pendingin adsorbsi metanol-karbon aktif hanya memerlukan energi panas untuk dapat bekerja. Metanol dan karbon](https://static.fdokumen.com/doc/165x107/6087f1ff537c1a36a642afac/proses-adsorbsi-pada-pendingin-metanol-karbon-aktif-1pdf-sistem-pendingin.jpg)
