Module 11 Hysys

11. Reaktor

Tujuan-TujuanSetelah Menyelesaikan Modul diatas,Setelah Menyelesaikan Modul diatas,siswa harus mampu ....siswa harus mampu ........

Input reaksi kimia yang akan dipergunakan kedalam Simulation Basis Manager di dalamHYSYS

Menentukan reaktor mana yang digunakansetelah mempertimbangkan reaksi yang terjadi

Preview

SeleksiSeleksi Component2 Component2 ReaksiReaksi

ReaksiReaksi

Set Set ReaksiReaksi

ReaktorReaktor

Problems :Problems :Problem 1 Problem 1 Synthesis Gas Production Synthesis Gas Production Problem 2 Problem 2 Ammonia SynthesisAmmonia SynthesisProblem 3 Problem 3 CyclohexaneCyclohexane PlantPlant

Simulation Basis Manager- Reactions

Komponen yang digunakan Kumpulan daribeberapareaksi, satu reaksijuga boleh

Jenis reaksiyang akandigunakan

Fluid Package yang digunakanreaksi


Jenis reaksi

Simulation Basis Manager- Reactions Reaksi-reaksi yang

tergabung dalamsatu set reaksi


Fluid package yang digunakanoleh Set reaksi

Jenis-Jenis Reaksi Conversion

- Membutuhkan koefisien stokhiometri reaksi & konversi Equilibrium

- Membutuhkan koefisien stokhiometri reaksi & Konstantakesetimbangan (fungsi temperature & pressure)

Heterogeneous Catalytic- Membutuhkan kinetic reaction (Energy Activasi & FrekwensiFactor (persamaan Arrhenius)) dan component exponent dariadsorption kinetics.

Kinetic - Membutuhkan koefisien stokhiometri reaksi, Energy Activasi & Frekwensi Factor (persamaan Arrhenius) untuk forward & reverse reaksi.

Simple Rate - Membutuhkan koefisien stokhiometri reaksi, Energy Activasi & Frekwensi Factor (persamaan Arrhenius) untuk forward. Konstanta kesetimbangan diperlukan untuk reverse reaksi.

Conversion Reaction Persamaan reaksi :

A + b/a B === c/a C + d/a DA : reaktan yang menjadi basis konversiB : reaktanC & D : hasil reaksiPada akhir reaksi diperoleh :

NA = NA0 (1 XA)NB = NB0 b/a NA0NC = NC0 + c/a NA0XAND = ND0 + d/a NA0XA

X : Konversi reaksi

Conversion Reaction Koefisien dari

persaman reaksikimia

Akan bernilai noljika koefisien yang diinput benar

Entalpireaksi

Komponenyang terlibatreaksi

Beratmolekul

Conversion Reaction Konversi Komponen yang menjadibasis konversi

Persamaankonversi

Indicator bahwareaksiready untukdigunakan

Equilibrium Reaction Persamaan reaksi :

a A + b B

Equilibrium Reaction Koefisien dari

persamanreaksi kimia

Beratmolekul Komponen dalampersamaan reaksi


Entalpireaksi

Equilibrium Reaction

Basis buat Konstantakesetimbangan

Source nilai Tetapankesetimbangan

Equilibrium Reaction Persamaan

KonstantaKesetimbangan


KonstantaKesetimbangan dariEnergi bebas Gibbs


KonstantaKesetimbangan daritable Keq vs T

Equilibrium Reaction Konstanta

Kesetimbanganmerupakan nilaikonstan (bukanfungsi daritemperature atauvariabel lain.

Nilai KonstantaKesetimbanganharus diinput.


Reaksi-reaksi yang terdapat di library HYSYS

Kinetic Reaction Persamaan reaksi :

a A + b B

Kinetic Reaction

Komponen dalampersamaan reaksi

Orde reaksiforward & reverse

Kinetic Reaction

Basis ini berdasarkan persamaan reaksi. Jikaconsentrasi yang digunakan maka basisnyaconsentration. Jika Pressure, maka basisnyapressure.

Jikacomponentnyatidak terdapatpada persamaanreaksi, makatidak bolehdijadikan base component.

Apakahphasenya hanyaliquid, atau gas atascombinasinyakeduanya.

Sangattergantung dariorder reaksi.

Tergantung dari basis yang digunakan, apakah consentrasiatau pressure.

Kinetic Reaction Persamaan laju reaksi & konstanta

laju reaksi.

Simple Rate Reaction Persamaan reaksi :

a A + b B

Simple Rate Reaction

Komponen dalampersamaan reaksi

Koefisiendaripersamanreaksi kimia

Beratmolekul

Entalpireaksi


Simple Rate Reaction Basis ini berdasarkan persamaan reaksi. Jika

consentrasi yang digunakan maka basisnyaconsentration. Jika Pressure, maka basisnyapressure.





Simple Rate Reaction

Persamaan laju reaksi & konstanta kesetimbangan.

Heterogeneous Catalytic Reaction Persamaan reaksi :

a A + b B

Heterogeneous Catalytic Reaction Komponen dalam

persamaan reaksi Berat

molekul

Koefisiendaripersamanreaksi kimia

Entalpireaksi


Heterogeneous Catalytic Reaction

Basis ini berdasarkan persamaan reaksi. Jika consentrasi yang digunakan makabasisnya consentration. Jika Pressure, maka basisnya pressure.





Heterogeneous Catalytic Reaction

Jenis-Jenis Reaktor Continuous Stirred Tank Reactor Plug Flow Reactor Conversion Reactor Equilibrium Reactor Gibbs Reactor

Continuous Stirred Tank Reactor - Design

Continuous Stirred Tank Reactor - Reaction

Plug Flow Reactor - Design

Plug Flow Reactor - Reaction

Conversion Reactor - Design

Conversion Reactor - Reaction

Equilibrium Reactor - Design

Equilibrium Reactor - Reaction

Gibbs Reactor - Design

Gibbs Reactor - Reaction

Problem 1 : Synthesis Gas

Production

Problem 1 : DeskripsiSynthesis Gas Production adalah bagian yang pentingdalam overall process synthesizing Ammonia. Gas alamdikonversi menjadi umpan untuk Ammonia Plant (dimodelkandengan 3 reaksi konversi dan 1 reaksi kesetimbangan).

CONVERSION REACTION Reforming reactions : CH4 + H2O ===== CO + 3H2 . (1) CH4 + 2H2O ===== CO2 + 4H2 ..(2) Combustion reactons : CH4 + 2O2 ===== CO2 + 2H2O ..(3)EQUILIBRIUM REACTIONS Water-Gas shift reaction : CO + H2O ===== CO2 + H2 ....(4) Dalam proses ini molar ratio hidrogen & nitrogen dalamsynthesis gas adalah 3 : 1.

Problem 1 : Data-Data Natural Gas : 700 F, 500 psia, 200 lbmole/hr, CH4 100%. Reformer Steam : 475 F, 500 psia, 520 lbmole/hr, H2O 100%. Udara : 60 F, 500 psia, N2 : 79% mole, O2 : 21% mole. Flow udara diatur sehingga ratio H2 dan N2 dalam synthesis gas berbanding 3 : 1. Combustion Steam : 475 F, 500 psia, H2O 100%. Flow steam ini diatur agar temperature reaktorCombustor Shift tetap 1700 F. Combustor Reactor adalah reaktor adiabatik.

Problem 1 : Data-Data Reaksi 1 (40% konversi) dan Reaksi 2 (30% konversi) terjadi dalam Reformer Reactor Reaksi 1 (35% konversi) , 2 (65% konversi) dan 3 (100% konversi) terjadi dalam Combustor Reactor. Reaksi 4 hanya terjadi dalam Shift Reactor. Reaktor Shift-2 dioperasikan pada temperature konstan 850 deg F. Reaktor Shift-3 dioperasikan pada temperature konstan 750 deg F.

Problem 1 : Pertanyaan

Berapa lbmole/hr udara yang diperlukan? Berapa lbmole/hr steam padareaktor combustor yang diperlukan?

Problem 1 : Process Flow

Problem 1 : Langkah2 Detail9Dari menu : Pilih File, New, Case.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Dari tab Components tambah Component List

dengan tekan Add.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Akan muncul Component List View.Tambahkan

komponen yang diinginkan dengan tekan Add Pure.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Dari tab Fluid Pkgs tambahkan Fluid Package

yang akan digunakan dengan tekan Add.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Pilih salah satu Property Package yang diinginkan.

Setelah dipilih tutup sheet Fluid Package : Basis-1

Problem 1 : Langkah2 Detail9Pilih Peng Robinson seperti tampilan seperti

dibawah ini. Tutup form tsb.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Akan muncul seperti dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Pilih tab Reaction untuk menambahkan reaksi

yang akan digunakan, hasil seperti di bawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Pilih tab Add Rxn pada kolom Reaction,

hasilnya seperti di bawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Pilih Conversion pada kolom Reaction, dan

tekan Add Reaction, hasilnya seperti di bawahini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Input component yang diperlukan serta koefisien

stokhiometrinya.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Nilai mole weightnya berwarna hitam, artinya

nilai tsb hasil dari Hysys, bukan nilai input.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Koefisien stokhiometri didapat dari reaksi yang sudah

disetarakan. Tanda bahwa koefisien tsb sudah benar adalahBalance Error nya bernilai nol. Entalpi reaksi sudah diberikanHysys.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Pilih tab Basis. Input basis componen, phase dan

konversi reaksi. Hasilnya menunjukan reaksi sudahReady untuk digunakan.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tutup sheet Reactions & Conversion Reaction : Rxn-1

Hasilnya seperti dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Continue to Reaksi ke-2, pilih tab Add Rxn pada

kolom Reaction, hasilnya seperti di bawah ini.

9 Input component yang diperlukan serta koefisienstokhiometrinya.

Problem 1 : Langkah2 Detail

Problem 1 : Langkah2 Detail9Nilai mole weightnya berwarna hitam, atinya nilai

tsb hasil dari Hysys, bukan nilai input.


stokhiometrinya.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Pilih Equilibrium pada kolom Reaction, dan



stokhiometrinya.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Delete Global Rxn Set pada kolom Reaction Sets

dengan tekan Delete Set. Hasilnya seperti dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Kita mempunyai 3 Reaction Set :

1. Reaction Set 1 yang berisi Reaksi 1 dan reaksi 2. Ini terjadi di Reaktor 1.

2. Reaction Set 2 yang berisi Reaksi 1, Reaksi 2 dan Reaksi 3. Ini terjadi diReaktor 2.3. Reaction Set 3 yang berisi hanya

Reaksi 4. Ini terjadi di Reaktor 3, 4 dan5.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tambahkan Set Reaksi pada kolom Reaction Sets

dengan tekan Add Set. Hasilnya seperti dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tambahkan reaksi 1 dan reaksi 2 pada kolom Active

List. Hasilnya seperti dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tutup form Reaction Set : Set-1 dan hasilnya seperti

dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tambahkan Set Reaksi ke-2 pada kolom Reaction Sets


Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tambahkan reaksi 1, reaksi 2 dan reaksi 3 pada kolom

Active List. Hasilnya seperti dibawah ini.


dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tambahkan Set Reaksi ke-3 pada kolom Reaction Sets


Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tambahkan reaksi 4 pada kolom Active List. Hasilnya

seperti dibawah ini.


dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Setiap Reaction Set harus

terasosiasi ke Fluid Package. Kita harus menambahkanReaction Set (yang berjumlah3) tsb ke Fluid Package.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Highlight Set-1 dan tekan tab Add to FP. Hasilnya


9 Tekan Add Set to Fluid Package dan hasilnya sepertidibawah ini.


Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tekan Add Set to Fluid Package dan hasilnya seperti

dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Tekan tab Enter Simulation Enviroment, maka

akan tampak tampilan seperti dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Dari menu : Pilih File, Save As. Tekan Save As.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Akan muncul seperti dibawah. Tulis nama file-

nya dan tekan Save.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Akan muncul tampilan seperti dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Dari Menu,

pilih Tools, Preferences. PilihVariabels.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Pilih Unit Set di Available Unit Sets dan maintain unit

untuk setiap besaran pada Display Unit.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Dari menu, Pilih Flowsheet , Palette atau tekan F4 atau tekan

object Palette untuk mengeluarkan Object Palette

Problem 1 : Langkah2 Detail9Click Material Stream pada Object Palette.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Double-click

pada Material Stream. Dari tab Worksheet, PilihComposition.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Setelah anda memasukan satu nilai dan anda tekan enter untuk

mengisi nilai yang lain, akan muncul tampilan seperti dibawah ini.

9 Setelah input semua nilai, jangan lupa untuk Tekan Normalize (agar jumlahmole fraction = 1).Jika awalnya jumlahnya tidak sama dengan 1, makaNormalize ini akan membuat jumlahnya menjadi 1, dengan perubahanproportional.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tekan tab OK, maka akan tampak seperti di bawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Dari tab Worksheet, Pilih Conditions, Ketik CH4 pada baris Stream

Name, masukkan nilai 700 F pada baris Temperature, 500 psia padabaris Pressure dan 200 lbmole/hr pada baris Molar Flow.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tutup form Material Stream tsb maka akan tampak

seperti di bawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Double-click pada Material Stream. Dari tab Worksheet, Pilih

Composition.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Dari tab Worksheet, Pilih Conditions, Ketik Reformer Steam pada baris

Stream Name, masukkan nilai 475 F pada baris Temperature, 500 psiapada baris Pressure dan 520 lbmole/hr pada baris Molar Flow.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tutup form Material Stream tsb maka akan tampak

seperti di bawah ini.


Composition.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Dari tab Worksheet, Pilih Conditions, Ketik Combus Steam pada baris

Stream Name, masukkan nilai 475 F pada baris Temperature, 500 psiapada baris Pressure dan 100 lbmole/hr pada baris Molar Flow.

9 Catat bahwa molar flow sebesar 100 lbmole/hr adalah nilai asumsi. Nilai ini harus diverifikasi setelah semua alat sudah terkoneksi.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Tutup form Material Stream tsb maka akan

tampak seperti di bawah ini.


Composition.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Dari tab Worksheet, Pilih Conditions, Ketik Udara pada baris Stream

Name, masukkan nilai 60 F pada baris Temperature, 500 psia padabaris Pressure dan 2100 lbmole/hr pada baris Molar Flow.

9 Catat bahwa molar flow sebesar 100 lbmole/hr adalah nilai asumsi. Nilai ini harus diverifikasi setelah semua alat sudah terkoneksi.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Tutup form Material Stream tsb maka akan

tampak seperti di bawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Click Conversion Reactor pada Object

Palette.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Double-click pada Conversion Reactor tsb. Dari tab Design, ketik

Reformer pada baris Name, Pilih Connections, masukan stream CH4dan Reformer Steam pada inlet, stream Combustor Feed pada VapourOutlet dan stream Reformer Liquid pada Liquid Outlet.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Click tab Reactions dan tampak seperti dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Input Set-1 pada baris Reaction Set. Reaksi yang termasuk Set-1 dapat

dilihat di baris Reaction. After input Set-1, automatically Stokhiometri Info, Basis Info dan Coversion Info akan terinput. Untuk melihat masing-masingreaksi tekan View Reaction.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tutup form Conversion Reactor tsb, maka akan tampak


Problem 1 : Langkah2 Detail9Untuk memunculkan Table dari sebuah stream,

click kanan pada stream tsb, akan tampakseperti dibawah ini. Kemudian pilih Show Table.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Lakukan untuk stream lainnya, hasilnya seperti

dibawah ini.


9Temperature outlet adalah negatif. Inibenar sebab reaksinya adalah endotermis memerlukan energy. 9Kita ingin temperature outlet sebesar 1700

deg F. Untuk itu dibutuhkan stream energy pada Reaktor tsb. Dalam hal ini adaenergy yang dibutuhkan oleh reaktor tsbagar temperature rektor tetap sebesar1700 deg F.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Dari tab Design, pilih Connections, ketik Q_Reformer pada kolom

Energy (Optional). Hasilnya seperti dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Dari tab Design, pilih Worksheet, hasilnya seperti

dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Input 1700 deg F pada baris temperature pada kolom

Combustor Feed. Hasilnya seperti dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tutup form Reactor tsb, dan show table untuk stream

Q_Reformer, hasilnya seperti dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Click Conversion Reactor pada Object

Palette.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Double-click pada Conversion Reactor tsb. Dari tab Design, ketik Combustor

pada baris Name, Pilih Connections, masukan stream Combustor Feed, Udaradan stream Shift-1 Feed pada inlet, stream Combustor Feed pada Vapour Outlet dan stream Combustor Liquid pada Liquid Outlet.


lainnya, hasilnya seperti dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Click Equilibrium Reactor pada Object Palette.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Double-click pada Reactor tsb. Dari tab Design, ketik Shift-1 pada baris Name,

Pilih Connections, masukan stream Shift-1 Feed pada inlet, stream CShift-1 Vapor pada Vapour Outlet dan stream Shift-1 Liquid pada Liquid Outlet.


Pilih Connections, masukan stream Shift-1 Vapor pada inlet, stream Shift-2 Vapor pada Vapour Outlet dan stream Shift-2 Liquid pada Liquid Outlet.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Tutup form Reactor tsb, dan show table untuk

stream lainnya, hasilnya seperti dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Temperature menunjukan 1508 deg F. Diinginkan temperature 850

deg F. Untuk itu diperlukan stream energy untuk mengambil energy tsb. Tambahkan stream energy dan beri title Q_Shift-2. Hasilnyaseperti dibawah ini.


Shift-2 Vapor. Hasilnya seperti dibawah ini.


Pilih Connections, masukan stream Shift-2 Vapor pada inlet, stream Synthesis Gas pada Vapour Outlet dan stream Shift-3 Liquid pada Liquid Outlet.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Temperature menunjukan 850 deg F. Diinginkan temperature 750

deg F. Untuk itu diperlukan stream energy untuk mengambil energy tsb. Tambahkan stream energy dan beri title Q_Shift-3. Hasilnyaseperti dibawah ini.


Shift-2 Vapor. Hasilnya seperti dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Tutup form Reactor tsb, dan show table untuk

stream lainnya, hasilnya seperti dibawah ini.


9Molar flow udara akan di-adjust untukmendapatkan ratio H2 & N2 di stream Synthesis Gas sebesar 3 : 1. Untuk itudiperlukan spreadsheet.9Molar flow steam juga akan di-adjust untuk

mendapatkan temperature di ReaktorCombustor sebesar 1700 deg F.

Problem 1 : Langkah2 Detail9Click Spreadsheet pada Object Palette dan

pindahkan ke layar.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Double-click pada Spreadsheet tsb. Dari tab Connections, ketik

Spreadsheet pada baris Spreadsheet Name.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tekan tab Import untuk mengambil variabel yang diperlukan. Ambil

stream Synthesis Gas pada kolom Object, Comp Mole Frac padakolom Variabel dan Hydrogen pada kolom variable Specificatonsseperti di bawah ini.

9Tekan OK hasilnya seperti di bawah ini. Problem 1 : Langkah2 Detail

9 Tekan tab Import untuk mengambil variabel yang diperlukan. Ambilstream Synthesis Gas pada kolom Object, Comp Mole Frac padakolom Variabel dan Nitrogen pada kolom variable Specificatonsseperti di bawah ini.


Problem 1 : Langkah2 Detail9Tekan OK hasilnya seperti di bawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Move to tab Spreadsheet dan tambahkan title untuk

memudahkan identifikasi seperti di bawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Buat Fungsi obyektif yang akan mrnjadi target value.

Hasilnya seperti di bawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tutup spreadsheet tsb dan hasilnya seperti di bawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Click Adjust sebanyak 2 pada Object Palette dan

pindahkan ke layar. Kita ingin menjalankan 2 adjust secara simulatan. Hasilnya seperti dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Agar kedua Adjust tsb bisa bekerja simultan, simulation

kita buat tidak aktif. Caranya adalah tekan Ikon Solver Holding. Hasilnya seperti dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Double-click pada ADJ-1. Dari tab Connections, ketik

ADJUST UDARA pada baris Name.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tekan tab Select Var pada kolom Adjusted Variable, untuk

memilih varibel yang akan diatur. Pilih Udara pada kolom Objectdan pilih Molar Flow pada kolom Variable.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tekan tab OK. Hasilnya seperti dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tekan tab Select Var pada kolom Target Variable, untuk memilih

varibel yang menjadi target. Pilih Spreadsheet pada kolom Object, dan pilih B6 pada kolom Variable.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Input 0 di kolom Specific Target Value pada kolom

Target Value.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Dari tab Parameters, input 0 pada baris Minimum, 100000000

pada baris Maximum dan 10000 pada baris Maximum Iterations. Hasilnya seperti dibawah ini. Klik pada Simultaneous Solution.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tutup form ADJUST UDARA tsb dan hasilnya seperti di bawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Double-click pada ADJ-2. Dari tab Connections, ketik

ADJUST STEAM pada baris Name.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tekan tab Select Var pada kolom Adjusted Variable, untuk

memilih varibel yang akan diatur. Pilih Combus Steam pada kolomObject dan pilih Molar Flow pada kolom Variable.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tekan tab Select Var pada kolom Target Variable, untuk memilih

varibel yang menjadi target. Pilih Combustor pada kolom Object, dan pilih Vessel Temperature pada kolom Variable.

9 Input 1700 deg F di kolom Specific Target Value padakolom Target Value.


Problem 1 : Langkah2 Detail9 Dari tab Parameters, input 0 pada baris Minimum, 100000000

pada baris Maximum dan 10000 pada baris Maximum Iterations. Hasilnya seperti dibawah ini. Klik pada Simultaneous Solution.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Tutup form ADJUST STEAM tsb dan hasilnya seperti di bawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9 Aktifkan simulaton dengan tekan Ikon Solver Active. Ini akan

membuat kedua Adjust tsb aktif (bekerja). Ingat di awal simulation kita sudah memberi initial value pada kedua variable adjust pada kedua Adjust tsb. Hasilnya seperti dibawah ini.

Problem 1 : Langkah2 Detail9After Ikon Solver Active diaktifkan hasilnya


Problem 1 : Langkah2 Detail9 Terlihat temperature di Combustor 1700 deg F. Check

juga spreadheet apakah fungsinya sudah bernilai nol.


9Ternyata fungsinya bernilai -7.267x10-6 (-0.000007267). Ini sudah sangat mendekatinol.9Jadi didapatkan molar flow udara yang

harus disupply adalah 267.89 lbmole/hr dan steam buat reaktor Combustor sebesar 351.79 lbmole/hr.

Problem 2 : Ammonia Synthesis

Problem 2 : Description Ammonia dihasilkan dari hydrogen dan nitrogen padatemperature dan pressure tinggi. Pressure lebih dari 300 atmadalah sering digunakan dengan tujuan agar tercapai konversiyang pantas. Pada pressure tinggi, konversi hydrogen adalahkurang dari 30%, oleh karena itu diperlukan recyle line untukmengembalikan pereaksi yang tidak bereaksi ke awal process. Diinginkan kemurnian ammonia dalam product adalah more than 99.5% (fraksi mol). Ratio Gas Hydrogen & Nitrogen adalah 3 : 1 pada umpanyang berasal dari Synthesis Gas Production. Komposisi umpanadalah senagai berikut :

Umpan bersama-sama recycle line yang telah dicompressoleh compressor dengan discharge pressure 4950 psig akandicampur & didinginkan ke 40 deg F. Untuk ini digunakan HE-1 dengan pressure drop 55 psi di tube dan 50 psi di shell. Selanjutnya diumpankan ke secondary separation untukmeremove liquidnya. Gasnya akan dipanaskan ke 565 deg F menggunakan HE-2 dengan pressure dropnya 30 psi di tube & shell sebelum diumpankan ke reaktor. Data-data untukreaktornya :

N2 + 3H2 2NH3

Konstanta kesetimbangan : ln K = -32.975 + 22930.4/TDi mana : T dalam Kelvin.

Problem 2 : Description

Reaktor diusahakan isothermal (temperature konstant) pada925 deg F. Product dari reaktor Ammonia akan didinginkandengan HE-2 ke 85 deg F, dimana liquidnya akan diremove diprimary separation dan gasnya akan di compress dengancompressor. Liquid from primary and secondary separation akan diturunkan pressurenya ke 350 psig sebelum diumpankan ke final separator untuk meremove ammonia liquidnya sebagai product. Untuk Fluid Packagenya gunakan SRK Soave RedlichKwong.



Berapa lbmole/hr NH3 product yang dihasilkan, include pengotornya? Berapa kemurnian NH3-nya?

Problem 2 : Hasil

Problem 3 : Cyclohexane

Plant

Problem 3 : Description Sebuah plant untuk produce cyclohexane (C6H6) denganhydrogenasi benzene akan dibuat. Untuk mendapatkan kontrolyang baik, diputuskan untuk menggunakan 3 reaktor secaraseri. Benzene murni diumpankan ke tiap-tiap reaktor. Benzene murni bersama-sama gas hydrogen dan recyle line from Recycle Pump & Recycle Compressor dipanaskan terlebihdahulu ke 230 deg F dengan HE-1 dan ke 295 deg F denganHeater (steam) sebelum diumpankan ke Reaktor-1. Data masing-masing umpan adalah :

Problem 3 : Description Reaksi yang terjadi dalah :

C6H6 + 3H2 === C6H12Dimana konversi untuk reaktor 1, 2 dan 3 adalah 90%, 67% dan97% terhadap C6H6. Reaksi berlangsung dalam fase vapor.

Output Reaktor-1 bersama-sama Recycle Line from Recycle Pump dan Benzene murni diumpankan ke Reaktor-2. Product Reaktor-2 selanjutnya bersama Benzena murni didinginkan by HE-1 sebelum diumpankan ke Reaktor-3.

Product Reaktor-3 akan diremove liquidnya denganSeparator setelah didinginkan by Cooler ke 120 deg F. 96% vapornya akan dicompress dengan Compressor dengandischarge pressure 484 psig dan direcycle ke incoming HE-1.

65% liquidnya akan di-pump by Pump dengan discharge pressure 615 psig yang mana 40%nya akan direcycle keincoming HE-1.

Pressure drop untuk masing-masing equipment adalah : HE-1 : 5 psi tiap-tiap side. Heater : 5 psi. Cooler : 5 psi. Reaktor-1 : 10 psi. Reaktor-2 : 10 psi. Reaktor-3 : 15 psi. Separator : 31 psi.



Berapa lbmole/hr Cyclohexane yang dihasilkan, include pengotornya? Berapa kemurnian Cyclohexanenya?

Problem 3 : Hasil

., Process Simulation Workshop.

HYSYS.Plant Simulation Basis, HyprotechLtd,1996.

PRO/II Application Briefs, Simsci, August 1995.

Reference

Module 11 Hysys

Documents

Transcript of Module 11 Hysys