Perhitungan Alat Bed (Destilasi)

Fungsi memompakan dari heater ke destilasikondisi operasi1. temperatur 167 c2. Tekanan Operasi,P 1 atm3.laju alir bahan masuk 12101730.3737471 1524.808 Lb/detik

Kontruksi Suction DischargeTekanan (P), psi 14.7 14.7Ketinggian (z), ft 0 35Panjang Pipa (L), ft 20 30Belokan 90° standard 0 3Gate Valve, buah 0 1Globe Valve, buah 1 0Control Valve, buah 1 1

r campuran 1485.40849076355 92.73081m campuran 2.1 CP 0.001411 lb/ft s

Faktor keamanan 20%kapasitas 1829.76962922179 Lb/dtk

kecepatan Volumetrik, Q= Kapasitas/r

19.7320568637808 147.606 Gpm

untuk diameter, DI > 1 Inch (plant design and economic for chemical engineer- timmerhaus page 496

DI optimum=

26.8925073270779~30 inch

dipilih pipa yang mendekati ukuran ( perri edisi 10 tabel 10-22 page 10-80)

1. nominal size 30 inch2. schdule number 303. Outside Diameter, OD 30 inch 2.5 ft4. Inside Diameter. ID 28.75 inch 2.395833 ft

5. Flow Area perpipe, A 57.68 0.400556

Kg/m3 Lb/ft3

Ft3/dtk

3.9 x ( Q)0.45 r0.13

Inch2 ft2

kecepatan alir, QF

49.2617230995915

bilangan reynold

5211.59865664022

> 2100 maka aliran turbuienpada aliran turbulen friksi, f

f 0.04 (plant design and economic for chemical engineer- timmerhaus page 483)

0.010170554636104

Persamaan bernoulli W= SH + PH + VH + FHDimana:w : Kerja pompaSH: Total static HeadPH: Total pressure headVH: Total velocity headFH: Friction head by construction

35 ft-lbf/lbm

PH= [(Pdischarge- Psuction) × 144] / rPH 0 ft-lbf/lbm

VH=2 x a x gc

2426.7173627408364.4

37.6819466264103

RE0,16

SH= [Hdischarge – HSuction] × g/gc

(qf ) 2

Friksi sepanjang pipaSambungan Le (ft)

Panjang Pipa 50Standar elbow 90˚ 230

Gate Valve 16.7708333333333Globe Valve 718.75

Total 1015.52083333333

Total panjang ekivalen

(plant design and economic for chemical engineer- timmerhaus page 481Gc x ID

50128.264333087677.1458333333333649.785765052175

jadi w= SH+PH+VH+FHW 722.467711678585

Daya Pompa Efisiensi pompa = 73% (peter fig. 14-37) hal 520

BHP= gpm x W x sg3960 x n pompa

106640.6022912382890.8

36.889650716493 hp ~37 HP

Efisiensi motor (µ) = 86% (peter fig 14-37) hal 520power motor = BHP

n motor

46.1120633956163 HP ~47 hp

kesimpulan 1.Fungsi memompakan dari heater ke destilasi2. Type : sentrifugal3. Bahan : cast iron4. Laju alir : 12101730.3737471 kg/jam

= 2 x f x q f 2 x Le

5. kecepatan alir: 49.2617230995915 Lb/dtk6. Total head 722.467711678585 Ft.lbf/lbm7. Daya Pompa 37 hp9. Daya motor 47 hp

(plant design and economic for chemical engineer- timmerhaus page 496

(plant design and economic for chemical engineer- timmerhaus page 483)

Suhu umpan masuk pada Bubble PointnyaSuhu produk atas keluar pada Dew PointnyaSuhu Bottom produk pada bubble pointnyaSuhu ReferensinyaTekanan operasi

Data :Feed

Komponen n (kmol/jam)H2O 575.2074C3H6O3 2805.8361Glukosa 64985.0799Fruktosa 110.1131Sukrosa 6.7365TOTAL 68482.9730

DistilatKomponen n (kmol/jam)

H2O (LK) 552.1991C3H6O3 (HK) 2693.6027TOTAL 3245.8018

BottomKomponen n (kmol/jam)

H2O 23.0083C3H6O3 112.2334Glukosa 64985.0799Fruktosa 110.1131Sukrosa 6.7365TOTAL 65237.1712

- Perhitungan jumlah plate minimum

Nm =

Didapatkan harga rata-rata antara αD dan αB Destilat

X (LK) 0.170127175099683X (HK) 0.829872824900317

0.205003911436813Destilat

LK

bLK

HK

dHK

LK

log

X

X

X

Xlog

K (LK) 18.4019700917946K (HK) 0.83849525903418

Rata-rata ( K LK * K HK)

Nm =

0.1701271750996830.829872824900317

4.046761.584726219846181.39791656094768

1.79650006447126

Menentukan plate teoritisuntuk jenis pendingin air nilai R= 1.5 x RmDari perhitungan neraca panas diperoleh, Rm =maka R=Dengan harga R/(R+1) =Dengan Rm/(Rm+1) =Di dapat Nmin/N =maka Plate sebenar nya adalah =

Menentukan Plate sebenarnyaberdasarkan kesepakatan pada pemakaian kondensor efisiensi yang di ambil 70%Eo= 70%Nact = Nteo / Eo

5.71428571428571

Menentukan Lokasi umpan masuklog Nr

Ns Dari persamaan 11.60 Coulson edisi4 hal.526

Komponen feed (kmol/jam)H2O (LK) 575.2074C3H6O3 (HK) 2805.8361Glukosa 64985.0799Fruktosa 110.1131

αD = (KLK / KHK )D

αB = (KLK / KHK )B

LK

bLK

HK

dHK

LK

log

X

X

X

Xlog

Sukrosa 6.7365

TOTAL68482.9730

Variabel FeedX LK 0.00839927588088401X HK 0.0409712957280469

log Nr/Ns = 0.206 loglog Nr/Ns =Nr/Ns =Nr = 1.31130355746372Persamaan di atas di distribusi ke :Nr + Ns = 5.714285714285711.0165 Ns + Ns = 5.714285714285712.0165 Ns = 5.71428571428571Ns = 2.83376430165421Nr = 2.88052141263151

Dimana , Ns =Nr =

Cairan masuk Kembali (Lo) = R xDLo= 15594.7790993918

Komponen (kg/jam)

H2O (LK) 31837.1485737972C3H6O3 (HK) 776501.003094521TOTAL 808338.151668319

Densitas Campuran = 1.17559278452867Volumetrik flow rate = 191.000130673179

Menghitung Vapor yang masuk ke kondensor (V) = (R+1) DV = 18840.5808810398

Komponen YiH2O (LK) 0.170127175099683C3H6O3 (HK) 0.829872824900317TOTAL 1

Suhu = 127.396

Tekanan = 1Density = 0.00153966022080327Volumetrik flow rate = 45530.2162341512

Cairan yang keluar menara (L) = Lo + (q x F)L= 84077.7521006274

Komponen XiH2O (LK) 0.170127175099683C3H6O3 (HK) 0.829872824900317TOTAL 1

Densitas campuran = 1.20372911289304Volumetrikflow rate = 305.435313229417

Vapor kembali ke menara (Vo) = L-BVo= 18840.5809

Komponen YiH2O (LK) 17.0127175099683C3H6O3 (HK) 20.5003911436814TOTAL 37.5131086536496

Tekanan = 1 atmSuhu = 182.2067Density = 15.7347Volumetrik flow rate (Q) = 305.435313229417

MENGHITUNG DIAMETER MENARA DESTILASI

1. LAJU ALIR SUPERFICIAL BATAS FLOODING (Flv)

Flv = Lw Vw

Dari persamaan 11.82 Coulson edisi 4 hal. 568

Flv top = 1.5527Flv base = 1.2343

2. FLOODING VAPOR VELOCITY (Uf)

Asumsi jarak antar plate 0.6 mDari Coulson Fig. 11.27 Hal 568 dengan Flv diketahui, diperoleh:K (konstanta flooding), atas =

bawah =

Flooding Velocity (Uf) =

Persamaan 11.81 coulson edisi 4 hal 568

atas = 0.966494693685338bawah = 0.036517553583235

3. DIAMETER MENARAdipilih design persen floading (F*) pada laju alir maksimum 85%Ur = F* x Ufatas = 0.821520489632537bawah = 0.0310399205457497

Laju alir volumetric uap maksimum (Qv)

Qv atas = 83450.3431350462QV bawah = 163908778.442944

An atas = 28.2167653313368An bawah = 1466827.73130956

Asumsi downcorner area 12%

Penampang menara

atas = 32.0645060583372bawah = 1666849.69466996

Diameter Menara

atas = 6.39112701586455bawah = 1457.18063644247

Uf = VVL1K

QV = V

V

An = fU

Q

Ac = %12100

A n

B194

dari : (K flooding atas x (densitas campuran cairan masuk kembali x densitas campuran vapor masuk kondensor) : densitas camuran vapor masuk ke kondensor)

B195

dari: (K flooding bawah x (densitas campuran yg keluar menara x densitas campuran vapor kembali menara) : densitas campuran vapor kembali ke menara)

4. TABULASI DAERAH MENARAKomponen Atas (m²)Diameter Menara (Dc) di ambil 1.46936 mPenampang Menara (Ac) 32.0645060583372Dwon Comer Area (Ad) 3.84774072700047Net Area (An) 28.2167653313368Active Area (Aa) 24.3690246043363Hole Area (Ah) 2.43690246043363

5. POLA ALIR CAIRAN PADA PLATE

Q = 191.000130673179dengan maximum volumetric liquid rate sebesar 4,57729E-05 m³/detik maka singgel pass plate dapat digunakan (coulson, Fig.11.28)Weir Length di peroleh dari coulson edisi 4 fig. 11.31 halaman 573untuk Ad/Ac = 0.12maka Lw = 4.85725653205706Weir height = 50Hole diameter = 5Tebal Tray = 5

6. PEMERIKSAAN WEEPING RATE (WL)Maximum mass liquid rate

224.538375463422 kg/detikminimum mass liquid rate adalah 70% turn down

7. PENENTUAN HOW (TINGGI LUAPAN CAIRAN DI ATAS WEIR)

Maximum How = 8537.0622Minumum How = 5605.0936Pada maximum rate, Hw + How =dari fig 11.30 coulson hal 571 di peroleh K2 =

8. LAJU ALIR SUPERFICIAL UAP MINIMUM (Uh min) UNTUK MENCEGAH WEEPING

Persamaan 11.84 Coulson edisi 4 hal.571

Laju aliran lquid volumetrik maksimum = liquidjenisBerat

liquidaliranMassa

how = 3

2

750

WL

l

I

W

Uh (min) =

V

h2 d4,259,0K

A235

dari yg sudah di hitung di atas

A236

Downcomer Area, Ad = 12% x Ac

A237

Nett Area, An = Ac - Ad

A238

Active Area, Aa = Ac - 2Ad

A239

Hole Area, Ah diambil 10% dari Aa

Uh min = 3.1613laju uap minimum Operasi (Uh min Op)Uh min Op= Qv min / Ah =

9. PLATE PRESSURE DROP (hd)Dry Plate drop :Uh = Qv/Ah 9.5123Dari fig 11.34 coulson hal 576 pada tp/dh = 1, dan Ah/Aρ~ Ah/Aa= 0.1 di peroleh Co=

hd = 8.3256

10. RESIDUAL HEAD

Persamaan 11.89 coulson edisi 4 hal.577

hr = 10384.3962

11. TOTAL PRESSURE DROP


Ht= 8.3256Ht= 18979.7839752922


ΔPt = 218.885596484943ΔPt = 0.00218885596484943

12. DOWN-COMER LIQUIDA BACKUPHap = Hw-10=50-10= 40

Persamaan 11.93 coulson edisi 4 hal.578Aap = 0.194290261282282

hd = L

V

O

h

C

U

2

51

hr = L

3105,12

Ht = hd + (hw + how) + hr

∆Pt = 9,81 x 10-3 x ht . ρL

Area under apron, Aap = hap x Lw

hdc =

2

mL

wd

A

L166


Hdc = 153013464.0390


Hb= 8587.0622Hb= 153022059.4268

153022.0594 < 1/2 (plate spacing + wier height)153022.059426782 < 1/2 (0,6+0,05)153022.059426782 <

13. PEMERIKSAAN RESIDANCE TIME (tr)


Tr= 3082.66391290274

14. PEMERIKSAAN ENTRAINMENT (uv)

Uv= 1.58032537673328E-05% flooding = 0.0509126746766005Dari Coulson edisi 4 Fig. 11.29 hal 570 diperoleh, Ψ =

15. TINGGI MENARAJumlah Plate = 4Jarak antar plate = 0.6Tinggi kolom ditambah 2m dibawah untuk menampung cairan dan 1.5 m diatas untuk mencegah entrainment (Douglas)Tinggi menara = 8.1

16. TEBAL DINDING MENARADari Pressure Vessel Handbook dipilih bahan dengan spesifikasi :Bahan kontruksi : Carbon Steel SA-285C Brownell & Young

hdc =

2

mL

wd

A

L166

Back up in downcormer, hb

hb = (hw + how) + ht + hdc

tr = wd

Lbcd

L

hA

Uv = basenA

Q

Allowable Stress (S) =Effisiensi pengelasan (E) =Faktor korosi = diameter (d) =Jari-jari ( r ) =tekanan ( P )=

TEBAL SHELL

Ts = 6.39713913869432digunakan tebal shell = 1/4 =

TEBAL HEAD

Th= 0.13100647255077digunakan tebal Head = 1/4 =

KESIMPULAN

Tipe tray = single-pass crossflow sieve trayJumlah tray = 6

Komponen JumlahTinggi Menara 8.1Diameter Menara 32.0645060583372Jarak Antar Tray 0.6Active Area 24.3690246043363Downflow Area 3.84774072700047Hole/Tower Area 2.43690246043363Hole size 5Weir length 4.85725653205706weir height 50Tray thickness 5

Design Mekanik JumlahTekanan Operasi 1Tekanan Design 22.0439Efisiensi sambungan 0.85Tegangan 13800Material Carbon Steel SA-285 grade C

ts = 𝑃𝑟

ሺ𝑆𝐸ሻ− (0,6𝑃) + C

th = 𝑃𝑑

ሺ2𝑆𝐸ሻ− (0,2𝑃) + C pers. 13.10 (brownell & young)

Tebal dinding Kolom 0.2Tebal Head 0.2

166.8499 °C 439.9999127.396 °C 400.546

182.2067 °C 455.356725 °C 298.151 atm 760

Xf0.00840.04100.94890.00160.00011.0000

Xf0.17010.82991.0000

Xf0.00040.00170.99610.00170.00011.0000

(pers. 11.58 Coulson)

Bottom0.000352686894681170.00172039105112333

4.87795570821692Bottom

LK

bLK

HK

dHK

LK

log

X

X

X

Xlog

77.9343857630227104.442648546592

21.9464211556675

0.7461931198370216.3762684714047 4.04676

0.001720391051123330.00035268689468117

1.58472621984618

2

3.20306663776494.80459995664735

0.8277228392191240.762078480741914

0.6 (Coulson edisi 4,figure 11-11 hal 524)3.33333333333333 = 4 plate

Plate 6 plate

0.206B Xf HK Xb LKD Xf LK Xf HK

Dari persamaan 11.60 Coulson edisi4 hal.526

destilasi (kmol/jam) bottom (kmol/jam)552.1991 23.0083

2693.6027 112.233464985.0799

110.1131

2

LK

bLK

HK

dHK

LK

log

X

X

X

Xlog

6.73653245.8018 65237.1712

68482.9730

destilasi bottom0.170127175099683 0.00035268689468120.829872824900317 0.0017203910511233

1.7707878650138E-050.117703239417787

1.31130355746372x Ns

633

jumlah plate dibawah umpan masukjumlah plate diatas umpan masuk

% berat BM Kmol/jam X

17.0127175099683 18 1768.7304763221 0.170127175099782.9872824900317 90 8627.7889232725 0.8298728249003

100 108 10396.519399595 1

kg/m³m³/detik

kmol/jam

Kmol/jam Kg/jam % % Berat2320.92956436736 9939.5835848152 0.0393859284114 3.938592841138211321.3916168752 242424.242424242 0.9606140715886 96.06140715886213642.3211812425 252363.826009058 1 100

C 400.396 K

atmkg/m3m³/detik

kmol/jam

Kmol/jam Kg/jam % Berat Bm cam2896.1369 52130.4650594616 3.9385928411382 70.894671140488

14127.2278 1271450.49804402 96.061407158862 8645.526644297617023.3647037925 1323580.96310348 100 8716.4213154381

kg/m3m3/detik

Kmol/jam

Kmol/jam Kg/jam % Berat Bm cam2873.1287 51716.3157434276 3.9385928411382 70.894671140488

14014.9943 1261349.48794301 96.061407158862 8645.526644297616888.1229628905 1313065.80368643 100 8716.4213154381

C 455.2067 Kkg/m³m3/detik

ρvΡl

Dari persamaan 11.82 Coulson edisi 4 hal. 568

0.0350.038

Persamaan 11.81 coulson edisi 4 hal 568

m/detikm/detik

0.85

m/detikm/detik

m³/jam 23.180651 m³/detikm³/jam 45530.216234 m³/detik

m²/detikm²/detik

dari total area

m²m²

mm

QV = V

V

An = fU

Q

Ac = %12100

A n

Bawah (m²)di ambil 1.46936 m

1666849.69466996200021.9633603951466827.731309561266805.76794917126680.576794917

dengan maximum volumetric liquid rate sebesar 4,57729E-05 m³/detik maka singgel pass plate dapat digunakan (coulson, Fig.11.28)

di peroleh Lw/Dc = 0.76mmmmmmm

157.176862824395 kg/detik

pers.11.85 coulson edisi 4 hal.572

mm liquidmm liquid

8587.0622 mm30.9

8. LAJU ALIR SUPERFICIAL UAP MINIMUM (Uh min) UNTUK MENCEGAH WEEPING

Persamaan 11.84 Coulson edisi 4 hal.571

Laju aliran lquid volumetrik maksimum = liquidjenisBerat

liquidaliranMassa

m/detik

13078.550283147 m/detik

m/detikDari fig 11.34 coulson hal 576 pada tp/dh = 1, dan Ah/Aρ~ Ah/Aa= 0.1 di peroleh Co= 0.842

Persamaan 11.88 coulsoun edisi 4 hal.576

mm liquid


mm liquid


+ 8587.06216724919 + 10384.396178603mm liquid


Pabar

mm

Persamaan 11.93 coulson edisi 4 hal.578m² sebagai Am, karena < dari Ad


mm


+ 8.3256 + 153013464.03899mm 153022.0594 m

< 1/2 (plate spacing + wier height)

0.325 sehingga tray spacing layak di pakai


detik 3082.66391290274 detik

m/detik% Flv bawah = 1.2343036217784

0.0015

platem

Tinggi kolom ditambah 2m dibawah untuk menampung cairan dan 1.5 m diatas untuk mencegah entrainment (Douglas)m

Uv = basenA

Q

13800 psi0.85

0.125 in6.39112701586455 m3.19556350793227 m

22.0439 Psi

Pers 13-1 Brownell & Young

in6.5 in

in0.2 in

Plate

Satuanmmmm²m²m²mmm

mmmm

SatuanatmPsi

PsiCarbon Steel SA-285 grade C

th = 𝑃𝑑

ሺ2𝑆𝐸ሻ− (0,2𝑃) + C pers. 13.10 (brownell & young)

KKKKmmHg

Densitas masing2 Densitas(kg/m3) campuran (kg/m3)

0.998 0.1697869207494841.212 1.00580586377918

2.21 1.17559278452867

Bm cam ρ masing-masing (kg/m3) ρ cam kg/m³70.894671140488 0.958 0.00037731719428645.5266442976 0.121 0.00116234302668716.4213154381 1.079 0.0015396602208

ρ masing-masing ρ cam kg/m³0.998 0.03946485812763731.212 1.16426425476541

2.21 1.20372911289304

ρ masing-masing ρ cam kg/m³0.958 4.111266013714190.121 11.62343026622231.079 15.7346962799365

Fungsi : Jenis :

Kondisi operasiSuhu fluida panas masuk Suhu fluida panas keluar

Suhu air pendingin masukSuhu air pendingin keluar

Suhu referensi

Neraca Panas Panas yang diserap air

Umpan Uap PanasUmpan Uap Pendingin

=

=Sumber dari diktat kuliah perancangan alat proses atau kern hal 159

Untuk aliran parallel∆t2 = (T1-t1) ∆t1 = (T2 -t2)

Sumber dari diktat kuliah perancangan alat proses

KeteranganTemperatur panasTemperatur dingin

selisih suhuS = (t2-t1)/(T1-t1)R = (T1- T2)/(t2-t1)

Sumber , Kern hal.828 atau 829

Menentukan Calorivic temperature rata-rata :

Dari tabel Kern 8, hal 840 didapat harga UD= 100 BTU/jam.ft².FMaka Luas perpindahan panas :

A =

∆T LMTD =

A=

A=

Dipilih kondensor dengan tipe:Tube : L:Idt (ID):At' (flow area per tube) :A" (surface per lin ft, ft2):

Maka jumlah tube :

Dari tabel 9 KERN hal.842, harga yang mendekati perhitungan adalah 3/4 in.OD tubes on 15/16 in tringular pitch- Tube arrangement : - Pass, n :- ID shell :- Tube pitch :

Koreksi UD :A'= Nt xA"x L

UD = Q/ A'x LMTDDari diktat perancangan alat proses

TUBE SHELL

H2Otc =µ =

untuk menentukan viskositas Kern hal 823 figur 14, koordinatnya (X,Y) hal. 822

K =untuk menentukan viskositas Kern hal 800,

Cp =untuk menentukan viskositas Kern hal 804 (untuk cairan)

Flow area per Tube

La"

A(Nt) eJumlah tub

At = 144

'

n

AtNt

At =

Laju alir dalam tube

Gt =

L/iD =

Dari fig 24 kern hal.834 didapat harga JH=hi = JH x (K/Idt) x (µ x (Cp/K))^(1/3)

hio = hi (Idt/Odt)

PRESSURE DROP

TUBE SIDE

Harga Retube =Dari fig 26 Kern hal. 836 didapat f =s=Pressure Drop pada Tube (ΔPt)

ΔPt =

Return Pressure Loss (ΔPr)ΔPr=

dari fig 27 Kern hal.837 didapat harga V^2/2g x (62,5/144

GT = At

Wt

t

e

DGtR

ΔPr=

ΔP total =

Clean Overall CoeficientUc =(hio x ho)/(hio +ho)Uc =

KESIMPULANId shelljarak buffleshell passjumlah tubepanjang tubeOD tubeID tubeBWGtube picthUCUDRdΔPrΔPt

untuk mengkondensasikan uap yang keluar dari kolom destilasiShell and Tube

C F127.396 261.3128127.396 261.3128

30 8640 10425 77

6274425.1246 Kj/jam 5946900.1331125488502.4917 kg/jam 276651952.5932

2830334.3359 kg/jam 6239755.0769

∆t2 - ∆t1ln (∆t2/∆t1)

180.1083356270196

166.1503 °FSumber dari diktat kuliah perancangan alat proses atau kern hal 159

175.3128 F157.3128 F


Fluida Panas F Fluida dingin F Selisih suhu F261.3128 86 175.3128261.3128 104 157.3128

0 18 180.102673621093269

0Sumber , Kern hal.828 atau 829

Tc = 1/2 x ( temperatur panas + temperatur dingin) = 261.3128tc = 1/2 x (temperatur panas + temperatur dingin) = 95


Q

UD X LMTD

B14

Q loss neraca panas kondensor

B15

H vapor masuk

B16

Masa pendingin

5946900.1330814216615.032833791

357.922863744623 ft²

Dari tabel.10 kern hal 8430.75 in OD BWG

10 ft0.62 in 0.051646

0.302 in²0.1963 ft²/ft

182.334622386461 ~ 188

Dari tabel 9 KERN hal.842, harga yang mendekati perhitungan adalah 3/4 in.OD tubes on 15/16 in tringular pitch0.75 in OD tubes

6 pass17.25 in 1.436925

0.9375 in triangular pitch

369.044 ft2

96.9865012693941 BTU/jam.ft².˚F

TUBE SHELL

95 F0.7 CP 0.02822274


0.393628 Btu/hr.ft².(F/ft)untuk menentukan viskositas Kern hal 800,

1 Btu/lb. ˚Funtuk menentukan viskositas Kern hal 804 (untuk cairan)

B52

Kern hal 843 tabel 10 tube OD, in 3/4

0.0657 ft2

4,210,005,760.1895 lb/ft².jam

214347101910.029

6.95930546131496

670515.35494658515 Btu/jam ft² ˚F

35.49 Btu/jam ft² ˚F

PRESSURE DROP

TUBE SIDE

214347101910.0290.00008

1 (dari ket.fig27 hal.837)

f x Gt² x L x n5.22 x 10^10 x Idt x sg x φshell

8.50759128039765E+0161485463042.09955

57272318.726779300 Psi

(4 x n )/s x (V^2 x 2g)*(62,5/144)0.62

3.72 Psi

ΔPr +ΔPs57272322.4467793000 Psi

2.17 BTU/jam ft2 F

17.25 in3.45 in

1 pass188

10 ft 0.75 in

0.620 in16

0.9375 in tringular pitch 2.17 BTU/jam ft2 F 96.99 BTU/jam ft2 F 0.45 hr.ft².˚F/Btu

3.72 Psi57272318.726779300 Psi

Komponen Viscositas Panas (cp) Viscositas Dingin (cp)H2O 0.16 0.7C3H6O3 0.18 0.37Glukosa 0.45 1Fruktosa 0.45 1Sukrosa 0.3 0.7TOTAL 1.54 3.77

Sumber : kern fig.14 hal 823 dan www.google.com

Btu/jamlb/jamlb/jam

Sumber dari diktat kuliah perancangan alat proses atau kern hal 159


FF

16

ft

ft

TUBE SHELL SHELL SIDE

H2O, C3H6O3Tc = 261.3128

lb/ft.hr µ = 0.17untuk menentukan viskositas Kern hal 823 figur 14, koordinatnya (X,Y) hal. 822 untuk menentukan viskositas Kern hal 823 figur 14, koordinatnya (X,Y) hal. 822

K = 0.233814untuk menentukan viskositas Kern hal 800, untuk menentukan viskositas dari kern hal.800

Cp = 0.615untuk menentukan viskositas Kern hal 804 (untuk cairan) untuk menentukan viskositas Kern hal 804 (untuk cairan)

Buffle SpacingB min = 1/5 x ID shell 3.45

Clereance C'C' = Pt - OD tube

0.19

Shell Side Bundle Cross flowA shell = (Bmin x C' x ID shell)/(Pt x 144)

Laju alir dalam Shell, G shellG shell = W shell/ A shell 3,347,017,951.9781

Dari fig 28 Kern didapat harga De hal.838 0.55tube OD 3/4 in , pitch 15/16 in tringular

22380617083.1746

Dari fig 28 Kern hal.838 di dapat harga JH =

ho = JH x (K/IDs)(µ*(CP/K))^(1/3)

Tube wall Temperature, tw = tc + (ho/hio+ho)x (TC-tc)tw = 105.164844695436

Viscositas pada tw = 0.484φ Shell= (µ/µw)^0.14 0.551003880269033Koreksi ho'= ho x φ shell 1.27291961745325

PRESSURE DROP

TUBE SIDE SHELL SIDE

Harga Reshell = 22380617083.1746Dari fig 29 Kern hal.839 didapat F = 0.00019

Number of gross (N+1)(N+1) = 12 x L/Bmin

34.7826086956522

Pressure drop pada shellΔPS = f x Gs² x Ds x (N + 1)

5.22 x 10^10 x De x sg x φ shellΔPS = 1.0638145751236E+17

1318224052.472ΔPS = 80700589.0333

Re

tt

DG

Rd = Uc-Ud / Uc * uD 0.45 hr ft2 F / BTU

SHELL SIDE

FCP 0.006854 lb/ft.hr


Btu/hr.ft².(F/ft)untuk menentukan viskositas dari kern hal.800

Btu/lb. ˚Funtuk menentukan viskositas Kern hal 804 (untuk cairan)

in

0.0827 ft²

lb/hr.ft²

in 0.045832 ft

650

2.31018267390737 BTU/jam ft2 F

F

lb/ft.hr

btu/ft².hr.˚F

PRESSURE DROP

SHELL SIDE

5.22 x 10^10 x De x sg x φ shell

Psi

COOLER (CO-02)Fungsi untuk menurunkan suhu produk hasil atas destilasi menuju tangki akumulator Jenis shell and tube

Kondisi OperasiSuhu fluida panas masukSuhu fluida panas keluarSuhu air pendingin masukSuhu air pendingin keluarSuhu referensi

KomponenH2OC3H6O3GlukosaFruktosaSukrosaTOTAL


Viscositas Fluida Panas =Viscositas Fluida Dingin =

KeteranganTemperatur PanasTemperatur Dingin

Neraca Panaspanas yang diserap air pendinginumpan fluida panasUmpan air pendingin

=


Untuk aliran Counter flow∆t1 = (T2-t1) ∆t2 = (T1 -t2)

ΔT =

∆T LMTD =

A31

Neraca panas Q pendingin



A =

A=

A=

Dipilih Reboiler dengan tipe:Tube : L:Idt (ID):At' (flow area per tube) :A" (surface per lin ft, ft2):

Maka jumlah tube :

Dari tabel 9 KERN hal.842, harga yang mendekati perhitungan- Tube arrangement : - Pass :- ID shell :- Tube pitch :Koreksi UD :A= Nt xA"x L

Dari diktat perancangan alat proses

TUBE SHELL

H2Otc =µ =


La"

A(Nt) eJumlah tub

ΔtA

QUD



Flow area per Tube

At =


Gt =

L/iD =


hio = hi (Idt/Odt)

PRESSURE DROP

TUBE SIDE

Harga Retube =

At = 144

'

n

AtNt

GT = At

Wt

t

e

DGtR

Dari fig 26 Kern hal. 836 didapat f s=Pressure Drop pada Tube (ΔPt)

ΔPt =


dari fig 27 Kern hal.837 didapat harga V^2/2g x (

ΔPr=

ΔP total =

Clean Overall CoeficientUc =(hio x ho)/(hio +ho)Uc =

KESIMPULANId shelljarak buffleshell passjumlah tubepanjang tubeOD tubeID tubeBWGtube picthUCUDRdΔPrΔPs

TANGKI AKUMULATOR

Fungsi menampung kondensat yang keluar dari hasil atas kolom destilasi 1Jenis silinder horizontal

Data :ProdukRefluxTotal

Laju alir produk Qb =Laju alir Reflux Qr=

Dari tabel 5-1 "equipment Design Handbook" diperoleh :Faktor Keamanan :Faktor Buruh :Total f1 :Efisiensi akumulator f2 :Volume tangki akumulator :

direncanakan tangki akumulator berbentuk silinder horizontal dengan head dan bottom ellipsoidal, dimana L/D = 3Volume tangki akumulator = 2 x V tutup + V silinder

3712.29504975138

Panjang tangki akumulator ==

Tekanan Design =Faktor keamanan 10% =

Mechanical DesignBahan kontroksi dipilih carbon steel SA-283 grade C dengan spisifikasi :Allowable stress max (S) =Joint effisiensi ( E ) =ID shell ( D ) =Radius ( R ) =Faktor korosi ( C) = Tekanan Design P =Tebal shell =

Tebal Head =

ts = + C pers. 13.1 (brownell & young)

th = + C pers. 13.10 (brownell & young)

Maximum allowable working pressure (Pm)Untuk shell, Pm =

untuk Head, Pm =

Kesimpulannama alat tangki akumulator kolom destilasi 01Fungsi : untuk menampung kondensat yang keluar dari hasil atas kolom destilasi 01type silinder horizontaljumlah 1 buahDiameter (D ) :Panjang ( L ) :Tebal Shell :Tebal Head :Tekanan Operasi :Tekanan Maksimum :bahan kontruksi :

Fungsi untuk menurunkan suhu produk hasil atas destilasi menuju tangki akumulator

C F100 21250 12230 8640 10425 77

Visco fluida dingin Cp Visco fluida panas Cp0.7 0.6

0.37 0.341 0.921 0.62

0.7 0.623.77 3.1


9.1234 lb/ft.h6.944 lb/ft.h

Fluida Panas Fluida Dingin Selisih212 86 126122 104 18

774921.219995434 kj/jam 734470.3323116721817106.42422303 kg/jam 4005992.82284209349559.695589532 kg/jam 770639.304896683

∆t2 - ∆t1ln (∆t2/∆t1)

721.09861228866811


36 F108 FSumber dari diktat kuliah perancangan alat proses

Tc = 1/2 x ( temperatur panas + temperatur dingin) = 167tc = 1/2 x (temperatur panas + temperatur dingin) = 95


Q

734470.3323116726553.72243171323112.069185102743 ft²

Dari tabel.10 kern hal 8430.75 in OD BWG

8 ft0.62 in 0.051646

0.302 in²0.1963 ft²/ft

71.3634647877888 ~ 82

Dari tabel 9 KERN hal.842, harga yang mendekati perhitungan0.75 in OD tubes

6 pass12 in 0.9996


128.7728 ft2

87.0286155948643 BTU/jam.ft².˚F

TUBE SHELL

95 F0.7 CP 0.02822274


UD X LMTD

La"

A(Nt) eJumlah tub

B62

Kern hal 843 tabel 10 tube OD, in 3/4


1 Btu/lb. ˚Funtuk menentukan viskositas Kern hal 804 (untuk cairan)

0.0287 ft2

26,887,108.6832 lb/ft².jam

49201871.0817051

8.0032012805122

810623.041054826823 Btu/jam ft² ˚F


PRESSURE DROP

TUBE SIDE

49201871.0817051

At = 144

'

n

AtNt

GT = At

Wt

0.0000191 (dari ket.fig27 hal.837)


659299951368.0341715284280.13135

384.367745338 Psi

(4 x n )/s x (V^2 x 2g)*(62,5/144)0.62

3.72 Psi

ΔPr +ΔPs388.0877453381 Psi

91.96 BTU/jam ft2 F

12 in2.4 in

6 pass82

0.1963 ft 0.94 in

0.620 in16

0.9375 in tringular pitch 91.96 BTU/jam ft2 F 87.03 BTU/jam ft2 F

6.1619E-04 hr.ft².˚F/Btu3.72 Psi

384.367745338

Fungsi menampung kondensat yang keluar dari hasil atas kolom destilasi 1

252363.8260 kg/jam11729953.7829 kg/jam11982317.6089 kg/jam

4.3899 m³/menit204.0437 m³/menit

Dari tabel 5-1 "equipment Design Handbook" diperoleh :2.5 menit

2 menit4.5 menit pada 1/2 kapasitas

2 menit pada 1/2 kapasitas2 x F1 x (Qb+F2xQr)

3712.29504975138 m³

direncanakan tangki akumulator berbentuk silinder horizontal dengan head dan bottom ellipsoidal, dimana L/D = 3Volume tangki akumulator = 2 x V tutup + V silinder

m³ = 2 x 1/12 x 3.14 xD³= 7/12 x 3.14 x D³= 1.8317

D = 12.6550164378332

3 x diameter37.9650493134996 m 124.555733787729

15.8976144901389 Psi17.4873759391528 Psi

Bahan kontroksi dipilih carbon steel SA-283 grade C dengan spisifikasi :12700

0.85 untuk dinding dan head12.6550164378332 m 498.2267316558496.32750821891659 m 249.113365827924

0.12517.4873759391528 Psi

Ts = 0.528944181005244 indipilih 3/16 in 0.1875 in

ts = + C pers. 13.1 (brownell & young)

th = + C pers. 13.10 (brownell & young)

Th = 0.528616943012728 indipilih 3/16 in 0.1875 in

keb. Asam asetat dalam 15 hari operasi 314.295018142152 psi 21.3720612336664

densitas air =318.937936368045 psi 21.687779673027

Fungsi : untuk menampung kondensat yang keluar dari hasil atas kolom destilasi 01

12.6550164378332 m37.9650493134996 m

0.528944181005244 in0.528616943012728 in

17.4873759391528 psi318.937936368045 psi

Carboon stell SA-283 grade C

Btu/jamlb/jamlb/jam



FF

16

ft

ft

TUBE SHELL SHELL SIDE

H2O, C3H6O3Tc = 167 F

lb/ft.hr µ = 0.475 CPuntuk menentukan viskositas Kern hal 823 figur 14, koordinatnya (X,Y) hal. 822 untuk menentukan viskositas Kern hal 823 figur 14, koordinatnya (X,Y) hal. 822

K = 0.233814 Btu/hr.ft².(F/ft)untuk menentukan viskositas Kern hal 800, untuk menentukan viskositas dari kern hal.800

Cp = 0.62 Btu/lb. ˚Funtuk menentukan viskositas Kern hal 804 (untuk cairan) untuk menentukan viskositas Kern hal 804 (untuk cairan)

Buffle SpacingB min = 1/5 x ID shell 2.4 in


0.19

Shell Side Bundle Cross flowA shell = (Bmin x C' x ID shell)/(Pt x 144) 0.0400

Laju alir dalam Shell, G shellG shell = W shell/ A shell 100,149,820.5711 lb/hr.ft²

Dari fig 28 Kern didapat harga De hal.838 0.55 intube OD 3/4 in , pitch 15/16 in tringular

239673215.439713

Dari fig 28 Kern hal.838 di dapat harga JH = 750

ho = JH x (K/IDs)(µ*(CP/K))^(1/3) 104.739877032102

Tube wall Temperature, tw = tc + (ho/hio+ho)x (TC-tc)tw = 103.785074541596 F

Viscositas pada tw = 0.484 lb/ft.hrφ Shell= (µ/µw)^0.14 0.63625163826426Koreksi ho'= ho x φ shell 66.6409183532722 btu/ft².hr.˚F

PRESSURE DROP


Harga Reshell = 239673215.439713

Re

tt

DG

Dari fig 29 Kern hal.839 didapat F = 0.0008


40


5.22 x 10^10 x De x sg x φ shellΔPS = 320831186105273

1522171155.265ΔPS = 210772.0837 Psi

Rd = Uc-Ud / Uc * uD0.000616186094524718 hr ft2 F / BTU

ρ Uap kg/m³H2O 958

C3H6O3 0.121Glukosa 0.0015Fruktosa 0.00078508Sukrosa 0.00118TOTAL 958.12446508

+ 1/4 x 3.14 x D² x (2D)

D³m

ft

inin

atm

atm

SHELL SIDE

0.019151145 lb/ft.hruntuk menentukan viskositas Kern hal 823 figur 14, koordinatnya (X,Y) hal. 822

untuk menentukan viskositas dari kern hal.800

untuk menentukan viskositas Kern hal 804 (untuk cairan)

ft²

0.0458315 ft

BTU/jam ft2 F

PRESSURE DROP

SHELL SIDE

Fungsi : untuk menguapkan sebagian hasil bawah kolom destilasi Jenis : Shell and TubeMedia Pemanas : Steam

Kondisi OperasiSuhu fluida panas masuk (T1)Suhu fluida panas keluar (T2)Suhu fluida dingin masuk (t1)Suhu fluida dingin keluar (t2)Suhu referensi

KeteranganTemperatur panasTemperatur dingin

selisih suhuS = (t2-t1)/(T1-t1)R = (T1- T2)/(t2-t1)


Beban panas Q dari neraca panas destilasi di reboiler =Fluida dingin ( Bahan ) Fluida panas ( steam )

=


Untuk aliran Counter flow∆t1 = (T2-t1) ∆t2 = (T1 -t2)



A =

A=

A=

∆T LMTD =

Dipilih Reboiler dengan:Tube : L:Idt (ID):At' (flow area per tube) :A" (surface per lin ft, ft2):

Maka jumlah tube :

Dari tabel 9 KERN hal.842, harga yang mendekati perhitungan- Tube arrangement : - Pass :- ID shell :- Tube pitch :Koreksi UD :A'= Nt xA"x L

UD = Q/ A'x LMTDDari diktat perancangan alat proses

TUBE SIDE

TC =µ =




Flow area per Tube

At =


At = 144

'

n

AtNt

GT = At

Wt

La"

A(Nt) eJumlah tub

Gt =

L/iD =


hio = hi (Idt/Odt)

PRESSURE DROP

TUBE SIDE

Harga Retube =Dari fig 26 Kern hal. 836 didapat f =s=Pressure Drop pada Tube (ΔPt)

ΔPt =


dari fig 27 Kern hal.837 didapat harga V^2/2g x (62,5/144)

ΔPr=

ΔP total =

t

e

DGtR

Fungsi : untuk menguapkan sebagian hasil bawah kolom destilasi

˚C ˚K ˚F170 443 338150 423 302

127.396 400.396 261.3128166.8499 439.8499 332.32982

25 298 77

Fluida Panas F Fluida dingin F Selisih suhu F338 261.3128 76.6872302 332.32982 -30.3298236 71.01702 107.01702

0.9260609332457040.506920735339219


291318636.365206 KJ/jam 276111803.54694311679245.4297 kg/jam 25748064.4743015

169894.8133 kg/jam 374550.105400789

∆t2 - ∆t1ln (∆t2/∆t1)

-35.0170199999999-1.9706926834022


40.6872 F5.67018000000002 F


Tc = 1/2 x ( temperatur panas + temperatur dingin) = 320tc = 1/2 x (temperatur panas + temperatur dingin) = 296.82131


Q

276111803.5469431776.88892311442155390.581794495 ft²

UD X LMTD

B22

liquid masuk heater

B23

Massa steam

Dari tabel.10 kern hal 8430.75 in OD BWG610 ft

0.652 in 0.01570.334 in²

0.1963 ft²/ft

1297.70075740958 ~ 1330

Dari tabel 9 KERN hal.842, harga yang mendekati perhitungan0.75 in OD tubes

2 pass39 in 3.2487


159258.19 ft2

97.571485519517 BTU/jam.ft².˚F

TUBE SIDE

320 F0.9 CP 0.03628638



0.92 Btu/lb. ˚Funtuk menentukan viskositas Kern hal 804 (untuk cairan)

1.54243055555556 ft2

At = 144

'

n

AtNt

GT = At

Wt

242831.098004204 lb/ft².jam

105065.543563894

935.58282208589

603159.945071603019 Btu/jam ft² ˚F


PRESSURE DROP

TUBE SIDE

105065.5435638940.00015

1 (dari ket.fig27 hal.837)


10790950414.9007477153418.229285

22.615263776 Psi

(4 x n )/s x (V^2 x 2g)*(62,5/144)0.0012

0.0024 Psi

ΔPr +ΔPs6677.0077573953 Psi

KESIMPULANnama alat : Reboiler (RB-01)

Fungsi : untuk menguapkann suhu produk yang keluar dari bawah destilasi 1Jenis : Shell and TubeID shell : 39 inJarak Buffle : 2 inShell pass 1 passJumlah Tube : 1330 tubeTube pass : 2 passPanjang Tube : 610 ftOd Tube : 0.75 inId tube : 0.652 inBWG : 18Tube pitch : 0.75 in triangular pitchΔPt 22.615263776 psiΔPr 0.0024000000 psiUC 33.89 Btu/jam.ft².˚FUD 97.57 Btu/jam.ft².˚F

BTU/jamlb/jamlb/jam



FF

18

ft

ft

SHELL SIDE

tc = 296.82131lb/ft.hr µ = 0.252

untuk menentukan viskositas Kern hal 823 figur 14, koordinatnya (X,Y) hal. 822 untuk menentukan viskositas Kern hal 823 figur 14, koordinatnya (X,Y) hal. 822

K = 0.2628656untuk menentukan viskositas Kern hal 800, untuk menentukan viskositas Kern hal 800, dan www.google.com

Cp = 0.432untuk menentukan viskositas Kern hal 804 (untuk cairan) untuk menentukan viskositas Kern hal 804 (untuk cairan), www.google.com

Buffle SpacingB min = 1/5 x ID shell 7.8


0.19 Shell Side Bundle Cross flowA shell = (Bmin x C' x ID shell)/(Pt x 144)

Laju alir dalam Shell, G shellG shell = W shell/ A shell 60942164.44

Dari keterangan fig 28 Kern hal.838 didapat harga De =

274903500.723024

Dari fig 28 Kern hal.838 di dapat harga JH =

ho = JH x (K/IDs)(µ*(CP/K))^(1/3)

Tube wall Temperature, tw = tc + (ho/hio+ho)x (TC-tc)tw = 296.849517116803

Viscositas pada tw = 0.484φ Shell= (µ/µw)^0.14 0.582221024268839Koreksi ho'= ho x φ shell 44.807432087067

PRESSURE DROP


Harga Reshell = 274903500.723024Dari fig 29 Kern hal.839 didapat F = 0.0001


938.461538461539


5.22 x 10^10 x De x sg x φ shellΔPS = 15974096328155.50000

2392404300.000ΔPS = 6677.0053573953

Clean overall coeficient Uc= hio x ho /hio + ho 33.89 Btu/jam.ft².˚F

Rd = (uc-Ud)/(ucxUd) 0.02 hr.ft².˚F/Btu

t

e

DGtR

G127

Muhidin:

SHELL SIDE

FCP 0.0101601864 lb/ft.hr


Btu/hr.ft².(F/ft)untuk menentukan viskositas Kern hal 800, dan www.google.com

Btu/lb. ˚Funtuk menentukan viskositas Kern hal 804 (untuk cairan), www.google.com

in

0.42 ft²

lb/hr.ft²

0.55 in 0.0458315 ft

630

76.9594882688009 BTU/jam ft2 F

F

lb/ft.hr

btu/ft².hr.˚F

PRESSURE DROP

SHELL SIDE

Psi

SHELL SIDE

Fungsi memompakan dari destilasi ke kondensorkondisi operasi1. temperatur 128 c2. Tekanan Operasi,P 1 atm3.laju alir bahan masuk 11982317.6088658 1509.762 Lb/detik





19.5373525203417 146.1496 Gpm


DI optimum=

26.7727698786213~30 inch




Kg/m3 Lb/ft3

Ft3/dtk

3.9 x ( Q)0.45 r0.13

Inch2 ft2

kecepatan alir, QF

48.7756373600764

bilangan reynold

5160.17366320368



0.010186704319842


15 ft-lbf/lbm


VH=2 x a x gc

2379.0627998816864.4

36.9419689422621

RE0,16


(qf ) 2


Panjang Pipa 35Standar elbow 90˚ 76.6666666666667


Total 847.1875



41062.855008923177.1458333333333532.275733304972

jadi w= SH+PH+VH+FHW 584.217702247234



85383.15795170582890.8

29.5361692098055 hp ~30 HP


n motor

36.9202115122569 HP ~37 hp

kesimpulan 1.Fungsi memompakan dari destilasi ke kondensor2. Type : sentrifugal3. Bahan : cast iron4. Laju alir : 11982317.6088658 kg/jam


Fungsi memompakan dari reboiler ke tangki produkkondisi operasi1. temperatur 128 c2. Tekanan Operasi,P 1 atm3.laju alir bahan masuk 11982317.6088658 1509.762 Lb/detik





19.5373525203417 146.1496 Gpm


DI optimum=

26.7727698786213~30 inch




Kg/m3 Lb/ft3

Ft3/dtk

3.9 x ( Q)0.45 r0.13

Inch2 ft2

kecepatan alir, QF

48.7756373600764

bilangan reynold

5160.17366320368



0.010186704319842


37 ft-lbf/lbm


VH=2 x a x gc

2379.0627998816864.4

36.9419689422621

RE0,16


(qf ) 2


Panjang Pipa 35Standar elbow 90˚ 153.333333333333


Total 923.854166666667



44778.859101701677.1458333333333580.444298374744

jadi w= SH+PH+VH+FHW 654.386267317006



95638.26260113922890.8

33.0836663211358 hp ~34 HP


n motor

41.3545829014197 HP ~42 hp

kesimpulan fungsi :memompakan dari reboiler ke tangki produk2. Type : sentrifugal3. Bahan : cast iron4. Laju alir : 11982317.6088658 kg/jam


Perhitungan Alat Bed (Destilasi)

Documents

Transcript of Perhitungan Alat Bed (Destilasi)