Prancangan Alat Converter

download Prancangan Alat Converter

of 28

Transcript of Prancangan Alat Converter

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    1/28

    LAMPIRAN PERANCANGAN ALAT

    A. Sulfur Storage

    B. Crusher

    C. Belt ConveyorD. Hoer

    E. Melter

    !. Burner

    G. C"N#ERTER Fungsi : Tempat reaksi antara gas SO2 dengan gas O2

    menjadi gas SO3

    Jenis : Fixed bed

    Kondisi Operasi : Non isothermal (adiabatis Spesi!ikasi Katalis

    Nama katalis : "anadium pentaoksida ("2O#

    $entuk : Silinder

    %kuran : p & 'mm

    d & ' mm

    ensitas bulk : )*#+2 kg,l (33*' lb,!t3

    -uas permukaan : # m2,g

    .eaksi : SO2 / O2 SO3

    $. %on&'s' T'a Be&

    0enghitung Keperluan Katalis

    $an1akn1a katalis 1ang diperlukan untuk meningkatkan jalann1a

    reaksi dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

    -aju reaksi oksidasi SO2oleh katalis :

    r=

    k1pO2pSO2(1 pSO3pSO2 . pO21 /2Kp )22,414 (1+K2pSO2+K3pSO3)

    2

    (Froment*

    ) p4#23

    engan nilai k* K2* K3* dan Kpsebagai berikut :

    k1=exp(12,1605.473T )K2=exp (9,953+ 8.619T )

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    2/28

    K3=exp (71,745+ 52.596T )Kp=exp

    (11.300

    T

    10,68

    ) Kebutuhan katalis dapat dihitung dengan persamaan berikut :

    r=1W

    dNA

    dt

    1

    W0

    t dNA

    dt

    1W [N

    A]0

    t

    [ t]0t

    W=1

    r

    [NA ]0t

    [ t]0t

    1

    r

    NAtNA0ttt0

    (-e5enspiel* p43'6

    Keterangan simbol:

    r & ke7epatan reaksi oksidasi SO2(kmol SO2,kg katalis4jam

    Kp & konstanta kesetimbangan (atm8,2

    PSO2 & tekanan parsial SO2 (atm

    PSO3 & tekanan parsial SO3 (atm

    PO2 & tekanan parsial O2(atm

    T & suhu reaksi (.ankine

    R & kostanta gas ideal (*'9 $tu,lbmol4.

    FA0 & laju alir bahan SO2masuk reaktor (kmol,jam

    X & nilai kon5ersi reaksi oksidasi SO2W =massa katalis 1ang dibutuhkan

    ata !isis dan termal pada masing8masing bed dihitung dengan beberapa

    rumus pendekatan di ba;ah ini :

    ensitas

    mix=P . MAvg

    R .T ($udiaman* p4 292

    "iskositas

    i A+B .T+C . T2

    (

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    3/28

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    4/28

    #=1,75(1$ B)

    $3

    B

    %=

    67,32 &(1$ B)d 'p . m

    k= 6 4# m

    2w

    (3&d

    '

    p() P). B

    D6%k D2k=0

    *= 4w

    B(D2

    ? & ensitas

    kg

    ( m3 )

    & "iskositaskg

    m. s

    @p & Kapasitas =anas*k

    Km!" . K

    k & Kondukti5itas panas*W

    ( m. K)

    T & Suhu (K= & Tekanan operasi (atm

    0a5g & $erat molekul rata8rata 7ampuran (kg

    km!"

    . & Konstanta gas ideal ('*3+ (k

    kgm!".K

    Ai & Fraksi mol Bat dalam 7ampuran (km!"

    km!"

    Ci & Fraksi massa Bat dalam 7ampuran (

    kg

    kg

    D* $* @* *4 4 4& koe!isien regresi komponen

    Be& $

    Kondisi operasi

    Suhu input : 9)3*# K Suhu output : '*9# K

    Tekanan operasi : atm

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    5/28

    Kon5ersi : 6+* E

    Ke74 Dliran masuk: 349+)*9#kg

    j+m

    $0 7ampuran : 32*)+) kgKm!"

    ensitas : )*###kg

    m3

    "iskositas : 3*2kg

    m. s

    Data Nera(a Massa &an Nera(a Energ' Rea)tor Converter Be& $.

    Tabel Nera7a 0assa .eaktor @on5erter $ed

    %o*onenInut + )g , "utut + )g ,

    Arus - Arus

    SO2 2643#*26 4++9*'

    O2 +4+93*3 )42#6*39

    SO3 )*))) 24)'#*)

    N2 )4#2* )4#2*

    Total $/$.012304 $/$.012304

    Tabel Nera7a =anas .eaktor @on5erter $ed

    %eterangan,np-t(

    k

    j+m) R+ksi(

    k

    j+m) O-tp-t(

    k

    j+m)

    / B+0+n #243342)*392 264)634''*6) 9'4+)34)29*'

    Total 5 9'4+)34)29*' 9'4+)34)29*'

    Karena reaktor 1ang digunakan merupakan jenis reaktor adiabatis*

    maka kalor 1ang dilepas akibat reaksi oksidasi SO2akan menaikkan suhu

    dalam reaktor4

    Mengh'tung %onstanta %e(eatan Rea)s'

    -aju reaksi oksidasi SO2oleh katalis :

    k1=exp(12,160 5.473703,15 ) & 9*###

    K2=exp (9,953+ 8.619703,15 )

    & )*)2

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    6/28

    K3=exp (71,745+ 52.596703,15 ) & 2*233

    Kp=exp(11.300703,15

    10,68) & 2*322

    0,080

    0,037. ( 1/2)219,322

    10,066

    79,555x 0,080x0,037

    r=

    & )*))33+# (kmol SO2,kg 7at4jam 0assa katalis 1ang dibutuhkan :

    W= 1

    0,0013345

    9.447,1826.315,2664

    1

    197.495,689 kgk+t+"is

    Mengh'tung D'*ens' Rea)tor

    #=1,75(1$ B)

    $3

    B

    1,75(10,45 )

    0,453

    10,562

    %=67,32 &(1$ B)

    d'

    p . m

    67,32&(1$ B )d 'p .m

    67,32x3,299 (10,45 )

    12x103

    .131.740,75

    2*9'3 x )83m82

    k= 6 4# m

    2w

    (3&d

    '

    p() P). B

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    7/28

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    8/28

    &

    P

    ( tOD)x ,Dsx B

    P1

    & in2

    & !t2

    0ass "elo7it1 (Hs

    Hs &

    W

    +'s

    imana :

    C &"2

    j+m

    as &

    W

    +'s

    Hs &"2

    j+m . &t2

    Iui5alent iameter (e

    ' D &4x (0,5 . PTx0,866 . PT0,5 . ( . O D

    2

    4 )0,5 . ( . O D

    &4x (0,5 . PTx0,866 . PT0,5 . ( . O D

    2

    4 )0,5 . ( . O D

    & in

    & !t

    & m

    .e1nold Number (.e

    .e &Ds 3s

    pndingin

    &

    "2

    j+m . &t2

    "2

    &t . j+m

    &

    0aka*

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    9/28

    ho &0,36 .

    Kp

    Ds.(Ds 3pp )

    0,55

    .(CpppKp )1

    3

    (Kern* hal 39

    &

    Bt-

    j+m . &t2 . 4

    engan :

    Kp & Kondukti5itas panas pendingin &Bt-

    j+m . &t . 4

    @pp & Kapasitas =anas pendingin &Bt-

    "2 .4

    p & "iskositas pendingin &"2

    &t . j+m

    D'rt !a(tor +R&,

    -iuid organik &0r. &t

    2. 4

    Bt-

    =endingin &0r. &t

    2. 4

    Bt-

    .d total &0r. &t

    2. 4

    Bt-

    %oef's'en Per'n&ahan Panas "verall Clean an& Des'gn Koe!isien perpindahan panas o5erall 7lean dihitung dengan rumus :

    %7 &

    0i! . 0!

    0i!+0!

    &

    0i! . 0!

    0i!+0!

    &Bt-

    j+m . &t2

    . 4

    Larga koe!isien perpindahan panas o5erall design dihitung dengan rumus :

    %d &

    1

    1

    -5+0,004

    &

    1

    1

    -5+0,004

    &Bt-

    j+m . &t2

    . 4

    &

    s .m2

    . K

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    10/28

    Pressure Dro &' Shell

    ) Ps && . 3s

    2. Ds(N+1 )

    5,22x1010

    . D . s . 6s

    imanas & iameter shell (s

    0ass "elo7it1 (Hs &"2

    j+m . &t2

    Iui5alent diameter (e & !t

    s & *) (Lal4 2 Kern*

    #)

    ) Ps && . 3s

    2. Ds(N+1 )

    5,22x1010

    . D . s . 6s

    & psi

    Te7al Shell

    Spesi!ikasi bahan stainless steel SD 69 Hrade t1pe 36

    Tekanan 1ang diijinkan (! & '*9#) psi

    I!isiensi sambungan ( $ & )*' (double ;elded joint

    @orrosion allo;an7ed & )*2# in

    Tebal shell dihitung dengan persamaan

    ts &P . ri

    & . $0,6.P+C ($ro;nell G

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    11/28

    Os & s / 2 ts& ++)*339 / 2 ()*#62#

    & ++*##'9

    Lead and $uttom

    %ntuk menentuk bentuk8bentuk head ada 3 pilihan 1aitu :4 Flange and Standar ished Lead

    ignakan untuk 5esel proses 5ertikal bertekanan rendah* terutama digunakan

    untuk tangki pen1impanan horiBontal* serta untuk men1impan !luida 1ang 5olatil4

    24 Torispheri7al Flanged and ishead Lead

    igunakan untuk tangki dengan tekanan dalam rentang #82)) psig4

    34 Illipti7al Flanged and ishead Lead

    igunakan untuk tangki dengan tekanan tinggi dalam rentang )) psig dan

    tekanan diatas 2)) psig ($ro;nell and

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    12/28

    Spesi!ikasi head:

    Hambar F43 esain headpada reaktor

    Keterangan :

    th & Tebal head(in

    icr =Insidecornerradis( in

    r =Radiso!dish( in

    s! =Strai"ht!lan"e(in

    O & iameter luar (in

    & iameter dalam (in

    b eptho!dish(in

    OD & Tinggi head(in

    & O M 2th

    & ++*6)33 M 2 (

    & ++)*6)33 in

    # e pth o! dish (b ($ro;nell and

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    13/28

    2 & r5(r5i5r)2(,D2 i5r)

    2

    & ))*+# in

    & 2*## m

    Tinggi Lead (OD ($ro;nell and

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    14/28

    & !t2

    -uas head and bottom bagian dalam

    Dhbi & 2x (P x sx s!/ P,+ x s2

    &

    & !t2

    Jadi luas reaktor bagian dalam

    Dshi/ Dhbi &

    & !t2

    -uas reaktor bagian luar -uasshell bagian dalam

    Dshi & P x Osx tinggi shell

    &

    & !t2

    -uas head and bottom bagian dalam

    Dhbi & 2x (P x Osx s!/ P,+ x Os2

    &

    & !t2

    Jadi luas reaktor bagian dalam

    Dshi/ Dhbi &

    & !t2

    "olume reaktor

    "olume heat and bottom78B & 2 4 ("olume head tanpa s!/ "olume head padas!

    & 24 ()*)))+ 4 s/ P,+ s24s! ( bro;nel and 1oung* #

    & !t2

    "olume shell"s & P,+ s

    24s!& !t3

    Jumlah 5olume reaktor

    78B+7s &

    & !t3

    & !t3

    No88el 9*an &an Pro&u) a&a Rea)tor

    Saluran dibuat dengan menggunakan bahan stainlesssteel$ iameter optimum

    tbe 1ang stainlesssteel dan alirann1a turbulen (N.e Q 2)) dihitung dengan

    menggunakan persamaan :

    dioptR23%

    )*#

    S)*39 ($ro;nel*

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    15/28

    dengan

    diopt & diameter dalam pipa* mm

    H & ke7epatan aliran massa !luida* kg,s

    & densitas !luida* kg,m3

    =enge7ekan bilangan .e1nold

    N.e &3.,D

    +'.

    engan:

    H & ke7epatan aliran massa !luida* kg,jam

    & diameter dalam pipa* m

    Ug & 5iskositas !luida* kg,m4jam

    aV &!lo&area* m

    Nozzle9*anNoBBle Dliran

    iketahui :

    H & 2)3#*#2 kg,jam

    ? & ##+*+)# kg,m3

    U & )*2''+ 7p

    0aka :

    diopt & 234H)*#4?8)*39

    & 22)3*#9 mm ('6*9## in

    dari Tabel (Kern* 6#*

    nominal pipe siBe & 2+ in

    s7hedule number & +)

    O & 2+*) in

    & 23*2# in

    Flo; area per pipe*aV & +2# in2

    & )*29+2 m2

    =enge7ekan $ilangan .e1nold

    N.e &3.,D

    +'.

    & 2*3 x )6(Turbulen

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    16/28

    0aka anggapan menggunakan aliran turbulen adalah benar4

    Spesi!ikasi no''lestandar ($ro;nel and

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    17/28

    & 2'+*) (Turbulen

    0aka anggapan menggunakan aliran turbulen adalah benar4

    Spesi!ikasi no''lestandar (Standar D= 6#)* Lal #82* Tabel #86b :

    SiBe & 26 in

    O o! pipe & 26 in

    Flange noBBle ti7hness (n & )*2 in

    iameter o! hole in rein!or7ing plate (. & 26*2# in

    -ength o! side rein!or7ing plate* - & #2*9# in

    Cidth o! rein!or7ing plate* C & 6+ in

    istan7e* shell to !lange !a7e* outside* J &2 in

    istan7e* shell to !lange !a7e* intside* K & 6in

    istan7e !rom bottom o! tank to 7enter noBBel

    .egular* t1pe L & 3)*62# in

    -o;* t1pe @&26*39# in

    NoBBle =endingin 0asukNoBBle Dliran

    iketahui :

    H & kg,jam

    ? & kg,m3

    U & 7p

    0aka :

    diopt & 234H)*#4?8)*39

    & mm ( in

    dari Tabel (Kern* 6#*

    nominal pipe siBe & in

    s7hedule number &

    O & in

    & in

    Flo; area per pipe*aV & in2

    & m2

    =enge7ekan $ilangan .e1nold

    N.e &

    3.,D

    +'

    .

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    18/28

    & (Turbulen

    0aka anggapan menggunakan aliran turbulen adalah benar4

    Spesi!ikasi no''lestandar (Standar D= 6#)* Lal #82* Tabel #86b :

    SiBe & in

    O o! pipe & in

    Flange noBBle ti7hness (n & in

    iameter o! hole in rein!or7ing plate (. & in

    -ength o! side rein!or7ing plate* - & in

    Cidth o! rein!or7ing plate* C & in

    istan7e* shell to !lange !a7e* outside* J & in

    istan7e* shell to !lange !a7e* intside* K & in

    istan7e !rom bottom o! tank to 7enter noBBel

    .egular* t1pe L & in

    -o;* t1pe @& in

    NoBBle =endingin KeluarNoBBle Dliran

    iketahui :

    H & kg,jam

    ? & kg,m3

    U & 7p

    0aka :

    diopt & 234H)*#4?8)*39

    & mm ( in

    dari Tabel (Kern* 6#*

    nominal pipe siBe & in

    s7hedule number &

    O & in

    & in

    Flo; area per pipe*aV & in2

    & m2

    =enge7ekan $ilangan .e1nold

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    19/28

    N.e &3.,D

    +'.

    & (Turbulen

    0aka anggapan menggunakan aliran turbulen adalah benar4

    Spesi!ikasi no''lestandar (Standar D= 6#)* Lal #82* Tabel #86b :

    SiBe & in

    O o! pipe & in

    Flange noBBle ti7hness (n & in

    iameter o! hole in rein!or7ing plate (. & in

    -ength o! side rein!or7ing plate* - & in

    Cidth o! rein!or7ing plate* C & in

    istan7e* shell to !lange !a7e* outside* J & in

    istan7e* shell to !lange !a7e* intside* K & in

    istan7e !rom bottom o! tank to 7enter noBBel

    .egular* t1pe L & in

    -o;* t1pe @& in

    (a

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    20/28

    (b

    Ga*7ar!.4. ShellNozzle+a,ReinforcingPlate+7,SingleFlange

    Penyanggatu*u)an)atal'sator+Bedsupport:Gridsupport,

    %rid spport diran7ang untuk men1angga katalisator untuk men7egah

    kelebihan pressre drop4

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    21/28

    & )*# x '*33' m2

    & +*#6 m2

    Tekanan karena katalis

    2 r + t k + t + " i s

    * - + s p n+0+ n k + t + " i+

    &197495,689

    49,1569

    & +)9*66+kg,m2

    & #*9)2# psi

    Tekanan total peran7angan

    =total & #*9)2# psi / 6*9 psi

    & 2*'92# psi

    Tebalplatedihitung dengan persamaan (3429 $ro;nell G

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    22/28

    dan dalamshell4Tebal pemegang katalis dihitung dengan persamaan :

    tp & Cp0. Dp ) P

    (9 . &)+C

    engan

    @ph & konstanta desi"n& *

    p & diametershell* in7hi

    W= & perbedaan tekanan & )*))#

    X & li"a)ente!!icienc(& )*#

    ! & )a*i))allo&ablestress& '49#) psi

    7 & corrosionallo&ance& )*2# in7hi

    bahan konstruksi seperti 1ang digunakan sebagai bahan shell 1aitu stainless

    steelSA+,-"rade++t(pe3+,$

    tp & 1,1x 0,0977x

    0,0015

    (0,5x 18,750 )+0,2

    & )*2+2 in7hi

    diambil tebal standar & ,+ in7hi

    InnertBallastDlat ini digunakan untuk melindungi permukaan katalisator dari pengaruh

    langsung aliran !luida dan meratakan aliran !luida umpan (.ase8$arro;* #94

    Innert ballastberupa bola8bola keramik dengan tebal tumpukan ) M 6 in7hi*

    digunakan tinggi tumpukan 6 in7hi4 D'str'7utor

    Dlat ini digunakan untuk meratakan aliran !luida masuk* jenis 1ang digunakan

    adalah t(pe )ltiple b!!le distribtor concentric cone* 1ang dipasang pada

    akhir bagian pipa pemasukan !luida4

    Perh'tunganFlange,Bolt&anGasket&ar'Vessel

    Sambungan headdenganshell

    Sambungan antara tutup bejana dengan bagian shell menggunakan

    sistem !lan"e dan baut4 $ahan konstruksi 1ang dipilih berdasarkan pada

    kondisi operasi4

    ata peran7angan :

    Tekanan design &6*9 psi

    0aterial Flange & @arbon steel SD82+) Hrade D

    $olting Steel & @arbon steel SD82+) Hrade $6

    0aterial Hasket & So!t Steel

    iameter luar shell*$ & ++*6)3 in

    Ketebalan shell & )*9# in

    iameter dalam shell & ++)*339 in

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    23/28

    Tegangan materian !lange (!a & 249#) psi

    Tegangan dari bolting matrial (!b & 34')) psi

    Tipe!lan"eterlihat pada gambar berikut : (Fig4242+* $ro;nellG

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    24/28

    N & ( d!d12 )

    &

    (441,7358441,6038

    2

    )& )*)66igunakan gasket dengan lebar in

    Keterangan :

    N & lebar gasket minimum* in

    do & diameter luar shell* in

    d & diameter dalam shell* in

    iamater gasket rata M rata* H

    H & di/ lebar gasket

    & ++*'#33

    =erhitungan bebanari !ig 242 $ro;nell and

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    25/28

    &3,14 .442,1487

    2

    416,17

    & 2+'#2*) lb

    $eban operasi total dihitung dengan persamaan 24 $ro;nell and

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    26/28

    & '* x )*##

    & +#*26 in2

    -ebar gasket minimum :

    Nmin &

    A2 +kt-+" . &A""!w

    2 . : . ( . 3

    &451,269x20000

    2 .18 .3,14 . 441,1487

    & )*2# in ( Nmin [)*2#* pemilihan baut memenuhi

    =erhitungan moment : %ntuk bolting up 7ondition (tanpa tekanan dalam

    $eban design diberikan dengan persamaan (=ers4 24+* $ro;nell dan

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    27/28

    L & L1drostati7 and !or7e pada area dalam !lange* lb

    $ & diameter dalam !lange , O shell* in

    = & Tekanan operasi* psi

    Lubungan li5er arm diberikan pada persamaan 24))* $ro;nell and

  • 7/25/2019 Prancangan Alat Converter

    28/28

    & 2)+*266 lb8in

    Jumlah )o)ent untuk kondisi saat beroperasi* 0O (=ersamaan 249

    $ro;nell G