Prarancangan pabrik dioctyl phthalate dari phthalic anhydride dan 2 ...
Tgs Khusus Dioctyl Phthalate Punyaku
-
Upload
wisnu-indriyanto -
Category
Documents
-
view
401 -
download
3
Transcript of Tgs Khusus Dioctyl Phthalate Punyaku
A. Tipe : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
B. Alasan Pemilihan :
1. Reaksi dijalankan dalam kondisi isotermal sehingga suhu dan komposisi
campuran dalam reaktor yang harus selalu sama bisa dipenuhi dengan pemakaian
reaktor jenis RATB karena ada pengadukan.
2. Fase reaktan adalah cair sehingga memungkinkan penggunaan reaktor RATB.
3. Menghindari adanya bagian yang suhunya sangat tinggi sebab dengan adanya
pengadukan diharapkan suhu di semua titik di reaktor adalah sama.
C. Tinjauan Proses Secara Umum
Proses pembuatan dioctyl phthalate dilakukan di dalam reaktor alir tangki
berpengaduk (RATB), dimana bahan baku yang berupa 2-ethyl hexanol dan
phthalic anhydride serta katalis yang berupa H2SO4 dimasukkan secara
bersamaan melalui bagian atas reaktor.
Reaksi pembuatan dioctyl phthalate merupakan reaksi esterifikasi antara
phthalic anhydride dengan 2-ethyl hexanol menggunakan katalis asam sulfat 96
%.
Reaksi esterifikasi phthalic anhydride dan 2-ethyl hexanol dengan katalis
H2SO4 menghasilkan dioctyl phthalate terjadi selama 1 - 3 jam.
D. Spesifikasi Bahan Baku, Bahan Pendukung dan Produk
Spesifikasi bahan baku
1. Phthalic Anhydride (PA)
a. Bentuk : Kristal putih
b. Kemurnian : 99,95 %
c. Impuritas (Maleic Anhydride) : 0,05 %
2. 2-Ethyl Hexanol (2-EH)
a. Bentuk : Cairan tidak berwarna
b. Kemurnian : 99,9 %
c. Impuritas (H2O) : 0,1 %
Spesifikasi bahan pendukung
1. Asam sulfat (sebagai katalis)
a. Bentuk : Cair
b. Kemurnian : 96 %
c. Impuritas (H2O) : 4 %
2. Natrium hidroksida (sebagai penetral asam sulfat)
a. Bentuk : Cair
b. Kemurnian : 50 %
c. Impuritas (H2O) : 50 %
Spesifikasi produk
1. Dioctyl phthalate (DOP)
a. Bentuk : oily liquid
b. Kemurnian : 99,21 %
c. Impuritas :
- 2-Ethyl hexanol : 0,22 %
- Maleic anhydride : 0,02 %
- Monooctyl phthalate : 0,55 %
E. Mekanisme reaksi
Reaksi esterifikasi phthalic anhydride dan 2-ethyl hexanol dengan
menggunakan katalis H2SO4 terdiri atas dua tahap, yaitu :
1. Tahap pertama
Pada tahap pertama dijelaskan bahwa proses berlangsung secara cepat dan
eksotermis.
2. Tahap kedua
Pada tahap ini, terbentuk dioctyl phthalate yang disertai dengan pelepasan air.
Reaksi pada tahap ini berjalan sangat lambat, dan memerlukan temperatur tinggi serta
katalis. (CIC, Juni 1999)
Karena reaksi tahap pertama berlangsung cepat dan reaksi tahap kedua berjalan
sangat lambat maka reaksi yang menentukan adalah reaksi tahap kedua.
F. Kondisi operasi
Phthalic anhidride 2-Ethyl hexanol Monooctyl phthalate
O
C
C
O
C2H5COOCH2 CH
C2H5
C4H9
COOH
C6H4 O + C4H9 CH CH2OH → C6H4
Monooctyl phthalate
COOCH2 CH
C2H5
C4H9
COOH
C6H4 + C4H9 CH CH2OH → C6H4
2-Ethyl Hexanol DOP
C2H5
C2H5 C4H9
C4H9
COOCH2 CH
C2H5
COOCH2 CH
+ H2O
Air
Proses pembuatan dioctyl phthalate dilakukan pada suhu 150 °C dan
tekanan 1 atm. (Marshall Sittig p.227)
G. Tinjauan Termodinamika
1.Penentuan jenis reaksi
Data :
reaksi : PA + 2 ( 2-EH ) DOP + H2O
H H2O (298 K) = -241,8 KJ / mol
H DOP (298 K) = -966,72 KJ / mol
H PA (298 K) = -393,13 KJ / mol
H 2-EH (298 K) = -365,30 KJ / mol
(Carl L. Yaws “Chemical Properties Handbook”)
H298 = H produk - H reaktan
= ( -241,8 + (-966,72) ) - ( -393,13 + 2.(-365,30) )
= -84,79 KJ / mol
Hr bernilai negative maka reaksi bersifat eksotermis.
2.Penentuan arah reaksi
Diketahui :
G DOP (298 K) = - 406,30 kJ / mol
G H2O (298 K) = - 228,6418 kJ / mol
G 2-EH (298 K) = - 118,88 kJ / mol
G PA (298 K) = - 329 kJ / mol
(Carl L. Yaws “Chemical Properties Handbook”)
Perubahan energi Gibbs dapat dihitung dengan persamaan :
G 298 = - R T ln K (J.M. Smith and H.C. Van Ness, 1975)
dimana :
G 298 = Energi bebas Gibbs standar suatu reaksi pada 298 K (kJ / mol)
R = Konstanta gas (R = 8,314 10-3 kJ /mol . K)
T = Temperatur (K)
K = Konstanta kesetimbangan
reaksi : PA + 2 ( 2-EH ) DOP + H2O
G 298 = (G 298) produk - (G 298) reaktan
G 298 = ( -406,30 + (-228,6418) ) - ( 2.(-118,88) + (-329) )
= -68,1818 kJ / mol
G 298 = -R T ln K
-68,1818 kJ / mol = -8,314 10-3 kJ /mol . K x 298 K x ln (K)
-68,1818 kJ / mol = -2,4776 kJ /mol x ln (K)
ln K = 27,5196
K = 8,9474 . 1011
Dari persamaan :
Ln ( K / K1 ) = - ( H298 / R ) x ( 1 / T - 1 / T1 )
( J.M. Smith and H.C. Van Ness, 1975)
dimana :
K1 = Konstanta kesetimbangan pada temperatur tertentu
T1 = Temperatur tertentu (K)
H298 = Panas reaksi pada 298 K
data panas reaksi pada 298 K :
Pada suhu T1 = 150 °C = 423 K besarnya konstanta kesetimbangan dapat
dihitung sebagai berikut :
Ln ( K / K1 ) = - (H298 / R ) x ( 1 / T - 1 / T1 )
Ln ( 8,9474 . 1011 / K1 ) = -( -84,79 / 8,314 10-3 ) x ( (1/ 298)- (1/423) )
Ln ( 8,9474 . 1011 / K1 ) = 10,1132
( 8,9474 . 1011 / K1 ) = 24.667,7907
K1 = 36.271.697,69
Karena harga K sangat besar maka reaksi bersifat searah/irreversibel
H.Tinjauan Kinetika
Reaksi di Reaktor :
1. PA + 2-EH k1 MOP
reaksi berlangsung sangat cepat
2. MOP + 2-EH k2 DOP + H2O
berlangsung lambat dan membutuhkan katalis (menentukan jalannya reaksi)
(WWW.Dupont.Com)
dapat ditulis :
1. A + B → C
2 C + B → D + E k2 = 5,1652.103.exp (-8.737,7762/R.T) L/kmol.s
(Marshall Sittig p.227)
sehingga pada suhu = 150 °C besarnya k2 :
k2 = 5,1652.103.exp( -8.737,7762 / 1,9872.(150+273) )
= 0,1580
karena reaksi pertama sangat cepat (k1 >> k2) maka persamaan kecepatan
reaksinya adalah :
-rB = 0.1580.CC.CB
I. Neraca Massa Reaktor
Komponen BMMasuk Keluar
Kmol Kg Kmol Kg
PA 148,1180 9,5480 1414,2307 0 0
2-EH 130,2300 19,0960 2486,8721 0,0745 9,7021
MOP 278,3480 0 0 0,0745 20,7369
DOP 390,5630 0 0 9,4735 3699,9986
H2SO4 98,0790 0,0377 3,6976 0,0377 3,6976
H2O 18,0150 0,1467 2,6428 9,6202 173,3079
MAN 98,0580 0,0072 0,7075 0,0072 0,7075
Total 28,8356 3908,1506 19,2876 3908,1506
Dari neraca massa diperoleh :
CBo = 9,5480 kmol
CC = 0,0745 kmol
CB = 0,0745 kmol
Dimana :
CBo = jumlah mol 2-EH mula-mula
CC = jumlah mol MOP sisa
CB = jumlah mol 2-EH sisa
J. Neraca Panas di Reaktor
Tujuan : Menentukan jumlah panas yang harus diambil pendingin sehingga reaktor
bisa beroperasi secara isotermal.
Pendingin yang digunakan adalah pendingin jaket
Neraca Panas :
Q in + Q reaksi = Q out + Q pendingin reaktor
Mencari Q in :
Q in = Q1 + Q3 + Q5
T in = 150 °C
T ref = 25 °C
(H2SO4 masuk pada T = 30 °C sedangkan PA dan MAN menggunakan T ref = 30 °C)
Komponen m (kmol) ∫ Cp. dT m. Cp. dT
Q1 H2SO4 0,0377 701,5448 26,4482
H2O 0,0086 9469,1488 80,9809
Q3 2-EH 19,0960 38587,5124 736867,1372
H2O 0,1381 9469,1488 1308,143186
Q5 PA 9,5480 23175,6246 496924,9143
MAN 0,0072 19507,3617 140,7418
Total 1235348,3656
Q in = panas cairan masuk
= 1.235.348,3656 KJ
Mencari Q out :
Q out = Q8 + Q6
Mencari Q8 :
Q8 = panas cairan keluar
T8 = 150 °C
T ref = 25 °C
Komponen m (kmol) ∫ Cp. dT m. Cp. dT
2-EH 0,0625 38587,5124 2410,3624
MOP 0,0744 65216,4884 4854,8587
DOP 9,4731 93128,1420 882208,3650
H2SO4 0,0376 18450,1403 694,4886
H2O 2,6516 9469,1488 25108,6180
MAN 0,0064 20260,1986 130,3574
Total 12,3057 915407,0501
Q8 = 915.407,0501 KJ
Mencari Q6 :
Q6 = Panas uap keluar
Panas uap keluar = panas sensibel uap + panas laten uap
Menghitung panas sensibel uap :
T6 = 150 °C
T ref = 25 °C
Panas sensibel uap = 30.040,9080 KJ
Menghitung panas laten uap :
T6 = 150 °C
Komponen m (kmol) Hvap, KJ/mol Hvap, KJ
MOP 12,0352 54,6258 657,4304
DOP 0,0578 86,6706 5,0098
H2SO4 0,4412 102,9172 45,4074
H2O 0,0586 39,7284 2,3293
MAN 6968,5764 37,0363 258090,5170
Total 0,7806 49,2236 38,4260
Total 6981,9499 258839,1197
Panas laten uap = 258.839,1197 KJ
Q6 = panas sensibel uap + panas laten uap
= 30.040,9080 + 258.839,1197
= 288.880,0277 KJ
Q out = Q8 + Q6
= 915.407,0501 + 288.880,0277
= 1.204.287,078 KJ
Menghitung panas reaksi :
T = 25 °C
Komponen m (kmol) ∫ Cp. dT m. Cp. dT
2-EH 0,0120 29191,0056 351,3187
MOP 0,0001 45488,2396 2,6293
DOP 0,0004 71680,1172 31,6255
H2SO4 0,0001 11350,9112 0,6655
H2O 6,9686 4253,6941 29642,1928
MAN 0,0008 15981,9655 12,4762
Total 6,9819 30040,9080
Komponen m (kmol) Ho (KJ/kmol) Hf (KJ)
PA 9,548 -3,69E+05 -3518642,028
2-EH 19,0215 -3,81E+05 -7250865,343
DOP 9,4735 -1,10E+06 -10447666,19
H2O 9,4735 -2,43E+05 -2303002,563
H° reaksi = ∑Hf produk – ∑Hf reaktan
= (-10447666,19)+(-2303002,563) – ((-3518642,028)+(-7250865,343))
= -1.981.161,3862 KJ
Q yang harus dihilangkan = Q out + Q reaksi – Q in
= 1.204.287,078 + (-1.981.161,3862) - 1.235.348,3656
= -2.012.222,6741 KJ
jadi Q pendingin = -Q yang harus dihilangkan
= 2.012.222,6741 KJ = 1.907.211,603 Btu
K.Perancangan Reaktor
I.Menghitung Volume Reaktor
Komponen masuk reactor
Densitas campuran pada suhu = 150 °C
(Carl . L Yaws "Chemical Properties Handbook")
Komponen Kg ρ (kg/m3) Debit (m3/jam)
PA 1414,2307 1191,9660 1,1865
2-EH 2486,8721 725,9672 3,4256
MOP 0 922,8431 0
DOP 0 869,9057 0
H2SO4 3,6976 1674,5946 0,0022
H2O 2,6428 903,1392 0,0029
MAN 0,7075 1192,7285 0,0006
Total 3908,1506 4,62
Debit reaktor = 4,62 m3/jam
Debit reaktor =
Waktu reaksi pembentukan dioctyl phthalate dari phthalic anhydride dan 2-ethyl hexanol
dengan katalis asam sulfat adalah antara 1 sampai 3 jam.
(Marshall Sittig p.227)
diambil waktu reaksi = 3 jam, sehingga:
Volume Reaktor = Debit reaktor . Waktu tinggal reaktor
= 4,62 m3/jam . 3 jam
Maka didapatkan volume reaktor yang akan dirancang = 13,86 m3
Diambil faktor keamanan = 20 %
Volume Perancangan sesungguhnya = (1 + 20 %) . 13,86 m3
= 16,63 m3 = 4392,77 galon = 587,38 ft3
I. Menghitung Dimensi Utama Reaktor
Bentuk : Silinder Tegak, bentuk atap dan dasarnya tori spherical
( digunakan untuk tekanan < 200 Psia )
V head = 0,000049 D3 (Brownell . 5.11)
Diambil : H = 2 D (Rase, Tabel 8)
Volume reaktor = volume silinder + 2 . volume head
587,3751 = 1,57 D3 + 0,000098.D3
587,3751 = 1,570098.D3
D3 = 374,1009 ft3
D = 7,21 ft = 2,2 m = 86,47 in
Ht = 2 . D
= 2 . 2,2 m
= 4,4 m = 14,41 ft = 173,23 in
II. Menentukan Tebal Dinding Reaktor
t = (Brownell 13.1)
dimana : t = tebal dinding reaktor ( in )
P = Tekanan perancangan ( over design 20 % )
= 17,64 Psi
ri = jari - jari dalam tangki
= 43,23 in
Direncanakan bahan konstruksi dipilih dari Stainless Steel SA 240 karena cairan
dalam reaktor mengandung H2SO4
Allowable stress ( f ) = 15.600 Psi (Brownell p.342)
Corrosion Allowance ( C ) = 0,125
Efisiensi Pengelasan = 85 %
sehingga tebal dinding reaktor :
t =
= 0,1826 in
digunakan tebal standar dinding reaktor = 0,3125 in (Brownell p. 90)
= 0,0079 m = 0,0024 ft
III. Menentukan Tebal Head
t head (Brownell 7.77)
OD head = ID shell + 2 . ts
= 86,4666 in + 2 . 0,3125 in
= 87,09 in
dipakai standar OD = 90 in (Brownell p. 90)
dari tabel 5.7 Brownell untuk OD = 90 in dan t = 0,3125 in
diperoleh : icr = 5 1/2
r = 90
Untuk r / icr > 6 %
W = ¼.( 3 + ( r / icr ) 0,5 ) (Brownell 7.76)
W = ¼.( 3+( 90 / 5,5 )0,5 ) = 1,7613
sehingga : t head
= 0,23 in
Untuk perancangan diambil tebal standar = 0,25 in
= 0,0064 m
IV. Menentukan Tinggi Head
Untuk tebal head 1/4 in, maka :
standar straight flange (sf) = 1,5 – 2,25 (Tabel 5.8 Brownell)
dipilih sf = 2
dari pers. di fig. 5.8 Brownell
BC = r - icr
= 90 – 5,5 = 84,5 in
AB= ( ID/2) – icr
= (86,4666 / 2) – 5,5 = 37,73 in
AC= ( BC2 - AB2 )0,5
= ( 84,5 2 - 37,7333 2 )0,5 = 75,6072 in
b = r - AC
= 90 - 75,6072 = 14,39 in
Tinggi head ( OA ) = t head + b + sf
= 0,25 + 14,3928 + 2
= 16,6428 in = 0,42 m = 1,39 ft
Tinggi reaktor total = H + 2 (OA)
= 4,3925 + 2 . 0,4227
= 5,24 m = 17,18 ft
V. Menghitung Dimensi dan Daya Pengaduk
1. Menghitung dimensi pengaduk
Untuk Pengaduk dipilih : Turbin dengan 6 blade dengan 4 baffle
dari fig 477. Brown didapatkan :
Untuk pengaduk jenis turbin dengan 6 blade dengan 4 baffle (6 blade plate turbin
impeller with 4 baffle) didapat pers :
Zi / Di = 0,75 - 1,3 Dt = diameter dalam reaktor
Dt / Di = 3 Zi = jarak pengaduk dari dasar reaktor
L / Di = 0,25 Di = diameter pengaduk
W/Dt = 0,1 L = panjang blade
W = lebar baffle
dari perhitungan sebelumnya diketahui :
Dt = 4,675 ft
maka : Di = Dt / 3
= 1,558 ft = 0,475 m
Zi = 1,3 . Di
= 2,026 ft = 0,6175 m
L = 0,25 . Di
= 0,389 ft = 0,1187 m
W = 0,1. Dt
= 0,467 ft = 0,1425 m
Mencari tinggi cairan di dalam reaktor (ZL) :
V bahan = 0,25 . 3,14 . Dt2 . ZL + 0,000049 . Dt3
133,695 = ZL . 0,25 . 3,14 . 4,675 2 + 0,000049 . 4,6753
ZL = 7,792 ft = 2,375 m
2. Menghitung daya pengadukan (P)
kecepatan pengadukan dihitung dengan persamaan :
(Rase 8.8)
dimana : WELH = Water Equivalent Liquid Height, ft
WELH = ZL. specific gravity of liquid
Di = Diameter pengaduk, ft
N = Kecepatan pengadukan, rpm
menghitung ρ campuran (Carl . L Yaws "Chemical Properties Handbook")
Komponen Berat (kg) fraksi berat (xi) ρi xi / ρi
2-EH 9,7021 0,0025 0,7260 0,0034
MOP 20,7369 0,0053 0,9228 0,0057
DOP 3699,9986 0,9467 0,8699 1,0883
H2SO4 3,6976 0,0009 1,6746 0,0006
H2O 173,3079 0,0443 0,9031 0,0491
MAN 0,7075 0,0002 1,1927 0,0002
Total 3908,1506 1,1473
ρ campuran = (1 / Σ ρi.xi)
= 1 / 1,1473
= 0,87 gr/cm3
Specific gravity of liquid = 0,8716
WELH = 12,0065 . 0,8716 ft = 10,46 ft
Number of turbine = WELH / D (Rase. 8.9)
= 10,4649 ft / 7,2055 ft = 1,45
diambil jumlah turbin = 2
N = 117,43 rpm = 1,96 rps
menghitung µ campuran (Carl . L Yaws "Chemical Properties Handbook")
Komponen fraksi berat (xi) µi xi / µi
2-EH 0,0025 0,3906 0,0064
MOP 0,0053 0,9954 0,0053
DOP 0,9467 0,2010 4,7096
H2SO4 0,0009 3,2253 0,0003
H2O 0,0443 0,1826 0,2428
MAN 0,0002 0,5995 0,0003
Total 1 4,9647
µ campuran = 1 / (∑xi/µi)
= 1 / 4,9647
= 0,2014 cp = 0,00014 lb/ft.s = 0.4873 lb/ft.jam
Dimana : N = 1,9571 rps
Di = 2,4018 ft = 28,8216 in
ρ = 54,4142 lb/ft3
μ = 0,00014 lb/ft.s
= 4.538.872,51
dari fig. 8.8 Rase, diperoleh harga Np sebesar : Np = 5,5
besarnya daya yang dibutuhkan untuk pengadukan :
(Rase fig. 8.8)
Dengan N = Kecepatan putar pengaduk (rpm)
Np = Power number
Di = Diameter pengaduk (in)
= Densitas cairan (lb / ft3)
= 10,12 hp
jadi daya yang dibutuhkan untuk pengadukan adalah sebesar = 10,12 hp
untuk perancangan dipilih motor dengan daya = 10,5 hp = 7,87 kW
VI. Menghitung Koefisien Perpindahan Panas dari Tangki Reaktor ke Jaket
Mencari harga hi :
(Copey 7.16)
menghitung properties cairan di reaktor pada suhu 150 °C :
menghitung Cp campuran (Carl . L Yaws "Chemical Properties Handbook")
Cp campuran = ∑ (Cpi . xi)
= 3,17 KJ/Kg. K = 0,76 Btu / Lbm. F
menghitung k campuran (Carl . L Yaws "Chemical Properties Handbook")
Komponen fraksi berat (xi) ki ki . xi
2-EH 0,0025 0,1136 0,0003
MOP 0,0053 0,1179 0,0006
DOP 0,9467 0,1115 0,1056
H2SO4 0,0009 0,3778 0,0004
Air 0,0443 1,5760 0,0699
MAN 0,0002 0,1478 0,00003
Total 0,1768
k campuran = ∑ (ki . xi)
= 0,1768 W / m.K
= 0,1021 Btu/h.ft.F
dari perhitungan : L = 0,6005 ft
ρ = 54,4142 lb / ft3
Di = 2,4018 ft
N = 117,43 rpm = 7045,53 rpj
hi = koefisien transfer panas pada diameter dalam reaktor
sehingga :
Komponen fraksi mol (xi) Cpi (kj/kg.K) xi . Cpi
2-EH 0.0039 2.5359 0.0098
MOP 0.0039 1.9860 0.0077
DOP 0.4912 2.0175 0.9909
H2SO4 0.0020 1.5689 0.0031
H2O 0.4988 4.3221 2.1558
MAN 0.0004 1.7702 0.0007
Total 3.1679
= 4106,2517
hi = 4106,2517.
hi = 4106,2517. = 58,1999 Btu / hr.ft2.F
ID = 7,2055 ft
OD = 7,2103 ft
(Kern P. 97)
= 58,16 Btu / hr.ft2.F
Mencari harga ho :
menghitung properties air pada suhu 52,5 °C diperoleh :
µ = 1,6912 lb/ft.jam
ρ = 63,4349 lb/ft3
Cp = 0,9984 BTU/lb.ft
k = 0,6372 Btu/h.ft.F
= 1.789,8221
ho = 1.789,8221.
ho = 1.789,8221. = 158,2791 Btu / hr.ft2.F
Menghitung Uc
(Kern 6.38)
= 42,5322 Btu / hr.ft2.F
Rd = 0,003 ft2.hr..F/Btu (Kern. Tabel 12)
hd = 1 / Rd
= 1 / 0,003
= 333,33
(Kern 6.10)
Uc = koefisien transfer panas overall saat bersih
Ud = koefisien transfer panas overall desain
Rd = dirt factor
= 37,72 Btu/ hr.ft2.F
Luas kontak perpindahan panas :
Panas yang harus dipindahkan (Q) = 1.907.211,60 BTU / jam
(dari perhitungan kebutuhan pendingin reaktor)
suhu Pendingin : Tin = 30 °C = 95 °F
Tout = 45 °C = 113 °F
Treaktor = 150 °C = 302 °F
ΔTLMTD = 202,20 °F
= 250,07 ft2
Luas bidang perpindahan panas yang dibutuhkan = 250,07 ft2
Luas perpindahan panas yang tersedia di reaktor :
= 3,14.Dt.Hr + 0,25.3,14.Dt2
= 3,14. 7,2055. 14,4110 + 0,25.3,14. 7,2055 2
= 366,81 ft2
VII. Menghitung tinggi jaket
Hj = 9,25 ft
VIII.Menghitung lebar dan tebal jaket
1. Lebar jaket :
Dari Perhitungan sebelumnya diperoleh :
H jaket = 9,25 ft
Dt = 7,21 ft
Kecepatan volumetrik pendingin = 0,31 ft3/s
(Dari perhitungan neraca panas)
Waktu tinggal pendingin = 10 menit = 600 detik
Volume pendingin = Kecepatan volumetrik pendingin x Waktu tinggal
= 0,3091 ft3/s . 600 s = 185,44 ft3
Volume reaktor setinggi jaket = 0,25 . 3.14 . Dt2 . Hj + 0,000049 . Dt3
= 0,25 . 3,14 . 7,20552 . 9,2512 + 0,000049 . 7,20553
= 377,06 ft3
sehingga :
562,4997 = 7,2622 Dj2 + 0,000049 Dj3
Dj = 8,8009 ft
Lebar jaket = 0,5 . (Dj - Dt)
= 0,5 . (8,8009 – 7,2055)
= 0,80 ft = 0,24 m
2. Tebal Jaket :
(Brownell 7.77)
tj = tebal jaket
ri = jari-jari jaket
= 4,4004 ft = 52,8053 in
Untuk bahan jaket dipilih : Carbon steels SA 283 grade C
dimana : P = 14,7 Psia
E = 80 %
f = 12.650 Psia
C = 0,125
= 0,20 in
digunakan tebal standar = 1/4 in
= 0,25 in = 0,0064 m
L. Spesifikasi Reaktor
Fungsi : Sebagai tempat berlangsungnya reaksi esterifikasi antara
phthalic anhydride dan 2-ethyl hexanol
Tipe : Continuous Stirred Tank Reactor ( CSTR )
Jumlah : 1 buah
Kondisi operasi : T = 150 °C
P = 1 atm
Bahan konstruksi : Stainless steel SA 240 grade 304
Volume : 587,38 ft3
Tinggi : 14,41 ft
Diameter : 7,21 ft
Tinggi head : 1,39 ft
Tebal shell : 0,3125 in
Tebal head : 0,25 in
Pengaduk
Jenis pengaduk : Turbin enam blade dengan empat baffle
Diameter : 2,40 ft
Kecepatan : 1,96 rps
Daya : 10,5 HP
Pendingin
Jenis : pendingin
jaket
Pendingin : air
Bahan : Carbon
steel 283 grade C
Tebal jaket : 0,25 in
Tinggi jaket : 12,27 ft
Keterangan:
1. Pipa H2SO4
2. Pipa umpan PA
3. Pipa umpan 2-EH
4. Pipa kondensor
5. Pipa air pendingin masuk
6. Pipa air pendingin keluar
7. Pipa produk
8. Man Hole
Gambar Reaktor Tangki Berpengaduk (RATB )
TUGAS TEKNIK REAKSI KIMIA 2
PERANCANGAN REAKTOR
PADA PEMBUATAN DIOCTYL PHTALATE
DARI PHTALATE ANHIDRID DAN 2-ETHYL HEXANOL
Oleh :
WISNU INDRIYANTO
I0507014
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2010