Belajarlah sebelum engkau dipelajari

PERANCANGAN ALAT PROSES oleh Ir. Giyatmi, M.SiPeranan sarjana teknik kimia di industry pada bidang: Research and development Design Manufacturing SalesSarjana teknik kimia (engineering) diharapkan dapat Harus tetap dapat bekerja dengan data yang kurang Dengan bantuan pengalaman yang dimiliki Kebutuhan yang rasional----------------------------------------------------------------------Chemical engineering design terdiri dari :a. Process designb. Equipment designc. Building designDesign : prearranged plan didasarkan pada : Ruangan yang diperlukan Pemilihan dan spesifikasi proses equipment Lay out of prosess equipment sesuai dengan processing flows Plant location Plant site selection Future expantion-------------------------------------------------------------------------Designer harus mengenal baik tentang : Unit operation Unit processes sebagai dasar untuk perancangan / design dan pemilihannya/ selection------------------------------------------------------------------------Kondisi operasi yaitu : Suhu Tekanan Korosi Over pressure/ vakum-----------------------------------------------------Perancangan alat proses harus mengingat : Dimana posisi perancangan alat proses / process equipment pada perancangan pabrik kimia Sebelum melihat posisi tersebut baiknya terlebih dahulu dibicarakan tugas yang dapat dilakukan oleh chemical engineer1. Design2. Construction3. Operation-------------------------------------------------------------------------CHEMICAL PLANT Merupakan suatu sistem utuh yang dapat menghasilkan produk yang diinginkan dari bahan dasar tertentu Tersusun atas sub sistem sub sistem yang berinteraksi satu dengan lainnya sedemikian rupa sehingga merupakan satu kesatuan yang utuh Sub sistem sub sistem ini merupakan individual equipment (misal HE, distilasi column, vessel. Crystallizer, separator, reactor, mixer, filter, pump, dll)-------------------------------------------------------------------------Chemical engineering plant design Disebut juga plant design Plant design : menyangkut semua aspek rekayasa (engineering aspect) yang berkaitan dengan pengembangan apakah pabrik baru / modifikasi atau expansi pabrik yang telah ada Pada pengembangan ini chemical engineer mempunyai tugas melakukan : Economic evaluation process baru Designing individual pieces of equipment untuk proyek yang diusulkan Developing plant lay out untuk koordinasi overall operation------------------------------------------------------------------------Optimum design Pada setiap kasus yang dijumpai oleh seorang sarjana teknik kimia. Ada beberapa alternative methods (metode alternatif) yang dapat dipakai untuk suatu proses terpilih atau operasi untuk dapat dipakai menghasilkan produk yang sama Oleh karena itu maka merupakan tugas chemical engineer untuk memilih proses terbaik dan mengkombinasikan ke dalam design (perancangannya) equipment dan metode penggabungannya untuk menghasilkan hasil terbaik Sangat mudah menyatakan bahwa saya ingin the best process atau saya ingin the best result tetapi perlu untuk menganalisa pernyataan tersebut apa yang dimaksud Seorang engineer menggantikan kata the best menjadi optimum Optimum economic design Optimum opration design Perancangan alat alat process mempunyai beberapa tingkatan perancangan sesuai dengan perancangan pabrik kimia Tingkatan perancangan dibedakan sebagai berikut1. Perancangan alat proses sekedar untuk memperkirakan harga alat.Hanya diperlukan dalam preliminary design saja. Biasanya dijalankan dengan cara tepat dengan menggunakan perkiraan perkiraan yang kasar terhadap data teknik yang diperlukan dan juga dengan pertolongan rumus rumus empiris, table table, monogram, grafik dll untuk mendapatkan besaran yang menentukan suatu harga. Misal dalam perancangan tower, untuk dapat menentukan harga tower cukup dengan mengetahui diameter, jumlah plate dan bahan konstruksi saja.

2. Perancangan alat proses yang dapat memenuhi tugas tertentuDapat dilakukan dengan cara menggunakan rumus rumus dan pengetahuan pengetahuan teknik kimia, tetapi dapat juga menggunakan bantuan pertolongan hasil pengalaman orang lain atau pabrik pembuat alat yang dirancang, yang biasanya juga berbentuk informasi langsung rumus empiris, tabel tabel, grafik dan lain lain, hal ini dapat untuk memperpendek waktu perancangan.

3. Perancangan alat proses yang dapat memenuhi tugas tertentu tetapi dipilih yang terbaik (optimum) dengan cara optimasiDijalankan dengan optimasi alat alat yang dapat dihasilkan dengan cara ke 2. Biasanya dilakukan dengan bantuan komputer.

4. Perancangan alat proses secara mendetailDibuat setelah konsultasi dengan pabrik pembuat alat proses kemudian baru dibuat detail design lengkap yang telah siap untuk dibuat di dalam pabrik alat alat proses.Dalam perancangan alat proses, perancang harus berusaha memilih alat proses dengan ukuran standar karena alat standar memiliki harga yang lebih rendah, ada ready stock, dijamin dapat bekerja lebih baik dan pemeliharaannya lebih mudah. Kalau tidak terpaksa sekali perancangan alat jangan sampai memutuskan untuk memesan alat khusus (special equipment).Seorang perancang alat proses harus tahu bagaimana cara cara membuat alat proses sehingga dapat memudahkan perhubungan/komunikasi dengan pembuat alat proses, misal pada waktu memesan atau mencari informasi tentang alat proses.-------------------------------------------------------------------------Tugas Perancang alat proses Membuat spesifikasi alat, mula mula berbentuk preliminary specification, kemudian disempurnakan menjadi final specification atau dikirim ke tempat pemesanan alat memnberikan saran saran, baru dibuat final specification.-------------------------------------------------------------------------preliminary specification sheet : Identification Function Operation Basic design dataDimana basic design data harus memuat antara lain : Size Operating Number and location of openings Type of flanges and heads Code Variation allowances Keterangan keterangan lain yang dipandang perlu Materials handled Utilitas Control Insulation Tolerances Comments and drawing-------------------------------------------------------------------------Variabel perancanganDalam perancangan selalu menghadapi pemilihan variable yang tepat untuk mendapatkan hasil perancangan lat proses yang optimum

Misal, merancang tangki cairan Variable operasinya : 1. Suhu/ tekanan2. jenis cairan yang disimpan3. panas yang harus di ambil ditambahkan Variabel alatnya :1. bentuk/jenis tangki : tergantung tekanan operasi2. Perbandingan D/H atau L/D. tergantung tekanan operasi3. Tebal isolasi: tergantung panas yang harus diambil / ditambahkan4. Bahan isolasi: macam cairan yang disimpan-------------------------------------------------------------------------Dalam memperlajari variable variable perancangan, perlu ditinjau beberapa hal seperti :a. Tipe tipe variableVariable variable untuk unit pemisahan sebagai berikut : Konsentrasi merupakan variable intensif yang dapat berdiri dari jumlah bahan yang ada Suhu merupakan variable intensif yang dapat berdiri dari jumlah bahan yang ada Tekanan merupakan variable intensif yang dapat berdiri dari jumlah bahan yang ada Kecepatan, merupakan variable extensip dan tergantung pada bahan yang ada. Batas kecepatan digunakan untuk kepentingan aliran bahan maupun aliran panas. Variable ulangan Nr (repetition variables). Variable ini merupakan derajat kebebasan tunggal yang digunakan perancang ketika memerinci elemen elemen istimewa dalam satu unit terjadinya pengulangan pengulangan contoh distilasi yang tersusun atas catu stage kesetimbangan, untuk memerinci jumlah stage dipakai derajat kebebesan tunggal.

b. Hubungan batasan (restricting relationship)Variable Nc untuk suatu sistem tidak mudah untuk dihitung. Dalam menghitung Nc akan lebih mudah jika mengetahui seluruh batasan batasan yang mungkin, yaitu dibagi dalam tipe tipe sebagai berikut :

1. Batasan yang tidak dapat dipisahkan interent restrictionBatasan ini diambil untuk bentuk persamaan dari 2 atau lebih variable misal konsep kesetimbangan stage sebagai inherent restriction adalah suhu dan tekanan aliran setimbang yang meninggalkan stage harus identik dengan suhu dan tekanan aliran sisa yang lain.

2. Batasan neraca massa (material balance restriction) Suatu neraca massa keseluruhan dapat ditulis untuk masing masinng komponen yang ada. Batasan neraca massa yang digunakan berdiri sendiri dari inherent restriction di atas

3. Batasan neraca panas (heat balance restriction)Dimasukkan dalam batasan neraca tenaga. Batasan neraca tenaga ini mencakup baik aliran bahan maupun aliran panas.

4. Batasan distribusi fase (phase distribution restriction)Masing masing komponen dalam sistem lebih dari 1 fase menyebarkan dirinya diantara bermacam macam fase secara khusus. Jika seluruh komponen ada dalam seluruh fase, maka jumlah hubungan batasan yang harus diberikan untuk distribusi = c (Np 1)c= jumlah komponen, Np = jumlah fase yang ada

5. Batasan kesetimbangan kimia (chemical equilibrium restriction)Macam macam konstituen kimia pada sistem sistem dengan reaksi kimia, akan ada hubungannya dengan batasan kesetimbangan kimia ini hanya sebagai pelengkap saja karena tidak akan merupakan suatu factor untuk sistem yang dianalisa

c. Analisa elemen khusus/ istimewaAturan analisa untuk unit harus dikembangkan berdasar pertimbangan pertimbangan banyaknya elemen serta merupakan suatu cara tetap yang dipakai menghitung variable variable dan batasan batasan. Dalam mempelajari hubungan variable variable dari batasan batasan dapat ditinjau beberapa hal sebagai berikut :a. Aliran tunggal (single stream)b. Pembagi aliran (stream devider)c. Pencampur (mixer)d. Pompa, pemanas, pendingine. Kondenser total, atau reboiler totalf. Kondenser parsiil atau reboiler parsiilg. Simple equilibrium stageh. Feed stagei. Side stream stage

d. Gabungan elemen elemen untuk membentuk unit unitGabungan elemen elemen untuk membentuk unit unit dalam analisa suatu unit tidak perlu menghitung tiap tiap variable dan tiap tiap batasan yang ada, melainkan dapat disederhanakan dengan analisa elemen secara terpisah selanjutnya hasil analisa elemen elemen ini digabung serta didapatkan analisa suatu unite. Analisa tipe tipe unit -------------------------------------------------------------------------Macam unit antara lain1. Unit absorpsi sederhana atau unit ekstraksi Unit ini memuat gabungan N simple equilibrium stage dan jika masing masing memperlihatkan 4 aliran bahan maka stage ke tak dibatasi oleh suatu feed stage maupun side stream stage

------------------------------------------------------------------------BAB IIIPerancangan BejanaDalam perancangan bejana yang penting yang perlu diperhatikan pemilihan jenis yang terbaik untuk perawatanFaktor utama dalam pemilihan bejana : Fungsi dan lokasi bejana Cairan yang disimpan Operasi : temperature, tekanan Tempat penyimpanan/ kapasitas proses untuk kebutuhan volume-------------------------------------------------------------------------Bejana diklasifikasikan ,menurut : Fungsi perawatan Temperature Tekanan Bentuk bahan/ geometri dari bejana-------------------------------------------------------------------------Jenis jenis bejana yang umum diklasifikasikan menurut geometrinya : Tangki terbuka Tengki yang dasarnya rata Bejana silinder vertical dan horizontal dengan bentuk akhir Bejana berbentuk bola / modifikasi bola-------------------------------------------------------------------------Bejana terbuka Digunakan tergantung Operasi Cairan yang ditangani Biaya lebih murah dari pada bejana tertutup Biasanya dibuat dari karbon, beton, juga dari kayu Masalah : korosi dan kontaminasi

Bejana tertutup Cairan yang mudah terbakar Cairan yang menghasilkan asap Cairan yang mudah busuk Gas

Bejana silinder Bagian bawah rata, atas kerucut Yang ekonomis untuk operasi bejana tertutup pada tekanan atmosfer (tangki silinder vertical)

Bejana berbentuk bola Volume besar Tekanan rendah-------------------------------------------------------------------------Faktor faktor yang berpengaruh dalam perancangan bejana : 1. Pemilihan jenis bejana: terbuka, tertutup2. Metode pembuatan : peleburan pengelasan, pengelasan standar, jenis sambungan3. Jenis jenis ukuran : didasarkan pada fungsi peralatan yang dibutuhkan dari bejana4. Pertimbangan ekonomi5. Perkiraan besarnya biaya-------------------------------------------------------------------------Standar dalam perancangan bejanaStandar perancangan merupakan salah satu pertimbangan terhadap berbagai macam kegagalan. Kegagalan dapat disebabkan :1. Kelebihan deformasi elastica. Tegangan Dapat terjadi karena banyaknya beban tersebut dipindahkan. Contoh pegas baja dalam jam Pengkondisian peralatan : tegangan, seperti regangan, tekanan, belokan , dan pilitanb. Modulus elastisitas Kekerasan diperhatikan pada bagian perancangan untuk membatasi jumlah nilai deformasi yang diijinkan Modulus elastisitas : perbandingan konstan antara tegangan dan reganganc. Belokan elastis Gaya yang dihasilkan sangat komplek Perhitungan rumit2. Ketidakstabilan elastis Berhubungan dengan struktur dan dipengaruhi oleh tekanan, pembekokan, pemulasan Adalah suatu kondisi dimana bentuk struktur diubah sebagai akibat dari kekerasan yang kurang Contoh : pembengkokan bejana silinder dibawah tekanan luar sebagai akibat keadaan vakuma. Kestabilan kolomb. Selubung bejana dibawah beban sekitar poros3. Ketidakstabilan plastis a. Hubungan tegangan regangan Tegangan tegangan dibatasi sampai harga yang diijinkan sampai aman digunakan Diambil sebagai dasar untuk menetapkan tegangan kerja yang diijinkan aman : hasil uji tarik sampel standarb. Tegangan yang diijinkan Misal baja ringan gulung batas tegangan yang diijinkan 20.000 psi Dll4. Putus rapuha. Membentuk kerapuhan Dampak menguji -> fungsi suhu Ketegangan energib. Siklus muat Karena pengulangan tekanan tinggic. Faktor lain yang mendukung pecahan rapuh Baja dikontakkan ke hydrogen padat dan tekanan tinggi -> rapuh/retak5. Timbul perlahan lahan Tergantung dari sifat (asal) material, tekanan, suhu6. Korosia. Korosi seragamKecepatannya tergantung : media korosi, kecepatan aliran fluida, suhub. Korosi geseran (impingment attack)Dibawah kondisi operasi normal pada beberapa bagian terlihat kekuatan yang merusak dari daerah sirkulasi yang mempunyai kecepatan relative besarc. Korosi sel berkonsentrasi Disebabkan aliran udara yang silih berganti Retakan retakan, celah celah, lapisan lapisan yang menyerap dalam patahan patahan dalam lapisan pelindung merupakan sumber korosi d. Korosi tumpukan Kerake. Korosi sel galvaniLogam yang tidak sama mengalami kontak satu sama lainf. Korosi tekan Reaksi serempak dari tekanan tekanan dan kondisi korosit tertentu

PERANCANGAN MENARA

Contoh : menara distilasi, absorbs dllMenara distilasi Merupakan salah satu cara pemisahan yang paling banyak digunakan karena operasi dan alatnya yang murah dan mudah terutama pemakaian tenaganya tergolong paling rendah Perancangan menara distilasi meliputi1. Perancangan menara distilasinya sendiri2. Perancangan urut urutan pemisahan masing masing komponen Perancangan seluruh menara meliputi1. Tekanan dan suhu operasi2. Jumlah trays3. Diameter menara4. Tray spacing5. Umpan dan letak6. Bahan konstruksi-------------------------------------------------------------------------Suhu dan tekanan operasiSuhu serta tekanan operasi pada menara makin keatas makin rendah, karena jika sama tidak terjadi aliran, guna memudahkan penentuan suhu operasi serta kondisi lain tekanan seluruh menara dapat dianggap sama. Dalam menentukan tekanan dan suhu operasi perlu memperhatikan hal hal sbb:1. Sifat zat zat masing masing dengan campurannya. Misal : zat tidak mudah terpolarisasi atau tidak, suhu, tekanan, dan konstanta kesetimbangan k. terutama pada bagian puncak menara harus keadaaan kritisnya (Tc dan Pc). Jika operasinya dekat atau melebihi keadaan kritis tersebut maka tidak bias diembunkan. Jadi kondisi puncak harus jauh dibawah titik kritisnya.2. Campuran zat zat yang akan didistilasi. Contoh campuran azetrop atau bukan3. Utilitas yang ada atau yang harus diadakan meliputi pendingin kondensor dan pemanas reboiler serta perbedaan suhu yang diijinkan antara zat tersebut dengan utilitasnya.-------------------------------------------------------------------------Pendingin kondensorTugas: mengembunkan uap puncak menaraMacam macam pendingin :a. Air pendingin Paling banyak dipakai Mempunyai suhu kira kira sama dengan suhu sekeliling Pemilihan suhu perancangan harus diambil suhu sekeliling yang paling tinggi biasanya 30 36OC T yang diijinkan : 6 20OC

b. Refrigeration Digunakan sebagai pendingin kondenser untuk mencegah penggunaan tekanan operasi yang terlalu besar atau pada kasus lain supaya suhu dan tekanan operasi rendah atau agar fluida yang dipisahkan tidak rusak karena terjadi polimerisasi dll Pemakaian refrigeran disesuaikan dengan suhu yang diinginkan misal : untuk mencapai suhu yang rendah cukup dengan NH3, Freon, propan. Untuk mencapai suhu yang lebih rendah lagi menggunakan propilin, etilen Untuk suhu yang rendah sekali : propilin etilen dan metan.RefrigerationSuhuFreon, NH3-20OCC3H8-30 OCC3H6-35 OCC3H4-100 OCCH4-150 OC T yang diperbolehkan : 3 10 OC

c. Udara pendingin Digunakan untuk daerah daerah yang kekurangan air misal cilacap. Coolernya dipakai jenis : fin fan cooler. Suhu udara pendingin = suhu sekeliling. T yang diperbolehkan : 20 50 OC

d. process fluid Digunakan fluida yang lebih dingin dari menara yang lain misal pendingin menara yang satu merupakan hasil yang keluar dari dasar menara yang lain, sehingga alatnya dapat mempunyai fungsi ganda dimana sebagai kondenser menara yang satu tetapi juga sebagai reboiler menara yang lain. T yang diijinkan : 10 20 OC

e. steam boiler Pendingin yang dipakai air karena tekanannya dibuat rendah sehingga dihasilkan uap dengan tekanan rendah.T yang diijinkan : 20 40 OC-------------------------------------------------------------------------------Pemanas ReboilerFungsi : menguapkan hasil yang keluar dari dasar menaraPemanas yang banyak dipakai : uap air, process fluid, api langsung dan hot oila. Uap air Sebagai pemanas yang banyak digunakan Suhu tergantung pada tekanan Umumnya dipakai uap air jenuh yang akan keluar sebagai embunanT yang diijinkan : 10 60 OC

b. Process fluidDipakai hasil puncak menara yang lain atau fluida yang lain, yang suhunya lebih tinggi dari reboilerT yang diijinkan : 10 20OCc. Api langsung Pemanas merupakan api yang langsung dari pembakaran bahan bakar sehingga suhunya semakin tinggi Pemanas dengan suhu terlalu tinggi tidak disukai karena dapat merusak hasil dasarnya sehingga penggunaan api langsung dapat dipakai kalau dipandang cukup amand. Hot oilPemanas ini dipakai untuk suhu reboiler yang cukup tinggiT yang diijinkan : 20 60OC

JUMLAH TRAY (N)Dihitung dengan cara:1. Plate to plate calculation2. Mc.Cabe and Thielle3. Fenske Underwood4. Short Cut Calculation

Istilah:Nmin = jumlah plate minimumRmin= refluks minimumR= refluksEo= efisiensi plate

Batasan yang digunakan:R/RminN/Nmin

Low Level refrigeration1.05 1.12.5 3.5

High level refrigeration1.1 1.22.0 3.0

Kondensor dengan air dan udara1.2 1.31.8 2.5

Cara menghitiung Rmin1. Dengan persamaan grafik dari Perryn = enriching section pinchm = stripping section pinch

Rmin jika

Masih to be continue

Contoh Soal

Suatu menara distilasi yang berisi 50%, 30 %, dan 20 % mol pentane, hexane, dan heptana. Diharapkan hasil bawah hanya 1 % mol pentane, R=4, tekanan 1 atm. Umpan dipanaskan sampai titik didih dimasukkan pada plate yang suhunya sama.Hasil atas 0.5 % hexane dan heptane diabaikan.Ditanyakan:a. Jumlah plate teoritisb. Letak feed plate

P = 1 atm = 14,7 psiaR = 4Tabel Neraca Massa KomponenPentanaHexanaHeptana

Feed503020

Destilat99.50.50

VD

LD

Bottom159.239.8

VB

LB

C5C6C7

Fraksi

Missal F = 100 mol, maka D = 100-BUntuk Pentana: 0.5 F = 0.995 D + 0.01 BUntuk Hexana:0.3 F = 0.005 D + (X6) BUntuk Heptana:0.2 F = 0 D + (X7) B

0.5(100)= 0.995 (100-B) + 0.01 B 50 = 99.5 0.995 B + 0.01 B0.985 B = 49.5B = 50.25

D= 100 B = 100 50.25= 49.74

0.3(100) = 0.005 (49.75) + (X6) (50.25)30 = 0.249 + 50.25 (x6)X6 = (30 0.249)/50.25= 0.592

0.2(100)= X7 (50.25)X7= 20/50.25= 0.398

ReboilerPemanas: Uap air (t = 10-60 oC)t diambil = 10 oCT awal = 65 oCT akhir = 65 + 10 = 75 oC = 167 oF

XPo(psia)KY=K.X

Pentana0.01503.40.034

Hexana0.592191.290.764

Heptana0.3897.50.510.203

Y =1.0011

R = L/D4 = L/D4D = L4 (49.75 mol) = LL = 199 mol

V = L + D V = (199+49.75) molV = 248.75 mol

Dengan menganggap sama dengan cara Mc.Cabe Thielle, jumlah uap dan jumlah cairan dama atau uap yang mengembun sama dengan uap yang terbentuk

R = L1 = L + F = (199+100)mol = 299 mol

Neraca massa

L1 Xm+1 = Ym V = B XbYm V = L1Xm+1 B XbYm = (Li/V).Xm+1 (B/V)XbYm = (299/248.75)Xm+1 (50.25/248.75)XbYm = 1.202Xm+1 0.202Xb

C50.034 = 1.202XC5 0.202(0.01)XC5 = 0.03

C60.764 = 1.202XC6 0.202(0.592)XC5 = 0.735

C70.764 = 1.202XC7 0.202(0.592)XC7 = 0.735

Plate 1 dicoba T = 160 oFXPo(psia)KY=K.X

Pentana0.03452.060.092

Hexana0.735181.220.897

Heptana0.23660.410.097

Y = 1.086

Dicoba T = 158 oFXP(psia)KY=K.X

Pentana0.03402.720.08

Hexana0.73516.51.220.82

Heptana0.2365.80.390.09

Y =0.991

C50.08 = 1.202XC5 0.202(0.03)XC5 = 0.071

C60.82 = 1.202XC6 0.202(0.735)XC6 = 0.804

C70.09 = 1.202XC7 0.202(0.236)XC7 = 0.114

EX = XC5 + XC6 + XC 7EX = 0.99 = 1

Plate 2 dicoba T = 150 oFXPo(psia)KY=K.X

Pentana0.071352.380.17

Hexana0.80613.750.9350.75

Heptana0.11450.340.04

Y = 0.96

Dicoba T = 151 oFXPo(psia)KY=K.X

Pentana0.071372.520.18

Hexana0.806140.950.77

Heptana0.11450.340.04

Y = 0.99 1

Tugas..Mencari jumlah plate sehingga susunannya menjadi seperti yang diinginkan !!

NAMA: RURI RARISTANIM: 010800228Teknokimia NUKlir 2008SoalSuatu menara digunakan untuk mendistilasi campuran yang terdiri dari 50%, 40% dan 20% mol pentane, hexane dan heptana. Diharapkan hasil bawah hanya 1% mol pentane, R=4, tekanan I atm. Umpan dipanaskan sampai titik didih dan dimasukkan pada plat yang suhunya sama.Hasil atas: 0.5 hexana dan heptana diabaikanDitanyakan: jumlah plat teoritis dan letak plat ?

50% C5H1230% H1420% C7H16LBLVVDF1% C5H1259,2% C6H1439,8% C7H1699,5% C5H120,5% C6H140% C7H16

Diketahui:F = 100 molR = 4P = 14,7 psiaJawabNeraca massa : F = D + B F = 100 D = 100 B

(1)

(2)

(3)

REBOILERPemanas uap air 65oCDt = 10 -60oC -> T= (65 +10)oC = 75oC=167oF

xP (psia)KY=k . x

C5H120.01503.40.034

C6H140.592191.290.76368

C7H160.3987.50.510.20298

1.00066

R= L/D = 4L=4D =4(49,75)m0l = 199 m0lV = L + D = (199 + 49, 75) mol = 248,75 moldengan menganggap sama dengan cara M cabes and thille jumlah uap dan jumlah cairan sama atau uap yang mengembun sama dengan uap yang terbentu k

R = L1 = L + F= 199 + 100 = 299 molNeraca Massa

Plate IT=158oF

X1P0K=P0/Py=k.x

0.029967402.720.0815

0.73482916.51.1220.8245

0.2357545.80.390.0919

Jumlah1.005490.9979

Plate 2T = 151oFxPokY=k.x

0.072848372.5170070.183358

0.809412140.9523810.770868

0.11611250.3401360.039494

Jumlah0.9983710.99372

Plate 3T=140oF

xPky= k. x

0.16478632.52.2108840.364323

0.77734612.50.850340.661008

0.0523740.2721090.01425

Jumlah0.9945021.039582

T=138oF

xPky= k. x

0.164786291.9727890.325088

0.77734612.50.850340.661008

0.0523740.2721090.01425

Jumlah0.9945021.000347

Plate 4T=130

xP0ky=k.x

0.29814927.51.8707480.557762

0.6805599.50.6462590.439817

0.0206563.50.2380950.004918

Jumlah0.9993651.002497

Plate 5T=119oF

xP0ky=k.x

0.51413322.21.5102040.776446

0.4802756.80.4625850.222168

0.0075632.80.1904760.001441

Jumlah1.0019711.000054

Plate 6T=105oF

xP0ky=k.x

0.732363181.224490.896772

0.2655445.60.3809520.101159

0.0024691.90.1292520.000319

Jumlah1.0003760.99825

Plate 7T=100oF

xP0ky=k.x

0.86914216.11.0952380.951918

0.1287855.30.3605440.046433

0.0006811.70.1156467.87E-05

Jumlah0.9986080.998429

Plate 8T=95oF

xP0ky=k.x

0.93800715.351.0442180.979484

0.06027250.3401360.020501

0.000181.710.1163272.09E-05

Jumlah0.9984591.000005

Plate 9T=90oF

xP0ky=k.x

0.972513151.0204080.99236

0.02718440.2721090.007397

4.76E-051.50.1020414.86E-06

Jumlah0.9997450.999762

Plate 10T=88.5oF

xP0ky=k.x

0.98902514.811.0074830.996426

0.0107223.950.2687070.002881

1.2E-051.30.0884351.07E-06

Jumlah0.999760.999308

Plate 11T=87oF

xP0ky=k.x

0.99518214.710.995182

0.0041993.60.2448980.001028

2.91E-061.20.0816332.38E-07

Jumlah0.9993840.996211

Pada tekanan 14.7 atm , , , dan didapatkan a. plat teoritis sejumlah 11 (sebelas) platb. letak feed plate pada plate ke 5(lima)

METODE SHORT CUTKondisi atasMissal T = 90 oF P = 14.7XPo(psia)KY=K.X

Pentana0.99514.710.995

Hexana0.00550.340.001

Heptana01.50.1020

Y = 0.996 1

D = 1/0.34 = 2.94B = 3.4/1.29 = 2.636rata =

to be continued

Efisiensi Plate (Eo)Rumus yang digunakan:Log Eo = 1.67-0.25 log (Favg.avg)+0.3 log (LH/VH)+0.09(sm+c/2)Dimana,Eo= efisiensi keseluruhan, %Sm=static sub mergence, ftC = tinggi slot, ftLH = molal liqid flow rate, lbmol/jam

menara fraksinasi digunakan untuk memisahkan campuran umpan yang terdiri dari 10 % mo A, 30% mol B, 40% mol C 20% mol D pada suhu 85 oF. Dengan hasil atas 25% mol A, 70% mol B dan 5% mol C dan hasil bawah 3% mol B, 64% mol C, 33% mol D. suhu kondisi operasi atas 240 oF dan bawah 280 oF. Diketahui viskositas cairan A= 0.04 B=0.1 C=0.136 dan D=0.175 tinggi slot = 1.5 ina komponen kunci = 194jumlah plate teoritis = 20kecepatan uap = 70% Vdiameter menara = 4.8 ftstatic sub mergence = 0.5 in LH = 0.7 pada restifying sectionVH = 1.2 pada stripping sectionDitanya = efisiensi???T rata = (240+280)/2 = 260 oFFavg = (0,04.0,1)+(0,1)(0,3)+(0,136)(0,4)+ (0,175)*(0,2= 0,1234 Cpavg= 1,94(

Eo = 58,582. cara ke-2

Nilai 0,24 kemudian diplotkan pada grafik sehingga diperoleh nilai Eo = 70 3. cara ke-3Eo = 17-61,1 log Favg= 17 61,1 log 0,1234 = 72, 52

To be continue 4. MENENTUKAN DIAMETERCara menentukan berdasarkan kecepatan maksimum aliran didalam menara. Kecepatan maksimum terdiri dari dua macam:1. Uap2. Cairan Jika aliran terlalu cepat maka tidak ada kontak yang baik antara cairan dan uap Bila V > Vmaks maka terjadi gas blowing Aliran uap berhubungan dengan tinggi cairanKecepatan alir uap:

Dengan,Vm= kec. Alir uap maksimumK= konstanta (absis, tray spacing) vs hsL= berat jenis cairanG= berat jenis gasV= antara 65-80 Vm, biasanya dipilih 70% Vmhs= jarak antara lubang slot yag atas sampai tinggi cairan dan dipengaruhi oleh: kecepatan aliran; kecepatan cairan maka hs design bubble cap jarak antara plate (tray spacing)hubungan antara hs dengan tekanan dapat dilihat pada table 6-1 buku Trayballtekanan atmosferis hs = intekanan hampa hs = 0,5 intekanan 500 lb/in2 = 3 inharga t (tray spacing) berhubungan dengan diameter pada table 6-1 Trayball.Batasan yang digunakan:D = 2,5-4 ftt = 18 inD = 5-20 ftt = 24 in

Kecepatan cairan biasanya dipengaruhi oleh tegangan muka sebab jika tegangan muka besar maka gas akan sukar menembus Pada penentuan harga D, harus ditinjau terhadap puncak dan dasar menara Harga D puncak dan menara hamper sama, sehingga diameter seluruh menara dibuat sama dan diambil yang paling besar Untuk keadaan khusus, seperti adanya pengambilan side stream yang banyak maka D menara dan dasar berbeda besarnya, maka diameter seluruh menara dibuat tidak sama, perubahan D pada plate mulai diadakan pengambilan side streamContoh:Menara distilasi menggunakan bubble cap beroperasi pada kondisi sebagai berikut:Puncak menaraDasar menara

Kecepatan uap275 lbmol/j300 lbmol/j

Berat molekul uap70 b/lbmol110 lb/lbmol

Suhu212 oF260 oF

Tekanan479 lb/ft2527 lb/ft2

Berat jenis cairan45 lb/ft342 lb/ft3

R1545 bft/lbmol.oR

Tray spacing = 24 in dan liquid seal (hs) = 2 inJika menara diameternya tetap untuk seluruh panjang menara, perkirakan:a. Diameter minimumb. Diameter sebenarnyaJawab:pV = nRT, jika n = m/BM dan = m/v maka:a. Diameter Minimum Puncak Menara:

Berdasarkan nilai t = 24 dan h = 2 maka diperoleh nilai K dari grafik sebesar 0,16 ft/dtk

Q = .A.Vm = . D2 .Vm D2= 4Q / Vm

Dasar menara:

b. Diameter sebenarnya: Puncak menara:Vm = 5,99 ft/dtkDigunakan V = 70% VmV = 0,7 (5,99 ft/dtk) = 4,193 ft/det

Dasar Menara:Vm = 4,54 ft/dtk v = 0,7(4,54 ft/det) = 3,178 ft/det

Dari Applied process Design for chemical n petrochemical plant by LudwigJumlah plate pada seksi rektifikasi dan seksi stripping

n= jumlah plate bagian rektifikasim=jumlah plate pada bagian strippingTobe continueHEAT EXCHANGERHE yang terdapat di industry ada beberapa macam:1. Double pipe2. Shell and Tube HE3. Pipe Coils4. Air cooled Exchanger5. Dll.Tipe HE yang banyak digunakan dalam industry kimia adalah Shell and Tube, keuntungannya adalah:6. Luas persatuan volume yang sangat besar7. Layout baik dan sangat sesuai untuk operasi bertekanan8. Teknik fabrikasi sudah terbukti baik9. Dapat dibuat dari bermacam-macam bahan konstruksi 10. Mudah dibersihkan 11. Prosedur perancangan sudah terbukti baikKegunaannya:1. Sebagai cooler atau heater saja. Untuk pendinginan (tidak ada perubahan fase) dengan pendingin refrigerant yang disebut chiller.2. Sebagai condenser, untuk mengembunkan gas3. Sebagai reboiler untuk menguapkan cairan

Suatu zat organic hasil dari menara distilasi diembunkan dalam kondensor pada tekanan 1 psig dari suhu 90oC menjadi 70 oC sebagai pendingin digunakan air suhu 28 oC menjadi 52 oC. Air pendingin dialirkan dengan kecepatan 80.000 lb/jam untuk keperluan pengembunan digunakan kondensor dengan spesifikasi sbb:ID shell = 25 in, L = 12 ft, ODp = in, 15/16 triangular pitch, 16 BWG, jarak antara dua penghalang = 25 in, shell tube = 1-2Diketahui sifat-sifat embunan zat organic pada T = 80 oC Cp = 0,575 Btu/lb oFK = 0,095 Btu/jam.ft.oF = 1,6 lb/j.ft

Tentukan:a. Koefisien uap yang mengembunb. Koefisien air pendinginc. Uc dan Ud

Suhu rata-rata zat organic:T = (90 +70)/2 oC = 80 oC = 176 oF Suhu rata-rata air pendingin:T = (28+52)/2 oC = 40 oC = 104 oF

1. Neraca PanasWz. H pengembunan. + (W.Cp. T)z = (W.Cp. T) Wz.(185 BTU/lb) + Wz (0,575 BTU/lb. oF)(194-158) oF = 80000 lb/j.(1 BTU/lb oF).(126-82) oF 185 Wz BTU/lb + 20,7 Wz BTU/lb = 3520000 BTU/j205,7 Wz BTU/lb = 352000 BTU/jWz = 17112,3 lb/j Dik:ID shell = 25 inJarak antar 2 penghalang B = 25 inL= 12 ftODp= inPT= 15/1616 BWGN= 2

Dari table 10 diperoleh data sbb:At = 0,302 in2Ap = 0,1963 ft2IDp= 0,1623 ft

Dari table 9 diperoleh data Nt = 506

2. Uap zat organic yang mengembun dalam shell:

Berdasarkan nilai:G = organic = 0,81 g/ml = 0,26 cpk = 0,095 BTU/g ft oFCp = 0,595Data tersebut diplotkan pada grafik buku KERN hal. 267, maka diperoleh nilai ho =180 BTU/j.ft2.oFDengan menggunakan Rumus 12.39

= 1,47 (0,097).(1321,365) BTU/j.ft2 oF= 188, 41 BTU/j.ft.oF

3. Air mengalir dalam pipa

)T air = 104 oF

Berdasarkan grafik 25 diperoleh nilai hi = 320 BTU/jft2oF

Menghitung UDONeraca Panas(Wz. H)uap + (Wair.Cp air. T) To be continue