SoalSebuah pabrik memproduksi senyawa hidrokarbon berupa Etilendiklorida. Etilendiklorida

merupakanproduk pertengahan pada industry petrokimia.Etilendiklorida(EDC)dapat dibuat dengan reaksi directchlorination atau dengan oxyhydrochlorination.Sebuah aliran Etilen berfase cair pada tekanan 30 kg/cm2 (bubble point) akan menjadi umpanreaktor. Sebelum masuk ke reaktor, aliran etilen akan digunakan untuk mendinginkan gas freon sehinggafreon dapat dicairkan. Mula-mula aliran etilen dengan laju alir 2500 kgmol/h akan melewati sistempendinginan freon. Sitem pendinginan ini terdiri dari dua buah heat exchangeryang disusun secara seridengan pressure drop sebesar0.5 atm.Etilen akan masuk pada sisi tube dan freon pada shell. Freon masuk pada keadaan fase uap tekanan 30 kg/cm2 (dew point)1000 kgmol/h. Dari sistem pendingin inidiharapkan freonyang keluar sudah menjadi cair dengan dengan temperatur mencapai 10oC ketika freontelah melewati HE yang pertama.Etilen yang keluar dari sistem pendinginan freon akan dikeluarkandan dipisahkan fase gas danliquidnya sehingga etilen yang masuk ke dalam reaktor pada keadaaan cair. Dalam reaktor terjadi reaksiutama dan reaksi sampingyang berjalan secara sequential :Reaksi Utama :H C l + ½ O → 2Cl2+H2O2HCL + ½O 2 → Cl2+H2O (1) Konversi HCL 100% C2H4 + Cl2 → C2H4Cl2 (2) Konversi Etilen 70%

(Etilendiklorida)Reaksi Samping :C2H4 + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O (3) Konversi Etilen 3%C2H4 + 2 O2 → 2 CO + 2 H2O (4) Konversi Etilen 2%C2H4Cl2 + 5/2 O2 → 2 CO2 + 2 H2O + 2 HCl (5) Konversi EDC 5%C2H4Cl2 + Cl2 → C2H3Cl3 + HCl (6) Konversi EDC 2%

(Trikloroetama)

Feed reaktor yang masuk yaitu aliran HCl, O2, dan Etilen. Karena reaksi berlangsung secara eksoterm, panas yang dihasilkan dari reaktor akan dimanfaatkan untuk membuat steam. Sebelum masuk ke reaktor HCl dan O2 dilakukan preheating terlebih dahulu dengan memanfaatkan aliran produk serta steam sebagai sumber panas. HCl masuk pada kondisi30 oC 25 atm 4000 kgmol/h dan O2 pada kondisi30oC 25 atm 4500 kgmol/h. HCl memanfaatkan steam sebagai pemanas sehingga HCl feed reaktor bertemperatur 80oC. O2 memanfaatkan aliran produk sebagai pemanas sehingga O2 feed reaktor bertemperatur 80oC.

Produk top keluaran reaktor akan dimanfaatkan panasnya untuk menghasilkan steam. Feed steamberupa air dengan kondisi 25oC 1 atm 2000kgmol/h. Air dipompakan hingga bertekanan 28 kg/cm2. Air tersebut akan masuk ke dalam boiler paralel berupa 2 buah heat exchanger. Air bertekanan masuk kedalam 2 boiler dengan laju alir yang sama secara bersamaan. Sedangkan sumber panas yang berupa topproduk dari reaktor akan masuk ke dalam boiler paralel dengan laju alir yang dibagi 50:50.Boiler beroperasi dengan sempurna (asumsi deltaP = 0) dan keluaran tube memiliki temperatur sebesar 950oC. Steam yang keluar dari boiler akan msuk ke dalam mixpoint dan digunakan untuk memanaskan HCl padafeed reaktor. Aliran produk reaktor yang keluar dari boiler juga di satukan kembali dan digunakan untuk m e m a n a s k a n O 2 pada feed reaktor. Steam yang sudah digunakan sebagai preheating akan dipisahkan dari kondesatnya dengan flash separator.

Pertanyaan:1)Berapakah nilai fraksi vapor aliran etilen pada keluaran sistem pendinginan freon?2)Berapakah fraksi mol dari top produk reaktor?3 ) B e r a p a k a h n i l a i L M T D p a d a s e l u r u h a l a t p e n u k a r p a n a s ?4)Berapakah temperatur terendah yang dapat dicapai oleh freon ketika keluar dari sistempendinginan freon?5 ) B e r a p a k a h r a s i o m o l a r f l o w a n t a r a f e e d O 2 terhadap HCl?

6)Apabila pada suatu saat diinginkan produk EDC meningkat menjadi 1800 kgmol/h, berapakah jumlah flow etilen yang harus ditambahkan untuk mencapai kondisi tersebut?7)Apabila dalam operasi normal rasio O2 : HCl ingin ditambah hingga 1.5, berapakah lajur alir O2

yang harus ditambahkan?8)Dalam kondisi normal berapakah jumlah steam yang berubah menjadi kondesat?