Heat Exchanger (HE-03)

PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERLATAN

C.17 Heat Exchanger (HE-03)

Fungsi : Memanaskan slurry dari CF-01

Jenis : Vaporizer Partial (Shell And Tube Heat Exchanger) Jumlah Alat : 1 unit

Data :

Q load = 3932841,4561 Watt

Umpan Cair ( shell) Pemanas (tube)

Tin = 10^oC Tin = 115^oC

Tout = 75 ^oC

Cp metanol = 2500 J/Kg^oC P = 1,67 atm Viskositas metanol rata-rata = 0,4cP =

0,0004 kg/ms

Spesific volume saturated liquid = 1,056 cm³ g

Konduktivitas = 0,5 Watt/m C

Spesific volume saturated vapor = 1036,85 cm³ g

Densitas slurry = 1000 kg/m³ Entalphi saturated liquid = 478,3 kJkg Entalphi saturated vapor = 2697,2

kJkg

( )

^s

kg kg

kj

mc watt 1,772

3 , 478 2 , 2697

61

3932841,45 =

= 

= Trial Ud = 107 Btu/( jam ft² oF )

Dirancang:

shell – tube passes = 1 – 1

N = 199

OD tube = 1 in

ID shell = 21,25 in

B = 6,375 in

P_T (triangular) = in

L = 20 ft

C’ = 0,25 in

Shell (n=1) Tube (n=1)

a_s =

h_io =

Btu/(jam)(ft²)(^oF)

(untuk steam)

=

= 0,1882 ft²

Gs =

=

= 123662,8615 lb/(jam)(ft²) Fig.

14 μs = 0,4 cP Fig.

28 Ds = 0,99 in

= 0,0825 ft

Re_s =

=

= 10539,4484

Table.

4 k =

0,289

Btu/(jam)(ft²)(^oF/ft) ho = 366 Btu/(jam)(ft²)(^oF)

Uc =

= 294,854 Btu/(jam)(ft²)(^oF) (Table 10) a” = 0,2618 ft²/ft

A =

=

= 1041,964 ft² UD =

= 106,24 Btu/(jam)(ft²)(^oF)

RD =

= 0,006 (jam)(ft²)(^oF)/Btu

Rd hitungan lebih besar dari Rd allowable sehingga perancangan HE sudah memenuhi standard.

Pressure Drop

Shell Tube

Fig. 29

f = 0,0013 ft²/in² f = 0,0001 ^{Fig. 26}

N+1 =

=

= 37,6471

s = 0,85 s = 0,001

ΔP =

^ΔP1 =

= 0,181 psi = 0,2218 psi

= 0,0001 Fig. 27

ΔP2 =

=

= 0,4 psi

ΔPT = ΔP1 +ΔP2

= 0,6218 psi (memenuhi) C.18 Furnace (FU-01)

Fungsi : Memanaskan vapor metanol ( 99,4 % massa ) dari suhu 96,87 ^oC menjadi 385 ^oC

Jenis alat : Box-type Furnace, with no air preheating

Kebutuhan panas = 5228812,7486 Watt atau 17841514,82 Btu/jam

Metode dalam mendesain box-type furnace menggunakan metode Lobo & Evans, ( Evans , Vol2 )

 Overall Eficiency diperkirakan 75 % dengan no-air preheating, 25 % excess air

 Fuel yang digunakan adalah fuel oil dengan lower heating value sekitar 17130 Btu/lb

 Q radiasi(Qr) sebagai estimasi awal dipakai 12000 Btu/jam ft² Menghitung kebutuhan fuel oil

 Q yang dihasilkan oleh fuel (Qⁿ)

Btu jam jam

Qn Btu 23788686,43

75

Untuk Excess air sebesar 25 % maka Flue gas yang dihasilkan adalah lbs

Menurut Evans, sekitar 70 % Q duty dipenuhi dari panas radiasi .

Sehingga besarnya panas radiasi

MBtu jam

Sehingga perlu dicari berapa suhu Cross Over ( suhu keluar dari convection section atau suhu masuk radiation section )

Cross over temperature bisa dihitung dari neraca panas.

H input pada suhu 225,0868 ^oC + 30 % panas duty

= 25046894,39 + (0,3•5228812,7486)

= 26615538,21 Watt

T cross over = 276,04^oC = 528,872 ^oF

Radiation Section

MBtu jam MBtu jam

Qr=0.717,84 =12,489

Suhu inlet vapor = 276,04 ^oC = 528,872 ^oF Suhu outlet vapor = 385 ^oC = 725 ^oF Average suhu vapor = = 626,936 ^oF

Average suhu tube wall = 626,936 ^oF + 100 ^oF ( experience, by Evans ) = 652,97 ^oF

Sebagai estimasi awal Qr = 12000 Btu/jam ft²

Radiasi surface yang dibutuhkan ²

2

755 , 1040 12000

489 , 12

ft ft

jam Btu

MBtu jam

A_RC = =

Pemilihan pipa tube :

 Jumlah tube yang kecil akan menyebabkan kecepatan gas menjadi besar. Kecepatan gas yang besar akan menghasilkan koefisien konveksi yang besar. Akan tetapi kecepatan gas yang terlalu besar akan menyebabkan pressure drop terlalu besar.

 Space antar tube

 Dipilih : 4,5 in. OD tubes , 4 paralel passes, dan 8 in.spacing (Umum) Konfigurasi furnace :

 Spacing antar tube yang lebar akan meningkatkan efisiensi radiasi tetapi cost akan meningkat karena untuk volume tube yang sama akan berisi jumlah tube yang lebih sedikit.

 Furnace yang panjang akan mengurangi bengkokan pipa yang dibutuhkan, sehingga akan mengurangi total cost.

 Furnace yang panjang dan lebar akan memberikan heat distribution yang uniform dan memperkecil resiko flame impingment pada tube surface.

4,5 in. OD tubes standar : Schedule number = 40 ID tube = 4,026 in.

Panjang total tube yang dibutuhkan = ft ft

Tube / pass yang dibutuhkan yaitu : tube pass s m

(Mencukupi ARC 1040,755 ft² dan kelebihannya sebagai overdesign ) 30 tube = 27 tubewall + 3 shield tube

a = Faktor perbandingan tube bank dan cold plane = 0,92 Fig 1-18 Evans menunjukkan efisiensi absorpsi pada tube bank.

Shield tube , Cold plate area, Acp 3 77 ²

Radiant tube , Cold plate area, Acp 27 693 ² 812

5 ,

38   = ft

= Absorpsi pada tube bank harus dikoreksi ;

56 2

Furnace area ( Radiation section ) berdimensi 38,5 ft x 11,5 ft x 5 ft Area =238,5(11,55)211,55=1385,5ft²

Emisivity gas untuk CO2 dan H2O cukup besar dan harus diperhitungkan.

Furnace volume ( Radiation section ) = 38,5 ft x 11,5 ft x 8,5 ft =3763.375 ft³ Mean-bean Length,L 3763.375 10,3697ft

23³ =

Qn Qnetto, heat aung dilepaskan fuel combustion ( Lower heating value ) QA Sensible heat dari udara pembakar

Qst Panas dari steam atau atomisasi fuel QR Panas radiasi

Qw Panas yang hilang ke lingkungan dari dinding furnace

Qg Panas yang hilang lewat flue gas meninggalkan radiation section

Qw = 2 % dari Qn ( Estimasi yang baik ) Qst diabaikan

QA diabaikan ( tidak ada preheating air )

aAcpF

Trial pertama suhu flue gas yang keluar dari radiation section = 1500 ^oF Pada Fig 1-8 bisa dibaca harga emisivitas = 0,42

Pada Fig 1-9 dengan =0,8216 aAcp

A_R

maka dapat diperoleh Exchange Factor = F = 0.53 Pada Fig 1-10 bisa dibaca

Qn

Bandingkan harga aAcp

Q_R

yang diperoleh dari fig 1-11 dengan constant temperature wall = 652,97 ^oF

Trial kedua , suhu flue gas yang keluar dari radiation section = 1700 ^oF Pada Fig 1-8 bisa dibaca harga emisivitas = 0,38

Pada Fig 1-9 dengan =0,8216 aAcp

A_R

maka dapat diperoleh Exchange Factor = F = 0,52 Pada Fig 1-10 bisa dibaca

Qn

Bandingkan harga aAcp

Q_R

yang diperoleh dari fig 1-11 dengan constant temperature wall = 652,97 ^oF

Dengan memplotkan hasil trial pertama dan hasil trial kedua pada fig 1.19 maka didapatkan hasil

suhu gas keluar furnace sekitar = 1680 ^oF Pengecekan kembali ;

Mbtu desain sudah bagus )

Convection Section

Besarnya panas yang disuplai secara konveksi :

MBtu jam

MBtu jam

Qc=0,317,8 =5,32 Overall heat balance :

gc

Qn Qnetto, heat yang dilepaskan fuel combustion ( Lower heating value ) QA Sensible heat dari udara pembakar

Qst Panas dari steam atau atomisasi fuel QR Panas yang disuplai secara radiasi

Qc Panas yang disuplai secara konveksi

Qw Panas yang hilang ke lingkungan dari dinding furnace

Qgc Panas yang hilang lewat flue gas meninggalkan convection section

Qw = 2 % dari Qn ( Estimasi yang baik ) Qst diabaikan

QA diabaikan ( tidak ada preheating air )

Stack heat content/ release =

( )

Suhu flue gas meninggalkan convection section = 850 ^oF ( Fig 1-10 )

Temperature difference :

Hot fluid , Flue gas : 1680 ^oF - 850 ^oF

Cold fluid , Uap metanol : 437,156 ^oF - 528,872 ^oF 1

T = 1680 ^oF – 528,872 ^oF = 1299,07 ^oF 2

T = 850 ^oF – 437,156 ^oF = 643,63 ^oF LMTD = 719,9763 ^oF

Average suhu vapor = 483,014 ^oF

Average suhu tube wall = 483,014 ^oF + 100 ^oF ( experience, by Evans ) = 583,014 ^oF

Average suhu flue gas = 483,014 ^oF + 719,9763 ^oF = 1202,99^oF Suhu film flue gas = 483,014 ^oF + 719,9763 ^oF/2 =1084,51^oF

Convection section :

 4.5 in OD tube sebanyak 4 unit per row

 Spacing 8 in secara staggered ( selang-seling )

 Gross width = 4,5 x 8 = 36 in

 Free width = 36 – (4 x 4,5) = 18 in = 1,5 ft

 Area = 1,5 ft x 38,5ft = 57,75 ft²

 Mass velocity at minimum cross section ,

s ft lb ft

lbs

G = = ₂ 

2 0,1911 75

, 57

0356 , 11

Koefisien perpindahan panas e :

Dengan gas film temperature average = 760,3 ^oF, diperoleh :

 hco = 3 ^Btu

(

^{jam ft2oF}

)

, koefisien konveksi panas bagian luar tube (fig 1.12)

 hr = 2,2 ^Btu

(

^{jamft2oF}

)

, koefisien radiasi oleh gas (fig 1.13)

 hrw = 6,3 ^Btu

(

^{jam ft2 oF}

)

, koefisien radiasi oleh dinding (fig 1.14)

 hi , koefisien konveksi panas bagian dalam tube diprediksi dengan persamaan empirik Sieder-Tate :

8 3

harga c untuk gas adalah : 0,021 Prandtl number terhitung = 0,86 Reynold number terhitung = 10226

kg vapor metanol = ^0.0133Btu

(

^{jam ft oF}

)

f Convection section Wall Radiation Factor Acw Wall Area per row, ft2

Act Number of row x Surface area per tube

Row to row tube spacing ^=sin60

( )

⁸₁₂ ^{ft =0,58ft}

ho, koefisien transfer panas total bagian luar tube :

(

f

)(

hco hr

)

ho= 1 

(

10,1349

)(

32,2

)

=5,9015

ho= ^Btu

(

^{jamft2oF}

)

Uc, Overall koefisien transfer panas:

8166

Luas permukaan transfer panas bagian konveksi :

( )

Number of row 14,55

C.19 Sublimator (SB-01)

Fungsi : Menyublimasi Fresh AT dan AT hasil recycle dari Desublimator (DE-01 ) dengan uap metanol

Jenis : Pipa Berkelok U –tipe

Asam Terephthalic yang diproduksi biasanya berkisar 5-300 m. Persentase Asam Terephthalic dengan distribusi 30-150 m paling banyak dihasilkan. AT dengan average diameter 20-30 m membutuhkan waktu 1 s untuk mengalami sublimasi dengan sempurna dan AT dengan average diameter 100 m membutuhkan waktu 1-3 s untuk mengalami sublimasi dengan sempurna. Waktu yang diperlukan akan lebih banyak untuk dengan average diameter 300  m yaitu 5-6 s. ( US Patent 3,972,912 )

Kecepatan gas yang aman agar gas mampu membawa AT dengan baik dan agar tidak terjadi caking adalah 20-25 m/s

Data :

Dipakai pipa standar dengan 42 OD, Thickness = 0,375 in

2 2 0,8618 0478

, 4 1

1 m

Ai=  =

s m

kg m

s kg

G ₂ 21,108 ₂

8618 , 0

19 , 18

'= =

Kecepatan gas = 21,108 m/s 1105797

Re= =



 vID

Panjang pipa yang dibutuhkan =21,108 m/s x 6 s =126,6482 m = 415,5073 ft Over design 15 % , panjang = 477,8 ft ≈ 480 ft

Dipakai pipa 40 ft & 12 turn

Gambar C.1 Pipa berkelok sublimator

C.20 Reaktor (R-01)

Fungsi : Mengesterifikasi Asam Tereftalat dengan Metanol pada fase gas menjadi Dimetil Tereftalat dan Steam

Jenis : Fixed Bed Tubular Kondisi Operasi :

- Adiabatis

- Suhu gas reaktan masuk reaktor = 324 ^oC

- Batasan suhu maksimal dalam reaktor = 330 ^oC - Tekanan reaktan gas masuk reaktor = 1,5 atm - Mass flow rate = 18,19 kg / s

- ρ = 1 kg m³

Data kinetik yang diperoleh dari US. Patent 3.377.376 adalah :

 Katalis yang digunakan adalah : Alumina A + 1 % KOH

 Tekanan reaktor : 1 atm

 Suhu reaksi = 650 ^oF = 343,33 ^oC

 B /A ratio mol = 20

 Hasil produk DMT adalah 94,5 % ( weight % ) dengan impurity MMT ( Monomethyl Terephthalate )

 Bilangan asam hasil produk = 16

 Waktu tinggal rata-rata = 1,2 s

 Superficial vapor velocity = 0,96 ft / s Volume tangki

V = ( • t) ρ

= (9,1 kg s • 1,2s) 1kg m³

= 10,914 m³ V’ = 1,2 • 10,914

= 13,1 m³

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (HS : DT = 3 : 2 )

Tutup dan alas tangki berbentuk torispherical dengan tinggi head (Hh) = 1/4 D (Brownell & Young,1959)

V total = V silinder + V tutup

= 13,1 = 1,221 D³

D = 3,27 m = 10,74 t ≈ 12 t

Hs = 1,5 • 3,27 m = 4,9 m = 16,11 t ≈ 17 t Hh = ¼ • 12 t = 3 t

Tebal dinding tangki (untuk butt joint)

Tebal silinder (dt) = (Peters & Timmerhaus, 1991)

Dimana : t = tebal dinding tangki bagian silinder (in) C = Corrosion allowance = 0,125

H = tinggi tangki (ft) D = diameter tangki (ft)

Dipilih tebal dinding standar = 1/4 in (Brownell & Young, 1959)

C.21 Desublimator (DE-01)

Fungsi : Mendesublimasi Asam Tereftalat yang tidak bereaksi untuk direcycle kembali ke reaktor.

Jenis : Rotary Double Pipe Heat Exchanger with Scraper Kondisi Operasi :

Fluida pendingin mengalir di daerah annulus dan arah aliran berlawanan dengan arah gas

DE-01 Produk

gas

Gas hasil desublimasi

Padatan hasil desublimasi Pendingin

Pendingin

Gambar C.2 Rotary Double Pipe Heat Exchanger

Umpan gas (tube)

ID = 30 in = 0,762 m

⁄

 Menentukan U ( koefisien total transfer panas )

hi ( koefisien konveksi transfer panas gas panas dengan dinding ) dengan menggunakan persamaan Sieder –Tate :

8 3

harga c untuk gas adalah : 0.021 Fluida Pendingin (shell)

 Jenis : Metanol-Air

diameter annulus De 10,4877cm 74

ho ( koefisien konveksi transfer panas fluida pendingin dengan dinding inner pipe ) dengan menggunakan persamaan Sieder –Tate :

8 3 . 0

1

Pr Re kl c

De ho =

harga c untuk viscos liquid adalah 0.027

⁄

ho hio Uc

1 1

1 = 

Uc = 0,0472 ⁄

Uc Rd =Ud1  1

Ud = 0,0405 ⁄ Ao =

L=

Ldesign = 1.2 • L = 1.2 • 14 = 16,3 m

C.22 Condensor (CD-01)

Fungsi : Mengembunkan produk DMT dari campuran uap hasil desublimator Jenis : Condensor Partial ( Horizontal Shell – Tube HE , Cross Type ) Jumlah : 2 unit

Data :

Pendingin ( shell ) Umpan dari DE-01 ( Tube )

T1 = 30^oC t1 = 220^oC

T₂ = 60 ^oC t2 = 72^oC

Cp = 4,186 kJ/kg ^oC G = 143710,6022 lb/jam ΔP yang diizinkan = max 5 psi

Q = 9446360,1462 Watt Azas Black

Q _terima = Q _lepas

m_t x C_t x ΔT_t = m_s x C_s x ΔT_s m_t x 4,186 x (30-60) = 62144057,2519

mt = 75,2219 kg/s

= 597008,7727 lb/jam

= Trial Ud = 29 Btu/( jam ft² oF )

Dirancang:

shell – tube passes = 1 – 1

N = 674

OD tube = 1 in

ID shell = 37 in

B = 11,1 in

P_T (triangular) = in

L = 20 ft

C’ = 0,25 in

Shell (n=1) Tube (n=1)

as =

at’ = 0,516 in² Table

10

=

at =

= 0,5704 ft² =

= 2,41 ft²

G_s = G_t =

=

=

= 523309,3698

lb/(jam)(ft²) = 29809,4649

lb/(jam)(ft²)

Fig. μs = 0,25 cP μt = 0,02 cP Fig.

14 14 Fig.

28 Ds = 0,99 in Dt = 0,81 in Table.

10

= 0,0825 ft = 0,0675 ft

Re_s =

Re_t =

=

=

= 71360,3686 = 41573,1174

Table.

4 k =

0,067

Btu/(jam)(ft²)(^oF/ft)

h_i = 294,448

Btu/(jam)(ft²)(^oF) h_o = 247,5 Btu/(jam)(ft²)(^oF) h_io =

=

= 238,503

Btu/(jam)(ft²)(^oF)

Uc =

= 121,45 Btu/(jam)(ft²)(^oF) (Table 10) a” = 0,2618 ft²/ft

A =

=

= 3529,064 ft² UD =

= 28,757 Btu/(jam)(ft²)(^oF)

RD =

= 0,026 (jam)(ft²)(^oF)/Btu

Rd hitungan lebih besar dari Rd allowable sehingga perancangan HE sudah memenuhi standard.

Pressure Drop

Shell Tube

Fig. 29

f = 0,0013 ft²/in² f = 0,0001 ^{Fig. 26}

N+1 =

=

= 21,62

s = 1 s = 0,85

ΔP =

^ΔP1 =

= 2,75 psi = 0,0006 psi

= 0,0001 Fig. 27

ΔP2 =

=

= 0,0005 psi

ΔPT = ΔP1 +ΔP2

= 0,0011 psi (memenuhi)

C.23 Condensor (CD-02)

Fungsi : Mengembunkan sebagian metanol dari udara pengering yang berasal dari Rotary Dryer RD-01

Jenis : Condensor Partial ( Horizontal Shell – Tube HE , Cross Type ) Jumlah : 1 unit

Data :

Umpan dari RD-01 ( shell ) Pendingin ( Tube )

T1 = 122^oF t1 = 5^oF

Tdew = 55,124^oF t₂ = 32^oF T2 = 23 ^oF Cp = 0,81 Btu/lb ^oF G = 36836,7324 lb/jam

Cp = 0,24 Btu/lb ^oF

ΔP yang diizinkan = max 5 psi Q = 453183,4 Watt = 1532381,8573 Btu/jam Azas Black

Q _terima = Q _lepas

mt x Ct x ΔTt = ms x Cs x ΔTs

mt x 0,81 x (32-5) = 1532381,8573

mt = 70067,7575 lb/jam

Desuperheating area Condensing Area

Q = •Cp•ΔT

= 36836,7324 • 0,24 • (122-55,124)

Q = • + •

= 406,896•511,6079+ 89,096•1085,55

= 591238,0244 Btu/jam = 672158,5212 Btu/jam

Weigthed Temperature = 31,9063 ^oF Trial Ud = 15 Btu/( jam ft² oF )

ID shell = 25 in

B = 37 in

PT (triangular) = in

L = 12 ft

C’ = 0,25 in

Shell (n=1) Tube (n=4)

a_s =

at’ = 0,516 in² Table

10

=

at =

= 1,9014 ft² =

= 0,566 ft²

Gs = Gt =

=

=

= 19373,5919

lb/(jam)(ft²) = 123998,4894

lb/(jam)(ft²) Fig.

14 μs = 0,02 cP μt = 3 cP Fig.

14 Fig.

28 Ds = 0,99 in Dt = 0,81 in Table.

10

= 0,0825 ft = 0,0675 ft

Res =

Ret =

=

=

= 33023,168 = 1152,8785 Fig.

28 jH = 170 jH = 4 Fig.24

Table.

4 k =

0,014

Btu/(jam)(ft²)(^oF/ft)

k =

0,33

Btu/(jam)(ft²)(^oF/ft) Prandtl = 0,75 Prandtl =

ho = √ hi = √

= 26,21 Btu/(jam)(ft²)(^oF) = 51,0786

Btu/(jam)(ft²)(^oF) h_io =

=

= 41,3737

Btu/(jam)(ft²)(^oF)

Uc =

=

= 16,0456 Btu/(jam)(ft²)(^oF) (Table 10) a” = 0,2618 ft²/ft

A =

=

= 3309,152 ft² UD =

=

= 14,5135 Btu/(jam)(ft²)(^oF)

R_D =

=

= 0,0066 (jam)(ft²)(^oF)/Btu

Rd hitungan lebih besar dari Rd allowable sehingga perancangan HE sudah memenuhi standard.

Pressure Drop

Shell Tube

Fig. 29

f = 0,0016 ft²/in² f = 0,0002 ^{Fig. 26}

N+1 =

=

= 6,48

ΔP =

^ΔP1 =

= 0,86 psi = 0,0465 psi

= 0,0015 Fig. 27

ΔP2 =

=

= 0,024 psi

ΔPT = ΔP1 +ΔP2

= 0,0465 psi + 0,024 psi

= 0,0705 psi (memenuhi) C.24 Condensor (CD-03)

Fungsi : Mengembunkan sebagian hasil atas dari Menara Distilasi MD-01 untuk dikembalikan ke MD-01 sebagai reflux

Jenis : Condensor Partial ( Horizontal Shell – Tube HE , Cross Type Jumlah : 1 unit

Data :

Umpan dari MD-01 ( shell ) Pendingin ( Tube ) T1 = 65,1674^oC t₁ = 25^oC = 77^oF T₂ = 64,8569 ^oC t2 = 40^oC = 104^oF G = 61086,16568 lb/jam Cp = 4,184 kJ/kg ^oC

ΔP yang diizinkan = max 5 psi

Q = 17289136,9073 Watt = 62144057,2519 kJ/jam Azas Black

Q _terima = Q _lepas

mt x Ct x ΔTt = ms x Cs x ΔTs

mt x 4,184 x (40-25) = 62144057,2519

mt = 275,0516 kg/s

= 2182985,549 lb/jam

=

Trial Ud = 150 Btu/( jam ft² oF )

^{58901195,3943}

Dirancang:

shell – tube passes = 1 – 2

N = 664

OD tube = 1 in

ID shell = 25 in

B = 37 in

PT (triangular) = in

L = 20 ft

C’ = 0,25 in

Shell (n=1) Tube (n=2)

as =

at’ = 0,516 in² Table

10

=

a_t =

= 1,9014 ft² =

= 1,19 ft²

Gs = Gt =

=

=

= 32077,2877

lb/(jam)(ft²) = 919259,3258

lb/(jam)(ft²) Fig.

14 μs = 1 cP μt = 0,5 cP Fig.

14 Fig.

28 D_s = 0,99 in D_t = 0,81 in Table.

10

= 0,0825 ft = 0,0675 ft

Re_s =

Re_t =

=

=

= 40,0676 = 51280,9955

Table.

4 k =

0,13

Btu/(jam)(ft²)(^oF/ft)

hi = 1000 Btu/(jam)(ft²)(^oF)

Fig

12.9 ho = 325 Btu/(jam)(ft²)(^oF) hio =

=

= 810Btu/(jam)(ft²)(^oF)

Uc =

= 231,9383 Btu/(jam)(ft²)(^oF) (Table 10) a” = 0,2618 ft²/ft

A =

=

= 3476,704 ft² U_D =

= 147,2872 Btu/(jam)(ft²)(^oF)

R_D =

= 0,0025 (jam)(ft²)(^oF)/Btu

Rd hitungan lebih besar dari Rd allowable sehingga perancangan HE sudah memenuhi standard.

Pressure Drop

Shell Tube

Fig. 29

f = 0,0013 ft²/in² f = 0,0002 ^{Fig. 26}

N+1 =

=

= 6,48

s = 0,001 s = 1

ΔP =

^ΔP1 =

= 1,4 psi = 0,0465 psi

= 0,0015 Fig. 27

ΔP₂ =

=

= 0,024 psi

ΔPT = ΔP1 +ΔP2

= 0,0465 psi + 0,024 psi

= 0,0705 psi (memenuhi) C.25 Crystalizer (CR-01)

Fungsi : Mengkristalisasi produk DMT dan sisa AT yang tidak bereaksi dari hasil kondensasi CD-01

Jenis : Agitated Jacket-Vessel with Draft-Tube Jumlah Alat : 2 unit

Gambar C.4 Agitated Jacket-Vessel Crystalyzer with Draft-Tube Data :

Q load = 711039 Watt

Umpan Gas ( Inner vessel) Pendingin (jacket)

Tin = 73^oC Tin = 5^oC

Tout = 10 ^oC Tout = 25^oC

Cp metanol = 2500 J/kg^oC Cp air = 4.187 J/g^oC Viskositas metanol rata-rata=0,4 cP =

0,0004 kg/ms Viskositas air = 0,01 g/cm s Konduktivitas = 0,5 Watt/m C Konduktivitas = 0,35 Btu/jam ^oF ft

Densitas slurry = 1000 kg/m³

U ( koefisien overall transfer panas ) menurut ( Perry ,1984) untuk Agitated – Tank Crystalyzer berkisar 50 – 200

F

Menghitung kebutuhan air pendingin :

( )

^s

 Luas penampang aliran air pendingin dalam annulus

 = 672,3132 cm²

 Diameter ekivalen = ^{ODinnervessel} aliran

 Kecepatan aliran air pendingin dalam jacket

a’ = 12,6296 ^{cm s}

harga c untuk viscos liquid adalah 0.027

⁄

Menentukan harga koefisien perpindahan panas overall ,Uc

hio

Ao , Luas permukaan transfer panas berdasarkan luas bagian luar dari inner vessel :

Ao =

Menghitung Power motor untuk menggerakkan pengaduk :

 Jenis pengaduk adalah tipe down-pumping axial-flow impeller, yang menurut Mc.Cabe lebih menghemat energi dibandingkan dengan yang jenis radial untuk pengadukan vessel. Dipakai jenis Pitched-blade turbine ( 45^o )

 Number of power bisa dilihat pada fig 1.31 ( Nagata,1975 ) ,Np = 1,2

 Diameter pengaduk = 3 ft

 Tinggi blade = 3ft/8 = 4,5 in

 Jumlah pengaduk = 2, Untuk H/D = 1 dibutuhkan 1 set pengaduk.

 Power yang dibutuhkan gc Da Da = Diameter impeller gc = gravitasional conversion N = kecepatan putaran pengaduk

Diperoleh hitungan Power = 4,76 hp

Dengan perkiraan efisiensi motor berkisar 75 % , power standar motor yang dibutuhkan 7,5 hp

Estimasi Waktu Kristalisasi ( Mc. Cabe,1985 )

Metode estimasi waktu kristalisasi ini hanya berlaku untuk sistem Mixed Supension – Mixed Product Removal ( MSMPR ). Ukuran kristal yang

diinginkan adalah berkisar 20 Mesh = 0,833 mm. Dengan bantuan bilangan tak

G = kecepatan growth kristal, diestimasi secara kasar dengan order 10^-4 m/h

 = waktu growth yang dibutuhkan

Pada Fig 28-16, ( Mc.Cabe 1985 ) bisa dilihat dZ

dXm yang optimum terjadi pada

Z=3. Pada Z=3, akan terbentuk kristal dengan ukuran L yang paling banyak.

jam jam

Slurry = 18967,8163 kg/jam =

jam

Volume tangki = 67,24 m³

Waktu tinggal= t 3,545 jam yang berasal dari condenser CD-01 sudah terdapat kristal dan adanya seed

Diameter pipa pemasukan atau pengeluaran Feed hasil Recycle dari TS-03

Dipakai carbon steel G = 0,01258 kg/s

Diameter pipa standar yang dipakai dengan NPS = 1/8 in, Schedule Number

=40, dengan thickness 0,068 in ( Brownel and Young,1959) Feed hasil Condenser CD-01

Dipakai carbon steel G = 5,2502 kg/s

 ( densitas feed ) sekitar 1000 kg/m³

=40, dengan thickness 0,154 in ( Brownel and Young,1959) Outlet

Dipakai carbon steel G = 5,2627 kg/s

=40, dengan thickness 0,154 in ( Brownel and Young,1959)