Tangki Akumulator Hasil Recycle dari Desublimator (B-04)

PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERLATAN

C.5 Tangki Akumulator Hasil Recycle dari Desublimator (B-04)

Fungsi : Sebagai akumulator asam tereftalat padatan hasil recycle dari desublimator

Jumlah : 1

Kondisi Penyimpanan : 30^oC, 1atm Bahan Konstruksi : Carbon Steel

Bentuk : Silo dengan bagian bawah dilengkapi dengan sistem air lock , untuk mengumpan AT pada uap metanol

Kebutuhan : 297,7901 kg/jam

Massa : = 7146,962724 kg

ρ : 1510 kg/m³

Volume :

Safety factor 20%

V_t = 1,2 • V

Do = 1 3 • = 0,5267 m = 1,72794 t ≈ 2 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 = 3/16 in (Brownell & Young, 1959) C.6 Cyclone (CN-01)

Fungsi : Memisahkan inert berupa logam-logam yang tidak tersublimasi dari uap metanol

Jenis : Reverse Flow Centrifugal separators Alasan pemilihan , Table 10.11 Coulson :

 Menghemat tempat

 Minimum particle size = 10 μm

 Minimum Loading = 2500 mg/m³

 Typical gas velocity = 10 -20 m/s

 Pressure drop = 10-70 mmH2O Data :

- Densitas gas diperkirakan 1 kg/m³ - Viskositas gas diperkirakan 0,02 cP - kuran debu logam berkisar 20 μm - Densitas partikel : 2500 kg/m³

- Flow rate gas = 18,19 kg/s = 18.19 m³/s

Dicoba 4 unit cyclones secara paralel ; Flow rate gas per cyclones

m s m s

3 3

5475 , 4 4

19 ,

18 =

= Inlet velocity =15 m/s

Area of inlet duct ²

Scaling Factor :

12

d1 Diameter rata-rata partikel yang diseparasi pada kondisi standard dengan tingkat effisiensi yang dipilih

d2 Diameter rata-rata partikel yang diseparasi pada desain dengan tingkat effisiensi yang sama

Dc₁ Diameter dari standard cyclones, 8 in ( 203 mm ) Dc₂ Diameter dari cyclones yang didesain

Q₁ Standard Flow rate;

- Untuk high eficiency, 223 m³/jam

- Untuk high throughput design , 669 m³/jam Q2 Flow rate dari desain, m³/jam

1

 Perbedaan densitas solid-fluida pada kondisi standard, 2000 kg/m³

 2

 Perbedaan densitas solid-fluida pada desain, kg/m³

1 Viskositas fluida standard ( air ,1 atm, 20^oC ) , 0.018 cP

Diperoleh e isiensi sekitar 90 untuk partikel 20μm ( memenuhi )

Untuk partikel yang berukuran 5 μm, e isiensi masih bisa mencapai 50 , sedangkan untuk ukuran partikel yang lebih besar dari 30μm , e isiensi melebihi 95

Pressure drop:

Area of inlet duct, A1 = 0,5 Dc x 0,2 Dc = 0,1 x 1,741 x 1,741 m = 0,3031 m²

Cyclone surface area, As = π x Dc x (1,5 Dc + 2,5 Dc) = 3,14 x 4 x 1,741²

= 38,07 m²

= 0,628

ϕ = 0,95

Area of exit pipe =

{ [ (

)] }

{ [ ] }

C.7 Cyclone (CN-02)

Fungsi : Memisahkan padatan DMT yang mengalami dusting pada udara pengering Rotary Dryer ( RD-01 )

Jenis : Reverse Flow Centrifugal separators Alasan pemilihan , Table 10.11 Coulson :

 Menghemat tempat

- Densitas gas diperkirakan 1 kg/m³ - Viskositas gas diperkirakan 0,018 cP

- Ukuran DMT yang mengalami dusting berkisar 48-100 esh - Densitas partikel : 1283 kg/m³

- Flow rate gas = 4.396 kg/s = 4,396 m³/s Dicoba 1 unit cyclones secara paralel ;

Flow rate gas per cyclones

m s

Inlet velocity =15 m/s

Area of inlet duct ²

Scaling Factor :

12

d1 Diameter rata-rata partikel yang diseparasi pada kondisi standard dengan tingkat effisiensi yang dipilih

d2 Diameter rata-rata partikel yang diseparasi pada desain dengan tingkat effisiensi yang sama

Dc1 Diameter dari standard cyclones, 8 in ( 203 mm ) Dc2 Diameter dari cyclones yang didesain

Q1 Standard Flow rate;

- Untuk high eficiency, 223 m³/jam

- Untuk high throughput design , 669 m³/jam Q2 Flow rate dari desain, m³/jam

1

 Perbedaan densitas solid-fluida pada kondisi standard, 2000 kg/ m³

 2

 Perbedaan densitas solid-fluida pada desain, kg/ m³

1 Viskositas fluida standard ( air ,1 atm, 20^oC ) , 0.018 cP hampir semua DMT akan terpisahkan

Pressure drop:

Area of exit pipe =

{ [ (

)] }

{ [ ] }

C.8 Cyclone (CN-03)

Fungsi : Memisahkan padatan AT yang sedikit basah hasil desublimasi pada ( DE-01 )

Jenis : Reverse Flow Centrifugal separators Alasan pemilihan , Table 10.11 Coulson :

 Menghemat tempat

 Minimum particle size = 10 μm

 Minimum Loading = 2500 mg/m³

 Typical gas velocity = 10 -20 m/s

 Pressure drop = 10-70 mmH2O Data :

- Densitas gas diperkirakan 1 kg/m³ - Viskositas gas diperkirakan 0,02 cP

- Ukuran AT yang basah berkisar 10 – 100 m - Densitas partikel : 1500 kg/m³

- Flow rate gas = 9,06 kg/s = 9,06 m³/s Dicoba 2 unit cyclones secara paralel ;

Flow rate gas per cyclones 4,53 2

06 ,

9 ³

=

= m s

Inlet velocity =15 m/s

Scaling Factor :

12

d₁ Diameter rata-rata partikel yang diseparasi pada kondisi standard dengan tingkat effisiensi yang dipilih

d₂ Diameter rata-rata partikel yang diseparasi pada desain dengan tingkat effisiensi yang sama

Dc1 Diameter dari standard cyclones, 8 in ( 203 mm ) Dc2 Diameter dari cyclones yang didesain

Q1 Standard Flow rate;

- Untuk high eficiency, 223 m³/jam

- Untuk high throughput design , 669 m³/jam Q2 Flow rate dari desain, m³/jam

1

 Perbedaan densitas solid-fluida pada kondisi standard, 2000 kg/m³

 2

 Perbedaan densitas solid-fluida pada desain, kg/m³

1 Viskositas fluida standard ( air ,1 atm, 20^oC ) , 0.018 cP

Fig 10.46 harus dikoreksi dengan factor scaling. Cara scaling sudah tersedia di Coulson,1983

Ukuran Padatan,m Efisiensi , %

10 70

20 90

30 92.5

40 95

50 96

75 97

100 98

Pressure drop:

Area of inlet duct, A1 = 0,5 Dc x 0,2 Dc = 0,1 x 1,738 x 1,738 = 0,302 m²

Cyclone surface area, As = π x Dc x (1,5 Dc + 2,5 Dc) = 3,14 x 4 x 1,738²

= 37,94 m²

= 0,628

ϕ = 0,95

Area of exit pipe =

{ [ (

)] }

{ [ ] }

C.9 Vaporizer (VP- 01)

Fungsi : Menghasilkan uap metanol jenuh ( suhu 79 ^oC dan tekanan 1.7 atm ) dengan memanfaatkan panas dari combustion gas dari Furnace FU- 01

Jenis : Forced-circulation Vaporizer Data :

Spesifikasi fluida pada shell-side :

 Jenis fluida : metanol 99,4 % massa

 Suhu inlet metanol liquid pada HE : 25 ^oC / 77 ^oF

 Suhu outlet metanol vapor + liquid pada HE : 79 ^oC / 174,2 ^oF

 Tekanan : 1,7 atm

 Fraksi terevaporasi : 80 %

 Mass flow rate metanol liq inlet : 1,0362 kg/s = 8221,6501 lb/jam

 Mass flow rate metanol liq fresh : 0,8290 kg/s

 Mass flow rate metanol recycle : 0,2072 kg/s

 Suhu mix inlet : 35,8 ^oC / 96,44 ^oF

 Latent heat : 2216 kJ/kg

Spesifikasi fluida pada Tube-side :

 Jenis fluida : gas hasil pembakaran dari Furnace FU-01

 Tekanan sistem : 1 atm

 Mass flow rate : 6,608 lb/s = 23788,69 lb/jam

 Suhu inlet pada HE : 275,3 ^oC / 527,5 ^oF

 Cp gas : 1050 J/kg^oC = 0,2508 Btu/lb^oF

Panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu dan menguapkan metanol:

Btu jam Q=3477915,2407

F

Preheating Area :

Tujuan : untuk memanaskan metanol dari suhu 96,44 ^oF sampai suhu 174,2 ^oF.(

sensible heat ). Dari neraca panas diketahui pemanas gas masuk pada preheating area pada suhu 343,1533 ^oF dan keluar pada suhu 235,987 ^oF. Panas yang terlibat pada preheating area adalah

( )

F

LMTD pada preheating area :

F

Vaporizing Area :

Tujuan : untuk menguapkan metanol pada suhu 174,2 ^oF dan tekanan 1,7 atm. ( latent heat ). Dari neraca panas diketahui pemanas gas masuk pada preheating area pada suhu 527,5^oF dan keluar pada suhu 343,1533 ^oF. Panas yang terlibat pada preheating area adalah 2838599,7291 Btu/jam.

LMTD pada vaporizing area :

Hot fluid Cold Fluid Diff.

527,5 Higher Temperature 96,44 431,0427 ^oF

F

Weigthed Temperature = 261,867 ^oF Spesifikasi tube :

i. 1 in OD tube

ii. 0,810 in ID tube, 13 BWG ( Birminghan Wire Gage ) iii. Surface per lin ft = 0,2618 ft²/ft

iv. Flow area per tube = 0,516 in² v. 1,25 in triangular pitch vi. Diameter ekivalen = 0,99 in

Dicoba harga Ud = 50 Btu/(jam ft^2oF) Dicoba jumlah vaporizer = 1 unit Dicoba panjang tube = 8 ft

Jumlah Luas perpindahan panas yang dibutuhkan per Reboiler adalah :

2

Jumlah tube yang dibutuhkan jika panjang tube = 8 ft ; tubes

Dipakai 131 tubes ( standar ) Jumlah tube-pass = 1

Surface/HE = 274.3664 ft² Clearance = 0,25 in

343,1533 Lower Temperature 96,44 246,7133 ^oF

Shell Passes = 1 Baffle space = 3,45 in

Mengecek harga Rd dan Q flux maksimum Tube side ; Gas panas Prandtl number =0,73

( )

Shell side ; Vaporization process

Perpindahan panas secara konveksi pada bagian shell side berlangsung secara konveksi paksaan.

08266 2

Ud dan Panjang tube

oF

oF

Rd hitungan sudah memenuhi kriteria.

Q flux

Menurut Kern , heat flux maksimum = 20000 Btu/jam ft² Harga terhitung lebih kecil dari heat flux maksimum.

Pressure drop

 Shell side Preheating area :

Efek friksi = 0,0025 dilihat pada grafik Fig 29 Kern Spesific gravity = 0,8

Panjang preheating area = ft 1,4706ft 07

Gs Jumlah fluida pendingin, ₂

ft

De Diameter ekivalen, in

s Specific gravity

f Friction factor dibaca pada Fig 29 Kern

(

P

)

=0,0258psi Vaporizing area :

Efek friksi = 0,0025 dilihat pada grafik Fig 29 Kern Spesific gravity inlet = 0,8

Specific gravity outlet rata-rata = 0,00054 Specific gravity rata-rata = 0,4

Panjang preheating area = 6,5294 ft Number of crosses = 22,7111

Total pressure drop pada shell side = 0,2630

 Tube-side