LAMPIRAN A
PERHITUNGAN NERACA MASSA
Basis perhitungan : 1 jam operasi
Satuan berat : Kilogram (kg)
Kapasitas produksi : 7.000 ton/tahun Waktu operasi : 330 hari/tahun
Berat Molekul : Cl2 = 70,914 kg/mol CO = 28,010 kg/mol CH4 = 16,042 kg/mol CO2 = 44,011 kg/mol H2 = 2,016 kg/mol HCl = 36,465 kg/mol COCl2 = 98,92 kg/mol
Bahan baku : Karbonmonoksida (CO)
: Klorin (Cl2)
Produk akhir : Fosgen (COCl2)
Impuritas produk : COCl2 99,69 % CO 0,1 % Cl2 0,1 % HCl 0,1 % (Anthony, 1996). Kapasitas produksi = jam 24 hari 1 x hari 330 thn 1 x ton 1 kg 1000 x tahun 1 ton 7.000 = 883,8384 kg/jam
Berdasarkan perhitungan neraca massa alur mundur, dengan kapasitas produksi COCl2 yang keluar dari KO Drum sebesar 881,0985 kg/jam dan COCl2 solution dengan kapasitas produksi 44,6059 kg/jam, maka diperoleh laju alir keluaran kondensor sebesar 925,7044 kg/jam, dimana laju alir ini juga sama dengan laju alir keluaran reaktor. Dengan konversi Cl2 99% pada reaktor, maka diperoleh laju alir Cl2 masuk ke reaktor sebesar 663,6203 kg/jam. Sehingga diperoleh laju alir CO masuk ke reaktor sebesar 264,0685 kg/jam.
R-210 3 Cl2 (g) CO (g) CH4 (g) CO2 (g) H2 (g) 6 COCl2 (g) CO2 (g) Cl2 (g) CO (g) H2 (g) HCl (g) CH4 (g) 7
Sehingga dari perhitungan mundur berdasarkan kapasitas produksi dan impuritas produk diperoleh data umpan masuk bahan baku, CO dan Cl2 yaitu :
Umpan masuk Cl2 : F3Cl2 = 663,6203 kg/jam
Umpan masuk CO : F6CO = 266,7359 kg/jam
Peralatan yang mengalami peneracaan massa, yaitu : - Reaktor
- KO Drum - Absorber
LA.1 Reaktor (R-210)
Dari perhitungan alur mundur diperoleh : F3Cl2 = 663,6203 kg/jam
F6CO = 266,7359 kg/jam τ = 16 detik
Reaksi :
CO (g) + Cl2 (g) COCl2 (g)
Neraca masssa reaktor F3 + F6 = F7
663,6203 kg/jam + 266,7359 kg/jam= 930,3562 kg/jam Diketahui fraksi komposisi umpan CO pada alur 6 : CO = 0,99
CH4 = 0,001 CO2 = 0,004
H2 = 0,005 (Anthony, Christine, Elaine & Kenneth, 1996) Komposisi pada alur 6 :
F6CO = 266,7359 x 0,99 = 264,0685 kg/jam = 9,4310 kmol/jam F6CH4 = 266,7359 x 0,001 = 0,2667 kg/jam = 0,0167 kmol/jam F6CO2 = 266,7359 x 0,004 = 1,0669 kg/jam = 0,0242 kmol/jam F6H2 = 266,7359 x 0,005 = 1,3337 kg/jam = 0,6669 kmol/jam Diketahui fraksi komposisi produk COCl2 pada alur 7 :
COCl2 = 0,995 Cl2 = 0,001 CO = 0,0005 CH4 = 0,0005 CO2 = 0,001 H2 = 0,001
HCl = 0,001 (Anthony, Christine, Elaine & Kenneth, 1996) Komposisi pada alur 7 :
F7COCl2 = 930,3562 x 0,995 = 925,7044 kg/jam F7Cl2 = 930,3562 x 0,001 = 0,9304 kg/jam F7CO = 930,3562 x 0,0005 = 0,4652 kg/jam F7CH4 = 930,3562 x 0,0005 = 0,4652 kg/jam F7CO2 = 930,3562 x 0,001 = 0,9304 kg/jam F7H2 = 930,3562 x 0,001 = 0,9304 kg/jam F7HCl = 930,3562 x 0,001 = 0,9304 kg/jam Total = 930,3562 kg/jam
COCl2 (g) Cl2 (g) CO (g) H2 (g) CH4 (g) V-320 COCl2 (l) CO2 (l) Cl2 (l) HCl (l) COCl2 (l) CO2 (l) Cl2 (l) CO (l) H2 (l) HCl (l) CH4 (l) 9 8 10
Tabel LA.1 Neraca Massa Reaktor (R-210)
Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)
Alur 3 Alur 6 Alur 7
COCl2 - - 925,7044 CO - 264,0685 0,4652 Cl2 663,6203 - 0,9304 CH4 - 0,2667 0,4652 CO2 - 1,0669 0,9304 H2 - 1,3337 0,9304 HCl - - 0,9304 Total 663,6203 266,7359 930,3562 930,3562 Jumlah katalis yang dibutuhkan :
Perbandingan katalis 0,5 kg untuk 1000 kg/jam COCl2 (Anthony, Christine, Elaine &
Kenneth, 1996)
Maka untuk jumlah COCl2 sebesar 925,7044 kg/jam diperlukan karbon aktif sebanyak : = 1000 5 , 0 925,7044 = 1000 8522 , 462
= 0,4628 kg katalis karbon aktif
LA.2 KO Drum (V-320)
Untuk memisahkan COCl2 fasa gas dan cair, maka dibutuhkan pemisahan menggunakan KO Drum dengan hasil pada alur 9 fasa gas dan alur 10 fasa cair, dengan perhitungan sebagai berikut :
Asumsi efisiensi KO Drum 95%, maka : F8 = . 10 eff F = 95 , 0 883,8384 = 930,3562 kg/jam
Sehingga : F9 = F8 – F10
= 930,3562 – 883,8384 = 46,5178 kg/jam
Diketahui fraksi komposisi hasil produk COCl2 pada alur 10 COCl2 = 0,9969
Cl2 = 0,001 CO2 = 0,001
HCl = 0,001 (Anthony, Christine, Elaine & Kenneth, 1996) Komposisi pada alur 10 :
F10COCl2 = 883,8384 x 0,9969 = 881,0985 kg/jam F10Cl2 = 883,8384 x 0,001 = 0,8838 kg/jam F10CO2 = F8CO2 = 0,9304 kg/jam F10HCl = F8HCl = 0,9304 kg/jam
Total = 883,8384 kg/jam
Neraca COCl2 :
F9COCl2 = F8COCl2 – F10COCl2 = 925,7044 – 881,0985 = 44,6059 kg/jam Neraca Cl2 : F9Cl2 = F8Cl2 – F10Cl2 = 0,9304 – 0,8838 = 0,0466 kg/jam Komposisi pada alur 9 :
F9COCl2 = 44,6059 kg/jam F9Cl2 = 0,0466 kg/jam F9CO = F8CO = 0,4652 kg/jam F9H2 = F8H2 = 0,9304 kg/jam F9CH4 = F8CH4 = 0,4652 kg/jam Total = 46,5178 kg/jam
C7H8 (l) Cl2 (g) CO (g) H2 (g) CH4 (g) COCl2 (g) Cl2 (g) CO (g) H2 (g) CH4 (g) COCl2 (l) C7H8 (l) 15 14 11 13
Tabel LA.2 Neraca Massa KO Drum (V-320)
Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)
Alur 8 Alur 9 Alur 10
COCl2 925,7044 44,6059 881,0985 CO 0,4652 0,4652 - Cl2 0,9304 0,0466 0,8838 CH4 0,4652 0,4652 - CO2 0,9304 - 0,9304 H2 0,9304 0,9304 - HCl 0,9304 - 0,9304 Total 930,3562 46,5178 930,3562 883,8384 LA.3 Absorber (V-330)
Hasil keluaran KO Drum pada alur 9 diturunkan suhunya menggunakan Cooler. Karena tidak terjadi perubahan massa, maka pada alur 11 hasil keluaran Cooler memiliki laju alir COCl2 yang sama pada alur 9 sebesar 44,6059 kg/jam. Untuk menghasilkan COCl2 solution, maka umpan pada alur 11 dikontakkan dengan pelarut C7H8 dengan perhitungan sebagai berikut :
Konsentrasi COCl2 pada alur 14 direncanakan 20 % Komposisi alur 14 :
W14COCl2 = 20 %
Persamaan neraca total :
F11 + F12 = F13 + F14 46,5178 kg/jam + F12 = F13 + F14 Persamaan neraca komponen :
Alur 13 : F11Cl2 = F13Cl2 = 0,0466 kg/jam F11CO = F13CO = 0,4652 kg/jam F11H2 = F13H2 = 0,9304 kg/jam F11CH4 = F13CH4 = 0,4652kg/jam Alur 14 : - COCl2 :
F14COCl2 = F11COCl2 = 44,6059 kg/jam F14COCl2 = F14 x w14COCl2 F14COCl2 = F14 x w14COCl2 F14 = 14 COCl2 14 COCl2 w F = % 20 kg/jam 44,6059 F14 = 223,0295 kg/jam - C7H8 : F12C7H8 = F14C7H8 F12C7H8 = F14 . w14C7H8 F12C7H8 = 223,0295 kg/jam x 80 % = 178,4236 kg/jam F12C7H8 = F14C7H8 = 178,4236 kg/jam
Tabel LA.3 Neraca Massa Absorber
Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)
Alur 11 Alur 12 Alur 13 Alur 14
COCl2 44,6059 881,0985 - 44,6059
CO 0,4652 - 0,4652 -
Cl2 0,0466 0,8838 0,0466 -
CH4 0,4652 - 0,4652 -
NaOH (l) H2O (l0 CO (g) H2 (g) CH4 (g) Cl2 (g) CO (g) H2 (g) CH4 (g) Cl2 (l) H2O (l) NaOH (l) 17 19 13 18 H2 0,9304 - 0,9304 - HCl - 0,9304 - - C7H8 - 883,8384 - 178,4236 Total 46,5113 881,0985 1,9054 223,0295 224,9349 224,9349 LA.4 Absorber Cl2 (V-340)
Karena diperoleh sisa Cl2 hasil keluaran Absorber V-330 dengan fasa gas, maka gas ini harus di treatment terlebih dahulu sebelum dibuang ke badan air, dimana dalam proses ini di kontakkan dengan campuran antara NaOH dan air pada Absorber V-340. Perhitungannya adalah sebagai berikut :
Konsentrasi Cl2 pada alur 19 direncanakan 1 % Komposisi alur 19 :
W19Cl2 = 1 % W19NaOH = 20 %
W19H2O = 100 % - 1 % - 20 % = 79 % Komposisi alur 17 direncanakan :
W19NaOH = 20 %
W19H2O = 100 % - 20 % = 80 % Persamaan neraca total :
F13 + F17 = F18 + F19 8,1938 kg/jam + F12 = F13 + F14
Persamaan neraca komponen : Alur 13 : F13CO = F18CO = 0,4652 kg/jam F13H2 = F18H2 = 0,9304 kg/jam F13CH4 = F18CH4 = 0,4652 kg/jam Alur 19 : - Cl2 : F19Cl2 = F13Cl2 = 0,0466 kg/jam F19Cl2 = F19 x w19Cl2 F19 = 19 Cl2 19 Cl2 w F = % 1 kg/jam 0,0466 F19 = 4,6600 kg/jam - H2O & NaOH : F17H2O = F19H2O F19H2O = F19 . w19H2O F19H2O = 4,6600 kg/jam x 99 % = 4,6134 kg/jam F17 = F19H2O = 4,6134 kg/jam Alur 17 : F17 = 4,6134 kg/jam F17NaOH = F17 . w17NaOH = 4,6134 kg/jam x 20 % = 0,9227 kg/jam F17H2O = F17 . w17H2O = 4,6134 kg/jam x 80 % = 3,6901 kg/jam
Tabel LA.4 Neraca Massa Absorber V-340
Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)
Alur 13 Alur 17 Alur 18 Alur 19
Cl2 0,0466 - - 0,0466 CO 0,4652 - 0,4652 - H2 0,9304 - 0,9304 - CH4 0,4652 - 0,4652 - NaOH - 0,9227 - 0,9227 H2O - 3,6901 - 3,6901 Total 1,9074 4,6134 1,8608 4,6600 6,5208 6,5208
LAMPIRAN B
PERHITUNGAN NERACA ENERGI
Basis perhitungan : 1 jam operasi Satuan operasi : kJ/jam
Temperatur basis : 250C = 298,15 K
Perhitungan neraca panas menggunakan rumus sebagai berikut : Perhitungan beban panas pada masing-masing alur masuk dan keluar
Q = H =
TTref nxCpxdT (Smith, 2001) Persamaan umum untuk menghitung kapasitas panas gas adalah sebagai berikut :
4 3 2 ) ( a bT cT dT eT Cpg
Tabel LB.1 Data Kapasitas Panas Gas (J/mol.K)
Komponen a b c d e
Cl2 2,8546E+01 2,3879E-02 -2,1363E-05 6,4726E-09 0
CO 2,9006E+01 2,4923E-03 -1,8644E-05 4,7989E-08 -2,8726E-11 CH4 3,8387E+01 -7,3663E-02 2,9098E-04 -2,6384E-07 8,0067E-11 CO2 1,9022E+01 7,9629E-02 -7,3706E-05 3,7457E-08 -8,1330E-12
H2 1,7638E+01 6,7005E-02 -1,3148E-04 1,0588E-07 -2,9180E-11 HCl 3,0308E+01 -7,6090E-03 1,3260E-05 -4,3336E-09 0 COCl2 2,2127E+01 2,1108E-01 -3,4969E-04 2,8609E-07 -9,1349E-11 (Reklaitis, 1983)
Persamaan umum untuk menghitung kapasitas panas cairan adalah sebagai berikut :
3 2 )
( a bT cT dT
Cpl
Tabel LB.2 Data Kapasitas Panas Cairan (J/mol.K)
Komponen a b c d
Cl2 1,5412E+01 7,2310E-01 -3,9726E-03 5,2623E-06
CO 1,4967E+01 2,1439 -3,2470E-02 1,5804E-04
CH4 -5,7070 1,0256 -1,6656E-03 -1,9750E-05
CO2 1,1041E+01 1,1595 -7,3213E-03 1,5501E-05
H2 5,8866E+01 -2,3069E-01 -8,0421E-02 1,3777E-03 HCl 1,7722E+01 9,0426E-01 -5,6449E-03 1,1338E-05 COCl2 1,3584E+01 9,0421E-01 -3,4122E-03 4,6598E-06 (Reklaitis, 1983)
Tabel LB.3 Data Panas Laten Komponen BM (gr/mol) BP (K) Hvl (J/mol) Cl2 70,914 239,111 20410 CO 28,010 81,691 6065,3 CH4 16,042 111,671 8179,5 CO2 44,011 194,681 16560,9 H2 2,016 20,381 1334,6 HCl 36,465 188,127 16150,3 COCl2 98,92 280,721 24402,8 (Reklaitis, 1983)
Tabel LB.4 Data Panas Reaksi Pembentukan
Komponen Hf (J/mol) Cl2 0 CO -110,615 CH4 -74,901 CO2 -393,768 H2 0 HCl -92,36 COCl2 -108 (Reklaitis, 1983)
Tabel LB.5 Tekanan uap Antoine (kPa) ln P = A-(B/(t+C))
Komponen A B C Cl2 14,1372 2055,15 -23,3117 CO 13,8722 769,93 1,6369 CH4 13,5840 968,13 -3,72 CO2 15,3768 1956,25 -2,1117 H2 12,7844 232,32 8,08 HCl 14,7081 1802,24 -9,6678 COCl2 14,5141 2525,43 -26,1643 (Reklaitis, 1983)
Tabel LB.6 Data steam dan air pendingin yang digunakan T (oC) λ (kJ/kg)
Air pendingin 30 3015,9484 70
Saturated steam 350 895,228 (Reklaitis, 1983)
Cl2 (l) V-112 Cl2 (g) 1 2 T = -34,72 0C P = 1 atm T = 50 0C P = 1 atm Saturated steam pada 3500C
Kondensat pada 800C
Peralatan yang mengalami peneracaan energi, yaitu : - Vaporizer Cl2 - Kondensor
- Heater 1 Cl2 - Cooler 1 COCl2 Solution - Heater 2 CO - Cooler 2 COCl2 Produk
- Reaktor - Tangki CO
LB.1 Vaporizer Cl2 (V-112)
Pada reaktor, Cl2 yang digunakan adalah fasa gas, sedangkan dalam penyimpanannya Cl2 disimpan pada fasa cair, sehingga dibutuhkan vaporizer untuk merubah fasa Cl2 dari fasa cair menjadi fasa gas. Perhitungan steam yang digunakan untuk merubah fasa Cl2 dari cair menjadi gas adalah sebagai berikut :
Panas masuk pada alur 1 : T = 238,43 K (-34,72 oC), P = 1 atm;
Panas masuk vaporizer Cl2, Qin =
238,4315 , 298 1 dT Cpl NSenyawa
Laju alir Cl2 pada alur 1 adalah : N1 = 9,3468kmol/jam
Maka panas masuk vaporizer Cl2, Qin =
238,4315 , 298 1 dT Cpl NSenyawa
15,4120 0,7231T -0,0039T 5,2623 x 10 T
dT N dT Cp N 238,43 298,15 238,43 298,15 4 6 -3 2 1 (l) 1
) 15 , 298 238,43 ( 4 10 2623 , 5 ) 15 , 298 43 , 238 ( 3 0039 , 0 ) 15 , 298 238,43 ( 2 7231 , 0 298,15) -8,43 15,4120(23 ) (9,3468 4 4 6 3 3 2 2 x Qin = 14048,0331 kJ/jamPanas keluar pada alur 2 : T = 323,15 K (50 oC), P = 1 atm;
Panas keluar vaporizer Cl2, Qout = N Cp dT Hvl Cp dT
BP 298,15 323,15 BP (g) (l) i
Untuk Cl2 :
15,4120 0,7231T -0,0039T 5,2623 x 10 T
dT dT Cp 239,111 298,15 239,111 298,15 4 6 -3 2 (l)
) 15 , 298 239,111 ( 4 10 2623 , 5 ) 15 , 298 239,111 ( 3 0039 , 0 ) 15 , 298 ,111 239 ( 2 7231 , 0 298,15) -9,111 15,4120(23 4 4 6 3 3 2 2 x Cp(l) = -1480,3568 J/mol
28,55 0,0236T 2,1363 x 10 T 6,473 x 10 T 0
dT dT Cp 323,15 239,111 323,15 239,111 4 9 -3 5 -2 (g)
) 239,111 323,15 ( 4 10 473 , 6 ) 239,111 323,15 ( 3 10 1363 , 2 ) 111 , 239 ,15 323 ( 2 0236 , 0 239,111) -15 28,55(323, 4 4 9 3 3 5 2 2 x x Cp(g) = 2874,5683 J/mol Hvl Cl2 : 20410 J/mol (Reklaitis, 1983) Maka : Qout = N Cp dT Hvl Cp dT BP 298,15 323,15 BP (g) (l) i
Qout = 9,3468 [-1480,3568 J/mol + 20410 J/mol + 2874,5683 J/mol] = 203799,6037 kJ/jam
Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = Qout - Qin
Q = 203799,6040 kJ/jam – (14048,0331) kJ/jam Q = 189751,5710 kJ/jam
T = 50 0C P = 1 atm
T = 1350C P = 1 atm Saturated steam pada 3500C
Kondensat pada 800C
E-114
Cl2 (g) Cl2 (g)
2 3
Steam yang digunakan adalah saturated pada suhu 623,15 K (350 oC) dan keluar sebagai kondensat pada suhu 353,15 K (80 oC). Dari steam tabel (Reklaitis, 1983) diperoleh :
H (350 oC) = 2566,5 kJ/kg H (80 oC) = 334,9 kJ/kg
Kandungan panas steam : ∆H = H (350 oC) - H (80 oC) = 2566,5 kJ/kg – 334,9 kJ/kg
= 2231,6 kJ/kg
Jumlah steam yang diperlukan: m =
H Q kg/jam 85,0294 kJ/kg 6 , 2231 kJ/jam 0 189751,571 m Tabel LB.7 Neraca Panas Vaporizer Cl2 (V-112)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 14048,0331 -
Produk - 203799,6037
Steam 189751,5710 -
Total 203799,6037 203799,6037
LB.2 Heater 1 Cl2 (E-114)
Panas masuk Heater 1 Cl2 (E-114) = Panas keluar Vaporizer V-112 = 203799,6037 kJ/jam
Panas keluar pada alur 3 : T = 408,15 K (135 oC), P = 1 atm;
Panas keluar Heater 1 Cl2 (E-114), Qout =
408,1515 , 298 ( ) 3 dT Cp NSenyawa g
28,55 0,0236T -2,1363 x 10 T 6,473 x 10 T
dT N dT Cp N 408,15 298,15 408,15 298,15 4 9 -3 5 -2 3 (g) 3
) 298,15 408,15 ( 4 10 473 , 6 ) 298,15 408,15 ( 3 10 1363 , 2 ) 15 , 298 15 , 408 ( 2 0236 , 0 298,15) -15 28,55(408, (9,3468) 4 4 9 3 3 5 2 2 x x Qout = 40408,8534 kJ/jamJumlah panas yang dibutuhkan : Q = Qout - Qin
Qin = 203799,6037 kJ/jam
Qout = 40408,8534 kJ/jam
dQ/dt = Qout – Qin = 40408,8534 kJ/jam – 203799,6037 kJ/jam = 163390,750kJ/jam
Kandungan panas steam : ∆H = H (350 oC) - H (80 oC) = 2566,5 kJ/kg – 334,9 kJ/kg
= 2231,6 kJ/kg
Jumlah steam yang diperlukan: m =
H Q kg/jam 73,2169 kJ/kg 6 , 2231 kJ/jam 163390,750 m Tabel LB.8 Neraca Panas Heater 1 Cl2 (E-114)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 203799,6037 203799,6037
Produk - 163390,750
Steam 163390,750 -
E-124 5 6 CO (g) CH4 (g) CO2 (g) H2 (g) CO (g) CH4 (g) CO2 (g) H2 (g) T = -185 0C P = 1 atm T = 1350C P = 1 atm Saturated steam pada 3500C
Kondensat pada 800C
LB.3 Heater 2 CO (E-124)
Panas masuk pada alur 5 : T = 88,15 K (-185 oC), P = 1 atm;
Panas masuk Heater 2 CO (E-124), Qin =
15 , 298 15 , 88 ( ) 5 dT Cp NSenyawa g
Contoh perhitungan untuk CO; Laju alir CO pada alur 5 adalah : N5 = 9,4310 kmol/jam
Maka panas masuk Heater 2 CO (E-124), Qin =
298,1515 , 88 ( ) 5 dT Cp NSenyawa g dT T 10 x 2,8726 T 10 x 4,7989 T 10 x 1,8644 -T 0,0024 29,006 N dT Cp N 298,15 88,15 298,15 88,15 5 11 -4 8 -3 -5 2 5 (g) 5
) 88,15 298,15 ( 5 10 8726 , 2 ) 88,15 298,15 ( 4 10 7989 , 4 ) 88,15 298,15 ( 3 10 8644 , 1 ) 15 , 88 15 , 298 ( 2 0024 , 0 88,15) -,15 29,006(298 (9,4310) 5 5 11 4 4 8 3 3 5 2 2 x x x Qin = 55805,8398 kJ/jamTabel LB.9 Panas Masuk Heater 2 CO (E-124)
Komponen N 5 (kmol/jam) 88,15298,15 Cp(g) dT (J/mol) N5 Cp(g) dT (kJ/jam) CO 9,4310 5419,3431 51109,8248 CH4 0,0167 7065,5957 117,9954 CO2 0,0242 6979,0300 168,8925 H2 0,6669 6611,3765 4409,1270 Total 55805,8398
Panas keluar pada alur 6 : T = 408,15 K (135 oC), P = 1 atm;
Panas keluar Heater 2 CO (E-124), Qout =
408,1515 , 298 ( ) 6 dT Cp NSenyawa g Contoh perhitungan untuk CO;
Laju alir CO pada alur 6 adalah : N6 = 9,4310kmol/jam
Maka panas keluar Heater 2 CO (E-124), Qout =
15 , 408 15 , 298 ( ) 6 dT Cp NSenyawa g dT T 10 x 2,8726 T 10 x 4,7989 T 10 x 1,8644 -T 0,0024 29,006 N dT Cp N 408,15 298,15 408,15 298,15 5 11 -4 8 -3 -5 2 6 (g) 6
) 298,15 408,15 ( 5 10 8726 , 2 ) 298,15 408,15 ( 4 10 7989 , 4 ) 298,15 408,15 ( 3 10 8644 , 1 ) 15 , 298 15 , 408 ( 2 0024 , 0 298,15) -,15 29,006(408 (9,4310) 5 5 11 4 4 8 3 3 5 2 2 x x x Qout = 35858,4421 kJ/jamTabel LB.10 Panas Keluar Heater 2 CO (E-124)
Komponen N 6 (kmol/jam) 298,15408,15 Cp(g) dT (J/mol) N6 Cp(g) dT (kJ/jam) CO 9,4310 3358,7199 31676,0873 CH4 0,0167 6550,7352 109,3973 CO2 0,0242 6033,7700 146,0172 H2 0,6669 5888,3495 3926,9403 Total 35858,4421
Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = Qout - Qin
Qin = 55805,8398 kJ/jam
Qout = 35858,4421 kJ/jam
dQ/dt = Qout – Qin = 35858,4421 kJ/jam – 55805,8398 kJ/jam = -19947,3977kJ/jam
R-210 Cl2 (g) CO (g) CH4 (g) CO2 (g) H2 (g) COCl2 (g) CO2 (g) Cl2 (g) CO (g) H2 (g) HCl (g) CH4 (g) 3 6 7
Air pendingin pada 300C
Air pendingin bekas pada 700C
T = 1350C P = 1 atm T = 1350C P = 1 atm T = 1350C P = 1 atm
Kandungan panas steam : ∆H = H (350 oC) - H (80 oC) = 2566,5 kJ/kg – 334,9 kJ/kg
= 2231,6 kJ/kg
Jumlah steam yang diperlukan : m =
H Q kg/jam 8,9386 kJ/kg 2231,6 kJ/jam 3977 , 9947 1 m Tabel LB.11 Neraca Panas Heater 2 CO (E-124)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 55805,8398 55805,8398
Produk - -19947,3977
Steam -19947,3977 -
Total 35858,4421 35858,4421
LB.4 Reaktor (R-210)
Panas masuk pada alur 3 : T = 408,15 K (135 oC), P = 1 atm; dan Panas masuk pada alur 6 : T = 408,15 K (135 oC), P = 1 atm
Panas masuk reaktor (R-210), Qin =
408,15 15 , 408 ) ( 6 15 , 408 15 , 408 ) ( 3 dT Cp N dT Cp NS g S gContoh perhitungan untuk CO; Laju alir COpada alur 6 adalah : N6 = 9,4310 kmol/jam
Maka panas masuk reaktor (R-210), Qin =
408,15 15 , 408 ) ( 6 15 , 408 15 , 408 ) ( 3 dT Cp N dT Cp NS g S g dT T 10 x 2,8726 T 10 x 4,7989 T 10 x 1,8644 -T 0,0024 29,006 N dT Cp N 408,15 408,15 408,15 408,15 5 11 -4 8 -3 -5 2 6 (g) 6
) 408,15 408,15 ( 5 10 8726 , 2 ) 408,15 408,15 ( 4 10 7989 , 4 ) 408,15 408,15 ( 3 10 8644 , 1 ) 408,15 408,15 ( 2 0024 , 0 408,15) -,15 29,006(408 (9,4310) 5 5 11 4 4 8 3 3 5 2 2 x x x Qin = 0 kJ/jamTabel LB.12 Panas Masuk Reaktor (R-210)
Komponen N 3 (kmol/jam) N6 (kmol/jam) 408,15408,15Cp(g) dT (J/mol) N408,15408,15 Cp(g) dT (kJ/jam) Cl2 9,3468 - 0 0 CO - 9,4310 0 0 CH4 - 0,0167 0 0 CO2 - 0,0242 0 0 H2 - 0,6669 0 0 Total 0
Panas keluar pada alur 7 : T = 408,15 K (135 oC), P = 1 atm
Panas keluar reaktor (R-210), Qout =
15 , 408 15 , 298 7 dT Cp NS
Contoh perhitungan untuk CO; Laju alir CO pada alur 7 adalah : N7 = 0,0166 kmol/jam
Maka panas keluar reaktor (R-210), Qout =
15 , 408 15 , 298 7 dT Cp NS
dT T 10 x 2,8726 T 10 x 4,7989 T 10 x 1,8644 -T 0,0024 29,006 N dT Cp N 408,15 298,15 408,15 298,15 5 11 -4 8 -3 -5 2 7 (g) 7
) 298,15 408,15 ( 5 10 8726 , 2 ) 298,15 408,15 ( 4 10 7989 , 4 ) 298,15 408,15 ( 3 10 8644 , 1 ) 298,15 408,15 ( 2 0024 , 0 298,15) -,15 29,006(408 (0,0166) 5 5 11 4 4 8 3 3 5 2 2 x x x Qout = 132.993,9807kJ/jamTabel LB.13 Panas Keluar Reaktor (R-210)
Komponen N 7 (kmol/jam) 298,15408,15Cp(g) dT (J/mol) N7408,15408,15Cp(g) dT (kJ/jam) Cl2 0,0131 4323,2821 56,6350 CO 0,0166 3267,6181 54,2425 CH4 0,0291 6404,0513 186,3579 CO2 0,0211 5888,0939 124,2388 H2 0,4652 5747,6249 2673,7951 HCl 0,0255 2795,5596 71,2868 COCl2 9,3505 13884,5436 129827,4247 Total 132.993,9807 Reaksi : CO + Cl2 COCl2 ) ( 2 0 0 2 0 Cl f CO f COCl f H H H Hr = (-108 – (-110,6150) - 0) = 2,6150 J/mol r = 12,0318 ΔHr = r. ΔHr = 12,0318 . 2,6150 = 31,4632 kJ/jam
Panas yang dilepaskan : Q = Qout – Qin + r.ΔHr
= 132993,9807 – 0 + 31,4632 = 133025,4438 kJ/jam
E-310 COCl2 (g) CO2 (g) Cl2 (g) CO (g) H2 (g) HCl (g) CH4 (g) 7 8 COCl2 (l) CO2 (l) Cl2 (l) CO (l) H2 (l) HCl (l) CH4 (l) T = 1350C P = 1 atm T = 400C P = 1 atm Air pendingin pada 300C Air pendingin bekas pada 700C
Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada suhu 300
C dan keluar pada suhu 700C. Air pendingin yang dibutuhkan :
Air : H (700C) - H (300C) = [ H (700C) - H (250C) ] – [ H (300C) - H (250C) ] =
15 , 303 15 , 301 ) ( 15 , 343 15 , 301 ) ( 2 2 dT Cp dT CpHOl HOl = 3015,9484 kJ/kg Jumlah air pendingin yang diperlukan :m =
H Q kg/jam 793,9320 kJ/kg 3015,9484 kJ/jam 4438 , 025 . 33 1 m Tabel LB.14 Neraca Panas Reaktor (R-210)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 133025,4438 -
Produk - 132993,9807
ΔHr - 31,4632
Total 133025,4438 133025,4438
LB.5 Kondensor (E-310)
Panas masuk pada alur 7 : T = 408,15 K (135 oC), P = 1 atm;
Panas masuk Kondensor (E-310), Qin =
298,1515 , 408 ( ) 7 dT Cp NSenyawa g Contoh perhitungan untuk COCl2;
Laju alir COCl2 pada alur 7 adalah : N7 = 9,3505 kmol/jam
Maka panas masuk Kondensor (E-310), Qin =
298,15 15 , 408 ( ) 7 dT Cp NSenyawa g dT T 10 x 9,1349 T 10 x 2,8609 T 10 x 3,4969 -T 0,2110 22,1270 N dT Cp N 298,15 408,15 298,15 408,15 5 11 -4 7 -3 -4 2 7 (g) 7
) 408,15 298,15 ( 5 10 1349 , 9 ) 408,15 298,15 ( 4 10 8609 , 2 ) 408,15 298,15 ( 3 10 4969 , 3 ) 15 , 408 15 , 298 ( 2 2110 , 0 408,15) -8,15 22,1270(29 (9,3505) 5 5 11 4 4 7 3 3 4 2 2 x x x Qin = -136150,8375 kJ/jamTabel LB.15 Panas Masuk Kondensor (E-310)
Komponen N 7 (kmol/jam) 408,15298,15Cp(g) dT (J/mol) N7408,15298,15Cp(g) dT (kJ/jam) Cl2 0,0131 -4323,2821 -56,6350 CO 0,0166 -3358,7199 -55,7548 CH4 0,0291 -6550,7352 -190,6264 CO2 0,0211 -6033,7700 -127,3125 H2 0,4652 -5888,3495 -2739,2602 HCl 0,0255 -2876,4214 -73,3487 COCl2 9,3505 -14213,9885 -132907,8999 Total -136150,8375
Panas keluar pada alur 8 : T = 313,15 K (40 oC), P = 1 atm; Panas keluar Kondensor (E-310),
Qout = N Cp dT Hvl Cp dT BP 298,15 313,15 BP (g) (l) 8 senyawa
Contoh perhitungan untuk COCl2; Laju alir COCl2 pada alur 8 adalah : N8 = 9,3505 kmol/jam
Maka untuk COCl2 :
13,5840 0,9042T -0,0034T 4,6598 x 10 T
dT dT Cp 280,721 298,15 280,721 298,15 4 6 -3 2 (l)
) 15 , 298 280,721 ( 4 10 6598 , 4 ) 15 , 298 280,721 ( 3 0034 , 0 ) 15 , 298 80,721 2 ( 2 9042 , 0 298,15) -0,721 13,5840(28 4 4 6 3 3 2 2 x Cp(l) = -1785,5329 J/mol dT T 10 x 9,1349 T 10 x 2,8609 T 10 x 3,4969 T 0,2110 22,1270 dT Cp 313,15 280,721 313,15 280,721 5 11 -4 7 -3 -4 2 (g)
) 239,111 323,15 ( 4 10 473 , 6 ) 239,111 323,15 ( 3 10 1363 , 2 ) 111 , 239 ,15 323 ( 2 0236 , 0 239,111) -15 28,55(323, 4 4 9 3 3 5 2 2 x x Cp(g) = 1969,7102 J/mol Hvl COCl2 : 24402,8 J/mol (Reklaitis, 1983) Maka : Qout = N Cp dT Hvl Cp dT BP 298,15 323,15 BP (g) (l) i
Qout = 9,3505 [-1785,5329 J/mol + 24402,8 J/mol + 1969,7102 J/mol] = 234109,7203 kJ/jam
Tabel LB.16 Panas Keluar Kondensor (E-310)
Komponen N 8 (kmol/jam) 298,15313,15 Cp(l) dT (J/mol) 298,15313,15 Cp(g) dT (J/mol) Hvl (J/mol) Qo (kJ/jam) Cl2 0,0131 -1480,3899 20410,0000 2486,6333 21416,2434 280,5528 CO 0,0166 0,0000 0,0000 6737,6856 6737,6856 111,8456 CH4 0,0291 0,0000 0,0000 1162,1426 1162,1426 33,8183 CO2 0,0211 -9087,8094 16560,9000 0,0000 7473,0906 157,6822 H2 0,4652 0,0000 0,0000 7326,7859 7326,7859 3408,4208 HCl 0,0255 -7645,6179 16150,3000 0,0000 8504,6821 216,8694 COCl2 9,3505 -1785,5329 24402,8000 1969,7102 24586,9773 229900,5311 Total 234109,7203
Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = Qout - Qin
Q = 234109,7203 kJ/jam – (-136150,8375) kJ/jam Q
=
370260,5577kJ/jamE-322 9 11 COCl2 (g) Cl2 (g) CO (g) H2 (g) CH4 (g) COCl2 (g) Cl2 (g) CO (g) H2 (g) CH4 (g) T = 400C P = 1 atm T = 320C P = 1 atm Air pendingin pada 300C Air pendingin bekas pada 700C
Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada suhu 300
C dan keluar pada suhu 700C. Air pendingin yang dibutuhkan :
Air : H (700C) - H (300C) = [ H (700C) - H (250C) ] – [ H (300C) - H (250C) ] =
15 , 303 15 , 301 ) ( 15 , 343 15 , 301 ) ( 2 2 dT Cp dT CpHOl HOl = 3015,9484 kJ/kg Jumlah air pendingin yang diperlukan :m =
H Q kg/jam 2209,8157 kJ/kg 3015,9484 kJ/jam 7 370260,557 m Tabel LB.17 Neraca Panas Kondensor (E-310)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan -136150,8375 -136150,8375
Produk - 234109,7203
Q 234109,7203 -
Total 370260,5577 370260,5577
LB.6 Cooler 1 COCl2 Solution (E-322)
Panas masuk pada alur 9 : T = 313,15 K (40 oC), P = 1 atm;
Panas masuk Cooler 1 COCl2 Solution (E-322), Qin =
15 , 298 15 , 313 ( ) 9 dT Cp NSenyawa g
Contoh perhitungan untuk COCl2; Laju alir COCl2 pada alur 9 adalah : N9 = 0,4506 kmol/jam
Maka panas masuk Cooler 1 COCl2 Solution (E-322), Qin =
298,15 15 , 313 ( ) 9 dT Cp NSenyawa g dT T 10 x 9,1349 T 10 x 2,8609 T 10 x 3,4969 -T 0,2110 22,1270 N dT Cp N 298,15 313,15 298,15 313,15 5 11 -4 7 -3 -4 2 9 (g) 9
) 313,15 298,15 ( 5 10 1349 , 9 ) 313,15 298,15 ( 4 10 8609 , 2 ) 313,15 298,15 ( 3 10 4969 , 3 ) 15 , 313 15 , 298 ( 2 2110 , 0 313,15) -8,15 22,1270(29 (0,4506) 5 5 11 4 4 7 3 3 4 2 2 x x x Qin = -1118,7526 kJ/jamTabel LB.18 Panas Masuk Cooler 1 COCl2 Solution (E-322)
Komponen N 9 (kmol/jam) 313,15298,15 Cp(g) dT (J/mol) N9 Cp(g) dT (kJ/jam) Cl2 0,0007 -563,9278 -0,3947 CO 0,0166 -455,8465 -7,5671 CH4 0,0291 -748,4995 -21,7813 H2 0,4652 -714,5021 -332,3864 COCl2 0,4506 -1679,1457 -756,6230 Total -1118,7526
Panas keluar pada alur 11 : T = 305,15 K (32 oC), P = 1 atm;
Panas keluar Cooler 1 COCl2 Solution (E-322), Qout =
15 , 305 15 , 298 ( ) 11 dT Cp NSenyawa g
Contoh perhitungan untuk COCl2; Laju alir COCl2 pada alur 11 adalah : N11 = 0,4506 kmol/jam
Maka panas keluar Cooler 1 COCl2 Solution (E-322), Qout =
305,15 15 , 298 ( ) 11 dT Cp NSenyawa g dT T 10 x 9,1349 T 10 x 2,8609 T 10 x 3,4969 -T 0,2110 22,1270 N dT Cp N 305,15 298,15 305,15 298,15 5 11 -4 7 -3 -4 2 11 (g) 11
) 298,15 305,15 ( 5 10 1349 , 9 ) 298,15 305,15 ( 4 10 8609 , 2 ) 298,15 305,15 ( 3 10 4969 , 3 ) 15 , 298 15 , 305 ( 2 2110 , 0 298,15) -5,15 22,1270(30 (0,4506) 5 5 11 4 4 7 3 3 4 2 2 x x x Qout = 551,8886 kJ/jamTabel LB.19 Panas Keluar Cooler 1 COCl2 Solution (E-322)
Komponen N 9 (kmol/jam) 298,15301,15 Cp(g) dT (J/mol) N9 Cp(g) dT (kJ/jam) Cl2 0,0007 262,1886 0,1835 CO 0,0166 212,6241 3,5296 CH4 0,0291 344,5718 10,0270 H2 0,4652 330,0458 153,5373 COCl2 0,4506 773,6600 348,6112 Total 515,8886
Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = Qout - Qin
Q = 515,8886 kJ/jam – (-1118,7526) kJ/jam Q = -1634,6412 kJ/jam
Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada suhu 300C dan keluar pada suhu 700C. Air pendingin yang dibutuhkan :
Air : H (700C) - H (300C) = [ H (700C) - H (250C) ] – [ H (300C) - H (250C) ] =
15 , 303 15 , 301 ) ( 15 , 343 15 , 301 ) ( 2 2 dT Cp dT CpHOl HOl = 3015,9484 kJ/kg Jumlah air pendingin yang diperlukan :m =
H Q kg/jam 9,7560 kJ/kg 3015,9484 kJ/jam 1634,6412 -m E-325 10 16 T = 400C P = 1 atm T = 320C P = 1 atm Air pendingin pada 300C Air pendingin bekas pada 700C COCl2 (l) CO2 (l) Cl2 (l) HCl (l)
Tabel LB.20 Neraca Panas Cooler 1 COCl2 Solution (E-322) Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan -1118,7526 -1118,7526
Produk - -1634,6412
Air pendingin -1634,6412 -
Total 515,8886 515,8886
LB.7 Cooler 2 COCl2 Produk (E-324)
Panas masuk pada alur 10 : T = 313,15 K (40 oC), P = 1 atm;
Panas masuk Cooler 2 COCl2 Produk (E-324), Qin =
298,1515 , 313 () 10 dT Cp NSenyawa l Contoh perhitungan untuk COCl2;
Laju alir COCl2 pada alur 10 adalah : N10 = 8,9000 kmol/jam
Maka panas masuk Cooler 2 COCl2 Produk (E-324), Qin =
298,1515 , 313 () 10 dT Cp NSenyawa l
13,5840 0,9042T -3,4122 x 10 T 4,6598 x 10 T
dT N dT Cp N 298,15 313,15 298,15 313,15 4 6 -3 3 -2 10 (l) 10
) 313,15 298,15 ( 4 10 6598 , 4 ) 313,15 298,15 ( 3 10 4122 , 3 ) 15 , 313 15 , 298 ( 2 9042 , 0 313,15) -8,15 13,5840(29 (8,9000) 4 4 6 3 3 3 2 2 x x Qin = -13924,8204kJ/jamTabel LB.21 Panas Masuk Cooler 2 COCl2 Produk (E-324) Komponen N 10 (kmol/jam) 313,15298,15 Cp(l) dT (J/mol) N10 Cp(l) dT (kJ/jam) Cl2 0,0124 -233,6617 -2,8974 CO2 0,0011 -1863,3511 -2,0497 HCl 0,0013 -1358,8598 -1,7665 COCl2 8,9000 -1563,8322 -13918,1068 Total -13924,8204
Panas keluar pada alur 12 : T = 305,15 K (32 oC), P = 1 atm;
Panas keluar Cooler 2 COCl2 Produk (E-324), Qout =
305,1515 , 298 () 12 dT Cp NSenyawa l
Contoh perhitungan untuk COCl2; Laju alir COCl2 pada alur 12 adalah : N12 = 11,4520 kmol/jam
Maka panas keluar Cooler 2 COCl2 Produk (E-325), Qout =
305,1515 , 298 () 12 dT Cp NSenyawa l
13,5840 0,9042T -3,4122 x 10 T 4,6598 x 10 T
dT N dT Cp N 305,15 298,15 305,15 298,15 4 6 -3 3 -2 12 (l) 12
) 298,15 305,15 ( 4 10 6598 , 4 ) 298,15 305,15 ( 3 10 4122 , 3 ) 15 , 298 15 , 305 ( 2 9042 , 0 298,15) -5,15 13,5840(30 (8,9000) 4 4 6 3 3 3 2 2 x x Qout = 6467,3345 kJ/jamTabel LB.22 Panas Keluar Cooler 2 COCl2 Produk (E-324)
Komponen N 16 (kmol/jam) 298,15301,15 Cp(l) dT (J/mol) N16 Cp(l) dT (kJ/jam) Cl2 0,0124 115,5002 1,4322 CO 0,0011 840,8210 0,9249 CH4 0,0013 616,4968 0,8014 COCl2 8,9000 726,3119 6464,1760 Total 6467,3345
Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = Qout - Qin
Q = 6467,3345 kJ/jam – (-13924,8204) kJ/jam Q = 20392,1549kJ/jam
4 Refrigeran pada -1880C Refrigeran bekas pada -1850C CO (g) CH4 (g) CO2 (g) H2 (g) T = -1850C P = 2 atm
Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada suhu 300
C dan keluar pada suhu 700C. Air pendingin yang dibutuhkan :
Air : H (700C) - H (300C) = [ H (700C) - H (250C) ] – [ H (300C) - H (250C) ] =
15 , 303 15 , 301 ) ( 15 , 343 15 , 301 ) ( 2 2 dT Cp dT CpHOl HOl = 3015,9484 kJ/kg Jumlah air pendingin yang diperlukan :m =
H Q kg/jam 121,7059 kJ/kg 3015,9484 kJ/jam 20392,1549 m Tabel LB.23 Neraca Panas Cooler 2 COCl2 Produk (E-324) Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan -13924,8204 -13924,8204
Produk - 20392,1549
Air pendingin 20392,1549 -
Total 6467,3345 6467,3345
LB.8 Tangki CO (F-120)
Panas masuk pada alur 4 : T = 85,15 K (-188 oC), P = 1 atm;
Panas masuk Tangki CO (F-120), Qin =
85,1515 , 85 ( ) 4 dT Cp NSenyawa g Contoh perhitungan untuk CO;
Laju alir CO pada alur 4 adalah : N4 = 9,4310 kmol/jam
Maka panas masuk Tangki CO (F-120), Qin =
85,15 15 , 85 ( ) 4 dT Cp NSenyawa g dT T 10 x 2,8726 T 10 x 4,7989 T 10 x 1,8644 -T 0,0024 29,006 N dT Cp N 85,15 85,15 85,15 85,15 5 11 -4 8 -3 -5 2 4 (g) 4
) 85,15 15 , 85 ( 5 10 8726 , 2 ) 85,15 15 , 85 ( 4 10 7989 , 4 ) 85,15 15 , 85 ( 3 10 8644 , 1 ) 15 , 85 15 , 85 ( 2 0024 , 0 85,15) -15 29,006(85, (9,4310) 5 5 11 4 4 8 3 3 5 2 2 x x x Qin = 0 kJ/jamTabel LB.24 Panas Masuk Tangki CO (F-120) Komponen N10 (kmol/jam) 313,15298,15 Cp(l) dT (kJ/jam) N10 Cp(l) dT (kJ/jam) CO 9,4310 0 0 CH4 0,0167 0 0 CO2 0,0242 0 0 H2 0,6669 0 0 Total 0
Panas keluar pada alur 4 : T = 88,15 K (-185 oC), P = 1 atm;
Panas keluar Tangki CO (F-120), Qout =
88,1515 , 85 ( ) 4 dT Cp NSenyawa g Contoh perhitungan untuk CO;
Laju alir COpada alur 4 adalah : N4 = 9,4310 kmol/jam
Maka panas keluar Tangki CO (F-120), Qout =
88,1515 , 85 ( ) 4 dT Cp NSenyawa g dT T 10 x 2,8726 T 10 x 4,7989 T 10 x 1,8644 -T 0,0024 29,006 N dT Cp N 88,15 85,15 88,15 85,15 5 11 -4 8 -3 -5 2 4 (g) 4
) 85,15 15 , 88 ( 5 10 8726 , 2 ) 85,15 15 , 88 ( 4 10 7989 , 4 ) 85,15 15 , 88 ( 3 10 8644 , 1 ) 15 , 85 15 , 88 ( 2 0024 , 0 85,15) -15 29,006(88, (9,4310) 5 5 11 4 4 8 3 3 5 2 2 x x x Qout = 2873,4904 kJ/jamTabel LB.25 Panas Keluar Tangki CO (F-120)
Komponen N4 85,1588,15 Cp(g) dT (kJ/jam) N4 Cp(g) dT (kJ/jam)
CO 9,4310 940,8861 8873,4970
CH4 0,0167 1094,6882 18,2813
CO2 0,0242 889,5370 21,5268
H2 0,6669 821,2122 547,6664
Total 9460,9715
Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = Qout - Qin
Q = 9460,9715 kJ/jam – 0 kJ/jam Q = 9460,9715 kJ/jam
Refrigerant yang digunakan adalah propana yang masuk pada suhu -1880C dan keluar pada suhu -1560C. Refrigerant yang dibutuhkan :
Refrigerant = H (-1560C) - H (-1880C) =
15 , 117 15 , 85 ) ( 15 , 117 15 , 85 ) ( 3 8 8 3 dT Cp dT CpCH l CH l = 2532,5542 kJ/kg Jumlah refrigerant yang diperlukan :m =
H Q kg/jam 164,7463 kJ/kg 2532,5542 kJ/jam 9460,9715 m Tabel LB.26 Neraca Panas Tangki CO F-120 (Kebutuhan Refrigerant) Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 2873,4904 2873,4904
Produk - 164,7463
Refrigerant 164,7463 -
LAMPIRAN C
PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
1. Tangki Penyimpanan Cl2 (F-110)
Fungsi : Menyimpan Cl2 untuk kebutuhan 30 hari Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA- 202 Grade B
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Jenis sambungan : Single welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Tekanan = 1 atm Temperatur = -34,72C
Laju alir massa = 663,6203 kg/jam
= 719,5171 kg/m3 (Ullman, 2005). Kebutuhan perancangan = 30 hari
Faktor kelonggaran = 20 % Perhitungan: a. Volume tangki Volume bahan,Vl= 3 / 5171 , 719 / 24 30 / 6203 , 663 m kg hari jam hari jam kg = 664,0656 m3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 664,0656 m3 = 796,8788 m3
b. Diameter dan tinggi shell Direncanakan :
Tinggi shell : diameter (Hs : D = 5 : 4)
Tinggi head : diameter (Hh : D = 1 : 4) - Volume shell tangki ( Vs)
Vs = 4 1 D2 H Vs = 3 16 5 D
Tinggi head (Hh) = 1/4 D Vh = D2Hh 4 = /4 D2(1/4 D) = /16 D3 (Walas,1988) - Diameter dan tinggi shell
V = Vs + Vh 796,8788 = 3 16 5 D + 3 16D D = 8,7782 m = 345,6 in Hs = 5/4 x 8,7782 m = 10,973 m c. Diameter dan tinggi tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 8,7782 m Hh = 8,7782 4 1 Hh D D = 2,1945 m Ht (Tinggi tangki) = Hs + Hh = 13,1672 m d. Tebal shell tangki
Tinggi bahan dalam tangki = 3
3 796,8788 664,0656 m m x 10,973 m = 9,1439 m PHidrostatik = x g x l = 719,5171 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 9,1439 m= 64,4762 kPa P0 = Tekanan operasi = 1 atm = 100 kPa
Faktor kelonggaran = 20 %
Pdesign = (1,2)(64,4762 + 100) = 197,3714 kPa
Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownel & Young,1959)
Allowable stress (S) = 21250 psia = 146513,65 kPa
Faktor korosi = 0,125 in Tebal shell tangki:
in 0,4162 125 , 0 kPa) 14 1,2(197,37 kPa)(0,8) 5 2(146513,6 in) (345,6 kPa) (197,3714 125 , 0 1,2P 2SE PD t
Tebal shell standar yang digunakan = 1 in (Brownel & Young,1959) e. Tebal tutup tangki
in 0,4162 125 , 0 kPa) 14 1,2(197,37 kPa)(0,8) 5 2(146513,6 in) (345,6 kPa) (197,3714 125 , 0 1,2P 2SE PD t
Tebal shell standar yang digunakan = 1 in (Brownel & Young,1959)
2. Tangki Penyimpanan CO (F-120)
Fungsi : Menyimpan CO untuk kebutuhan 30 hari Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA- 202 Grade B
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Jenis sambungan : Single welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Tekanan = 15 atm Temperatur = -156C
Laju alir massa = 266,7359 kg/jam
= 298,5139 kg/m3 (Ullman, 2005). Kebutuhan perancangan = 30 hari
Faktor kelonggaran = 20 % Perhitungan: a. Volume tangki Volume bahan, Vl= 3 / 5139 , 298 / 24 30 / 7359 , 266 m kg hari jam hari jam kg = 643,3529 m3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 643,3529 m3 = 772,0235 m3
b. Diameter dan tinggi shell Direncanakan :
Tinggi shell : diameter (Hs : D = 5 : 4)
- Volume shell tangki ( Vs) Vs = 4 1 D2 Hs Vs = 3 16 5 D
- Volume tutup tangki (Vh) Vh = 3
16D
(Walas,1988) - Diameter dan tinggi shell
V = Vs + 2Vh 772,0235 = 3 16 5 D + 2 3 16D D = 8,2508 m = 324,8376 in Hs = 5/4 x 8,2508 m = 10,3136 m c. Diameter dan tinggi tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 8,2508 m Hh = 8,2508 4 1 Hh D D = 2,0627 m Ht (Tinggi tangki) = Hs + 2Hh = 14,4391 m d. Tebal shell tangki
Tinggi bahan dalam tangki = 3
3 772,0235 643,3529 m m x 10,3136 m = 8,5946 m PHidrostatik = x g x l = 298,5139 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 8,5946 m= 25,0990 kPa P0 = Tekanan operasi = 15 atm = 1500 kPa
Faktor kelonggaran = 20 %
Pdesign = (1,2) (25,0990 + 1500) = 1830,1188 kPa
Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownel & Young,1959)
Allowable stress (S) = 21250 psia = 146513,65 kPa
Faktor korosi = 0,125 in Tebal shell tangki:
in 2,6849 125 , 0 kPa) 188 1,2(1830,1 kPa)(0,8) 5 2(146513,6 in) (324,8376 kPa) (1830,1188 125 , 0 1,2P 2SE PD t
Tebal shell standar yang digunakan = 1 in (Brownel & Young,1959) e. Tebal tutup tangki
in 2,6849 125 , 0 kPa) 188 1,2(1830,1 kPa)(0,8) 5 2(146513,6 in) (324,8376 kPa) (1830,1188 125 , 0 1,2P 2SE PD t
Tebal shell standar yang digunakan = 1 in (Brownel & Young,1959)
3. Pompa Vaporizer Cl2 (L-111)
Fungsi : memompa Cl2 dari tangki menuju vaporizer Jenis : pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : -34,72 ºC dan 1 atm
Laju alir massa (F) = 663,6203 kg/jam = 0,4064 lbm/s
Densitas () = 719,5171 kg/m3 = 44,9179 lbm/ft3 (Ullman, 2005) Viskositas () = 0,0125 cP = 0,00001 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) = 3
/ 44,9179 / 0,4064 ft lbm s lbm = 0,0090 ft3/s Desain pompa : Di,opt = 3,9 (Q)0,45 ()0,13 (Timmerhaus,1991) = 3,9 (0,0090 ft3/s )0,45 (44,9179 lbm/ft3)0,13 = 0,7697 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1983, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 1 in
Diameter Dalam (ID) : 1,049 in = 0,0874 ft Diameter Luar (OD) : 1,315 in = 0,1096 ft Inside sectional area : 0,006 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3 006 , 0 / 0090 , 0 ft s ft = 1,5079 ft/s
Bilangan Reynold : NRe =
vD = lbm/ft.s 0,00001 ) 0874 , 0 )( / 1,5079 )( / 9179 , 44 ( lbm ft3 ft s ft = 704883,5834 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel, harga = 0,000046 (Geankoplis, 1983) Pada NRe = 704883,5834 dan /D =
ft ft 0874 , 0 000046 , 0 = 0,0005
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis,1983 diperoleh harga f = 0,004 Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,55
c g v A A 2 1 2 1 2 = 0,55
174 , 32 1 2 1,5079 0 1 2 = 0,0194 ft.lbf/lbm 1 check valve = hf = n.Kf. c g v . 2 2 = 1(2,0) ) 174 , 32 ( 2 1,50792 = 0,0707 ft.lbf/lbm Pipa lurus 80 ft = Ff = 4f c g D v L . 2 . . 2 = 4(0,004)
174 , 32 . 2 . 0874 , 0 1,5079 . 80 2 = 0,5174 ft.lbf/lbm1 Sharp edge exit = hex = 0,55
c g v A A . . 2 1 2 2 2 1 = 0,55
174 , 32 1 2 1,5079 0 1 2 = 0,0194 ft.lbf/lbmTotal friction loss : F = 0,6270 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :
0 2 1 2 1 1 2 2 1 2 2 v g z z P P F Ws v (Geankoplis,1983) dimana : v1 = v2 P1 = P2 = 100 kPa = 2088,5547 lbf/ft² Z = 40 ft Maka :
40
0 0,6270 . / 0 . / . 174 , 32 / 174 , 32 0 2 2 ft ftlbf lbm Ws s lbf lbm ft s ft Ws = -40,6270 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa , = 75 % Ws = - x Wp -40,6270 = -0,75 x Wp Wp = 54,1693 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp =
lbm/s 54,1693ft.lbf/lbm 3600 45359 , 0 663,6203 x s lbf ft hp / . 550 1 = 0,0400 HpMaka dipilih pompa dengan daya motor = 0,5 Hp
4. Vaporizer Cl2 (V-112)
Fungsi : Menaikkan temperatur Cl2 serta mengubah fasanya dari cair menjadi gas
Jenis : 2 – 4 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 in OD tube 18 BWG, panjang = 12 ft, 2 pass - Fluida panas
Laju alir fluida panas = 85,0294 kg/jam = 187,4558 lbm/jam Temperatur awal (T1) = 350 °C = 662 °F
- Fluida dingin
Laju alir fluida dingin = 663,6203 kg/jam = 1463,0173 lbm/jam Temperatur awal (t1) = -34,72 °C = -30,496 °F
Temperatur akhir (t2) = 50 °C = 122 °F
Panas yang diserap (Q) = 189751,5710 kJ/jam = 179849,0806 Btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida Dingin Selisih
T1 = 662 °F Temperatur yang lebih tinggi t2 = -30,496 °F t1 = 540 F
T2 = 176 °F Temperatur yang lebih rendah t1 = 122 °F t2 = 206,496 F
T1 – T2 = 486 F Selisih t2 – t1 = 152,496 F t2 – t1 = -333,504 F 346,9345 540 206,496 ln 333,504 -Δt Δt ln Δt Δt LMTD 1 2 1 2 F 152,496 486 t t T T R 1 2 2 1 3,1870 ) 496 , 30 ( 662 152,496 t T t t S 1 1 1 2 0,2202
Dari Gambar 19, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,875
Maka t = FT LMTD = 0,875 346,9345 = 303,5677 F (2) Tc dan tc 2 176 662 2 T T T 1 2 c 419 F 2 122 496 , 30 2 t t t 1 2 c 45,752 F
Dalam perancangan ini digunakan vaporizer dengan spesifikasi: - Diameter luar tube (OD) = 1 in
- Jenis tube = 18 BWG
- Pitch (PT) = 11/4 in square pitch - Panjang tube (L) = 12 ft
a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, vaporizer untuk fluida panas steam dan fluida dingin heavy organics, diperoleh UD = 6 – 60, faktor pengotor (Rd) = 0,003
Diambil UD = 30 Btu/jamft2F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
F 5677 , 303 F . ft . jam Btu 30 Btu/jam 6 179849,080 Δt U Q A o o 2 D 19,7484 ft 2
Luas permukaan luar (a) = 0,2618 ft2/ft (Tabel 10, Kern, 1965)
Jumlah tube, /ft ft 0,2618 ft 12 ft 19,7484 a L A N 2 2 " t 6,2861 buah
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 8 tube dengan ID shell 6 in. c. Koreksi UD 2 " t ft 1328 , 25 ft2/ft 0,2618 8 ft 12 a N L A F . jam.ft Btu 5728 , 23 F 5677 , 303 ft 7484 , 19 Btu/jam 6 179849,080 Δt A Q U 2 2 D
Fluida panas : steam, tube (3) Flow area tube,at
’ = 0,639 in2 (Tabel 10, Kern, 1965) n 144 a N a ' t t t (Pers. (7.48), Kern, 1965) 2 144 0,639 8 t a 0,0178 ft2 (4) Kecepatan massa: t t a w G (Pers. (7.2), Kern, 1965) 0178 , 0 187,4558 t G 10560,8910 lbm/jam.ft2 (5) Bilangan Reynold:
Pada tc = 45,752 F
= 1,39 cP = 3,36255 lbm/ft2jam (Gambar 14, Kern, 1965) Dari tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh :
ID = 0,902 in = 0,0752 ft t t G ID Re (Pers.(7.3), Kern, 1965) 36255 , 3 10560,8910 902 , 0 Ret 236,07879
(6) Taksir jH dari Gbr. 24 Kern (1965), diperoleh jH = 3 pada Ret = 307,5783 (7) Pada tc = 45,752 F
c = 1,05 Btu/lbm.F (Gambar 2, Kern, 1965) k = 0,334 Btu/jam lbm ft.F (Tabel 4, Kern, 1965)
13 13 334 , 0 36255 , 3 05 , 1 . k c 2,1947 (8) 3 1 t i k . c ID k jH h 2,1947 0,07517 334 , 0 3 t i h 29,2559 26,3888 1 902 , 0 29,2559 t io t i t io h OD ID h h
(9) Karena viskositas rendah, maka diambil t = 1 (Kern, 1965)
F ft Btu/jam 3888 , 26 1 26,3888 2 o io t t io io h h h
Fluida dingin : bahan, shell (3’) Flow area shell
2 T ' s s ft P 144 B C D a (Pers. (7.1), Kern, 1965)
B = Baffle spacing = 5 in PT = Tube pitch = 11/4 in C = Clearance = PT – OD = 11/4 – 1 = 0,25 in 0,0417 1,25 144 5 25 , 0 6 s a ft2 (4’) Kecepatan massa s s a w G (Pers. (7.2), Kern, 1965) 35112,4155 0417 , 0 1463,0173 s G lbm/jam.ft2 (5’) Bilangan Reynold Pada Tc = 419 0F = 0,0125 cP = 0,0302 lbm/ft2jam
Dari Gambar 28, Kern, untuk 1 in dan 11/4 square pitch, diperoleh De = 0,72 in. De = 0,72/12 = 0,06 ft e s s G D Re (Pers. (7.3), Kern, 1965) 3710 , 69670 0302 , 0 35112,4155 0,06 Res
(6) Taksir JH dari Gambar 28, Kern, diperoleh JH = 190 pada Res = 90661,9912 (7’) Pada Tc = 419 0F c = 3,1242 Btu/lbmF k = 0,3200 Btu/jam lbm ft.F 6659 , 0 3200 , 0 0302 , 0 1242 , 3 . 13 13 k c (8’) 3 1 e H s o k . c D k J h 0,6659 674,7402 72 , 0 3200 , 0 190 s o h
F ft Btu/jam 7402 , 674 1 7402 , 674 2 o s s o o h h
(10) Clean Overall Coefficient, UC
F . ft . Btu/jam 25,3955 7402 , 674 26,3888 7402 , 674 26,3888 h h h h U 2 o io o io C (Pers. (6.38), Kern, 1965) (11) Faktor pengotor, Rd 0,00304 23,5728 25,3955 23,5728 3955 , 25 U U U U R D C D C d (Pers. (6.13), Kern, 1965)
Rd hitung Rd ketentuan, maka spesifikasi pendingin dapat diterima.
Pressure drop
Fluida panas : sisi tube (1) Untuk Ret = 236,0789
f = 0,0016 ft2/in2 (Gambar 26, Kern, 1965) s = 0,98 (Tabel 6, Kern, 1965) t = 1 (2) t φ s ID 10 10 5,22 n L 2 t G f t ΔP (Pers. (7.53), Kern, 1965) (1) (0,98) (0,07517) ) 10 10 (5,22 2) ( ) 12 ( 2 ) 8910 , 10560 ( (0,0016) t ΔP = 0,0011 psi
(3) Dari Gambar 27, Kern, 1965 diperoleh
2g' 2 V = 0,001 psi 0082 , 0 .0,001 0,98 (4).(2) 2g' 2 V . s 4n r ΔP PT = Pt + Pr = 0,0011 psi + 0,0082 psi = 0,0093 psi
Fluida dingin : sisi shell (1) Untuk Res = 69670,3710
f = 0,0013 ft2/in2 (Gambar 29, Kern, 1965) s =1 s = 0,99 (2) B L x 12 1 N 5 12 x 12 1 N = 28,8 (Pers. (7.43), Kern, 1965) Ds = 28,8/6 = 0,2083 ft (3) s .s. e D . 10 10 . 22 , 5 1) (N . s D . 2 s G f. s P (Pers. (7.44), Kern, 1965) (1) (0,99) (0,06) 10 10 . 22 , 5 (28,8) (0,2083) 2 5) (35112,415 0,0013 s P = 0,0037 psi
Ps yang diperbolehkan = 10 psi
5. Blower Cl2 (G-113)
Fungsi : Memompa gas Cl2 dari vaporizer menuju Heater Jenis : Blower sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Tekanan = 100 kPa
Temperatur = 50 oC = 323,15 K Laju alir = 0,6636 kmol/jam Laju alir volum gas Q =
kPa 00 1 K 323,15 x kPa/kmol.K m 8,314 x kmol/jam 0,6636 3 = 17,8293 m3 /jam Daya blower dapat dihitung dengan persamaan,
33000 Q efisiensi 144 P (Perry, 1999) Efisiensi blower, = 75 Sehingga, 33000 17,8293 0,75 144 P = 0,0584 Hp
Maka dipilih blower dengan daya 0,5 Hp.
6. Heater 1 Cl2 (E-114)
Fungsi : Menaikkan temperatur Cl2 sebelum diumpankan ke reaktor Jenis : DPHE Dipakai : pipa 2 x 1 4 1 in IPS, 12 ft hairpin Jumlah : 1 unit Fluida panas
Laju alir fluida masuk = 73,2169 kg/jam = 161,4165 lbm/jam Temperatur awal (T1) = 350°C = 662°F
Temperatur akhir (T2) = 80°C = 176°F Fluida dingin
Laju alir fluida dingin = 663,6203 kg/jam = 1463,0400 lbm/jam Temperatur awal (t1) = 50°C = 122°F
Temperatur akhir (t2) = 135°C = 275°F
Panas yang diserap (Q) = 189751,5710 kJ/jam = 179849,0806 Btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida Dingin Selisih
T1 = 662F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 275F t1 = 387F
T2 = 176F Temperatur yang lebih rendah t1 = 122F t2 = 54F
T1 – T2 = 486F Selisih t2 – t1 = 153F t2 – t1 = -333F 169,0835 387 54 ln 333 -t t l L 1 2 1 2 n t t MTD F (2) Tc dan tc
419 2 176 662 2 T T T 1 2 c F 198,5 2 275 122 2 t t t 1 2 c F
Fluida panas : anulus, steam (3) flow area ft 0,1723 12 2,067 D2 (Tabel 11, kern) ft 0,1383 12 1,66 D1
2 2 2 2 1 2 2 a 0,0083ft 4 1383 , 0 0,1723 4 D D a
0,0761 1383 , 0 1383 , 0 0,1723 D D D diam Equivalen 2 2 1 2 1 2 2 (4) kecepatan massa 2 a a a ft . jam lbm 19520,3185 0,0083 161,4165 G a W G (5) Pada Tc = 419 0F , μ = 0,0221 cP (Gbr. 15, kern) μ = 0,0221 cP = 0,0221 x 2,42 = 0,0535 lbm/ft.jam 27793,5312 0,0535 3185 , 19520 0761 , 0 Re G D Re a a a a (6) JH = 100 (Gbr.24, kern) (7) Pada Tc = 419 0F , c = 0,12 Btu/lbm .0F (Gbr.3, kern) k = 0,0563 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft) 0,4849 0,0563 0,0535 . 0,12 k . c 13 13 (8) 14 , 0 W 3 1 o k . c h e H D k J (pers. (6.15b), kern)) F )( ft Btu/(jam)( 8485 , 35 1 0,4849 0,0761 0,0563 100 0 2
Fluida dingin : inner pipe, Cl2
(3’) 0,115ft 12 1,38 D (Tabel 11, kern) 2 2 p 0,0104ft 4 D a (4’) kecepatan massa 2 p p p ft . jam lbm 140925,912 0,0104 1463,0400 G a W G (5’) Pada tc = 198,5 0F , μ = 0,0165 cP (Gbr. 15, kern) μ = 0,0165 cP = 0,0165 x 2,42 = 0,03993 lbm/ft.jam 2 405872,273 0,03993 912 , 140925 115 , 0 Re G D Re p p p p (6’) JH = 140 (Gbr.24, kern) (7’) Pada Tc = 198,5 0F , c = 0,115 Btu/lbm .0F (Gbr.3, kern) k = 0,0266 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft) 0,5568 0,0266 0,03993 . 0,115 k . c 13 13 (8’) 14 , 0 W 3 1 i k . c h e H D k
J (pers. (6.15a), kern)
) F )( ft Btu/(jam)( 18,0309 1 0,5568 0,115 0,0266 140 0 2 (9’) 14,9895Btu/(jam)(ft )( ) 1,66 1,38 0309 , 18 h hio i 2 0F OD ID (pers.6.5,kern)
(10) clean averall coefficient, Uc ) )( ft Btu/(jam)( 10,5699 35,8485 14,9895 35,8485 14,9895 h h h h U 2 0 o io o io C F (11) UD Rd ketentuan = 0,002 F ft2 btu/jam 10,3511 U 0,002 10,5699 1 U 1 U 1 D C D RD
(12) luas permukaan yang diperlukan Q = UD x A x Δ t 2 D ft 102,7595 169,0835 10,3511 6 179849,080 U Q A t
Panjang yang diperlukan 236,2287ft 0,435
102,7595
Berarti diperlukan 10 pipa hairpin 12 ft.
(13) luas sebenarnya = 10 x 12 x 2 x 0,435 = 104,4 ft2
Pressure drop
Fluida panas : anulus, steam
(1) De’ = (D2 – D1) = (0,1723 - 0,1383) = 0,0339 ft Rea’ 14376,4017 0,0535 22669,6428 0339 , 0 De' a G F 0,0082 14376,4017 264 , 0 0035 , 0 0,42 (pers.(3.47b),kern) s = 1, ρ = 1 x 62,5 = 62,5 (2) ΔFa 0,0367ft 0,0339 62,5 10 18 . 4 2 240 69,6428 0,0064x226 4 2 4 2 8 2 2 2 e a D g L fG (3) V 0,1008Fps 62,5 3600 22669,6428 3600 a G Fi 0,0016ft 2 , 32 2 0,1008 10 ' 2 12 2 2 g V
ΔPa 0,0166 psi 144 62,5 0,0016) (0,0539
Pa yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida dingin : inner pipe, Cl2
(1’) Rep’= 405872,2732 F 0,0047 2 405872,273 264 , 0 0035 , 0 0,42 (pers.(3.47b),kern) s = 0,98 , ρ = 1253 (2’) ΔFp 0,0006ft 0,115 1253 10 . 18 . 4 2 240 140925,912 x 0,0045 4 2 4 2 8 2 2 2 D g L fGp (3’) ΔPp 0,0051psi 144 1253 0,0006
Pp yang diperbolehkan = 10 psi
7. Ekspander CO (G-122)
Fungsi : Menurunkan tekanan CO dari tangki penyimpanan sebelum diumpankan ke heater
Jenis : Ekspander centrifugal Jumlah : 1 unit
Data:
Laju alir massa = 266,7359 kg/jam
campuran = 298,5139 kg/m3 = 18,636 lbm/ft3
Laju alir volumetrik (Q) = m jam
m kg jam kg / 0,8935 / 5139 , 298 / 7359 , 266 3 3 = 0,3857 ft3/mnt = 0,0067 ft3/detik Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan :
De = 3,9 (Q)0,45( )0,13 (Timmerhaus,1991) = 3,9 (0,0067 ft3/detik)0,45(18,636 lbm/ft3)0,13
= 0,5996 in
Diameter dalam (ID) = 1,049 in = 0,0874 ft
Diameter luar (OD) = 1,315 in = 0,1096 ft
Luas penampang (A) = 0,275 ft2 Tekanan masuk (P1) = 15 atm = 220,44 psi Tekanan keluar (P2) = 1 atm = 14,696 psi Temperatur masuk = -1850C Rasio spesifik (k) = 1,4 Daya (P) = 1 4 , 1 1 4 , 1 1 4 , 1 44 , 220 0067 , 0 1 4 , 1 1 1 1 1 2 2 1 x x k k k P P Q x P x k P = -0,0073 HP
Jika efisiensi motor adalah 75 %, maka :
P = -0,0097 hp 75 , 0 0,02806 - 8. Heater 2 CO (E-122)
Fungsi : Menaikkan temperatur CO sebelum diumpankan ke Reaktor Jenis : DPHE Dipakai : pipa 2 x 1 4 1 in IPS, 12 ft hairpin Jumlah : 1 unit Fluida panas
Laju alir fluida masuk = 8,9386 kg/jam = 19,7063 lbm/jam Temperatur awal (T1) = 350°C = 662°F
Temperatur akhir (T2) = 80°C = 176°F Fluida dingin
Laju alir fluida dingin = 266,7359 kg/jam = 588,0551 lbm/jam Temperatur awal (t1) = -156°C = -248,8°F
Temperatur akhir (t2) = 135°C = 275°F
Panas yang diserap (Q) = 19947,3977 kJ/jam = 18906,4107 Btu/jam (1) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 662F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 275F t1 = 387F
T2 = 176F Temperatur yang lebih rendah t1 = -248,8F t2 = 424,8F
T1 – T2 = 486F Selisih t2 – t1 = 523,8F t2 – t1 = 37,8F 405,6065 387 424,8 ln 37,8 Δt Δt ln Δt Δt LMTD 1 2 1 2 F (2) Tc dan tc 419 2 176 662 2 T T T 1 2 c F 13,1 2 275 8 , 248 2 t t t 1 2 c F
Fluida panas : anulus, steam (3) flow area tube
ft 0,1723 12 2,067 D2 (Tabel 11, kern) ft 0,1383 12 1,66 D1
