2
DAFTAR ISI
Mata Kuliah Semester 6 ...4
Teknik Reaksi Kimia 2 ...5
TRK 2015 ...6
TRK 2014 (Prof. Dr. Ir. Slamet, M.T.) ...7
TRK 2014 (Dr. Ir. Setiadi, M.Eng) ...9
TRK 2013 ...12
Simulasi Proses Kimia ...14
SPK A ...15
SPK B ...18
SPK C ...21
SPK 2012 A ...23
SPK 2012 B ...26
Perancangan Produk Kimia...28
PPK 2012 ...29
Perancangan Alat Proses ...32
PAP 2015 Kolom Distilasi ...33
PAP 2015 Peralatan Transportasi Fluida...34
PAP 2013 ...36
PAP 2012 ...38
PAP 2011 ...41
PAP 2015 Tank & Process Vessel Modul B ...43
PAP 2015 Tank & Process Vessel Modul A ...44
Simulasi Sistem Bioproses ...45
SSB 2014 ...46 SSB 2013 ...48 SSB A ...51 SSB 2011 ETOH-B ...53 SSB 2011 ETOH-C ...55 Rekayasa Bioreaktor ...57 RB 2012 ...58 RB 2013 ...59
3
Mata Kuliah Pilihan ...61
Teknologi Kemasan 2015 ...62
Transportasi dan Pemanfaatan gas Bumi 2015 ...63
Pencegahan Pencemaran ...65
Pengolahan Minyak Bumi...68
Teknologi Pelepasan Terkendali Obat 2015 ...69
Eksplorasi & Produksi Hidrokarbon 2015 ...72
Kuis Teknologi Obat & Kosmetik ...75
5
6 SOAL UTS TEKNIK REAKSI KIMIA 2 2015
Hari, Tanggal : Senin, 30 Maret 2015 Waktu : 120 menit
Sifat Ujian : Open Book
Dosen : Prof. Dr. Ir. Slamet, MT
1. Reaksi elementer fasa gas: 2A + B → C dilangsungkan dalam reaktor kontinyu pada suhu dan tekanan konstan (500 K dan 16,4 atm). Umpan A dan B masuk rekator dengan laju molar sama (FA0 = FB0 = 5 mol/s). Jika diketahui konstanta laju reaksi k = 10 dm6 mol-2 s-1:
a. Berapa liter volume reactor CSTR dan PFR yang dibutuhkan untuk mendapatkan konversi 90%?
b. Untuk mendapatkan konversi yang sama di kedua rekator tersebut, berapa konversinya agar waktu tinggal di CSTR sama dengan 5 kali dari waktu tinggal di PFR?
2. Reaksi reversible, elementer, fasa cair: A ↔ B dilangsungkan dalam reaktor pipa secara adiabatic. Umpan A murni dengan konsentrasi 2 M dan suhu 310 K dimasukkan ke dalam reaktor dengan laju alir 10 liter/s. Diketahui CpA = CpB = 50
cal.mol-1.K-1 dan ΔH°R = -10.000 cal.mol-1 A. Diketahui konstanta laju reaksi (k) pada
suhu 390 K dan 480 K masing-masing 2,0 dan 13,3 s-1, sedangkan konstanta kesetimbangan (Ke) sebagai fungsi suhu (T dalam Kelvin) adalah:
Ln(Ke) = 12,15 – (0,027)T
a. Jika digunakan 3 buah PFR seri yang diselingi dengan interstage cooler (yang dapat mendinginkan hingga 310 K). Berapa suhu dan konversi yang dihasilkan pada setiap reaktor, dengan asumsi konversi di setiap PFR dapat mendekati kesetimbangannya.
b. Hitunglah berapa volume PFR pertama (yang paling depan).
c. Berika analisis (tidak harus dengan perhitungan), bagaimana besarnya volume PFR kedua dan ketiga bila dibandingkan dengan volume PFR yang pertama, dan mengapa demikian?
7 SOAL UTS TEKNIK REAKSI KIMIA 2 2014
Hari, Tanggal : Senin, 7 April 2014 Waktu : 150 Menit
Sifat Ujian : Open Book
Dosen : Prof. Dr. Ir. Slamet, MT
1. Reaksi elementer fasa gas (X Y + Z) dilangsungkan di dalam Reaktor Kontinyu berkatalisis PADAT, dengan jenis PFR (PBR) dan/atau CSTR (fluidized bed). Kedua reaktor tersebut dirancang sedemikian rupa sehingga dapat beroperasi secara ADIABATIS dengan suhu umpan 450 K atau secara ISOTERMAL pada suhu 700 K. Umpan A murni masuk ke reaktor dengan laju alir 20 lt/ detik pada tekanan 10 atm. Pressure drop dalam kedua jenis reaktor tersebut cukup kecil, sehingga dapat diabaikan. Diketahui konstanta laju reaksi (k‘) pada suhu 450 K = 0,133 lt/ (kg-kat.det), energy aktivasi (E) = 31,4 kJ/mol, serta kapasitas panas Cpx, CpY dan CpZ masing-masing 40, 25, dan 15 J/(mol.K). Buatlah beberapa perhitungan terkait dengan volume/berat katalis, untuk menjawab beberapa pertanyaan berikut:
a. Jika kedua jenis reaktor bekerja secara ADIABATIS, reaktor mana yang paling efektif untuk mendapatkan konversi 80% dan 90%.
b. Jika kedua jenis reaktor bekerja secara ISOTERMAL, reaktor mana yang paling efektif untuk mendapatkan konversi 80% dan 90%.
c. Bandingkan antara kedua jawaban (a) dan (b), buat analisis dan kesimpulannya.
d. Jika kedua jenis reaktor bekerja secara ADIABATIS dan Anda diberi kebebasan untuk menentukan jenis & jumlah reaktor yang disusun seri, bagaimana rekomendasi Anda untuk mendapatkan konversi akhir 90%. e. Jika tiap jenis reaktor bekerja secara ADIABATIS, pada konversi berapa yang
memberikan berat katalis pada kedua jenis reaktor SAMA persis.
2. Suatu ketika tibalah saatnya Anda untuk mengganti katalisis ‗padat berpori‘ pada reaktor heterogen Anda (PBR). Ketika supplier langganan Anda datang, ternyata
8 katalis yang dibawa memiliki ukuran pelet yang lebih besar, yaitu 1,5 kali dari ukuran yang biasa Anda gunakan, meskipun masih tetap dalam bentuk pelet. Untuk menebus kesalahannya, supplier tersebut menawarkan harga yang sangat murah, yaitu ½ kali dari harga normalnya. Bagaimana sikap Anda terhadap tawaran supplier tersebut (menolak, menerima, atau bagaimana)? Berikan analisis dan rekomendasi (dari berbagai sudut pandang) yang memperkuat jawaban Anda.
9 SOAL UTS TEKNIK REAKSI KIMIA 2 2014
Hari, Tanggal : Senin, 9 Juni 2014 Waktu : 90 Menit
Sifat Ujian : Buku terbuka
Dosen : Dr. Ir. Setiadi, M.Eng.
1. Dalam berbagai aplikasinya di industri, jenis reaktor multifasa sangat banyak ditemui baik dalam berbagai bentuk sistem kontak fasanya : gas-cair, gas-padat, cair-padat maupun gas- cair-padat. Berbagai bentuk desain reaktor untuk melangsungkan reaksi kimia sanat menyesuaikan tergantung pada karakteristik/perilaku yang dominan setiap proses reaksi kimia yang ditangani. Bahkan diperlukan pengetahuan tentang rate controlling step mass transfernya maupun reaksi kimianya ganda. Uraikanlah kembali dari tugaas reaktor multifasa yang telah anda buat dengan tinjauan beberapa poin-poin berikut :
a. Tinjauan reaktor dan reaksinya (reaktor untuk fasa apa?)
b. Gambarkan reaktor dan berbagai profil kelengkapan didalamnya serta berbagai fungsinya!
c. Kupas fenomena, prinsip dasar beserta perumusan rumus, formula kinetikanya, formula mass transfer, dan lain-lain.
d. Analisalah apa yang tersirat/muatan keilmuan apa yang terkandung dalam pada gambar profil konsentrasi dibawah ini.
10 2. RTD-Reaktor Non Ideal
Tahapan analisis reaktor non-ideal adalah menggunakan data RTD (Residence Time Distribution) yakni pendekatan statistic menggambarkan karakteristik aliran fluida tentang distribusi waktu tinggal elemen fluida/atom/molekul selama berada di dalam unit proses (reaktor). Jelaskan :
a. Bagaimana mendapatkan kurva C, kurva E, dan kurva F yang merupakan hasi analisis RTD
b. Jelaskan fenomena yang terlihat seperti yang diilustrasikan pada gambar di bawah.
c. Jelaskan mengapa pada posisi aliran fluida semakin menjauh titik inlet reaktor/mendekati dinding exit keluar reaktor, maka molekul/partikel fluida semakin mengalami penyebaran (spread away).
3. Analysis of non-ideal reactors is carried out in three levels: First Level: Model the reactors as ideal and account or correct for the deviations; Second Level: Use of macro-mixing information (RTD); Third Level: Use of micro-mixing information – models for fluid flow behavior. Jelaskan bagaimana menganalisis dan mendiagnosa kesalahan operasi (faulty operation) sehingga reaktor mengalami penyimpangan dari kondisi idealnya. Dengan bantuan Gambar 13-11, 13-12, dan 13-13 berilah penjelasannya. Serta berilah analisis dari Gambar 13-15, 13-16, dan 13-17.
12 SOAL UTS TEKNIK REAKSI KIMIA 2 2013
Hari, Tanggal : 25 Maret 2013 Waktu : -
Sifat Ujian : -
Dosen : Prof. Dr. Ir. Slamet, MT
1. Reaksi elementer fasa gas ( A B + C ) dilangsungkan secara isotermal pada suhu 127OC di dalam reaktor BATCH berpengaduk (volume konstant 20 dm3), dengan NA0 = 20 mol. Reaktor tersebut hanya dapat beroperasi dengan baik jika tekanan dalam reaktor < 60 atm. Jika diketahui konstanta laju reaksi pada suhu 127 oC ( k = 0.865 min-1), buatlah analisis (berdasarkan hasil perhitungan) apa yang kira-kira akan terjadi jika reaktor tersebut dioperasikan selama 3 menit.
2. Suatu reaksi reversible endotermis akan dilangsungkan dalam reaktor pipa berisi tumpukan katalis padat (PBR) . Jika reaktor tesebut beroperasi secara ‗non-adiabatis‘ dan katalisnya berupa ‗pelet berpori‘, buatlah analisis terhadap pengaruh perubahan diameter reaktor/pipa dan diameter pelet katalis. Pada kondisi seperti apa yang menurut anda dapat memberikan hasil paling optimal?
3. Reaksi reversible, elementer, fasa cair:A B dilangsungkan dalam PFR secara adiabatis. Umpan A murni dengan konsentrasi 2 M dan suhu 300 K dimaksudkan ke dalam reaktor dengan laju alir 10 dm3/ s. Diketahui CpA = CpB = 50 cal /(mol.K) dan ΔHoR = -12.000 cal/mol A. Data konstanta laju reaksi (k) dan konstanta kesetimbangan (Ke) dapat dilihat pada Tabel berikut. Jika digunakan 3 buah PFR seri yang diselingi dengan interstage cooler (yang dapat mendinginkan hingga 300 K) berapa konversi yang dihasilkan, dengan asumsi konversi di setiap PFR dapat mencapai 95% dari konversi kesetimbangan.
13 T, K K, s-1 Ke
320 0.25 32
15 SOAL UTS SIMULASI PROSES KIMIA A
Hari, Tanggal : -
Waktu : 120 menit Sifat Ujian :
Dosen :
1. Gas alams sebanyak 1 MMSCFD pada tekanan 196 psia dan suhu 96 oF dapat dianggap sebagai 100% CH4. Misalkan kandungan hidrokarbon di dalam gas alam
tersebut dapat dirubah menjadi syn gas ( H2 dan CO ) melalui reaksi oksidasi parsial
dan kemudian syn gas tadi dapat direaksikan menjadi methanol ( CH3OH ). Jika 95%
kandungan hidrokarbon dapat dirubah menjadi syn gas dan 95% gas dapat dikonversikan menjadi methanol, maka
Berapa ton kah methanol yang dapat dihasilkan dari 1 MMSCFD gas alam ?
Berapa MMBTU gas alam yang diperlukan untuk memproduksi 1 ton methanol ?
2. Gambar dibawah ini adalah salah satu diagram yang dapat digunakan untuk memproduksi LPG dan kondensat dari aliran gas alam. Feed gas merupakan gas alam yang telah diinjeksikan etilene glikol untuk menyerap air yang akan dipisahkan di separator 3 fasa. Kondisi operasi seperti terlihat pada Gambar 1 dan penurunan tekanan fluida yang mengalir di cooler E100 adalah 10 psi.
a. Tentukan kondisi operasi di Deethanizer, Debutanizer, dan Condensate Stabilizer jika produk LPG yang dihasilkan harus mempunyai spesifikasi fraksi mol total komponen C3 dan C4 ≥ 98%, sementara untuk kondensat yang dihasilkan harus memiliki RVP lebih kecil ≤ 10 psia dan komposisi C5+ ≥ 62.5%
b. Tentukan juga berapa harga produk yang anda hasilkan per hari jika sales gas dijual dengan harga $4/MMBTU, produk LPG dijual dengan harga $900/ton dan kondensat
$70/bbl
16 dengan harga $4/MMBTU
Stream FeedGas FDeC2 Condens1 Condensate GHV
(BTU/SCF)
T -25 oF 105 oF
P 490 psia 265 psia 15 psia
Molar Flow 10 MMSCFD %C1 68.10 1010 %C2 12.13 1769 %C3 14.37 2518 %IC4 1.73 3256 %nC4 2.16 3264 %iC5 0.72 4001 %nC5 0.50 4009 %nC6 0.19 4756 H2O 0.06 Ethyl Glycol 0.04 Mix 100: Equilize All
18 SOAL UTS CHEMICAL PROCESS SIMULATION B
1. 10 MMSCFD of natural gas at 600 psia and 120°F has compositions as follow:
Component
Mole Fraction
GHV (BTU/SCF)
N2 0.0021 0 C1 0.6947 1010 C2 0.1087 1769 C3 0.1063 2518 iC4 0.0298 3256 nC5 0.0226 3264 iC5 0.0098 4001 iC5 0.0090 4009 C6 0.0090 4756 C7 0.0080 5503
Will be used as a feed for LPG production as shown in the Figure 1. The specification of LPG are :
Component % Vol
C2 Max. 0.2%
C3 and C4 Min. 97.5%
C5+ Max. 2.0%
RVP (Reid Vapor Pressure 10 Psia) for the condensate is 12 Psia. The known variable are :
T3=92°F, T5a=30 F, T5=45°F, P4=550psia, P4a= 560psia, P5b= 455psia, P6a= 180psia, P6b=190psia, PLPG= 150psia, and Ptostab= 160psia. Procedure:
1. Obtain specification in the DeMethanizer (n=10) and run the column 2. Obtain specification in the DeEthanizer (n=14) and run the column
19 3. Obtain specification in the DeButanizer (n=10) and rn the column to
produced LPG.
4. Obtain specification in the Stabilizer (n-10) and run the column to produced condensate.
If the price of Feed is US$7500/MMSCF what is the value of Feed per day?
After the process the products are: Stream 5 (USD3350/MMSCF), Stream 7 (US$2200/MMSCF), LPG (US$ 900/tonne) and condensate (US$ 80/barrel). Calculate the total value of the products per day
How many dollars the difference value of the product and feed per day?
2. Refigeration system can be conducted using process diagram as follow: The known variables are:
Stream 2: Mole fraction of propane = 1
Stream 3: Vapor fraction = 1
Stream 4: Vapor fraction = 0 and T = 105°F
Stream 7: Temperature = 14°F
Pressure drop or all stream in heat exchanger = 5 psi
All mixer equalize all
Pressure drop in cooler = 0 psia
QC = 1e+8 BTU/hr
Stream 8: Vapor Fraction = 1
Please find the pressure in Stream 5, which give minimum total power in the compressors
20 .
21 SOAL UTS CHEMICAL PROCESS SIMULATION C
1. Natural gas and mixed-refrigerant stream will be cooled based process flow diagram shown below in three stage heat exchanger. Refrigerant will used Vapor-cycle refrigerant in E100, E101, E102, E100*, E101*, and E102* using propane as a cooling fluids. Assume that pressure drop of propane stream in all evaporator (E100, E102, E100*, E101*, and E102) are 0 psia. How many lb mol/hr are propane needed in each evaporate ?
Table 1. Composition of natural gas and mixed refrigerant streams
Stream N2 C1 C2 C3 iC4
NG 0.0043 0.8872 0.0673 0.0313 0.0099
MR 0.02 0.4 0.47 0.11
P1:VF ( Vapor Fraction ) = 1, P2:YC3=1
E-103 ( Cooler) and E-104 ( Cooler ) : ΔP psia P3: VF =1,
P4:VF= 0 and T4 = 100 OF
P5 :TP5 = TNG1 – 5OF for E -100, TP5= TNG2 – 5O F for E101, and TP5 =
TNG3 – 5OF for E102
P5: TP5 = TMR1 – 5OF for E* -100, TP5= TMR2 – 5OF for E*101, and TP5 =
TMR3 – 5OF for E*102
23 SOAL UTS SIMULASI PROSES KIMIA 2012 A
Hari, Tanggal : - Waktu : 2,5 Jam Sifat Ujian : - Dosen : -
1. Gas alam sebanyak 1 MMSCFD mempunyai komposisi sebagai berikut:
Komponen Fraksi mol BTU/scft
C1 0.90 1010
C2 0.10 1769
Misalkan kandungan hidrokarbon di dalam gas alam tersebut dapat dirubah menjadi syngas melalui reaksi oksidasi parsial di dalam reaktor pembentukan syn gas dan kemudian syn gas tadi dapat direaksikan menjadi methanol di dalam reaktor pembentukan methanol. Jika 95% kandungan hidrokarbon dapat dirubah menjadi syn gas dan 95% syn gas dikonversikan menjadi methanol, maka
a. Berapa ton kah methanol yang dapat dihasilkan dari 1 MMSCFD gas dengan komposisi seperti di atas ?
b. Berapa MMBTU gas alam yang diperlukan untuk memproduksi 1 ton methanol ?
Note:
Reaksi oksidasi parsial : Hidrokarbon + O2 → H2
Reaksi pembentukan methanol : CO + H2 → CH3OH
2. 10 MMSCFD gas alam pada tekanan 600 psia dan 96oF mempunyai komposisi sebagai berikut: Ko m p o n e n
Fraksi mol GHV (BTU/scf)
C1 0.6811 1010.0
C2 0.1475 1769.6
24 iC4 0.0162 3251.9 nC4 0.0321 3262.3 IC5 0.0039 4000.9 nC5 0.0038 4008.9 C6 0.0022 4755.9 C7 0.0016 5502.5
Gas alam dapat langsung dijual dengan harga $ 5/MMBTU. Untuk menambah Revenue,dari gas alam tersebut dapat diambil propana dan butananya yang dapat dijual sebagai LPG dengan harga $ 600/ton LPG dan kondesornya dengan harga $ 110/bbl. Jadi dari modifikasi ini yang dapat dijual adalah Gas dengan harga $ 5/MMBTU, LPG dengan harga
$ 600/ton dan kondensat dengan harga $ 110/bbl.
Unit proses yang dapat mengambil LPG dan konedensat dari gas alam diatas dapat dilihat pada gambar dibawah dan anda tinggal menentukan kondisi di deethanizer, di debutanizer dan condensate stabilizer , kemudian hirung berapa revenue tambahan yang bisa anda dapatkan dari unit proses yang diusulkan.
Adapun spesifikasi LPG yang harus dipenuhi adalah:
Sementara kondensatnya mempunyai Reid Vapor Pressure ( RVP ) = 12 psia
Komponen %Vol
C2 Maksimummm 0.2%
C3 dan C4 Minimum 97.5%
26 SOAL UTS SINTESIS DAN ANALISIS PROSES KIMIA 2012 B
Hari, Tanggal : Kamis, 5 April 2012 Waktu : -
Sifat Ujian : -
Dosen : Belum Diketahui
4. Suatu pabrik kimia ingin memanfaatkan 48 juta kg/th kelebihan produksi ethylene-nya. Salah satu alternatif adalalah dengan membangun pabrik baru ethanol yang dapat memanfaatkan sebagian besar kelebihan produksi ethylene tersebut. Bagian marketing percaya bahwa mereka bisa menjual 150000 m3 alkohol per tahun ( 85,44 % mol ethanol – 14, 56% mol air, atau 93,7 % berat ethanol , dengan density = 810 kg/m3 ). Diketahui bahwa aliran ethylene mempunyai komposisi 90% ethylene, 8% prophylene dan 2% methane. Reaksi yang terjadi adalah :
Ethylene + air <-> Ethanol
2 Ethanol <-> Diethyl Ether + air
Proses ini berlangsung pada temperatur sekitar 523-575 K pada tekanan 1000 psia dengan konversi ethylene sebesar 7%. Selain itu proses ini juga memproduksi sejumlah kecil croton aldehid. Kehadiran prophylene dan air juga menghasilkan isoprophyl alcohol dengan konversi sekitar 0.7%.
a. Tentukan apakah kita memerlukan proses batch atau kontinu, jelaskan alasannya
b. Gambarkan alternatif input-output recycle structure disertai dengan jenis komponen di masing-masing streamnya.
5. Dengan mengasumsikan bahwa selektifitas (S) untuk memproduksi ethanol adalah 0.95 serta daftar harga komponen sbb :
6. Komponen Harga
Ethanol ( 93.7%) Rp 10000/lt
Diethyl Ether Rp 4000/kg
Ethylene ( dengan purity seperti feed) Rp 5000/kg Note: harga bahan lain dapat diabaikan
27 b. Jika annual operating cost yang diperkirakan sebesar Rp 200 Milyar/th dan
28
29 SOAL UTS PERANCANGAN PABRIK DAN PRODUK KIMIA 2012
Hari, Tanggal : Rabu, 4 April 2012 Waktu : -
Sifat Ujian : -
Dosen : Ir. Dijan Supramono, M.Sc. ; Ir, Dewi Tristantini, M.T., PhD
Plant Design Problems
1. Considering process to make acetaldehyde by dehydrogenation of ethanol ove a silver catalyst (300 oC, 1 atm ). The following design constrains must be satisfied:
a. Ethanol decomposes to form acetaldehyde and hydrogen (C2H5OH
C2H5OH + H2). The equilibrium limit of the reaction is about 35% conservation so that a recycle stream is required
b. Acetaldehyde reacts to form a number of side product, includingAcetaldehyde reacts to form a number of side-product, including acetic acid, athyl acetate and butanol. Only ethyl acetate is considered here ( C2H3OH ½ C2H5- CO-OCH3 ). The conservation of the reaction is 25%.
c. Boiling points of components at 1 atm are follows:
Boiling Point Hydrogen -252.7 Ethanol 78.4 Butanol 117 Acetaldehyde 20.2 Ethyl acetate 77.1 Questions:
a. If you are suggested to create hererogeneous mixture of the reacor output with fairly cheap cost, how to achieve this ?
30 b. Which component(s) can be separated using one equilibrium stage as a result
of your action above ? why can this be achieved?
c. In order to save the use of energy in distilation columns, components with high composition should be separated first and components which are difficult to separate should be separated Lter. What order of separation do you suggest to satisfy these rules ? ( which components are separated first, second, third etc?) d. Based on your answer above, build a flowsheet involving a reactor, separator (
such as distilation units), compressors ( if any ) by assuming perfect splits in separation.
2. Question reffering to Figure 1,
a. For the case compressing air to high pressure for the combuster, in order to save electicity power, it refers using some compressors in series to using a single compressor.
Please explain this using a thermodynamic formulation to support your explanation b. Why do you need 3 stages of condensate heating before the steam formed is fed into
a steam turbine ?
c. As implied by the flowsheet, what condition is conducive to support the work of the stripper ? How is the condition created ?
Chemical Product Design Problems
31 down the comparison among them for 8 matters in a table below:
Number A matter of Commodity Product Chemical Product
1 Capacity Huge, bulk Limited
2 Price
8
2. Write down a process flow diagram describing a creation of a chemical product, starting from needs until the emergence of the product ready to be solved to market 3. Mention and explain 5 needs and their related chemical products to fulfil the needs that
33 SOAL UTS PERANCANGAN ALAT PROSES 2015 KOLOM DISTILASI
Hari, Tanggal : Selasa, 24 Maret 2015 Waktu : 2,5 Jam
Sifat Ujian : Open Book
Dosen : Ir. Abdul Wahid Surmin, M.T.
Komponen Mol Umpan
C2 0.2
C3 8.9
iC4 63.3
nC4 27.6
100.0
Umpan dengan laju alir 100 kmol pada suhu 100 derajat Celcius dan tekanan 2200 kPa, 95% propane ingin direkambil kembali pada distilat dengan kemurnian 94%. Tekanan pada reboiler adalah 1900 kPa.
2. Tentukan jumlah tray aktual (gunakan metode short-cut column pada simulasi Unisim)
3. Tentukan diameter kolom 4. Tentukan efisiensi tray
34 SOAL UTS PERANCANGAN ALAT PROSES 2015 PERALATAN TRANSPORTASI
FLUIDA
Hari, Tanggal : Selasa, 17 Maret 2015 Waktu : 2,5 Jam
Sifat Ujian : Open Book
Dosen : Ir. Abdul Wahid Surhim, MT
1. Berikut ini adalah data-data bagian pipa dari sebuah jaringan pipa transmisi gas:
Q = 25.7 MMSCFD, Ta = 90 oF, P1 = 425 psia, P = 9 psia, L = 8280 ft, SG = 0.7, Za = 0.925, MWudara = 28.96, R = 10.731, E = 1.0, viskositas gas diabaikan.
a. Hitung tekanan rata-rata (Pa) menggunakan rumus Campbell:
2 1 2 1 2 1 3 2 P P P P P P Pab. Pilihlah diameter pipa yang sesuai menggunakan rumus Panhandle A:
0.5397
0.0793 4603 . 0 619 . 2 5 . 0 2 2 2 1 09 . 403 G a a s s L Z T SG D P P E P T Q c. Hitung erosional velocity (ve)—sebagai batas maksimum kecepatan gas melalui pipa—menggunakan persamaan API RP 14E untuk layanan kontinyu:
5 . 0 100 G e v (ingat rumus PaVG=nRTaZa)
d. Hitung kecepatan gas (vG) menggunakan laju alir aktual: a s a a s a Z T T P P Q Q
Apakah diameter pipa yang didapatkan memenuhi kriteria ve > vG?
2. Makanan cair pada suhu 50oC (tekanan uapnya 12349 Pa) dipompa pada laju 5 m3/jam dari tangki A yang memiliki tekanan absolut 12350 Pa, ke tangki B yang tekanan absolutnya 101325 Pa, melalui pipa NPS 2‖ sch. 40 dengan kekasaran absolut 0,000046. Level cairan di tangki A berada 2 m di bawah pompa dan discharge-nya di tangki B adalah 4 m di atas pompa. Jika panjang pipa pada suction line adalah 3 m, discharge line 15 m, dan ada satu elbow 90o pada suction line, dua elbow 90o pada
35 discharge line, dan satu globe valve pada discharge line, tentukan gambar skema sistemnya, hitung BHP dan cek NPSHA apakah sudah memenuhi NPSHR (4 ft). Viskositas dan densitas cairannya 0,003 Pas dan 1033 kg/m3, dan efisiensi pompa 70%. Asumsikan bahwa level cairan di tangki A tetap. Tambahan: gunakan panjang pipa ekuivalen (Le) untuk fitting, valve dan sudden contraction (entrance from the tank to the pipeline) serta sudden expansion (exit from the pipeline)
3. Berikut adalah informasi kompresor sentrifugal:
Kondisi operasinya: P1 = 750 psia, P2 = 1046 psia, T1 = 529.7 oR, TD = 582.6
o
R,Q = 349 MMSCFD
Sifat-sifat gas: SG = 0.6, = 1.3, Zave = 0.95 Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut:
a. Berapa efisiensi isentropiknya?
b. Berapa laju alir volumetrik aktualnya? c. Berapa head isentropiknya?
d. Berapa kebutuhan daya totalnya jika kecepatan mata atau ujung runcing impeller (eye or tip speed of impeller, u) sebesar 820 fps?
36 SOAL UTS PERANCANGAN ALAT PROSES 2013
Hari, Tanggal : Senin, 26 Maret 2013 Waktu : -
Sifat Ujian : -
Dosen : Abdul Wahid
1. Minyak mentah dari reservoir dipompakan ke kolom distilasi atmesforik. Discharge dari pompa adalah sebesar 15 m3/menit. Specific gravity minyak mentah tersebut adalah sebesar 0.89. Saat melalui control valve, terjadi penurunan tekanan sebesar 5 psi. Produk atas dari kolom distilasi atmosferik menjadi umpan dari distilasi hidrokarbon ringan. Karena produk atas kolom distilasi kedua itu belum memenuhi tekanan yang diinginkan, maka diperlukan kompresor untuk meningkatkan tekanan dari 2100 kPa, denga ratio kompresi total sebesar 2.3. Gas yang dikompresi itu memiliki laju alir 2 x 106 std m3/d dan berat molekul 19.2. Tentukan:
a. Daya kompresor dan estimasikan ukuran impeller jika kompresor yang digunakan adalah kompresor sentrifugal. Suction temperature adalah 59 oC. Efisiensi isentropic sebesar 0.77 dan tip speed-nya sebesar 200 m/s.
b. Kompresor resiprokal yang tepat digunakan dengan memilih dua pilihan sebagai berikut:
i. Pilihan 1: Kompresor one stage low speed dengan suction temperatur 54 oC.
ii. Pilihan 2: Kompresor two low speed dengan suction temperatur pada
first adalah 54 oC dan pada seconnd stage adalah 59 oC. Jatuh tekanan
antarlangkah adalah 40 kPa.
Kriteria pemilihannya didasarkan pada daya yang diperlukan oleh kedua jenis kompresor tersebut. Jika kompresor yang terpilih dibandingkan dengan kompresor sentrifugal di atas, apakah pilihannya tidak berubah?
c. Tentukan diameter silinder jika laju kompresor pada soal no 1.b.ii tersebut sebesar 490 rpm, stroke-nya 21.4 cm, clearance pada langkah pertama sebesar 8% dan pada langkah kedua 13%. Asumsikan 2 silinder per stage dan semua
37 silindernya double-acting.
2. Sebuah C3 splitter memiliki jarak talam (tray spacing) 24 in dan beroperasi pada 80%
flooding. Laju alir massa cairannya adalah 123.150 kg/jam, sedangkan laju alir massa
uapnya adalah 117.526 kg/jam. Laju alir volumetrik maksimum dari uap 27.52 cfs dan cairan 1100 gpm. Densitas uapnya adalah 2.75 lb/cuft dan densitas cairannya adalah 29.3 lb/cuft. Hitung diameter kolom dan tinggi weir. Bandingkan jika menggunakan jarak talam setengahnya (12 in).
3. Pemisahan aseton dan benzena memiliki kondisi operasi sebagai berikut: a. Fraksi mol aseton x1 = 0.637
b. Fraksi mol benzena x2 = 0.363
c. Suhu = 166 °F
d. Kecepatan massa uap superfisial (uv*ρv ) = 3820 lb/hr/sqrt e. Kecepatan uap = 24096 ft/hr
f. Tinggi weir = 0.2082 ft g. Luas fraksional = 0.063
h. Sifat-sifat campurannya adalah:
Viskositas cairan = 0.609 lb/ft hr, 0.252 cP Tegangan permukaan cairan = 5.417 x 105
lb/sqft hr, 18.96 dyn/cm Diffusivitas cairan ( LK) = 2.32 x 104
sqft/hr Densitas cairan = 47.7 lb/cuft
Berapa efisiensi talam aktualnya jika faktor aliran cairan = uao (FLV) dan % flooding besarnya seperti pada soal nomor 2?
38 SOAL UTS PERANCANGAN ALAT PROSES 2012
Hari, Tanggal : Senin, 2 April 2012 Waktu : -
Sifat Ujian : - Dosen : -
Di bawah ini terdapat sebuah gambar desain unit proses. Di dalam desain ini hidrokarbon yang berasal dari reservoir dipompakan kedalam kolom depropanizer. Umpan yang digunakan spesifikasi seperti tabel 1 Sedangkan discharge dari pompa yang didigunakan dalam desain ini adalah sebesar 15 m3/menit. Specifiic gravity hidrokarbon yang digunakan adalah sebesar 0.8. kemudian saat melalui control valve, terjadi penurunan tekanan sebesar 3 psi (ρ air = 1000
Tabel 1. Spesifiasi Umpan Depropanizer
Komponen Mol Umpan
C2 0.2
C3 9.8
39
nC4 30
100.0
Maka berdasarkan desain gambar di atas, tentukan: 1. Tentukan maximum valve coefficient (fully opened)!
2. Dengan head sebesar 50 m dengan diameter impeller 0,4 m berapa daya pompa yang diperlukan?
3. Jika diameternya diubah menjadi 2,8 m dan berputar pada 360 rpm, berapa daya pompa dan efisiensinya?
4. Tentukan komposisi overhead dan bottom yang menghasilkan produk D yang mengandung paling tidak propane dan produk B yang mengandung 1% propane 5. Jika kita ingin mengambil kembali 95% propane di produk D dengan kemurnian 92%.
Tentukan komposisi di D dan B!
Rumus:
Cv, max = 2*GPM*(sp gr / DP)^2 n = ( g H / CH D^2
Q = n*D^3*CQ P = ρair * n^3 * D^5 * CP ɳ2 = 1 – ( 1 - ɳ1 )(D1/ D2 )^0.25 D/F = XF – XB / XD - XB
41 SOAL UTS PERANCANGAN ALAT PROSES 2011
Hari, Tanggal : Waktu : Sifat Ujian :
Dosen : Ir. Abdul Wahid Surhim, M.T.
Minyak mentah dari reservoir dipompakan ke kolom distilasi atmesforik ( lihat gambar di atas ). Discharge dari pompa adalah sebesar 15 m3/menit. Specific gravity minyak mentah tersebut adalah sebesar 0.89. saat melalui control valve, terjadi penurunan tekanan sebesar 5 psi. Produk atas atas dari kolom distilasi atmosferik menjadi umpan dari distilasi hidrokarbon ringan. Karena produk atas kolom distilasi kedua itu belum memenuhi tekanan yang diinginkan, maka diperlukan kompresor untuk meningkatkan tekanan dari 2100 kPa, dengan rasio kompresi total sebesar 1.54. gas yang dikompresi itu memiliki laju alir 1.5 x 106 std m3/d dan berat molekul 19.2 Berdasarkan gambar di atas:
1. Tentukan maksimum valve coefficient (fully opened)
2. Dengan bantuan gambar 7.2 (a) dan (b), dengan head sebesar 70 m berapa daya pompanya yang diperlukan?
3. Jika diameternya diubah menjadi 2.5 m dan berputar 400 rpm, berapa daya pompa dan efisiensinya?
42 4. Tentukan:
a. Daya kompresor dan estimasikan ukuran impeller jika kompresor yang digunakan kompresor sentrifugasi. Suction temperature adalah 59 oC
b. Daya kompresor dan estimasikan ukuran silinder jika digunakan kompresor resiprokal dua langkah (two stage) low speed dengan suction temperature pada first stage adalah 54oC dan pada second stage adalah 59oC. Jatuh tekanan antar-langkah adalah 40 kPa. Laju kompresor tersebut sebesar 500 rpm, strokenya 21.4 cm, clearance pada langkah pertama sebesar 8% dan pada langkah kedua 13%.
Asumsikan: 2 silinder per stage dan semua silindernya double-acting. 5. Bandingkan daya kompresor pada soal no. 4
43 TANK AND PROCESS VESSEL MODUL - EQUIPMENT PROCESS DESIGN 2015 B
Hari, Tanggal : 28 April 2015 Waktu : 75 menit Sifat Ujian : Open Book
Dosen : DR. Ir. Asep Handaya Saputra, M.Eng
1. Crude oil production approximation at X field is 8000 gallon per day. In every 5 days, this crude oil will ship to costumer. Please design storage for this purpose. The design include type of tank, size or dimension, material and thickness, weight estimation. (15)
2. Dimensions and weight of a Horizontal Pressure Drum A drum is to operate at 500 degree Fahrenheit and 350 psig and to hold 5000 gal at a depth H/D = 0,85. Ellipsoidal heads are to be used. The material is SA202A. Examine the proportion L/D =3 and 5. (35)
44 TANK AND PROCESS VESSEL MODUL - EQUIPMENT PROCESS DESIGN 2015 A
Hari, Tanggal : 28 April 2015 Waktu : 45 menit Sifat Ujian : Closed Book
Dosen : DR. Ir. Asep Handaya Saputra, M.Eng
1. According to operating pressure, explain the difference between tank and pressure vessel (5)
2. Explain these terminologies: (10) a. Operating pressure b. Design Pressure
c. Maximum Allowable Working Pressure (MAWP) d. Hydrostatic Test Pressure
3. There are several types of vessel head (5) a. Mention three types of head
b. Sketch the distance of ―tangent to tangent‖
4. Give description and consideration about some steps of pressure vessel manufacturing:
a. Design (10)
b. Manufacturing (10)
46 SOAL UTS SIMULASI SISTEM BIOPROSES 2014
Hari, Tanggal : - Waktu : - Sifat Ujian : - Dosen : -
Minyak Kedelai dapat dikonversi menjadi biodisel, melalui tahapan proses sebagai berikut:
Konversi diawali dengan proses mendapatkan minyak dari kacang kedelai
Minyak yang diperoleh direaksikan dengan metanol untuk menghasilkan biodisel menurut reaksi berikut:
3 MeOH + Minyak Kedelai → 3 Biodisel + Gliserin
Campuran 736 kg metanol, 11,94 kg NAOCH, dan 0,08 kg air pada suhu 42,3 C dan tekanan 64,7 psi direaksikan dengan 4.247 kg minyak kedelai pada suhu 64 C dan tekanan 64,7 psi. Reaktor beroperasi pada kondisi adiabatis dengan steam sebagai heat transfer agent. Reaktor dilengkapi agitator dengan daya 1,4 kW/m3. Reaksi dapat mencapai konversi hingga 83%.
Tahap akhir dari proses konversi adalah memisahkan 99,99% biodisel dan minyak kedelai dari sisa metanol dan gliserin. Proses pemisahan ini membutuhkan daya sebesar 18,9 kW
Data:
Berat molekul minyak kedelai 885,45 dan tekanan uap 4,7 bar.
Berat molekul biodisel 296,5 g/mol dengan titik didih 344 C, suhu kritis 491 C, tekanan kritis 12,63 bar, densitas cairan 874 g/L.
Berat molekul NAOCH 54,02 g/mol, densitas cairan 2.043 g/L, titik didih 68 C, suhu kritis 234 C, dan tekanan kritis 26,69 bar.
Tugas:
1. Gunakan SuperPro untuk mensimulasikan proses tersebut diatas, dan kirimkan hasil simulasi (.spf) melalui scele2. (50%)
47 2. Berikan jawaban atas pertanyaan berikut: (50%)
a. Apa yang bisa dilakukan untuk meningkatkan konversi reaksi?
b. Sistem separasi apakah yang dapat memberikan kapasitas pemisahan sesuai yang diharapkan?
48 SOAL UTS SIMULASI SISTEM BIOPROSES 2013
Hari, Tanggal : 25 Maret 2013 Waktu : -
Sifat Ujian : - Dosen : -
Pada sebuah industri tekstil yang bekerja penuh sepanjang tahun tanpa hari libur terdapat bagian pengolahan limbah cair dengan keterangan setiap unitnya sbb:
Air limbah masuk ke dalam Aerobic Bio Oxidation bersama aliran udara ( aerasi ) sbb: (Nilai 5%) Kandungan air limbah Laju air [kg/jam] Komposisi Udara Rasi o Massa Sucrose 25.0 0 Nitrogen 79.0 0 Ammonia 2.00 Oksigen 21.0 0 Garam-garam terlarut 2.00 Logam-logam berat 0.07 Padatan tersuspensi 15.0 0 Air 102 04.00
di mana terjadi reaksi dengan koefisien molar sbb: (Nilai 5%)
49 Aliran aerasi dengan udara 100 kg/jam. Kondisi operasi sbb: Rate Reference = Sucrose, Kinetic (Monod) data: Ks = 5, Power = 0.05 kW/m3, Residence Time 6 jam dan
Working volume 80%. Dissolved oxygen concentration 2 mg/L, Aeration system = Diffused air. CO2 yang terbentuk dibuang seluruhnya via emisi ( aliran atas ). Sludge
terbentuk ikut bersama air dalam stream bawah menuju tangki storage flokulasi. (Nilai 15%)
Pada storage flokulasi, air limbah yang telah teroksidasi secara hayati ditambahi dengan flokulan sebanyak 1 kg/jam dan kedua aliran fluida tersebut bersuhu 25oC . Tangki ini digunakan untuk membuat flok dengan prinsip kerja pengendapan secara kontinyu. Tangki yang menjadi tempat pencampuran ini bekerja pada mode adiabatis dengan kebutuhan tenaga operasinya di set pada 0.02 kW/m3 ( untuk pengadukan dsb ), dengan waktu tinggal 1 jam dan volume kerja 90%. Untuk keamanan unit ini volume dibatasi minimum/maksimum 20%/90%. Untuk operasinya alat ini dipanaskan dengan steam dan didinginkan dengan cooling water. Tidak ada reaksi yang terjadi pada alat ini selain pembentukan flok yang akan diendapkan pada unit selanjutnya, yaitu tangki pengendapan. (Nilai 15%)
Di dalam tangki pengendapan terjadi penghilangan logam-logam berat, flokulan dan padatan tersuspensi sebesar 99% berat masing-masing. Overflow rate diset pada 32 m3/m2-hari. Konsentrasi partikulat diatur pada 10 g/liter dan viskositas dianggap 1 cP. Bagian bawah clarifier berisi endapan dialirkan menuju suatu filter (PFF). Bagian atas dari clarifier ini dialirkan menuju suatu mixer. (Nilai 15%)
Plate and Frame Filter ( PFF) ditujukan untuk memisahkan air dari padatan dengan cara mengatur penghilangan logam-logam berat, flokulan dan padatan tersuspensi sebesar 99% berat masing-masing. Dengan mengatur porsitas lumpur ( cake) 40% (vol), waktu filtrasi 4 jam ( tanpa set up time) filtrat flux 200 L/m2-jam dan ketebalan lumpur 15 cm , maka didapatkan pemisahan padatan dan air yang sangat baik. Air yang bersih bercampur dengan air keluaran clarifier dalam mixer ( hanya ada 1 mixer dalam plant ini ) disebut sebagai aliran Effluent Water yang akan dibuang ke badan sungai. (10%)
Plate and Frame Filter ( PFF) ditujukan untuk memisahkan air dari padatan dengan cara mengatur penghilangan logam-logam berat, flokulan dan padatan tersuspensi sebesar 99% berat masing-masing. Dengan mengatur porsitas lumpur ( cake) 40% (vol), waktu filtrasi 4 jam ( tanpa set up time) filtrat flux 200 L/m2-jam dan ketebalan lumpur 15 cm , maka didapatkan pemisahan padatan dan air yang sangat baik. Air yang bersih bercampur
50 dengan air keluaran clarifier dalam mixer ( hanya ada 1 mixer dalam plant ini ) disebut sebagai aliran Effluent Water yang akan dibuang ke badan sungai. (10%)
Pertanyaan:
1. Untuk alasan ekonomis, berapa kg/jam sebaiknya aliran udara yang masuk ? jelaskan alsanmu. (10%)
2. atasan anda cukup puas dengan kualitas effluent water, kecuali sucrose. Bagaimanakah usaha anda untuk menurunkan sucrose pada Bioocidation ? Sebutkan maksimum 2 parameter yang harus anda ubah pada unit tersebut dan nyatakan berapa nilainya sekarang. (25%)
51 SOAL UTS SIMULASI PROSES HAYATI
Hari, Tanggal : - Waktu : - Sifat Ujian : - Dosen : -
1. Sebuah aliran limbah cair (10T/jam) mengandung komposisi: Biomassa 0,1% ; Setara Glukosa 0,14% dan air pada suhu lingkungan (25 oC). Aliran tersebut secara kontinyu memasuki kolam pengolahan limbah aerobik yang berpengaduk sempurna dengan prinsip stoikiometri. Didalam kolam tersebut, dijaga oksigen terlarut pada tingkat 4g/L dengan pengaturan system aerasi difusi dan laju alir udara 0,1 STD me udara per (m3 liq/min). Di dalam rector tersebut selama 16 jam waktu tinggal dan ―working to vessel ratio‖ 85% setiap kg gula bereaksi dengan 0,2 kg oksigen membentuk 0,6 kg biomassa; 0,25 kg karbondioksida dan sisanya adalah air. Alat ini bekerja dengan diawasi pekerja 0.25 labor-hrs/hr. Separuh dari massa CO2, N2, dan O2 terbuang ke
udara.
2. Sebuah aliran air lmbah dari kolam tersebut diendapkan dalam klarifier kontinyu dengan asumsi hanya biomass (100%) yang mengendap. Limiting Partikel diatur dengan densitas 1030 g/L dan diameter 100 µm. Konsentrasi partikel di dalam sludge diatur 10 g/L dan viskositas cairan tetap 1 cP. Seluruh CO2 diemisikan pada kecepatan
angin 1,5 m/detik. Alat ini bekerja dengan diawasi pekerja 0.1 labor-hrs/hr. Aliran air jenih di bagian atas. Lumpur yang terbentuk memasuki filter press plat and frame (PF). Namun sebelum memasuki PF, lumpur dipisahkan 40% untuk recycle yang bergabung dengan aliran limbah cair awal di atas. Seluruh massa CO2, N2, dan O2
terbuang ke udara.
Alat Filter PF dijalankan secara manual selama 1 jam dengan kemampuan
memisahkan 100% biomassa dan diset pada LOD 30% serta maksimum ketebalam cake 15 cm.
52 Jalankan alat tersebut dan isilah table berikut:
Alat Satuan Komposisi aliran masuk Aerobix Biooxidation Keluaran Aerobix Biooxidation Air jernih dari weir klarifier Cake terbentuk di PF Komposisi CO2 kg/jam ……. Biomassa kg/jam ….. …… …… Glukosa kg/jam ….. …… …… Nitrogen kg/jam …… Oksigen kg/jam …… Air kg/jam …… …… ……
Jika produk utama dari pabrik ini adalah air bersih dengan nilai 0,1 $/kg dan Solid wate dikenakan biaya 0,005 $/kg, maka biaya produksinya = ………. $/kg MP
53 SOAL UTS SIMULASI BIOPROSES 2011 ETOH-B
Hari, Tanggal : Jumat, 25 Maret 2011 Waktu : -
Sifat Ujian : - Dosen : -
1. Susun sebuah flowsheet dari suatu bagian dalam pabrik pengolaj cassava untuk produksi etanol dengan peralatan sbb:
a. Pencampur (jenia mixer bulk)
b. Heat Exchanger (jenis heat exchanging)
c. Liquifaction (reaktor biasa/vessel procedure reactor) d. Pompa gear
2. Bahan yang beredar dalam pabrik tersebut adalah a. Cassava oil (C16H32; MW 256, seperti air) b. Fats
c. Glocose
d. Starch (MW 342,3; seperti air) e. Sucrose
f. Water 3. Unit Pencampur
Input dari pencampur ini terdiri dari 2 buah aliran masuk, yaitu: a. Air minum dengan 30 derajat celcius sejumlah 200 kg/batch
b. Lumpur singkong dengan 30 derajat celcius sejumlah 200 kg/batch komposisi massa sebagai berikut
1) Cassava oil 3%
2) Fats, 1/6 jumlah Cassava oil
3) Glucose, 2 kali kandungan Cassava oil 4) Startch, 20%
5) Water, sisanya
54 time) 20 menit
4. Heat Exchanger
a. Adalah jenis batch/semi contunous dengan # of cycles per batch 1 x b. Suhu minimum approachnya 5 derajat celcius
c. Counter current
d. Koefisien perpindahan panas 1000/m2K e. Operator 0,2 laboour-hrs/hr
f. Jenis shell & tube 5. Pompa
a. Perpindahan tekanan 0,35 bar, efisiensi 75%
b. Beroperasi dengan hubungan Master-Slave terhadap alat sebelumnya 6. Liquification
a. Masukan: Set up time 20 menit, process time 1 jam, untuk safety, hanya diizinkan mengsisi 80% volum reaktor
b. Keluaran: Set up time 10 menit, process time 30 menit, untuk safety hanya diizinkan mengisi 100% volum dikeluarkan dari reaktor
c. Reaktor
1) Dipanaskan dengan steam, suhu maksimum 88 derajat celcius
2) Reaksi starch → Sucroce dengan perbandingan mol 1:1 dan 90% bereaksi
3) Entalpy reaksi 30 kal/kg dengan reference starch pada suhu 25 derajat celcius
4) Tekanan reaktor diset 1,3 bar 7. Pompa gear
a. Perubahan tekanan 0,2 bar, efisiensi 75%
b. Beroperasi dengan Master-Slave terhadap transfer out alat sebelumnya Bagaimana komposisi keluaran pompa gear terakhir?
55 SOAL UTS SIMULASI BIOPROSES 2011 ETOH-C
Hari, Tanggal : Jumat, 25 Maret 2011 Waktu : -
Sifat Ujian : - Dosen : -
1. Susun sebuah flowsheet dari suatu bagian dalam pabrik pengolaj cassava untuk produksi etanol dengan peralatan sbb:
a. Pencampur (jenia mixer bulk)
b. Heat Exchanger (jenis heat exchanging)
c. Liquifaction (reaktor biasa/vessel procedure reactor) d. Pompa gear
2. Bahan yang beredar dalam pabrik tersebut adalah a. Cassava oil (C16H32; MW 256, seperti air)
b. Fats c. Glocose
d. Starch (MW 342,3; seperti air) e. Sucrose
f. Water 3. Unit Pencampur
Input dari pencampur ini terdiri dari 2 buah aliran masuk, yaitu: a. Air minum dengan 30 derajat celcius sejumlah 300 kg/batch
b. Lumpur singkong dengan 30 derajat celcius sejumlah 310 kg/batch komposisi massa sebagai berikut
1) Cassava oil 8%
2) Fats, 1/2 jumlah Cassava oil
3) Glucose, 2 kali kandungan Cassava oil 4) Startch, 50%
5) Water, sisanya
56 time) 20 menit
4. Heat Exchanger
a. Adalah jenis batch/semi contunous dengan # of cycles per batch 1 x b. Suhu minimum approachnya 10 derajat celcius
c. Counter current
d. Koefisien perpindahan panas 1000/m2K e. Operator 0,1 laboour-hrs/hr
f. Jenis plate & frame 5. Pompa
a. Perpindahan tekanan 0,2 bar, efisiensi 70%
b. Beroperasi dengan hubungan Master-Slave terhadap alat sebelumnya 6. Liquification
a. Masukan: Set up time 20 menit, process time 1 jam, untuk safety, hanya diizinkan mengsisi 80% volum reaktor
b. Keluaran: Set up time 10 menit, process time 30 menit, untuk safety hanya diizinkan mengisi 100% volum dikeluarkan dari reaktor
c. Reaktor
1) Dipanaskan dengan steam, suhu maksimum 86 derajat celcius
2) Reaksi starch → Sucroce dengan perbandingan mol 1:1 dan 90% bereaksi
3) Entalpy reaksi 30 kal/kg dengan reference starch pada suhu 25 derajat celcius
4) Tekanan reaktor diset 1,3 bar 7. Pompa gear
a. Perubahan tekanan 0,2 bar, efisiensi 70%
b. Beroperasi dengan Master-Slave terhadap transfer out alat sebelumnya Bagaimana komposisi keluaran pompa gear terakhir?
58 SOAL UTS REKAYASA BIOREAKTOR 2012
Hari, Tanggal : Jumat, 13 April 2012 Waktu : -
Sifat Ujian : - Dosen : -
1. bandingkan kelebihan dan kekurangan stirred tank bioreakctor dan buble driven
bioreactor! (15)
2. Apa yang dimaksud dengan Headspace pada sistem bioreaktor ? jelaskan pula fungsinya ?(10)
3. gambarkan stirred tank bioreactor beserta bagian-bagiannya? (15)
4. Escherichia coli strain tertentu telah direkayasa sehingga mampu memproduksi protein manusia tertentu. Kultur sel dimulai dengan cara menginokulasi 12 g sel kedalam 100 lt bioreaktor sistem buble column yang mengandung 10 g.l-1 glukosa. Kecepatan spesifik pertumbuhan maksimum kultur adalah 0.9 h-1. Yield biomassa dari glukosa adalah 0.575 g.g-1
a. Hitung waktu yang dibutuhkan untuk mencapai fase stasioner! (15)
b. Berapakah densitas sel, apabila proses kultur atau fermentasi distop setelah 70% glukosa dikonsumsi oleh sel? (15)
5. pseudomonas methyllotrophus digunakan untuk memproduksi single-cell protein dari methanol di dalam 1000 m3 reaktor. Yield biomassa dari substrat adalah 0.41 g.g1, KS adalah 0.7 mg l-1, dan kecepatan pertumbuhan spesifik maksimum adalah 0.44 h-1.
Medium mengandung 4% (w/v) methanol. Konversi substrat yang diharapkan adalah 98%. Reaktor dapat menggunakan sistem batch atau continous. Apabila sistem operasi batch, inokulum awalnya adalah 0.01% (w/v) dalam downtime per batch adalah 20 jam. Apabila sistem operasi continous ,downtime-nya sekitar 26 hari per tahun. Dengan mengabaikan kebutuhan maintance, bandingkan produksi biomassa per tahun dari sistem operasi reaktor batch dan continous (30 )
59 SOAL UTS REKAYASA BIOREAKTOR 2013
Hari, Tanggal : 2013 Waktu : - Sifat Ujian : - Dosen : -
1. Bioreaktor adalah sebuah reaktor yang menopang dan mendukung kehidupan sel dan kulit jaringan.
a. Bagaimana anda menjelaskan keterlibatan rekasi hayati dalam proses perancangan bioreaktor
b. Pada suhu ruang sukrose dapat terhidrolisis secara enzimatik, menggunakan enzim sukrase, menurut reaksi:
Dengan konsentrasi sukrose awal CA0 = 1.0 mmol/L dan konsentrasi enzim
awal CE0 = 0.01 mmol/L, data-data kinetika berikut ini diperoleh melalui
eksperimen menggunakan sebuah reaktor batch:
CA (mmol/L)
0.84 0.68 0.53 0.38 0.27 0.16 0.09 0.04 0.018 0.006 0.0025
t (jam) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Jika reaksi enzimatik tersebut dapat dianggap mengikuti model persamaan kinetika Michaelis – Menten:
dengan CM = konstanta Michaelis
Evaluasilah harga konstanta-konstanta K3 dan CM dengan menggunakan
metode integral.
2. Cairan A terdekomposisi melalui kinetika reaksi berorde satu. Dalam sebuah reaktor batch, 50% A terkonversi dalam waktu 5 menit. Berapakah waktu yang diperlukan agar konversi A mencapai 75%? Ulangi soal ini jika kinetika reaksi tersebut berorde
60 dua.
3. Jika diberikan gambar prototype reaktor seperti di bawah ini, dapatkah anda menjelaskan peruntukan proses reaksi yang sesuai untuk reaktor tersebut?
62 SOAL UTS TEKNOLOGI KEMASAN 2015
Hari, Tanggal : - Waktu : -
Sifat Ujian : Take Home Dosen : -
Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan baik. Sertakan gambar dan data jika memungkinkan. Tuliskan juga daftar pustaka yang dirujuk untuk menjawab soal ini. Soal diketik dalam kertas berukuran A4.
1. Apa yang anda ketahui tentang kemasan edible? Bagaimana manfaat dan perkembangan kemasan tersebut?
2. Upaya apa yang diperlukan untuk menangkal dan mengendalikan adanya kontaminasi produk pangan dalam kemasan, sebagai akibat dari adanya migrasi komponen bahan dalam kemasan?
3. Produk pangan/makanan akan mengalami penurunan mutu dengan bertambahnya umur. Bagaimana hal ini terjadi? Faktor-faktor apa saja yang mendukung penurunan mutu tersebut? Bagaimana hubungannya dengan batas waktu simpan produk?
4. Jelaskan dengan singkat perkembangan Kemasan produk obat dalam berbagai jenis bahan kemasan. Tunjukkan bagaimana inovasi tersebut dibuat?
63 SOAL UTS TRANSPORTASI DAN PEMANFAATAN GAS BUMI
Hari, Tanggal : -
Waktu : 90 Menit Sifat Ujian : Open Book
Dosen : Dr.Ir.Asep Handaya Saputra,M.Eng.
1. Hitung kecepatan erosi, kecepatan maksimum dan kecepatan minimum dalam sebuah pipa transmisi gas, jika tekanan masuk gas dalam pipa sebesar 1200psia dan tekanan gas keluar 700psia dengan gas gravity adalah 0.65. Apakah pengoperasian pipa transmisi ini aman atau tidak? Diketahui juga bahwa:
Faktor kompresibilitas =0.9
Temperature gas mengalir secara isothermal= 520 R Diameter dalam pipa 55 inch
Laju alir gas = 1.300.000 m3/jam (Nilai 30)
2. Sebuah pembangkit membutuhkan 5BBtu gas bumi untuk menjalankan pembangkit tersebut selama 6 jam tiap hari. Tekanan gas masuk pembangkit tidak boleh kurang dari 50 bar. Untuk memnuhi kebutuhan gas pada saat beban puncak tersebut, diperlukan fasilitas gas storage (CNG Storage/ CNG Skid). Diputuskan menggunakan skid yang terdiri dari 10 tube, dengan kapasitas simpan sebesar 6800m3. (Asumsi: Nilai kalor gas 1000 MMBtu /MMSCF). Disain CNG Storage harus mempertimbangkan/mengantisipasi kenaikan kebutuhan gas sebesar 10%, maka hitunglah, berapa luas area yang dibutuhkan, jika dimensi CNG Skid (lebar x panjang) adalah 2.5 m x 12 m, dengan konfigurasi 3 skid pertumpukan. (Nilai 30)
3. Terdapat beberapa unit bisnis dalam rantai suplai LNG yaitu: (a) Unit bisnis pencairan gas bumi (pembuatan LNG), (b) Pengapalan LNG, (c) Unit regasifikasi LNG. (Nilai 40)
Sebutkan dan jelaskan unit proses apa saja yang harus ada di dalam unit basis (a) dam (c)
64
65 SOAL UTS PENCEGAHAN PENCEMARAN 2015
Hari, Tanggal : Kamis, 2 April 2015 Waktu : 75 menit
Sifat Ujian : Buku Terbuka
Dosen : Prof. Dr. Ir. Roekmijati W.S., M.S DR. Ir. Eva F . Karamah, MT.
Prof. DR. Heri Hermansyah, ST., M.Eng
1. Sebagai anggota konsultan pengelolaan limbah anda diminta merancang pengelolaan limbah pabrik roti, biskuit, dan berjenis-jenis makanan lain. Perusahaan tersebut termasuk padat karya, beroprasi 2 shift, 5 hari/minggu , dengan total karyawan 400 orang, yaitu 250 shift pagi, 150 orang shift sore. Pabrik juga memproduksi kemasan kaleng, meliputi pembentukan, pelapisan, dan finishing lain. Pabrik dilengkapi pula dengan utilitas genset, pembangkit uap, serta bengkel, laboratorium, dan kantin untuk karyawan. (Nilai 30%)
a. Informasi dan data apa yang perlu anda kumpulan untuk persiapan merangcang Pengelolaan Limbah, dengan mengingat berbagai kegiatan dan faktor produksi beserta perkiraan limbah. Beri alasan jawaban anda.
b. Langkah kegiatan apa yang anda perlukan untuk pengumpulan informasi dan data tersebut?
c. Mengingat waktu opersinya tidak 100% kontinyu, bagaimana anda mengatasi agar pengelohan limbahnya berlangsung secara kontinyu sepanjang waktu (Sabtu minggu tetap beroperasi)?
d. Pabrik tersebut tentu mengeluarkan limbah organik. Menurut anda limbah organik tersebut pada umumnya biodegradable atau non bio degradable ? Jelaskan!
e. Komponen limbah apa lagi yang diperkirakan ada di samping limbah organik? f. Untuk mengetahui keberadaan limbah organik tersebut besaran apakah yang
perlu anda ketahui?
66 h. Buat skema kasar garis besar rancangan Pengelohan Limbahnya, dengan mengingat kermungkinan segregasi limbah dan pemanfaatannya. Beri penjelasan singkat.
2. Air limbah suatu industri akan diolah secara kimiawi untuk menyisihkan padatan tersuspensi dan kandungan fosfornya melalui koagulasi dan sedimentasi. Karakteristik dari air limbah tersebut adalah sebagai berikut: Debit (Q) = 20 Mgal/hari; kandungan fosfor = 8 mg/ L; TSS = 120 mg/L. Untuk keperluan ini, digunakan koagulan besi klorida (FeCl3) dengan dosis 200 mg/L. Jika 95% dari TSS awal berhasil disisihkan dan sisa besi klorida yang tidak berearksi dengan fosfor beraksi dengan air limbah membentuk flok besi hidroksida: (Nilai 25%)
a. Berapa berat total sludge yang dihasilkan (dalam lb/hari)?
b. Berapa banyak alkalinitas air limbah (Ca(HCO3)2 dalam bentuk CaCO3) yang bereaksi karena penambahan FeCl3 (dalam lb/hari)?
c. Jika batu kapur (Ca(OH)2) ditambahkan sebagai presipitan untuk bereaksi dengan asam karbonat yang dihasilkan, berapa dosis yang harus ditambahkan? Diketahui:
Reaksi pengendapan fosfat dengan besi : Fe3+ + HnPO43-n <-> FePO4 + nH+
Reaksi yang terjadi saat besi klorida ditambahkan ke dalam air limbah : 162,1 3x18 106,9
FeCl3 + 3H20 <-> Fe(OH)3 + 3H+ + 3Cl
-3H+ + 3HCO3- <-> 3H2CO3
Reaksi batu kapur dengan asam karbonat :
56 sebagai CaO 44 sebagai CO2 100 2x18 Ca(OH)2 + H2CO3 <-> CaCO3 + 2H2O
Catatan: 1 gal (US) = 3,79 L
3. Salah satu metode pengolahan limbah secara kimiawi adalah metode oksidasi. (Nilai 15%)
a. Apa tujuan dari metode oksidasi ini?
b. Jenis-jenis oksidan apa yang biasa digunakan dalam proses pengolahan limbah?
c. Pengembangan dari metode oksidasi ini adalah Proses Oksidasi Lanjut. Apa yang dimaksud dengan proses oksidasi lanjut ini?
67 d. Apa kelebihan dan kekurangan dari proses ini?
e. Bagaimana tahapan dari proses ini?
f. Bagaimana strategi yang umumnya dilakukan untuk mengatasi kelemahan proses ini?
4. Proses yang berlangsung pada industry pelapisan logam pada umumnya berlangsung dengan tahapan sebagai berikut: (Nilai 20%)
a. Pembersihan logam dari lemak dengan pelarut seperti: benzene, trikloroetilen, metil klorida dan toluene.
b. Pemberisihan lanjut dengan larutan basa, seperti: sianida, boraks, atau sabun. c. Pengemasan untuk menghilangkan kerak, menggunakan asam sulfat atau asam
klorida.
d. Proses pelapisan, menggunakan garam-garam logam. Pada umumnya yang digunakan adalah: tembaga, nikel, kromium, seng, timbal, alkali, timah,emas,perak, dan platina.
Pertanyaan:
a. Buatlah perkiraan jenis-jenis senyawa yang terdapat limbah cair idustry pelapisan logam.
b. Jika anda diminta untuk merancang unit pengolahan limbah cair industry pelapisan logam ini, proses-proses apa saja yang ada di dalamnya? Jelaskan. c. Proses yang paling mudah dalam pengelohan limbah logam adalah
pengendapan (presipitasi). Hal-hal apa saja yang perlu dipertimbangkan dalam proses pengendapan ini? Jelaskan!
d. Faktor-faktor apakah yang mempengaruhi kinerja pengendapan logam? Jelaskan!
5. Limbah cair, seringkali mengandung mikroorganisme. (Nilai 10%)
a. Apa nama proses yang digunakan untuk me-non-aktifkan mikroorganisme ini? b. Dengan cara apa proses ini bisa dilakukan?
68 SOAL UTS PENGOLAHAN MINYAK BUMI 2015
Hari, Tanggal : Selasa, 31 Maret 2015 Waktu : 120 menit
Sifat Ujian : Open Sheet
Dosen : Dr. Ir. Nelson Saksono
1. Mengapa data-data tentang karakteristik minyak bumi sangat penting diketahui sebelum minyak tersebut diolah dalam kilang minyak?
2. Jelaskan secara singkat 5 karakteristik penting minyak bumi dan 1 metode ASTM yang anda ketahui untuk pengukurannya!
3. Parameter apa yang dapat dipakai untuk menentukan suatu minyak dikatakan minyak berat atau ringan? Jelaskan mengapa minyak ringan lebih tinggi harganya disbanding minyak berat!
4. Buat rangkaian sederhana skema proses kilang minyak yang terdiri dari unit kolom destilasi atmosferik, destilasi vakum, hydrocracking, gas separation dan polimarization dan jelaskan peran dari unit tersebut dalam menghasilkan produk-produk minyak bumi!
5. Jelaskan pengaruh suhu, tekanan dan umpan hydrogen pada proses cracking!
6. Jelaskan apa yang dimaksud dengan oktan Number dan Cetane number dan bagaimana cara meningkatkan bilangan octane dan bilangan oktan!
7. Jelaskan 2 permasalahan utama minyak bumi di Indonesia dan bagaimana pemecahannya!
69 SOAL UTS TEKNOLOGI PELEPASAN TERKENDALI OBAT 2015
Hari, Tanggal : 31 Maret 2015
Waktu : s/d 3 April 2015 Pukul 15.30 Sifat Ujian : Take Home Exam
Dosen : Kamarza Mulia, Ph.D. dan Elsa Krisanti, Ph.D.
First Assigment (40 Points)
As the instructors of the controlled drug release technology course, we have been thinking about what the midterm test should be like. Up to now, you have covered the following three topics:
physiological considerations in oral formulation development
biodegradable polymers for cdr: degradation mechanism, structure-properties relationship
micro and nanoparticles preparation
You have done some reading, explored the topics, and discussed the topics in your focus group. Now that you have some pretty good idea about controlled release of drugs and bioactive compounds, we think that it is the right time to organize the information as a concept map. What is a Concept Map? In the words of Alberto J. Cañas & Joseph D. Novak (Institute for Human and Machine Cognition): Concept maps are graphical tools for organizing and representing knowledge. They include concepts, usually enclosed in circles or boxes of some type, and relationships between concepts indicated by a connecting line linking two concepts. Words on the line, referred to as linking words or linking phrases, specify the relationship between the two
concepts. You will find more information in
http://cmap.ihmc.us/docs/conceptmap.html. Please prepare your concept map that
covers the six topics given in the course syllabus. Since we have not yet covered topics 4-6 (mechanism of drug release, experimental methods, and, applications), your concept map is expected to cover the first three topics in more details. Your concept map should include concepts (in boxes) and relationship between the concepts (linking words). A good example is shown below:
70 You could use a computer software such as Word or Visio to prepare the concept map. Another option is to draw it manually and then scan the concept map.
Second assignment
Reading assignment 1 (30): ―Computer Modeling Assisted Design of Monodisperse PLGA Microspheres with Controlled Porosity Affords Zero Order Release of an Encapsulated Macromolecule for 3 Months‖, Kazazi- Hyseni, F., et al., Pharm Res (2014) 31:2844–2856. After reading this paper, please answer the following questions:
a) What is the objective of the research work reported in this paper?
b) Why did the authors chose PLGA as the polymer used in the controlled release formulation?
c) What is burst release? Do you think burst release of drugs as a phenomena that should be avoided altogether in the treatment of patients? Would your answer depends on whether the patient has a chronic or an acute disease?
d) Why do you think the authors want to obtain a formula that shows a zero-order release pattern?
e) Explain the term ―double emulsion membrane emulsification method‖ used to prepare the micospheres
f) List the chemicals used in the experiment along with their two dimensional molecular structure and their use in the experiment
71 why the authors believed that these parematers are the important ones in their
experiments.
h) Do you think the authors achieve their stated objectives? Explain.
Reading assignment 2 (30): "Biodegradation and biocompatibility of PLA and PLGA microspheres‖, James M. Anderson and Matthew S. Shive, Advanced Drug Delivery Reviews 64 (2012) 72-82. After reading this paper, please answer the following questions:
a) Table 1 in this paper lists the factors that affect the hydrolytic degradation of PLA and PLGA. Which factors are considered in more details in this paper?
b) Explain the difference between degradation of PLA and PLGA. You may refer your explanation to Figure 1.
c) Why do you think the applications of PLA and PLGA mentioned in the paper do not include application such as oral drug delivery?
d) Give comments on drug delivery using PLA and PLGA as microspheres compared to as nanospheres
72 SOAL UTS EKSPLORASI & PRODUKSI HIDROKARBON 2015
Hari, Tanggal : 10 April 2015 Waktu : 120 menit Sifat Ujian : Closed Book
Dosen : Widodo W. Purwanto, Asep H. Saputra
1. Geology
a. Jelaskan 4 tahap dalam petroleum investigation?
b. Jelaskan apakah mungkin batuan selain sedimen dapat menjadi batuan source dan batuan reservoir?
2. Drilling
a. What is the main purpose we have to do formation evalution while drilling? Explain? (see slide 8)
b. Explain these common terminology in directional drilling! (see slide 5)
1) Kick off point 2) Build
3) Tangent 4) Drop
3. Hydrocarbon Exploration
a. Describe a geological basin and its role in hydrocarbon accumulation. b. Explain components of a petroleum system.
c. Describe seismic reflection Answer: see slide 18,21, and 49 4. Reservoir and Fluid Properties
4.1 Read all the question first, think, and write your answer in a neat fashion. a. Draw diagram phase of wet gas (rich gas) and indicate:
The critical point, bubble point, dew point line
The initial condition at reservoir, the condition when pressure in reservoid already depleted, and condition at gas separator
73 b. Draw diagram phase of retrograde gas and indicate:
The critical point, bubble point, dew point line
The initial condition at reservoir, the condition when pressure in reservoid already depleted, and condition at gas separator
c. From phase diagram in A and B, please write down in the table:
The state of retrogade condensate reservoir and wet gas reservoir?
Retrogade Wet Gas
Initial condition above bubble point at resevoir
Dupleted pressure below bubble point at reservoir
In separator
What we can do to maximize recovery of liquid in retrogade condensate reservoir?
4.2 Read all the question first, think and write your answer in a neat fashion. a. Explain the key concepts if basic open hole data (triple combo data) below:
Gamma Ray (hint: sand vs shale, how does the tool work)
Resistivity (hint: brine vs hydrocarbon, how it is related to conductivity)
Density (lower vs higher porosity, how does the tool‘s concept) Neutron (lower vs higher porosity, how does the tool‘s concept)
b. What are the two big things we would like to know when we taking data gathering and then interpreting them? Please give brief answer without long explaination.
5. Field Appraisal
Anda bekerja pada sebuah perusahaan minyak dan gas bumi, dan tadi mendadak diminta perusahaan untuk mempersiapkan pekerjaan penilaian terhadap suatu lapangan minyak dan gas.
Anda diminta untuk menjelaskan rencana kerja tersebut kepada managemen sore ini. Atasan anda meminta untuk fokus kepada hal-hal berikut:
74 serta metoda/tools apa yang bisa dimanfaatkan?
2. Resiko apa saja yang perlu diwaspadai dan bagaimana rencana mitigasi terhadap potensi resiko tersebut?
