DEKANTER
Fungsi : Memisahkan fase ringan berupa CH3OH, H2O, C6H14O dan HCOOH dengan
fase berat berupa HCOOH dan C6H14O
Jenis : Horisontal dekanter Kondisi operasi :
P = 1 atm T = 80 0C
Data kelarutan komponen pada 80oC:
CH3OH terhadap H2O = larut dalam air
HCOOH terhadap H2O = 0,0076 kg/kg H2O
C6H14O terhadap H2O = 0,0813 kg/kg H2O (Lange,Tabel 5-21)
HCOOH terhadap C6H14O = 0,25 kg/kg C6H14O (Perry,Tabel 15-5) P = 1 atm
T = 80oC
CH3OH = 91,21 kg/jam
H2O = 18.772,98 kg/jam
HCOOH = 6.281,85 kg/jam C6H14O = 26.085,46 kg/jam Total = 50.1231,51 kg/jam
HCOOH = 6.139,59 kg/jam C6H14O = 24.558,36 kg/jam Total = 30.697,94 kg/jam
CH3OH = 91,21 kg/jam
H2O = 18.772,98 kg/jam
HCOOH = 142,26 kg/jam C6H14O = 1.527,11 kg/jam Total = 20.533,57 kg/jam
P = 1 atm T = 80oC
1. Neraca Massa
Komponen BM Masuk
(kg/jam)
Keluar
Fasa Berat Fasa Ringan
CH3OH 32,04 91,21 91,2139
H2O 18,02 18772,98 18772,9819
HCOOH 46,03 6281,85 6139,59 142,2646
C6H14O 102,18 26085,46 24558,36 1527,1057
total 51231,51 51231,51
Komposisi umpan masuk berupa campuran CH3OH, H2O, HCOOH, dan C6H14O pada
80 0C.
Komponen BM kg/jam kgmol/jam fraksi (f) ρ (kg/lt) pada ρ . F
80 °C
CH3OH 32,04 91,21 2,85 0,0018 0,733 0,0013
H2O 18,02 18772,98 1041,79 0,3664 0,976 0,3575 HCOOH 46,03 6281,85 136,47 0,1226 1,144 0,1402 C6H14O 102,18 26085,46 255,29 0,5092 0,660 0,3362
total 51231,51 1436,40 1,0000 0,8352
Didapatkan harga densitas (ρ) campuran ρ campuran = 0,8352 kg/l = 835,2 kg/m3 Kecepatan volumetrik umpan :
=
=
l kg
jam kg
8352 , 0
51 , 231 . 51
= 61.338,71 l/jam Viskositas Umpan
Komponen Kg/jam
Fraksi
massa(xi) µ (kg/m.s) xi.µ
Komposisi produk atas dekanter ;
Komponen BM Kg/jam kgmol/jam fraksi (f) ρ (kg/lt) pada ρ . F
80 °C
CH3OH 32,04 91,21 2,85 0,0044 0,733 0,0033
H2O 18,02 18772,98 1041,79 0,9143 0,976 0,8920
HCOOH 46,03 142,26 3,09 0,0069 1,144 0,0079
C6H14O 102,18 1527,11 14,95 0,0744 0,660 0,0491
total 20533,57 1062,67 1,0000 0,9523
Didapatkan harga densitas (ρ) produk atas ρ = 0,7569 kg/l = 756,9 kg/m3 Kecepatan volumetrik produk atas :
=
=
l kg
jam kg
7569 , 0
57 , 533 . 20
= 21.562,65 l/jam Viskositas produk atas :
Komponen kg/jam Xi µ
(kg/m.det) xi.µ
CH3OH 91,21 0,0044 0,0003 1,3E-06
H2O 18.772,98 0,9143 0,0004 0,000322
HCOOH 142,26 0,0069 0,0006 4,4E-06 C6H14O 1.527,11 0,0744 0,0002 1,44E-05
Total 20.533,57 1,0000 0,000342
Komposisi produk bawah dekanter
Komponen BM Kg/jam kgmol/jam fraksi (f) ρ (kg/lt) pada ρ . F
80 °C
HCOOH 46,03 6139,59 133,38 0,2000 1,144 0,2287 C6H14O 102,18 24558,36 240,34 0,8000 0,660 0,5282
total 30697,94 373,73 1,0000 0,7569
Didapatkan harga densitas (ρ) produk bawah ρ = 0,9523 kg/l = 952,3 kg/m3
Kecepatan volumetrik produk bawah :
=
=
l kg
jam kg
9523 , 0
94 , 697 . 30
Viskositas produk bawah:
2. Menentukan fase Terdispersi
Cek dengan persamaan.3 Schweitzer (penentuan fase terdistribusi)
Ө =
θ : Parameter dispersi
θ > 3, Fase berat terdispersi θ <3, Fase ringan terdispersi 2<θ <3, Fase berat mungkin
Jadi fase berat terdispersi, sedangkan fase ringan adalah fase contiuous.
3. Menentukan Kecepatan Pemisah
Terminal velocity butiran terdispersi :
Ut =
Keterangan :Ut = terminal velocity fase terdispersi, m/det dp = diameter butir terdispersi, m
ρD = densitas fase terdispersi, kg/m3
ρC = densitas fase kontinyu, kg/m3
μC = viskositas fase kontinyu, kg/m.det
g = kecepatan gravitasi, (9,81 m/det2)
Maka :
4. Dimensi Dekanter
a. Menghitung Volume Cairan
Berdasarkan Coulson, hal 442, waktu tinggal cairan dalam dekanter berkisar antara 5-10 menit karena waktu tinggal cairan hasil hitungan terlalu kecil, maka dirancang t = 5 menit, sehingga :
Vliq = kecepatan volume umpan masuk x waktu tinggal
Vliq = 61.338,71 l/jam x (5 menit) x (1 jam/60 menit)
= 5176,55 l = 5,1766 m3
b. Volume Dekanter
Faktor keamanan perancangan, dibuat over design 20% sehingga volume dekanter: Vt = 1,2 x Vliq
Vt = 1,2 x 5.176,55 lt = 6.211,86 lt = 6,2119 m3
c. Diameter dan Panjang Dekanter
Untuk dekanter horisontal perbandingan Diameter (D) dengan panjang (L), menurut Coulson, J.N 1983, hal 347, perbandingn L/D = 2-4
D =
3 / 1
. 7
) 2119 , 6 .( 12
D = 1,44 m = 56,79 in = 4,73 ft Maka,
L = 2,88 m = 113,58 in = 9,47 ft
Dari tabel 3.3 Brownell & Young hal 43 dapat ditentukan : D standart = 7 ft = 84 in = 2,1336 m
L standart = 10 ft =120 in = 3,0480 m Vdek =
12 4
3 2
D L
D
Vdek =
12 1336 , 2 4
0480 , 3 1336 ,
2 2 3
= 13,43 m3
d. Pengaturan Pipa
dimana
L1 = Panjang Minimum Heavy Liquid (m)
L2 = Panjang Minimum Light Liquid (m)
- Menghitung Panjang Minimum Light Liquid (L2)
Dimana dN dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
Dimana:
QM = Laju Alir volumetrik masuk
= 61.338,71 l/jam = 0,6017 ft3/det ρM = Densitas campuran masuk
= 0,8352 kg/l = 52,1413 lb/ft3
Diambil dN = 0,3037 ft = 3,6447 in, maka :
L2 = 3,6447 in + 12 in = 15,6447 in = 1,3037 ft = 0,3974 m
- Menghitung Panjang Minimum Heavy Liquid (L1)
L1 = L - L2
L1 = 10 ft – 1,3037 ft = 8,6963 ft = 2,6506 m
- Menghitung Tinggi Weir (Hw)
- Letak pipa masuk dipilih ditengah-tengah pipa
Letak pipa masuk = 50% x 2,1336 m = 1,0668 m - Letak pipa fasa ringan (N)
- Letak pipa fasa berat
Letak pipa fasa berat = L1– N = 2,6506 m – 0,1987 m = 2,4519 m
e. Tebal dinding dekanter
Bahan konstruksi yang digunakan : SA-167 tipe 316 (Brownell &Young hal 342) dengan pertimbangan :
a. memiliki struktur yang kuat.
b. memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi.
c. harga relatif lebih murah dibandingkan jenis stainless stell yang lain. � = � + �
� ≥ � /
/
� ≥ ,
, ≥ , ��
��=�� �� � � = ,, � , = ,
Data-data yang digunakan :
- Tegangan maksimal yang diijinkan (fall) = 18750 psia
- Effisiensi sambungan (E) untuk Double Welded Butt Joint = 0,8 (Brownell & Young, tabel 13.2, hal 254)
- Faktor korosi = 0,125 in (Peters, M.S., K.D., Timmerhaus, "Plant Design and Economics for Chemical Engineers", ed V)
- P = 1 atm digunakan faktor keamanan sebesar 20%, sehingga tekanan perancangan P = 1,2 atm = 17,64 psia.
Persamaan 13.16 Brownell, L.E, 1979
ts = C
ts = tebal dinding dekanter, in P = tekanan, Psi
ri = jari-jari dekanter, in fall = allowable stress bahan, psi E = joint efisiensi
f. Tebal head ;
Tabel 12-10, Peter M, hal 554, diilih tutup torispherical
t = C
keterangan :
BC = r – icr
Dari tabel 5.6 Brownell and Young, untuk tebal head 1/4 in diperoleh Sf = 1 1/2 in sehingga tinggi head = thead + b + sf
= 0,25 in + 13,7898 in + 1 1/2 in = 15,66 in = 0,3979 m Sehingga panjang dekanter :
L = L + 2 (tinggi head) = 3,0480 m + 2(0,3979) = 3,8438 m
h. Perancangan pipa
Ukuran pipa pemasukan umpan
"Dari Schweitzer, P.A., p: 1-523 kecepatan linear umpan disyaratkan 2-5 ft/detik (0,6096– 1,524 m/detik). Diambil kecepatan perancangan 1 m/detik."
Ukuran pipa fase ringan
Ukuran pipapengeluaran fase ringan menggunakan persamaan (15) Peter M.S 1980 hal 496 :
ID = 3,9 * Qf0,45* ρ0,13 Dengan :
ID = inside diameter pipa, in Qf = laju alir ft3/s
ρ = densitas, lb/ft3
Qf = 21.562,65 lt/jam = 0,2114 ft3/det ρ = 0,9523 kg/lt = 59,3584 lb/ft3
ID = 3.9 * (0,2114 ft3/det)0,45 * (59,3584 lb/ft3)0,13 = 3,2954 in = 0,0837 m
"Dipilih ukuran pipa standard dengan spesifikasi dari Tabel 11 Kern,D.Q., p: 844,1965.”
Nominal pipe size, Nps = 4 in Schedule Number, Sch = 40 Out side diameter, OD = 4,5 in Inside diameter, ID = 4,026 in Flow area per pipe = 12,7 in2 - Kecepatan linier cairan dalam pipa
v = 2,3970ft/det
ft 1
in 144 in
12,7 /det ft 0,2114
2 2
2 3
x
at Q
Dari Schweitzer, P.A., p: 1-523 kecepatan linear umpan disyaratkan 2-5 ft/det
Ukuran pipa fase berat
Ukuran pipa pengeluaran fase berat menggunakan persamaan (15) Peter M.S 1980 hal 496 :
ID = 3,9 * Qf0,45* ρ0,13 Dengan :
ρ = densitas, lb/ft3
Qf = 40.555,93 lt/jam = 0,3976 ft3/det ρ = 0,7569 kg/lt = 47,1819 lb/ft3
ID = 3.9 * (0,3976 ft3/det)0,45 * (47,1819 lb/ft3)0,13 = 4,2502 in = 0,1079 m
"Dipilih ukuran pipa standard dengan spesifikasi dari Tabel 11 Kern,D.Q., p: 844,1965.”
Nominal pipe size, Nps = 6 in Schedule Number, Sch = 80 Out side diameter, OD = 6,625 in Inside diameter, ID = 5,761 in Flow area per pipe = 26,1 in2 - Kecepatan linier cairan dalam pipa
v = 2,1937ft/det
ft 1
in 144 in
26,1 /det ft 0,3976
2 2
2 3
x
at Q
Dari Schweitzer, P.A., p: 1-523 kecepatan linear umpan disyaratkan 2-5 ft/det
Gambaran Dekanter
Heavy liquid outlet
Light liquid outlet
D =
2,1495 m
L2 = 3,8438 m
L = 3,8438 m L1 = 3,8438 m
0,20 m
Hw
=
0,8222 m
F
ee
d
in
let
KESIMPULAN DEKANTER
Tugas : Memisahkan fase ringan berupa CH3OH, H2O, C6H14O dan HCOOH dengan
fase berat berupa HCOOH dan C6H14O
Bentuk : Horisontal dekanter Kondisi operasi ; P = 1 atm
T = 80 0C
Diameter dekanter = 2,1495 m Panjang dekanter = 3,8438 m
Setling velocity = 8,4817x10-3 m/det Tinggi pipa pemasukan umpan = 1,0668 m Diameter pipa pengeluaran fase ringan = 4 in Diameter pipa pengeluaran fase berat = 6 in Diameter pipa pemasukan umpan = 6 in
Tebal shell = 3/16 in
