LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

(1)

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

KapasitasProduk : 100.000 ton/tahun Basis Perhitungan : 1 jamoperasi SatuanOperasi : kg/jam

Waktukerja per tahun : 330 hari

Kapasitasproduksi per jam : ( )

:12626,26263kg/ jam

Kemurnianproduk : 99,85 %

Denganmelakukanperhitunganalur mundurmakakapasitasproduksi dimetil eteradalah 12626,26263kg/jam, namadagang, rumuskimia serta kadarbahanbakudapatdilihatpadatabel LA.1 berikut:

Nama Dagang Rumus Kimia Kadar BM

Metanol Air Total

CH3OH

H2O

99,5 % 0,5% 100 %

32 18

LA.1. Reaktor (R-101)

Fungsi :Sebagaitempat terjadinya reaksi dehidrasi Metanol sehingga menghasilkan Dimetil Eter yang akan dimurnikan pada proses berikutnya.

Blok diagram :

Reaktor

(F3) (F4)

CH3OH(3) 99,5% H2O

(3) 0,5 %

CH3OH (4) H2O (4) CH3OCH3(4)

(2)

Dari reaksi :

2 CH3OH(l) ---> CH3OCH3(g) + H2O(g) Dimana Kondisi Operasi :

Temperatur : 2500C Tekanan : 12 atm Konversi : 90%

Neraca Massa total adalah :

Nsin= Nsout+ σsr s = 1,.,.,.,.,.,s (reklaitis, 1942) Maka :

F3(CH3OH(3)) = F4(CH3OCH3)

Dengan menggunakan basis perhitungan berdasarkan produksi dimetil eter 12626,26263kg/ jam maka diperoleh :

CH3OH(3)masuk = 99,5% x 12626,26263kg/ jam =12563,13131 kg/jam = 392,5978535 kmol H2O(3)masuk = 0,5% x 12626,26263kg/ jam = 63,13131313 kg/jam CH3OH(3)bereaksi = 90 % x 392, 5978535 Kmol = 353,3380682 kmol CH3OCH3bereaksi = ½ x 392, 5978535 Kmol = 176, 6690341 kmol

= 8126,775568 kg/jam CH3OH Sisa = 392,5978535 - 353,3380682 =39,25978535 kmol

= 1256,313131 kg/jam H2O bereaksi = ½ x 353,3380682 kmol = 176,6690341 kmol

= 3180,042614 kg/mol H2O(4) Keluar = 63,13131313 + 3180,042614 = 3243,173927 kg/jam

Berdasarkan perhitungan diatas maka hasil perhitungan keseluruhan dapat dilihat dalam tabel berikut :

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (Kg/jam)

Alur 3 Alur 4

CH3OH H2O CH3OCH3

12563,13131 63,13131313

-

(3)

LA.2. Menara Destilasi (MD – 101)

Fungsi : Memisahkan campuran metanol danair sebagai produk bawah dengan dimetil etersebagai produk atas.

Menentukan harga Xf

Xf(CH3OH) = =

= 0,0991 Xf(H2O) = 0,4549

Xf(CH3OCH3) = 0,4460

Tabel kondisi umpan masuk MD – 101

Persamaan

Antoine : ln Pi = A - _   

 

C T

B

, dimana P = Bar, T = oK

Dimana : A, B dan C adalah Constanta Antoine Kondisi umpan masuk MD – 101 :

P = 1 atm = 1,0133 bar T = 500C = 3230K

KOMPONEN

Laju Alir (kg/jam)

Laju Alir (kmol/jam)

fraksi mol (Xi) CH3OH

H2O CH3OCH3

1256,3131 3243,1739 8126,7756

39,2598 180,1763 176,6690

0,0991 0,4549 0,4460

TOTAL 12626,2626 396,1051 1,0000 MD - 101

CH3OH(4) H2O (4) CH3OCH3

(4)

CH3OCH3 (5)

CH3OH(8) H2O

(8) (F4)

(F5)

(4)

Nilai bilangan Antoine

(Reklaitis, 1983) Dengan menggunakan persamaan antoine maka diperoleh :

Menghitung Tekanan pada DME :

ln PiCH3OCH3 = A - 

Menghitung tekanan pada Metanol :

ln PiCH3OH = A -  Menghitung tekanan pada Air :

ln PiH2O = A -  Menentukan harga Ki KCH3OCH3 = Pi/P

= 0,7724 bar / 1,0133 bar = 0,7623

(5)

Menentukanharga Yi YiCH3OCH3 = Ki x Xi

= 0,7623 / 0,0991 = 0,0756

YiCH3OH = 0,0913 YiH2O = 1,2642

Hasil perhitungan dapat dilihat dalam tabel berikut :

KOMPONEN

Fraksi Mol (Xi)

Tekanan (Pi)

Kesetimbangan (Ki = Pi/P)

Fraksi Mol (Yi = Ki . Xi)

CH3OCH3 CH3OH H2O

0,0991 0,4549 0,4460

0,7724 0,2035 2,8719

0,7623 0,2008 2,8343

0,0756 0,0913 1,2642

TOTAL 1,0000 1,4311

Berdasarkan Metode Hengtebeck’s

F(out) top produk = F(in) x kemurnian produk

F(out)bottom produk = F(in) x (100% - kemurnian produk)

(Fogler, S. 1992) Menentukan laju alir top produk :

F5(CH3OCH3)Top = 176,6690 kmol/jam x 99,85%

= 176,4040 kmol/jam = 8114,5854 kg/jam F5(CH3OH)Top = 39,2009 kmol/jam = 1254,4287 kg/jam F5(H2O)Top = 0,2703 kmol/jam = 4,8648 kg/jam

Menentukan laju alir bottom produk :

F8(CH3OCH3)Bottom= 176,6690 kmol/jam x (100% - 99,85%) = 0,2650 kmol/jam = 12,1902 kg/jam F8(CH3OH)Bottom = 0,0589 kmol/jam = 1,8845 kg/jam F8(H2O)Bottom = 179,9061 kmol/jam = 3238,3092 kg/jam Kondisi operasi di menara desatilasi (MD – 101):

(6)

Temperatur : 500C = 3230K Menentukanharga Yi

Yi(CH3OCH3) = Total Mol laju alir / Mol dimetil eter = 215,8752kmol / 176,4040kmol = 0,8172

Yi(CH3OH) = 0,1816 Yi(H2O) = 0,0013

MenentukanhargaPi

Pi(CH3OCH3) = exp(A - B / (T + C)

= exp(4,11475–894,669 / (323 + -30,604) = 2,8719

Pi(CH3OH) = 0,7724 Pi(H2O) = 0,2035

Menentukan harga Ki K(CH3OCH3) = Pi/P

= 2,8719bar / 1,0133 bar = 2,8343

K(CH3OH) = 0,7623 K(H2O) = 0,2008

Menentukan harga Xi Xi(CH3OCH3) = Yi/Ki

= 0,8172Kmol / 2,8343 = 0,2883

(7)

Tabel hasil perhitungan neraca massa MD–101 top produk

Fraksi mol (Xi = Yi/Ki)

Tabel hasil perhitungan Neraca Massa MD – 101 bottom produk

KOMPONEN

Fraksi Mol (Yi = Xi.Ki)

KOMPONEN INPUT

(Alur 5)(kg/jam)

OUTPUT (kg/jam) TOP (Alur

TOTAL 12626,2626 9373,8788 3252,3838

(8)

LA.3. CONDENSOR (CD-101)

Fungsi : Memisahkanproduk atas dimetil eter pada MD-101 Gambar :

Kondisi Uap kondensor : P = 1 atm = 1,0133 bar T = 50oC = 323 oK

Neraca bahan total, dimana : V = L + D

R = Lo / D (Geankoplis, 1997)

V = ( R + 1 ) x D ; D= 215,8752 kmol R = 0,43

V = L + D = (R + 1).x D = (0,43 + 1) x 215,8752 kmol = 308,7015 kmol

L = R x D

= 0,43 x 215,8752 kmol = 92,8263 kmol

Menentukan laju alir uap masuk kondensor - 101 Laju Alir(CH3OCH3) = Fraksi Mol(CH3OCH3) x V

= 0,8172 x 308,7015

= 252,2578 kmol/jam = 11603,8571 kg/jam

CD - 101

(F5) (F7)

(F6) CH3OH(5)

H2O (5) CH3OCH3(5)

CH3OH(6) H2O (6)

(9)

Tabel hasil perhitungan uap masuk kondensor – 101

KOMPONEN Fraksi Mol

(Xi)

Laju Alir (kg/jam) CH3OCH3

CH3OH

H2O

0,8172 0,1816 0,0013

252,2578 56,0573 0,3865

11603,8571 1793,8330 6,9566

TOTAL 1,0000 308,7015 13404,6467

Menentukan laju alir refluks kondensor - 101

Laju Alir(CH3OCH3) = Fraksi Mol(CH3OCH3) x L

= 0,8172 x 92,8263

= 75,8537 kmol/jam = 3489,2717 kg/jam

Tabel hasil perhitungan aliran refluks kondensor – 101

KOMPONEN Fraksi Mol

(Xi)

Laju Alir (kg/jam)

CH3OCH3 0,8172 75,8537 3489,2717

CH3OH 0,1816 16,8564 539,4043

H2O 0,0013 0,1162 2,0918

TOTAL 1,0000 92,8263 4030,7679

Menentukan laju alir uap keluar kondensor - 101 Laju Alir(CH3OCH3) = Fraksi Mol(CH3OCH3) x D

= 0,8172 x 215,8752

(10)

18 20 19

L*

V*

B* Tabel hasil peritungan uap keluar (destilat) kondensor - 101

KOMPONEN Fraksi Mol

(Xi)

Laju Alir (kg/jam)

CH3OCH3 0,8172 176,4040 8114,5854

CH3OH 0,1816 39,2009 1254,4287

H2O 0,0013 0,2703 4,8648

TOTAL 1,0000 215,8752 9373,8788

Tabel neraca massa total kondensor - 101

KOMPONEN INPUT (kg/jam)

Alur 6

OUTPUT (kg/jam) REFLUKS

Alur 7

UAP Alur 8

CH3OCH3 11603,8571 3489,2717 8114,5854

CH3OH 1793,8330 539,4043 1254,4287

H2O 6,9566 2,0918 4,8648

TOTAL 13404,6467 4030,7679 9373,8788

13404.6467

LA.4.REBOILER (RB-101)

Fungsi : Untuk menguapkan sebagian campuran produk bottom MD-101 Gambar :

Kondisi Uap kondensor : P = 1 atm = 1,0133 bar T = 50 oC = 323 oK

Feed masukpadakondisi bubble point atau saturated liquid feed, maka q = 1

Sehingga : CH3OH(8) H2O(8) CH3OCH3(8)

CH3OH(9) H2O(9) CH3OCH3(9)

CH3OH(10) H2O(10) (F8)

(F9)

(11)

L* = F + L

V* = V + ( q – 1 ) x F (Geankoplis, 1997) Neraca Total :

B* = L* - V Dimana :

L* = Komponen trap out

V* = Komponen vapor RB-101 F = Komponen feed MD-101 L = Komponen Refluks V = Feed CD-101 Dari perhitungan : F = 396,1051 kmol L = 92,8263 kmol V = 308,7015 kmol

Bahan pada feed RB- 101 (trap out), L* L* = Feed KD-01 + Refluks L

= 488,9315 kmol

Bahan pada Vapor RB- 101, V* V* = V + ( q – 1 ) x F

= 308,7015 Kmol

Bahan pada Bottom RB- 101, B* B* = L* - V*

= 180,23 kmol

Menghitung laju alir umpan masuk reboiler – 101 (L*) Laju Alir(CH3OCH3) = fraksi mol(CH3OCH3) x L*

(12)

KOMPONEN Fraksi mol (Xi)

Laju Alir (kg/jam)

CH3OCH3 0,0015 0,7189 33,0697

CH3OH 0,0003 0,1598 5,1122

H2O 0,9982 488,0528 8784,9507

TOTAL 1,0000 488,9315 8823,1326

Menghitung laju alir refluks reboiler – 101 (V*) Laju Alir(CH3OCH3) = fraksi mol(CH3OCH3) x V*

= 0,0015 x 308,7015 = 0,4539 kmol/jam = 20,8796 kg/jam

Tabel perhitunganRefluks Reboiler -101, V*

KOMPONEN Fraksi mol

(Xi)

Laju Alir (kg/jam)

CH3OCH3 0,0015 0,4539 20,8796

CH3OH 0,0003 0,1009 3,2278

H2O 0,9982 308,1468 5546,6415

TOTAL 1,0000 308,7015 5570,7488

Menghitung laju alir bottom produk reboiler – 101 (B*) Laju Alir(CH3OCH3) = fraksi mol(CH3OCH3) x B*

= 0,0015 x 180,23 = 0,2650 kmol/jam = 12,1902 kg/jam

Tabel perhitungan bottom produk reboiler – 101, B*

KOMPONEN Fraksi mol

(Xi)

Laju Alir (kg/jam)

CH3OCH3 0,0015 0,2650 12,1902

CH3OH 0,0003 0,0589 1,8845

(13)

TOTAL 1,0000 180,2300 3252,3838

Tabel neraca massa total reboiler – 101

KOMPONEN INPUT (kg/jam)

Alur 9

OUTPUT (kg/jam) REFLUKS

(Alur 10)

BOTTOM(Alur 11)

CH3OCH3 33,0697 20,8796 12,1902

CH3OH 5,1122 3,2278 1,8845

H2O 8784,9507 5546,6415 3238,3092

TOTAL 8823,1326 5570,7488 3252,3838

8823,1326

LA.5. Menara Destilasi (MD – 102)

Fungsi : Memisahkan campuran metanol sebagai produk atas dengan air sebagai produk bawah.

Kondisi umpan masuk MD - 102

KOMPONEN

Fraksi mol (Xi) Laju Alir (kmol/jam)

Laju Alir (kg/jam)

CH3OCH3 0,0015 0,2650 12,1902

CH3OH 0,0003 0,0589 1,8845

H2O 0,9982 179,9061 3238,3092

TOTAL 1,0000 180,2300 3252,3838

Persamaan Antoine : ln Pi = A - _   

 

C T

B

, dimana P = Bar, T = oK

Dimana : A, B dan C adalah Constanta Antoine Kondisi umpan masuk MD – 102 :

MD - 102 CH3OH(10)

H2O(10)

CH3OH (11)

H2O(14) (F10)

(F11)

(14)

P = 1 atm = 1,0133 bar T = 700C = 3430K

Nilai Bilangan Antoine

KOMPONEN A B C

CH3OH 5,20409 1581,341 -33,5

H2O 3,55959 643,748 -198,043

DME 4,11475 894,669 -30,604

(Reklaitis, 1983) Dengan menggunakan persamaan antoine maka diperoleh :

Menghitung Tekanan pada dimetil eter :

ln Pi(CH3OCH3) = A - 

Menghitung tekanan pada Metanol :

ln Pi(CH3OH) = A - 

Menghitung tekanan pada Air :

(15)

Dengan menggunakan trial error untuk memperoleh data top produk : Kondisi Operasi Menara desatilasi (MD – 102):

Tekanan : 1 atm = 1,0133 bar Temperatur : 700C = 3430K

Berdasarkan Metode Hengtebeck’s

F(out) top produk = F(in) x kemurnian produk

F(out)bottom produk = F(in) x (100% - kemurnian produk)

(Fogler, S. 1992) Menentukan laju alir top produk :

F11(CH3OCH3)Top = 0,2650 kmol/jam x 99,5%

= 0,2637 kmol/jam = 12,1292 kg/jam F11(CH3OH)Top = 0,0586 kmol/jam = 1,8750 kg/jam F11(H2O)Top = 0,8995 kmol/jam = 16,1915 kg/jam

Menentukan laju alir bottom produk :

F14(CH3OCH3)Bottom = 0,2650 kmol/jam x (100% - 99,5%)

= 0,0013 kmol/jam = 0,0610 kg/jam F14(CH3OH)Bottom = 0,0003 kmol/jam = 0,0094 kg/jam

F14(H2O)Bottom = 179,0065 kmol/jam = 3222,1176 kg/jam

MenentukanhargaYi

Yi(CH3OCH3) = Total laju alir / laju alir DME = 215,8752kmol / 176,4040kmol = 0,2158Kmol

Yi(CH3OH) = 0,0480Kmol Yi(H2O) = 0,7362Kmol

Menentukanharga Pi

Pi(CH3OCH3) = exp(A - B / (T + C)

(16)

= 3,4933 Pi(CH3OH) = 1,0994 Pi(H2O) = 0,4142

Menentukan harga Ki K(CH3OCH3) = Pi/P

= 3,4933bar / 1,0133 bar = 3,4477

K(CH3OH) = 1,0850 K(H2O) = 0,4088

Menentukan harga Xi Xi(CH3OCH3) = Yi/Ki

= 0,2158Kmol / 3.4477 = 0,0626

Xi(CH3OH) = 0,0442 Xi(H2O) = 1,8010

Tabel neraca massa MD – 102 top produk

KOMPONEN

Laju alir (kmol/jam)

Fraksi Mol (Yi)

Tekanan (Pi)

Kesetimbangan (K = Pi/P)

Laju alir (kg/jam) CH3OCH3

0,2637 0,2158 3,4933 3,4477 0,0626 12,1292 CH3OH

0,0586 0,0480 1,0994 1,0850 0,0442 1,8750

H2O 0,8995 0,7362 0,4142 0,4088 1,8010 16,1915

TOTAL 1,2218 1,0000 1,9078 30,1958

Tabel neraca massa MD – 102 bottom produk

KOMPONEN

Fraksi Mol (Yi)

Tekanan (Pi)

Kesetimbangan (K = Pi/P)

Laju alir (kg/jam) CH3OCH3

0,0013 0,0000 3,4933 3,4477 0,0000 0,0610 CH3OH

(17)

H2O _179,0065 _1,0000 _0,4142 _0,4088 _0,4088 _3222,1176

TOTAL 179,0082 1,0000 0,4088 3222,1880

Tabel neraca massa total MD - 102

KOMPONEN INPUT (kg/jam) (Alur 12)

OUTPUT (kg/jam) TOP

(Alur 13)

BOTTOM (Alur 16) CH3OCH3

12,1902 12,1292 0,0610 CH3OH

1,8845 1,8750 0,0094

H2O 3238,3092 16,1915 3222,1176

TOTAL

3252,3838

30.1958 3222,1880 3252,3838

LA.6. CONDENSOR (CD-102)

Fungsi : Mengembunkan produk top MD-102 Gambar :

Kondisi Uap kondenser : P = 1 atm = 1,0133 bar T = 70oC = 343 oK Neraca bahan total, dimana :

V = L + D

R = Lo / D (Geankoplis, 1997)

V = ( R + 1 ) x D ; D= 1,2218 kmol R = 15,5

V = L + D = (R + 1).x D = (15,5 + 1) x 1,2218 kmol = 20,1598 kmol

CD - 101

(F11) (F13)

(F12) CH3OH(11)

H2O(11)

H2O(12)

(18)

L = R x D

= 15,5 x 1,2218 kmol = 18,9380 kmol

Laju Alir = Fraksi Mol x V = 0,2158 x 20,1598 = 4,3507 kmol/jam = 200,1320 kg/jam

Menentukan laju alir uap masuk kondensor - 102 Laju Alir(CH3OCH3) = Fraksi Mol(CH3OCH3) x V

= 0,2158 x 20,1598

= 4,3507 kmol/jam = 200,1320 kg/jam

Tabel hasil perhitunganlaju alir uap masuk Kondensor – 102

KOMPONEN Fraksi

Mol (Xi)

Laju Alir (kg/jam)

CH3OCH3 0,2158 4,3507 200,1320

CH3OH 0,0480 0,9668 30,9383

H2O 0,7362 14,8423 267,1605

TOTAL 1,0000 20,1598 498,2308

Menentukan laju alir uap masuk kondensor - 102 Laju Alir(CH3OCH3) = Fraksi Mol(CH3OCH3) x L

= 0,2158 x 18,9380

= 4,0870 kmol/jam = 188,0028 kg/jam

Tabel hasil perhitungan laju alirrefluks Kondensor - 102

(19)

18 20 19

L*

V*

Menentukan laju alir uap masuk kondensor - 102 Laju Alir(CH3OCH3) = Fraksi Mol(CH3OCH3) x D

= 0,2158 x 1,2218

= 0,2637 kmol/jam = 12,1292 kg/jam

Tabel hasil perhitungan laju alir Uap Keluar (destilat) kondensor - 102

KOMPONEN Fraksi Mol

(Xi)

Laju Alir (kg/jam)

CH3OCH3 0,2158 0,2637 12,1292

CH3OH 0,0480 0,0586 1,8750

H2O 0,7362 0,8995 16,1915

TOTAL 1,0000 1,2218 30,1958

Tabel neraca massa total kondensor - 102

(Alur 13)

OUTPUT (kg/jam) REFLUKS

(Alur 14)

UAP (Alur 15)

CH3OCH3 200,1320 188,0028 12,1292

CH3OH 30,9383 29,0632 1,8750

H2O 267,1605 250,9690 16,1915

TOTAL 498,2308

468,0350 30,1958

498,2308

LA.7. REBOILER (RB-102)

Fungsi : Untuk menguapkan sebagian campuran produk bottom MD-102 Gambar :

(Xi) (kmol/jam) (kg/jam)

CH3OCH3 0,2158 4,0870 188,0028

CH3OH 0,0480 0,9082 29,0632

H2O 0,7362 13,9427 250,9690

TOTAL 1,0000 18,9380 468,0350

CH3OH(14)

H O(16) (F14)

(F15)

(F16) CH3OH(15)

(20)

Kondisi Uap kondenser : P = 1 atm = 1,0133 bar T = 70oC = 243oK

Feed masukpadakondisi bubble point atau saturated liquid feed, maka q = 1

Sehingga :

L* = F + L

V* = V + ( q – 1 ) x F (Geankoplis, 1997) Neraca Total :

B* = L* - V Dimana :

L* = Komponen trap out

V* = Komponen vapor RB-101 F = Komponen feed MD-101 L = Komponen Refluks V = Feed CD-101 Dari perhitungan : F = 180,23 kmol L = 54,1170 kmol V = 31,3012 kmol

Bahan pada feed RB- 101 (trap out), L* L* = Feed KD-01 + Refluks L

= 180,23 Kmol + 18,9380 Kmol = 199,1679 kmol

Bahan pada Vapor RB- 101, V* V* = V + ( q – 1 ) x F

(21)

Bahan pada Bottom RB- 101, B* B* = L* - V*

= 199,1679 - 20,1598 = 179,0082 kmol

Menghitung laju alir umpan masuk reboiler – 101 (L*) Laju Alir(CH3OCH3) = fraksi mol(CH3OCH3) x L*

= 0,00000074 x 199,1679 = 0,0015 kmol/jam = 0,0678 kg/jam

Tabel hasil perhitungan laju alirumpan reboiler -102, L*

KOMPONEN Fraksi Mol (Xi) Laju Alir

(kmol/jam)

Laju Alir (kg/jam)

CH3OCH3 0,0000 0,0015 0,0678

CH3OH 0,0000 0,0003 0,0105

H2O 1,0000 199,1661 3584,9902

TOTAL 1,0000 199,1679 3585,0684

Menghitung laju alir umpan masuk reboiler – 101 (V*) Laju Alir(CH3OCH3) = fraksi mol(CH3OCH3) x V*

= 0,00000074 x 20,1598 = 0,0001 kmol/jam = 0,0069 kg/jam

Tabel hasil perhitungan laju alirrefluks reboiler -102, V*

(kmol/jam)

Laju Alir (kg/jam)

CH3OCH3 0,0000 0,0001 0,0069

CH3OH 0,0000 0,0000 0,0011

H2O 1,0000 20,1596 362,8725

(22)

Menghitung laju alir umpan masuk reboiler – 101 (B*) Laju Alir(CH3OCH3) = fraksi mol(CH3OCH3) x B*

= 0,00000074 x 179,0082 = 0,0013 kmol/jam = 0,0610 kg/jam

Tabel hasil perhitunganlaju alirbottom produk reboiler – 102, B*

(kmol/jam)

Laju Alir (kg/jam)

CH3OCH3 0,0000 0,0013 0,0610

CH3OH 0,0000 0,0003 0,0094

H2O 1,0000 179,0065 3222,1176

TOTAL 1,0000 179,0082 3222,1880

Tabel neraca massa total reboiler – 102

(Alur 16)

OUTPUT (kg/jam) REFLUKS

(Alur 17)

BOTTOM (Alur 18)

CH3OCH3 0,0678 0,0069 0,0610

CH3OH 0,0105 0,0011 0,0094

H2O 3584,9902 362.8725 3222,1176

TOTAL 3585,0684

362,8805 3222,1880

(23)

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA PANAS

Kapasitas : 100.000 ton/tahun Operasi Pabrik : 330 hari/tahun Basis Perhitungan : 1 Jam operasi Temperatur Referensi : 25oC = 2980 K Satuan Panas : Kilo Joule (kJ) Bahan baku : Metanol (CH3OH) Hasil produksi : Dimetil eter (CH3OCH3)

Panas yang dihitung pada neraca panas ini. meliputi : Panas yang dihitung apabila terjadi perubahan temperatur.

Q = n.Cp .ΔT dengan :

ΔT = T - To

Q : Panas yang dihasilkan/dikeluarkan. kJ. Cp : Kapasitas panas. kJ/kmol.K.

n : Mol senyawa. kmol.

To : Temperatur referensi. 25oC. T : Temperatur senyawa. oC. Keterangan :



Panas laten. yang dihitung apabila terdapat perubahan fase.

Q = n.ΔHv

dengan : Q : Panas laten senyawa. kJ. n : Mol senyawa. kmol.

(24)

Panas reaksi. untuk menghitung panas yang dihasilkan dari reaksi kimia di reaktor.

ΔHR2980 K = ΔHf produk –ΔHf reaktan

dengan : ΔHf = Panas pembentukan suatu senyawa pada 25oC. kJ/kmol.Untuk kondisi temperatur reaksi bukan pada 25oC. panas reaksi dihitung dengan menggunakan rumus :

ΔHR= ΔHR298.15K +

 



 

produk reak

CpdT n

tan

LB.1. Reaktor (R-101)

Fungsi : Sebagaitempat terjadinya reaksi

dehidrasiMetanolsehinggamenghasilkanDimetilEter yang akandimurnikanpada proses berikutnya.

Kondisi operasi : 2500C = 5230K Tekanan : 12 atm = 12.1596 Bar Dari reaksi :

2 CH3OH(l) ---> CH3OCH3(g)+ H2O(g)

Menentukan entalpy pembentukan produk dalam reaktor – 101

ΔH(CH3OH) = laju alir x ∆Hf(CH3OH)

= 39,25978535 x (-201,16672) = -7897,762247 kj/jam

Reaktor CH3OH(F3)

H2O (F3)

CH3OH(F4) H2O(F4) CH3OCH3

(25)

Tabel panas pembentukan produk reaktor - 101 CH3OH 39,25978535 -201,16672 -7897,762247 CH3OCH3 176,6690341 -184,05416 -32516,67067 H2O 180,1763293 -238,82272 -43030,20103 Total 396,1051487 -83444,63395

Menentukan entalpy pembentukan reaktan dalam reaktor – 101

ΔH(CH3OH) = laju alir x ∆Hv(CH3OH)

= 392,5978535 x (-201,16672) = -78977,62247 kj/jam

Q(CH3OH)(masuk) = n(CH3OH) x Cpdt

= 392,5978535 x 29,0205512 = 11393,40611 kj/jam

Panas pembentukan Reaktan

Komponen

Panas masuk reaktor (Q(masuk)) CH3OH 392,5978535 -201,16672 -78977,62247 11393,40611 H2O 3,507295174 -238,82272 -837,6217733 28,68482256 total 396,1051487 -79815,24425 11422,09093

i

(Eq.9.3-1,Felder&Rousseau2ndedition)

5)

(26)

ΔH =

o r

H 

 + (



 



produk reak

i i i

iH n H

n )

tan

(Eq.9.52,Felder&Rousseau2ndaedition)

= -3629.389702 Kj + (-83444,63395-(-79815,24425))

= -7258,779403 Kj

Menentukan panas produk dan sisa dari reaktor – 101

ΔH(CH3OH) = laju alir x Cpdt(CH3OH) = 392,5978535 x 29,0206 = 11393,40611 kj/jam

Panas Produk dan Sisa keluar dari reaktor

Komponen

Laju Alir

(kmol) Cpdt Q(sisa)

CH3OH 392,5978535 29,0206 11393,40611 CH3OCH3 176,6690341 19,7832 3495,073709 H2O 180,1763293 8,178617 1473,593119 Total 749,4432169 16362,07294

Reaksi yang berlangsung merupakan reaksi eksoterm, sehingga memerlukan sistem air pendingin untuk menjaga temperatur yang konstan.

Air pendingin yang digunakan,

Tin = 30 oC = 303 oK. Cp = 4,184 kJ/kg oK. Tout = 70 oC = 343 oK.

Jumlah air yang dibutuhkan (m)

m = T Cp

Qw

 .

m = 13,85515 Kg

Panas air pendingin masuk Reaktor Qw in Qw in = m x Cp x ΔT

(27)

Panas air pendingin keluar Reaktor , Qw out Qw out = m x Cp x ΔT

= 13,85515 kg x 4,184 kJ/kg .K x (333 – 298)K = 2608,647072 Kj

Neraca panas total reaktor (R-101)

Masuk Alur 3 (Kj/Jam) Keluar Alur 4 (Kj/jam) Q(masuk) 11422.09093 Q (sisa) 16362.07294 Q (reaksi) 7258.779403 Q(w)(keluar) 2608.647072 Q(w)(masuk) 289.8496747

Total 18970.72001 18970.72001

LB.2. Cooler 1 (C-101)

Fungsi : Untuk Menurunkan temperatur produk dimetil eter dari dalam reaktor Digunakan media pendingin Amonia

T masuk = 5230K T keluar = 4230K

Menentukan fraksi mol dari cooler – 101

X(CH3OH) = Laju alir CH3OH / Laju alir total = 39,25978535 / 396,1051487 = 0,099115

Menentukan Cp metanol

= X(CH3OH) x Cpdt

= 0,099115 x 29,0205512 = 2,876359004

Tabel hasil perhitungan cooler - 101

Komponen Laju Alir (kmol)

Fraksi Mol (X)

Cpdt X.Cpdt

CH3OH 39,25978535 0,099115 29,0205512 2,876359004

CH3OCH3 176,6690341 0,446015 19,78317099 8,823600806

H2O 180,1763293 0,45487 8,17861661 3,72020693

(28)

CpCampuran = 15,42016674 Kj/Kmol.K Tamonia masuk = 2480 K

Tamonia keluar = 3230 K

CpAmmonia = 36,3989 kJ/kmol.K

Massa Ammonia yang dibutuhkan dicari dengan mentrial n Ammonia, dengan patokan Qfluida panas = Qfluida dingin

Qh = Hot fluid

) .(

.Cp T2 T1 n

H

Q_h   

Qh = 396.1051487 x 15,42016674 x (523-423)K = 610800.7439 Kj

Qc = Cold fluid

) .(

.Cp T₂ T₁ n

H

Q_c   

Qc = 223,7435094 x 36,3989 x (323 – 248) = 610800,7439 Kj

Neraca Panas total Cooler 1 (C – 101)

LB.3. Cooler 2 (C – 102)

Fungsi : Untuk Menurunkan temperatur produk dari reaktor Tmasuk = 4230 K

Tkeluar = 3230 K

X(CH3OH) = Laju alir CH3OH / Laju alir total = 39,25978535 / 396,1051487 = 0,099115

Q masuk Q keluar

(29)

= X(CH3OH) x Cpdt

= 0,099115 x 20,42816344 = 2,024728

Tabel hasil perhitungan cooler - 102

komponen Laju Alir (kmol)

Fraksi mol (X)

Cpdt X.Cp

CH3OH 39,25978535 0,09911455 20,42816344 2,024728

CH3OCH3 176,6690341 0,4460155 18,01884642 8,036685

H2O 180,1763293 0,45486995 8,066680836 3,669291

Total 396,1051487 1,00000 46,51369069 13,7307

CpCampuran = 13.73070374 Kj/Kmol.K Tamonia masuk = 2480 K

Tamonia keluar = 3230 K

CpAmmonia = 36,3989 kJ/kmol.K

Massa Ammonia yang dibutuhkan dicari dengan mentrial n Ammonia, dengan patokan Qfluida panas = Qfluida dingin

Qh = Hot fluid

) .(

.Cp T2 T1 n

H

Q_h   

Qh = 396,1051487 x 13,73070374 x (423-323) = 543880,2447 Kj

Qc = Cold fluid

) .(

.Cp T2 T1 n

H

Q_c   

Qc = 396,1051487 x 36,3989 x (398 – 323) = 610800,7439 Kj

Q masuk Q keluar

(30)

LB.4. Menara Destilasi 1 (MD – 101)

Fungsi : untuk memisahkan Campuran Metanol Air produk bawah dengan Dimetil eter sebagai produk atas.

Kondisi Operasi Umpan masuk menara destilasi Tmasuk = 3230K

Tekanan = 1,0133 Bar Treffrensi = 2980K

Menentukan panas umpan masuk menara destilasi – 101 Q(CH3OH) = n(CH3OH) x Cpdt(CH3OH)

= 39,25978535 x 11,91278 = 467,6932233 kj/jam

Tabel hasil perhitungan Panas umpan masuk

Cpdt Qmasuk

CH3OH 39,25978535 11,91278 467,6932233

CH3OCH3 176,6690341 16,32466 2884,061345

H2O 180,1763293 7,998193 1441,085109

Total 396,1051487 4792,839677

Menentukan panas destilat keluar menara destilasi – 101 Q(CH3OH) = n(CH3OH) x Cpdt(CH3OH)

= 39,20089568 x 11,91278 = 466,9916834 kj/jam

Tabel hasil perhitungan panas yang keluar berupa destilat

Cpdt Qkeluar

CH3OH 39,20089568 11,91278 466,9916834

CH3OCH3 176,4040305 16,32466 2879,735253

H2O 0,270264494 7,998193 2,161627664

(31)

Menentukan panas bottom produk menara destilasi – 101 Q(CH3OH) = n(CH3OH) x Cpdt(CH3OH)

= 0,058889678 x 11,91278 = 0,701539835 kj/jam

Tabel hasil perhitungan panasbottom produk

Cpdt Qbottom

CH3OH 0,058889678 11,91278 0,701539835

CH3OCH3 0,265003551 16,32466 4,326092018

H2O 179,9060648 7,998193 1438,923481

Total 180,229958 1443,951113

Tabel neraca panas total pada menara destilasi

Q masuk Q keluar

Q feed (Alur 5) 4792,839677 Q top(Alur 6) 3348,888564

Q bottom (Alur 9) 1443,951113

Total 4792,839677 4792,839677

LB.5. Kondensor (CD – 101)

Fungsi : Mengkondensasikan produk dari menara destilasi Kondisi Operasi Pada Kondensor

Tmasuk = 3230K Treffrensi = 2980K

Menentukan panas umpan masuk kondensor – 101 Qfeed (CH3OH) = n(CH3OH) x Cpdt(CH3OH)

(32)

Tabel hasil perhitungan panas umpan masuk kondensor - 101

Komponen Laju Alir

(kmol)

Cpdt Q(feed)

CH3OH 56,05728082 11,912781 667,7981073

CH3OCH3 252,2577637 16,3246568 4118,021412

H2O 0,386478226 7,9981933 3,091127559

Total 308,7015227 4788,910647

Menentukan panas penguapan kondensor – 101 Quap (CH3OH) = n(CH3OH) x Huap(CH3OH)

= 56,05728082 x 1085000 = 60822149,69 kj/jam

Tabel hasil perhitungan panas penguapan dalan kondensor - 101

Komponen Laju Alir

(kmol)

Hv Q(laten)

CH3OH 56,05728082 1085000 60822149,69

CH3OCH3 252,2577637 111640 28162056,74

H2O 0,386478226 40656 15712,65877

Total 308,7015227 88999919,08

Panas aliran masuk Kondensor =88999919,08 + 4788,910647 = 89004707,99 kJ

Menentukan panas refluks keluar kondensor – 101 Qrefluks (CH3OH) = n(CH3OH) x Cpdt(CH3OH)

= 16,85638514x 11,912781 = 200,8064239 kj/jam

Tabel hasil perhitungan panas refluks Keluar kondensor - 101

Komponen Laju Alir

(kmol)

Cpdt Q(Refluks)

CH3OH 16,85638514 11,912781 200,8064239

CH3OCH3 75,85373313 16,3246568 1238,286159

H2O 0,116213732 7,9981933 0,929499895

(33)

Menentukan panas destilat keluar kondensor – 101 Qdestilat (CH3OH) = n(CH3OH) x Cpdt(CH3OH)

= 39,20089568x 11,912781 = 466,9916834 kj/jam

Tabel hasil perhitungan panas destilat keluar kondensor - 101

Komponen Laju Alir

(kmol)

Cpdt Q(destilat)

CH3OH 39,20089568 11,912781 466,9916834

CH3OCH3 176,4040305 16,3246568 2879,735253

H2O 0,270264494 7,9981933 2,161627664

Total 215,8751907 3348,888564

Beban Panas kondensor

QCD = (Qumpan + QLaten) – (Qdestilat+ Qrefluks) = 88999919,08kj/jam

T in = 30 oC = 303oK T out = 40 oC = 313oK Cp = 4,184 J/kg oK

T Cp

Qcd m

 

.

m =

303) -(313 x 184 , 4

kJ 8 88999919,0

= 2127149,12kg

Panas air pendingin masuk CD – 101, Qw in Qw in = m x Cp x ΔT

= 2127149,12kg x 4,184 kJ/kg .K x (313 – 298)K = 44499959,5 kj/jam

Panas air pendingin keluar CD – 101, Qw out Qw out = m x Cp x ΔT

(34)

= 133499878,6 kj/jam

Tabel neraca panas totalkondensor (CD – 101)

Q masuk Q keluar

Q feed 89004707,99 Q refluks 1440,022083

Qw in 44499959,54 Q destilat 3348,888564

Qw out 133499878,6

133504667,5 133504667,5

LB.6. Reboiler (RB – 101)

Fungsi : Untuk menguapkan sebagian campuran produk bottomMenara Destilasi Kondisi Operasi Reboiler

Tmasuk = 323 0 K Tkeluar = 298 0 K

Menentukan panas umpan masuk reboiler - 101 Qfeed (CH3OH) = n(CH3OH) x Cpdt(CH3OH)

= 0,15975,7111 x 11,91278096 = 1,903151474 kj/jam

Panas Umpan Masuk Reboiler

Cpdt Q(feed)

CH3OH 0,159757111 11,91278096 1,903151474

CH3OCH3 0,718907001 16,32465678 11,73591005

H2O 488,0528166 7,998193298 3903,540767

Total 488,9314807 3917,179828

Menentukan panas refluks reboiler - 101 Qrefluks (CH3OH) = n(CH3OH) x Cpdt(CH3OH)

= 0,100867433x 11,91278096 = 1,201611639kj/jam

Tabel hasil perhitungan panas refluks reboiler - 101

(35)

(kmol)

CH3OH 0,100867433 11,91278096 1,201611639

CH3OCH3 0,45390345 16,32465678 7,409818035

H2O 308,1467518 7,998193298 2464,617285

Total 308,7015227 2473,228715

Menentukan panas bottom produk reboiler - 101 Qbottom (CH3OH) = n(CH3OH) x Cpdt(CH3OH)

= 0,058889678x 11,91278096 = 0,701539835kj/jam

Tabel hasil perhitungan panas bottom produkreboiler - 101

Komponen Laju Alir (kmol)Kmol

CPdt Q(Keluar)

CH3OH 0,058889678 11,91278096 0,701539835

CH3OCH3 0,265003551 16,32465678 4,326092018

H2O 179,9060648 7,998193298 1438,923481

Total 180,229958 1443,951113

Panas yang disuplai reboiler (QRB) = 88999919,08 kJ Persamaan Overall Neraca Panas Reboiler :

QUmpan + QRB = QLiquid + QBottom

Panas liquid masuk ke Menara Destilasi : QLiquid = QUmpan + QRB– QBottom

= 3917,179828 kj + 88999919,08 kj–1433,951113 kj = 89002392,31 kj/jam

Sebagai media pemanas digunakan saturated steam dengan temperatur 110oC Dari tabel steam, untuk saturated steam pada T = 110oC diperoleh data :

(36)



RB

Q

m

=

kg Kj/ 47 , 2358

kJ 8 88999919,0

= 37736,29475kg

Panas yang dibawa oleh steam masuk (Qs-in) Qs-in = m x HV

= 37736,29475kg x 2609,6 kJ/kg = 98476634,78 kj/jam

Panas yang dibawa oleh steam keluar (Qs-out) Qs-out = m x HL

= 37736,29475kg x 251,13 kJ/kg = 9476715,701kj/jam

Tabel neraca panas total reboiler - 101

Q in Q out

Q feed 3917,179828 Q keluar 1443,951113

Qs in 98476634,78 Q Liquid 89002392,31

Qs out 9476715,701

Total 98480551,96 98480551,96

LB.7. Heater (E - 102)

Fungsi : Memanaskan Umpan yang akan disuplai ke menara destilasi 2 Kondisi Operasi Heater

T = 3230 K TReffrensi = 2980 K Qfeed (Metanol) = n x Cpdt

(37)

Menentukan panas umpan masuk heater - 102 Qfeed (CH3OH) = n(CH3OH) x Cpdt(CH3OH)

= 0,058889678x 11,91278096 = 0,701539835kj/jam

Tabel hasil perhitungan panas umpan masukheater - 102

Cpdt Q(feed)

CH3OH 0,058889678 11,91278096 0,701539835

CH3OCH3 0,265003551 16,32465678 4,326092018

H2O 179,9060648 7,998193298 1438,923481

Total 180,229958 1443,951113

Panas Umpan keluar dari heater T = 3430 K

Treffrensi = 2980 K

Menentukan panas umpan keluar heater - 102 Qkeluar (CH3OH) = n(CH3OH) x Cpdt(CH3OH)

= 0,058889678x 13,60763532 = 0,801349263kj/jam

Tabel hasil perhitungan umpan keluar heater - 102

Cpdt Q(keluar)

CH3OH 0,058889678 13,60763532 0,801349263

CH3OCH3 0,265003551 16,65469195 4,413552509

H2O 179,9060648 8,009410327 1440,941493

Total 180,229958 1446,156395

Panas yang diberikan steam, Qs : Qs = Qkeluar – Qmasuk

= (1446,156395 – 1443,951113) kJ = 2,205281588 kJ

(38)

Entalpi uap jenuh, HV = 2643,7 kJ/kg Panas laten, λ = 2308,79 kJ/kg Jumlah steam yang dibutuhkan :



s

Q m

= 1046,936596 kg

= 1046,936596 kg x 2643,7 kJ/kg = 2767786,28 kJ

= 1046,936596 kg x 334,91 kJ/kg = 350629,5355 kJ

Tabel neraca panas total pada heater - 102

Q masuk Q keluar

Q feed 1443,951113 Q keluar 1446,156395

Qs in 2767786,28 Qs out 2767784,075

2769230,231 2769230,231

LB.8. Menara Destilasi 2 (MD – 102)

Fungsi : untuk memisahkan Campuran Metanol Air produk bawah dengan Dimetil eter sebagai produk atas.

Kondisi Operasi Umpan masuk menara desrilasi Tmasuk = 3430K

Tekanan = 1,0133 Bar Treffrensi = 2980K

Menentukan panas umpan masuk menara destilasi - 102 Qfeed(CH3OH = n(CH3OH) x Cpdt(CH3OH)

= 0,058889878 x 13,6076353 = 0,801349263 kj/jam

(39)

Cpdt Q(feed)

CH3OH 0,058889678 13,6076353 0,801349263

CH3OCH3 0,265003551 16,6546919 4,413552509

H2O 179,9060648 8,00941033 1440,941493

Total 180,229958 1446,156395

Menentukan panas destilat keluar menara destilasi - 102 Qdestilat(CH3OH) = n(CH3OH) x Cpdt(CH3OH)

= 0,05859523x 13,6076353 = 0,797342516kj/jam

Tabel hasil perhitungan panasdestilat keluar menara destilasi - 102

Cpdt Q(destilat)

CH3OH 0,05859523 13,6076353 0,797342516

CH3OCH3 0,263678533 16,6546919 4,391484747

H2O 0,899530324 8,00941033 7,204707466

Total 1,221804087 12,39353473

Menentukan panas yang terkondensasi menara destilasi - 102 Qterkondensasi (CH3OH) = n(CH3OH) x Huap(CH3OH)

= 0,966821289x 1114327,81 = 1077355,849kj/jam

Tabel hasil perhitungan panas terkondensasi menara destilasi - 102

Hv Q(terkondensasi)

CH3OH 0,966821289 1114327,81 1077355,849

CH3OCH3 4,350695801 115757,476 503625,5641

H2O 14,84225034 41488,8664 615788,1423

Total 20,15976743 2196769,555

Menentukan panas bottom produk menara destilasi - 102 Qbottom(CH3OH) = n(CH3OH) x Cpdt(CH3OH)

(40)

Tabel hasil perhitungan panas bottom produk menara destilasi - 102

Cpdt Q(bottom)

CH3OH 0,000294448 13,6076353 0,004006746

CH3OCH3 0,001325018 16,6546919 0,022067763

H2O 179,0065344 8,00941033 1433,736786

Total 179,0081539 1433,76286

Persamaan overall neraca panas menara destilasi (MD - 102) : QUmpan Masuk+ QRB = QDestilat + QBottom+ Qkondensor

QRB = QDestilat + QBottom+ QKondensor–QUmpan Masuk

= 12,39353473 kJ + 1433,76286 kJ + 2196769,555 kJ –1446,156395 kJ = 2196769,56 kJ

Tabel neraca panas total menara destilasi (MD – 102)

Q masuk Q keluar

Q feed 1446,156395 Q destilat 12,39353473

Q RB 2196769,555 Q buttom 1433,76286

Q kondensor 2196769,555

total 2198215,711 2198215,711

LB.9. Kondensor (CD – 102)

Fungsi : Mengkondensasikan produk dari menara destilasi Kondisi Operasi Pada Kondensor

Tmasuk = 3430K Treffrensi = 2980K

Menentukan panas umpan masuk kondensor - 102 Qfeed(CH3OH) = n(CH3OH) x Cpdt(CH3OH)

(41)

Tabel hasil perhitungan panas umpan masuk kondensor - 102

Cpdt Qfeed

CH3OH 0,966821289 13,6076353 13,15615152

CH3OCH3 4,350695801 16,6546919 72,45949832

H2O 14,84225034 8,00941033 118,8776732

Total 20,15976743 204,493323

Menentukan panas penguapan kondensor - 102 Qpenguapan(CH3OH) = n(CH3OH) x Huap(CH3OH) = 0,966821289 x 1114327,81

= 1077355,849kj/jam

Tabel hasli perhitungan panas penguapan dalan kondensor- 102

Hv Qlaten

CH3OH 0,966821289 1114327,81 1077355,849

CH3OCH3 4,350695801 115757,476 503625,5641

H2O 14,84225034 41488,8664 615788,1423

Total 20,15976743 2196769,555

Panas aliran masuk Kondensor = 2196769,555 + 204,493323 = 2196974,048 kJ

Menentukan panas refluks kondensor - 102 Qrefluks(CH3OH) = n(CH3OH) x Cpdt(CH3OH) = 0,908226059x 13,6076353

= 12,35880901kj/jam

Tabel hasil perhitungan panas refluks keluar kondensor - 102

Cpdt Qrefluks

CH3OH 0,908226059 13,6076353 12,35880901

CH3OCH3 4,087017267 16,6546919 68,06801357

H2O 13,94272002 8,00941033 111,6729657

(42)

Menentukan panas destilat kondensor - 102 Qdestilat(CH3OH) = n(CH3OH) x Cpdt(CH3OH) = 0,05859523x 13,6076353

= 0,797342516kj/jam

Tabel hasil perhitungan panas destilat keluar kondensor - 102

Cpdt Qdestilat

CH3OH 0,05859523 13,6076353 0,797342516

CH3OCH3 0,263678533 16,6546919 4,391484747

H2O 0,899530324 8,00941033 7,204707466

Total 1,221804087 12,39353473

Beban Panas kondensor

QCD = (Qfeed+ QLaten) – (Qdestilat+ Qrefluks)

= (2196769,555 kJ + 2196769,555Kj) – (12,39353473 kJ + 192,0997883 kJ = 2196769.555 kj/jam

T in = 30 oC = 303oK T out = 50 oC = 323 oK Cp = 4,184 J/kg oK

T Cp

Qcd m

 

.

m =

303) -(323 x 184 , 4

kJ 5 2196769.55

= 26252,0262kg

Panas air pendingin masuk CD – 02, Qw in Qw in = m x Cp x ΔT

= 26252,0262kg x 4,184 kJ/kg .K x (303 – 298)K = 549192,389 kj/jam

Panas air pendingin keluar CD – 02, Qw out Qw out = m x Cp x ΔT

(43)

Tabel neraca panas total kondensor - 102

LB.10. Reboiler (RB – 102)

Fungsi : Fungsi : Untuk menguapkan sebagian campuran produk bottomMenara Destilasi

Kondisi Operasi Reboiler Tmasuk = 3430 K Tkeluar = 2980 K

Menentukan panas umpan masuk reboiler - 102 Qfeed (CH3OH) = n(CH3OH) x Cpdt(CH3OH)

= 0,000327609 x 13,60764 = 0,004457983 kj/jam

Tabel hasil perhitungan panas umpan masuk reboiler - 102

CPdt Qfeed

CH3OH 0,000327609 13,60764 0,004457983

CH3OCH3 0,00147424 16,65469 0,024553018

H2O 199,1661195 8,00941 1595,203174

Total 199,1679213 1595,232185

Menentukan panas refluks reboiler - 102 Qrefluks (CH3OH) = n(CH3OH) x Cpdt(CH3OH)

= 3,31606E-05 x 13,60764 = 0,000451237 kj/jam

Q masuk Q keluar

Q feed 2196974.048 Q refluks 192.0997883

QWin 549192.3888 Q destilat 12.39353473

QWout 2745961.944

(44)

Tabel hasil perhitungan panas refluks reboiler - 102

CPdt Qrefluks

CH3OH 3,31606E-05 13,60764 0,000451237

CH3OCH3 0,000149223 16,65469 0,002485255

H2O 20,15958505 8,00941 161,4663887

Total 20,15976743 161,4693252

Menentukan panas bottom produk reboiler - 102 Qbottom (CH3OH) = n(CH3OH) x Cpdt(CH3OH)

= 0,000294448 x 13,60764 = 0,004006746 kj/jam

Tabel hasilperhitungan panas bottom produkreboiler - 102

CPdt Qbottom

CH3OH 0,000294448 13,60764 0,004006746

CH3OCH3 0,001325018 16,65469 0,022067763

H2O 179,0065344 8,00941 1433,736786

Total 179,0081539 1433,76286

Panas yang disuplai reboiler (QRB) = 2196769,555 kJ Persamaan Overall Neraca Panas Reboiler :

Qfeed + QRB = QLiquid + QBottom

Panas liquid masuk ke Menara Destilasi : QLiquid = QUmpan + QRB– QBottom

= 1595,232185 kJ + 2196769,555 kJ –1433,76286 kJ = 2196931,024 kj/jam

(45)



RB

Q

m

=

kg Kj/ 79 , 2308

kJ 5 2196769,55

= 951,4808861kg

= 951,4808861kg x 2634,7 kJ/kg = 2515430,019 kj/jam

= 951,4808861kg x 334,91 kj/kg = 318660,4636kj/jam

Tabel neraca panas total reboiler -102

Q in Q out

Qfeed 1595,232185 Q keluar 1433,76286

Qs in 2515430,019 Q Liquid 2196931,024

Qsout 318660,4636

Total 2517025,251 2517025,251

LB.11. Cooler 3 (C – 103)

Fungsi : Untuk Menurunkan temperatur produk dari reaktor Tmasuk = 3430 K

Tkeluar = 3230 K

X(CH3OH) = Laju alir CH3OH / Laju alir total = 0,000294448/ 179,0081539 = 1,64489E-06

(46)

= 1,64489E-06 x 13,60763532 = 2,2383E-05

Fraksi mol (X) Cpdt X.Cpdt

CH3OH 0,000294448 1,64489E-06 13,60763532 2,2383E-05

CH3OCH3 0,001325018 7,402E-06 16,65469195 0,000123278

H2O 179,0065344 0,999990953 8,009410327 8,009337867

Total 179,0081539 38,2717376 8,009483528

CpCampuran = 8,009483528 Kj/Kmol.K TAir masuk = 3030 K

TAir keluar = 3230 K

CpAir = 4,1840 kJ/kmol.K

Massa Air yang dibutuhkan dicari dengan menterial Air, dengan patokan Qfluida panas = Qfluida dingin

Qh = Hot fluid

) .(

.Cp T₂ T₁ n

H

Q_h   

Qh = 179,008153 x 8,009483528 x (343-323) = 57350,51441 kj/jam

Qc = Cold fluid

) .(

.Cp T2 T1 n

H

Q_c   

Qc = 57350,51441 x 4,1840 x (323 – 303) = 57350,51441 kj/jam

Q masuk Q keluar

Qh 57350,51441 Qc 57350,51441

(47)

PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT

1. Tangki Penyimpanan

1.1 Tangki Penyimpanan Dimetil Eter

T-101 : Menyimpan dimetil eter untuk kebutuhan 30 hari

Bahan konstruksi : Low Alloys Steel SA 202 B

Bentuk : Silinder Horizontal dengan penutup torrispherical dished head

Jenis sambungan : Single welded butt joints Jumlah : 1 unit

*) Perhitungan untuk T-101 Kondisi operasi :

Tekanan = 11 atm

Temperatur = 30 C = 303 oK Laju alir massa = 9373,878827kg/jam

Densitas = 677kg/m3

Kondisi = Cair

Kebutuhan perancangan = 30 hari Faktor kelonggaran = 20 % Perhitungan:

a. Volume tangki

Kapasitas tangki,Vg =9969,265518m3

Volume Spherical, Vt = (1 + 0,2) x 9969,265518m3 = 11963,11862m3

b. Volume 2 Tutup dan Shell

(48)

Direncanakan : H/D = 4/3 = 1,33 L/D = 3/1 = 3

Volume 2 Tutup, Vh = 2[0,0778 D3 (2) (H/D)2 (1,5-H/D)] (Walas,2010) = 2[0,0778 D3 (2) (01,33)2 (1,5-1,33)]

= 0,09220 D3

Φ = 2 Arc Cos (1-1,6) (Walas,2010)

= 4,4286 rad

Volume Shell =

π

D

2

L

1 

sin



4 

 

2π

  



=

π

D

2

L

1 

4,4286 sin 4,4286



4 

 

2 π





= 0,6736 D2 L Karena L = 3 D ; maka Volume Shell = 0,6736 (3) D2

= 2,0207D3

Volume 2 Tutup + Shell = 0,0922 D3 + 2,0207 D3 = 2,1129 D3

c. Diameter (D) dan Tinggi Tangki

Diameter, D =

2,1129

2 11963,1186

3

= 17,8232m Jari-jari, r = 1,0565 m Tinggi Shell = 23,7744m Tinggi Tutup = 1,0564m Tinggi Total = 25,8873m

d. Tebal Shell dan Head dan Bottom

Allowable Stress, SA = 21250 psi = 146513,5863 kPa Joint Efficiency, E = 0,80

(49)

Faktor kelonggaran = 0,2

Umur = 10 Tahun

P hidrostatik = 118249,9986kPa P design = 1512,209984kPa

Tebal Shell, C

1.2 Tangki Penyimpanan Metanol

1. T-102 : Menyimpan Metanol untuk kebutuhan 30 hari Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 Grade C

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Jenis sambungan : Single welded butt joints

(50)

T-102

*) Perhitungan untuk T-102 Kondisi operasi :

Tekanan = 1 atm

Temperatur = 30 C

Laju alir massa = 12626,26263kg/jam Densitas = 791,5 kg/m3

Kebutuhan perancangan = 15 hari Faktor keamanan = 10 %

Perhitungan: a. Volume tangki

Volume larutan,Vl =

3 / 5 , 791

jam/hari 24

x hari 15 x kg/jam 3

12626,2626

m kg

= 5742,835812m3

Volume tangki, Vs = (5742,835812 x 0,1) +5742,835812m3 = 6317,119394m3

b. Diameter dan tinggi shell Direncanakan :

 Tinggi shell : diameter (Hs : D = 3 : 2)  Tinggi head : diameter (Hh : D = 1 : 4) - Volume shell tangki ( Vs)

Vs = 3 3 8D

Di =

3 / 1

3 8

   

 



Vs x

D = 22,0561 m

(51)

- Volume tutup tangki (Vh)

Vh = 3 24D



= 1403,8030 m3

(Walas,1988)

- Volume tangki (V) V = Vs + Vh

= 6317,119394+1403,8030 = 7019,0209m3

- Tinggi tangki (H) Hs = 3/2D

= (3/2) x 22,0561 = 26,2589m

c. Diameter dan tinggi tutup

Diameter tutup = diameter tangki = 17,5060m

Hh = 17,5060

4 1 4

1 _ _

D = 4,3765m

Ht (Tinggi tangki) = Hs + 2Hh = 35,0119 m

d. Tebal shell tangki

Tinggi cairan dalam tangki = m 14038,0418

m 2 5742,83581

3 3

x 44,1123m = 36,0918m

PHidrostatik =  x g x l = 279,9536kPa = 2,7629atm

P0 = Tekanan operasi = 1 atm Faktor kelonggaran = 5 %

Pdesign = (1 + 0,05) x (2,7629atm + 1 atm)

= 3,9511 atm

D = 17,5060m r = 8,7530m

(52)

Allowable stress (S) = 932,2297 atm (Brownell,1959) Faktor korosi = 0,00032 cm

Tebal shell tangki:

C

(Peters, 1991)

t = 0,0374 m = 3,7369 cm

Tebal tutupstandar yang digunakan =2,5 in (Brownell,1959)

2. Reaktor – 101

Fungsi : Sebagaitempat terjadinya reaksi dehidrasiMetanolsehinggamenghasilkan Tipe : Multi Tubular Reaktor

Kondisi reaktor

Temperatur (T) = 250 oC = 523 K Tekanan (P) = 12 atm

Konversi Acrolein = 90 %

Densitas Campuran, ρcamp = 791,8 kg/m3

Data katalis :

Nama katalis : Alumina Silika (Zeolit)

(53)

Reaksi:

2 CH3OH(g) ---> CH3OCH3(g) + H2O(g) A B + C 2.1.Laju Reaksi

(54)

Laju Alir Massa (W) = 12626,26263 kg / jam Perhitungan :

- Volumetrik Flowrate

camp

Q W





791,8 3 12626,2626 

Q

= 15,9463m3 / jam = 0,0044 m3/s - Konsentrasi Metanol

CAO= Q F_AO

=

0,0044 0,1091

= 24,6200 kmol / m3

-Konsentasi Air

CBO= Q F_BO

=

0,0044 0,0010

= 0,2199kmol / m3

Untuk mencari –rA CH3OH adalah reaksi orde satu maka digunakan persamaan : -rA =

k

CAO

= 3,29 x 10-4

2.2.Tinggi Head Reaktor Hs = ¼ Ds

= ¼ (1,9037) = 0,4759 m

2.3. Tinggi Reaktor HR= LT2 + HS

= 2,8 m + 0,4759 m = 3,2759 m

2.4.Volume Head Reaktor, VHR

VHR = 

  



 3

. . 24

1

2  Ds

(55)

2.5. Volume Total Reaktor, VR VR = VT1 + VT2 + 2VHR

= 0,0027 m3 + 1,1245 m3 + 2(1,8051 m3) = 4,7375 m3

2.6. Tebal dinding reactor, t

Asumsi : tebal dinding reaktor = tebal dinding headnya.

t =

P SE

D P

j -0,2

2 .

+ Cc (Peters, tabel 4 hal 570)

D = Diameter Reactor = 1,3501 m P = Tekanan Design = 12atm

S = Working Stress Maximum = 13700 psia Ej = Welding Joint Efficiency = 85 %

Cc = Korosi yang diizinkan = 0,00032m

t = 0,00032

) 3501 , 1 2 , 0 ( ) 85 , 0 23 , 932 2 (

3501 , 1

12 _

 x

x x

x

= 0,0105m = 10,5447 mm

Diameter luar kolom , OD = Ds + 2t

= 1,3501 m + (2 x 0,0105) m = 1,3712 m

2.7. Menghitung jumlah tube

Dalam perancangan ini digunakan orifice / diameter gelembungdengan spesifikasi:

- Diameter luar tube (OD) = 3/4 in - Jenis tube = 10 BWG

- Pitch (PT) = 1 in triangular pitch - Panjang tube (L) = 9,1864 ft

Dari Tabel 8, hal, 840,Kern, 1965,diperoleh UD = 100 - 200, faktor pengotor (Rd) = 0,0032

(56)

2

Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 694tube dengan ID shell1,38 in.

2.8. Menentukan Volume Reaktor, VTR Volume satu tube reaktor, VT





Volume Tube Reaktor, VTR VTR= VT x NT

= 0,0027m3 x 694tube = 1,8742 m3

Faktor keamanan 20%

Maka volume tube rektor (VTR) adalah: VTR = 0,2 x 1,8742 m3

= 0,3748 m3

2.9.Menentukan Volume dan Berat Katalis Reaktor Menghitung Volume Katalis :

TR

Menghitung Berat Katalis : Densitas katalis = 780 kg/m3

(57)

= (780 kg/m3).( 0,2436 m3) = 190,0425 kg

2.10. Residence Time, 

T TR

Q V





s / m 0044 , 0

m 0,3748

3 3

 

= 84,6225 s = 1,4104 menit

3. MENARA DISTILASI – 101 (MD – 101)

Fungsi : Memisahkan produk dimetil eter dari campuran metanol dan air Tipe : Sieve Tray Tower

Gambar :

A. kondisi operasi.

Kondisi operasi menara destilasi – 101: FEED

P = 1 atm = 1,0133 bar T = 50oC = 323 oK Menentukan nilai Xi

(58)

= 0,0991

Menentukan nilai Ki

Ki(CH3OH) = Pi(CH3OH) / P(CH3OH) = 0,7724 /1,0133 = 0,7623

Menentukan nilai fraksi mol Yi Yi(CH3OH) = Xi(CH3OH) x Ki(CH3OH)

= 0,0991 x 0,7623 = 0,0756

Untuk hasil perhitungan CH3OCH3 dan H2O dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel hasil perhitungan kondisi umpan pada menara destilasi - 101

Komponen

Tekanan (pi)

Laju alir (kmol)

Fraksi mol (xi)

Kesetimbangan (ki)

Fraksi mol (yi = xi.ki) CH3OH 0,7724 39,25978535 0,0991 0,7623 0,0756 CH3OCH3 2,8719 176,6690341 0,4460 2,8342 1,2641 H2O 0,2035 180,1763293 0,4549 0,2008 0,0913

Total 396,1051487 1,0000 1,4310

TOP

P= 1atm

= 1,0133 bar

T = 50

o

C = 323

o

K

Menentukan nilai fraksi mol Zi

Zi

(CH3OH)

= laju alir

(CH3OH)

/ laju alir total

= 39,2009/215,8752

= 0,1816

Menentukan nilai Xi

Xi

(CH3OH)

= Zi

(CH3OH)

/ Ki

(CH3OH)

= 0,1816 / 0,7623

= 0,2382

(59)

Tabel hasil perhitungan top produk menara destilasi - 101

Komponen

Laju alir (kmol)

Fraksi mol (Zi)

Fraksi mol (xi = Zi / Ki) CH3OH _39,2009 _0,1816 _0,7623 _0,2382 CH3OCH3 _176,4040 _0,8172 _2,8342 _0,2883 H2O _0,2703 _{0,00125195 0,2008} _0,0062

Total 215,8752 1,0000 0,5328

BOTTOM

P = 1 atm = 1,0133 bar T = 50oC = 323oK

Menentukan nilai fraksi mol Xi

Xi

(CH3OH)

= laju alir

(CH3OH)

/ laju alir total

= 0,0589/ 180,2300

= 0,0003

Menentukan nilai Zi

Zi

(CH3OH)

= Xi

(CH3OH)

x Ki

(CH3OH)

= 0,0003 x 0,7623

= 0,0002

Untuk hasil perhitungan CH3OCH3 dan H2O dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Tabel hasil perhitungan bottom produk menara destilasi - 101

Komponen

Fraksi mol (Xi)

Fraksi mol (Yi = Xi . Ki) CH3OH

0,0589 0,0003 0,7623 0,0002

CH3OCH3

0,2650 0,0015 2,8342 0,0042

H2O

179,9061 0,9982 0,2008 0,2005

Total 180,2300 1,0000 0,2049

B. Desain Kolom Destilasi

a. Menentukan Relatif Volatilitas, α Komponen kunci :

(60)

Heavy Key : Metanol

b. Menentukan Stage Minimum

Dengan menggunakan metode Fenske ( R. Van Wingkle;eg : 5.118 ; p 236)



 



Karena menggunakan reboiler maka Nm = 3,8965 c. Mencari Refluks Ratio Minimum





d. Teoritical Tray Pada Actual reflux – Methode Gilliland Diketahui : Rm = 0,2148

Nm = 3,8965

Untuk menentukan jumlah plate toritis digunakan korelasi gilliland sehingga didapat nilai R = 0,43 dan N teoritis = 8,2 = 8

O’Conneil’s correlation

Dimana:

(61)

αa = Relatif Volatility rata-rata LK Eo = 49,745 % = 50 %

e. Actual Stage

N’ actual =

f. Menentukan Feed Location.

Feed location ditentukan dengan menggunakan metode Kirkbride.

p

Log (Coulson vol.6 Eq 11.62)

p

Dari perhitungan diketahui :

 m (Rectifying section ) = 15 tray  p (Striping section ) = 3 tray

(62)

C. Desain kolom bagian atas (Rectifying section) a. Data fisik untuk rectifying section

D = 3348,8886kg/jam = 0,9302kg/s L = R . D

= 0,43 (3348,8886 kg/jam) = 1440,0221 kg/jam = 0,4000 kg/s V = L + D

= 1440,0221kg/jam + 3348,8886kg/jam = 4788,9106 kg/jam

= 1,3303kg/s

Tabel data fisik menara destilasi -102

Data Fisik Vapour Liquid

Mass Flow rate (kg/det)

Density (kg/m3)

Volumetric Flow rate (m3/det)

1,3303 62,8800 0,0212

0,4000 998,6000 0,0004

Surface tention (N/m) 0,5954

b. Diameter kolom

- Liquid –Vapour Flow Factor (FLV)

FLV =

L V W W

V L

 

(J M.Couldson. Eq.11.82)

FLV =

6 , 998

88 , 62 /

9106 , 4788

/ 1440,0221

jam kg

= 0,0755

- Ditentukan tray spacing = 0,3 m

- Dari figure 11.27 buku Chemical Engineering, vol. 6, 1 . JM. Couldson didapat nilai konstanta K1 = 0,060

(63)

K1* = ₁

1 (J M.Couldson. Eq.11.81)

= 0,0297

- Desain untuk 85 % flooding pada maksimum flow rate ( 

- Maksimum volumetric flow rate (Uv maks)

Uv maks = - Net area yang dibutuhkan (An)

An = _

- Cross section area dengan 12 % downcormer area (Ac)

Ac =

(64)

=

- Diameter kolom (Dc)

Dc = 14 , 3 4Ac

(J M.Couldson. p.472)

=

c. Desain plate

- Diameter kolom (Dc) = 0,5607 m

- Downcomer area (Ad)

Ad = persen downcomer x Ac (J M.Couldson. p.473)

- Hole area (Ah) ditetapkan 10% dari Aa sebagai trial pertama Ah = 10 % . Aa

(65)

- Nilai weir length (Iw) ditentukan dari figure 11.31, JM. Couldson ed 6

Ordinat = x100 Ac Ad

= 100

2468 , 0 0,0296

x = 12

Absisca = Dc

w I

= 0,76

Sehingga :

Iw = Dc . 0,76 = 0,7105 m . 0,76 = 0,5400 m

- Maks vol liquid rate = L/ρL. 3600 = 0,0004 m3/s

Dari figure 11.28 untuk nilai maks vol liquid rate= 0,0006 m3/s digunakan reverse flow.

- Penentuan nilai weir height (hw) , hole diameter (dh), dan plate thickness, (nilai ini sama untuk kolom atas dan kolom bawah)

Weir height (hw) = 50 mm ((J M.Couldson. p.571) Hole diameter (dh) = 5 mm ((J M.Couldson. p.573) Plate thickness = 5 mm ((J M.Couldson. p.573)

d. Pengecekan

Check weeping

- Maximum liquid rate (Lm,max)

Lm,max = 3600

L

=

3600 / 1440,0221kg jam

(J.M.Couldson. p.473)

= 0,4000 kg/s

- Minimum liqiud rate (Lm,min)

Minimum liquid rate pada 70 % liquid turn down ratio

Lm,min = 0,7 Lm, max (J.M.Couldson. p.473) = 0,7 (0,4000 kg/s)

= 0,2800 kg/s

(66)

how =

 (J.M.Couldson. Eq.11.85)

how,maks = Pada rate minimum

hw + how = 50 mm + 5,6740 mm = 55,6740 mm

Dari figure 11.30 JM. Couldson ed 6 K2 = 30,2

- Minimum design vapour velocity (ŭh)

Ŭh =









(J.M.Couldson. Eq.11.84)

=









- Actual minimum vapour velocity (Uv,min actual)

Uv,min actual =

(67)

Plate pressure drop

- Jumlah maksimum vapour yang melewati holes (Ǚh)

Ǚh =

Sehingga didapat nilai Orifice coeficient (Co) = 0,84 - Dry plate drop (hd) - Total pressure drop (ht)

ht = hd + (hw + how) + hr (J.M.Couldson..p.474) = 75,5057 mm liquid

Asumsi pressure drop 100 mm liquid per plate, sehingga ht = 75,5057 mm dapat diterima.

Downcomer liquid backup

- Downcomer pressure loss (hap)

(68)

= 50 – 10

Karena nilai Aap lebih kecil dari nilai Ad (0,0296 m2), maka nilai Aap yang digunakan pada perhitungan head loss di downcomer (hdc) - Head loss in the downcomer (hdc)

 (J.M.Couldson..Eq.11.92)

=

hb harus lebih kecil dari (plate spacing + weir height)/2

(plate spacing + weir height)/2 = 0,175 m, Ketentuan bahwa nilai hb harus lebih kecil dari (plate spacing + weir height)/2, telah terpenuhi. (J.M.Couldson..p.474)

Check resident time (tr)

tr =

(69)

Check Entrainment

- Persen flooding actual.

uv =

v _{(J.M.Couldson..p.474)}

= 100

Ketentuan bahwa nilai ψ harus lebih kecil dari 1, telah terpenuhi. (J.M.Couldson..p.475)

e. Trial plate layout

Digunakan plate type cartridge, dengan 50 mm unperforted strip mengelilingi pinggir plate dan 50 mm wide calming zones.

- Dari figure 11.32 JM. Couldson ed 6 pada Dc

- Sudut subtended antara pinggir plate dengan unperforated strip (θ)

θ = 180 - θC (J.M.Couldson..p.475)

= 180 – 102 = 78O

- Mean length, unperforated edge strips (Lm)

Lm =







Dc (J.M.Couldson..p.475)

(70)

- Area of unperforated edge strip (Aup)

Aup = hw . Lm (J.M.Couldson..p.475)

= 50 x 10-3 . 0,6949 = 0,0347 m2

- Mean length of calming zone (Lcz)

Lcz = 

Dc  (J.M.Couldson..p.475)

=  - Total area perforated (Ap)

Ap = Aa – (Aup + Acz) (J.M.Couldson..p.475) = 0,1875 – (0,0347 + 0,0397)

= 0,1131 m2

(71)

f. Ketebalan minimum kolom bagian atas. Ketebalan dinding bagian head, thead

t = c

Ketebalan dinding bagian silinder, tsilinder

t = _c

D. Desain kolom bagian bawah (Striping section) a. Data fisik untuk rectifying section

(72)

= 2883,9732 kg/jam = 1,2022 kg/s

V* = V + ( q – 1 ) x F = 4788,9106 kg/jam = 1,3303 kg/s

Tabel data fisik menara destilasi - 101

Data Fisik Vapour Liquid

Mass Flow rate (kg/det)

Density (Kg/m3)

Volumetric Flow rate (m3/det)

1,3303

Surface tention (N/m) 0,2191

b. Diameter kolom

- Liquid –Vapour Flow Factor (FLV)

- Ditentuakan tray spacing = 0,3 m

- Dari figure 11.27 buku Chemical Engineering, vol. 6, JM. Couldson didapat nilai konstanta K1 = 0,054

- Koreksi untuk tegangan permukaan

K1* = ₁

(73)

= 0,0219

05 , 34

05 , 34 1015

= 0,1175 m/s

- Desain untuk 85 % flooding pada maksimum flow rate (  u) 

u = 0,85 . uf (J M.Couldson. p.472)

= 0,85 . 0,1175 m/s = 0,0999 m/s

- Maksimum volumetric flow rate (Uv maks)

Uv maks =

3600 .

V

 (J M.Couldson. p.472)

= 0,0391 m3/s - Net area yang dibutuhkan (An)

An = _ u maks UV

= 0,3911 m2

- Cross section area dengan 12 % downcormer area (Ac)

Ac =

12 , 0 1

An

= 0,4445m2 - Diameter kolom (Dc)

Dc = 14 , 3 4Ac

= 0,7525 m c. Desain plate

- Diameter kolom (Dc) = 0,7525 m - Luas area kolom (Ac)

Ac = 4

14 , 3 . 2 Dc

= 0,4445 m2

- Downcomer area (Ad)

(74)

= 0,12 (0,4445 m2) = 0,0533 m2

- Net area (An)

An = Ac – Ad

= 0,4445 m2– 0,0533 m2 = 0,3911 m2

- Active area (Aa)

Aa = Ac – 2 Ad (J M.Couldson. p.473) = 0,4445 m2– 2 (0,0533 m2)

= 0,3378 m2

- Hole area (Ah) ditetapkan 10% dari Aa sebagai trial pertama Ah = 10 % . Aa

= 0,0338 m2

- Nilai weir length (Iw) ditentukan dari figure 11.31, JM. Couldson ed 6

Ordinat = x100 Ac Ad

= 12

Absisca = Dc

w I

= 0,76

Sehingga :

Iw = Dc . 0,76 = 0,7525 m . 0,76 = 0,5719 m

- Maks vol liquid rate = L/ρL. 3600 = 0,0012 m3/s

Dari figure 11.28 untuk nilai maks vol liquid rate= 0,0012 digunakan reverse flow.

- Penentuan nilai weir height (hw) , hole diameter (dh), dan plate thickness, (nilai ini sama untuk kolom atas dan kolom bawah)

Weir height (hw) = 50 mm (J M.Couldson. p.571)

Hole diameter (dh) = 5 mm (J M.Couldson. p.573)