• Tidak ada hasil yang ditemukan

REAKTOR [R] kg/jam kmol/jam fraksi mol C 5 H 8 O 2 + H 2 O

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Membagikan "REAKTOR [R] kg/jam kmol/jam fraksi mol C 5 H 8 O 2 + H 2 O"

Copied!
25
0
0

Teks penuh

(1)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 1 Kapasitas 100.000 ton/tahun

REAKTOR [R]

Tugas : Mereaksikan etanol dengan Asam Akrilat menjadi Etil Akrilat dengan bantuan katalis asam sulfat.

Jenis alat : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk

Gambar Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) :

Data-data :

Suhu : 358,15 K Tekanan : 1,01325 bar Komposisi Bahan Masuk :

Komponen Mr

[kg/kmol] kg/jam kmol/jam fraksi mol C2H5OH 46 5926,6131 128,8394 0,2974

C5H8O2 100 0 0 0

H2O 18 415,3145 23,0730 0,0533

C3H4O2 72 18552,8757 257,6788 0,5949 C9H12 120 2768,7635 23,0730 0,0533 H2SO4 98 49,76929 0,50785 0,0012

Total 27713,3361 433,1722 1

Reaksi yang terjadi :

C2H5OH + C3H4O2 C5H8O2 + H2O

358,15 K 1 atm

(2)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 2 Kapasitas 100.000 ton/tahun

Reaksi mengikuti persamaan :

rA = k CA CB ... (Smith., 1981)

Dengan hubungan : k = konstanta kecepatan reaksi [m3/kmol s]

K = konstanta kesetimbangan reaksi CA = konsentrasi mol etanol [kmol/ m3] CB = konsentrasi mol asam akrilat [kmol/ m3] CC = konsentrasi mol etil akrilat [kmol/ m3] CD = konsentrasi mol air [kmol/ m3]

Nilai k diperoleh dengan pendekatan Grogins, P.H., 1958.

k = 2,1x10-5 – 8,896x10-4 C + 1,228x10-3 C [ ] [

] data :

T = 109,503 °C C = 2,030 wt % B = 7,357 mol M = 0,008165 mol

P [mole/min]

P mole fraction

V1 mole/min

M 0,00010 0,000972

D 0,00990 0,09628

B 0,08992 0,8762 0,121038

W 0,00073 0,00710 0,003962

C 0,00200 0,01945

Total 0,10265 1

Sehingga, k = 2,1x10-5 – 8,896x10-4 (2,030) + 1,228x10-3 (2,030) [ ] [

]

= 2,09

Kapasitas Panas Fase Cair Dihitung dengan persamaan :

4 3

2

D T ET

T C T B A

Cp

    

(3)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 3 Kapasitas 100.000 ton/tahun

Dengan hubungan : A, B, C, D = konstanta

Cpɩ = kapasitas panas fase cair [J/kmol K]

T = Suhu operasi [K]

Data diperoleh dari software Chemcad

Komponen A B C D E

C2H5OH 102640 -139,63 -0,030341 2,04E-03 0

C5H8O2 98200 299 0 0 0

H2O 276370 -2090,1 8,125 -1,41E-02 9,37E-06

C3H4O2 55300 300 0 0 0

C9H12 61723 494,81 0 0 0

H2SO4 59830 395,2 -0,52067 3,12E-04 -7,06E-08

Asumsi :

1. Reaktor beroperasi pada keadaan steady state 2. Reaktor beroperasi pada keadaan isothermal 3. Pengadukan sempurna

Pembentukan Persamaan Matematis

Dihitung dengan menggunakan neraca massa untuk reaktan pembatas. Sebagai pembatas dipilih C2H5OH.

Kecepatan massa masuk – kecepatan massa keluar – yang bereaksi dalam sistem = acc – FA – rA V = 0

dimana : = kecepatan mol C2H5OH [kmol/s]

FA = kecepatan mol C2H5OH keluar [kmol/s]

rA = kecepatan reaksi [kmol/m3s]

FA = (1-xA)

Persamaan neraca massa menjadi : – (1-xA) – rA V = 0

V = rA = k CA CB

(4)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 4 Kapasitas 100.000 ton/tahun

Suhu masuk, T1 = 358,15 K Suhu keluar, T2 = 358,15 K

Komposisi bahan dalam reaktor pada konversi xA = 0,98

Komponen Mr Masuk Keluar

kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam C2H5OH 46 5926,6131 128,8394 118,5323 2,5768

C5H8O2 100 0 0 12626,2626 126,2626

H2O 18 415,3145 23,0730 2688,0418 149,3357

C3H4O2 72 18552,8757 257,6788 9461,9666 131,4162 C9H12 120 2768,7635 23,0730 2768,7635 23,0730

H2SO4 98 49,7693 0,50785 49,7693 0,50785

Total 27713,3361 433,1722 27713,3361 433,1722

Rapat massa fase cair Dihitung dengan persamaan :

Dengan hubungan : A, B, C, D = konstanta T = Suhu operasi [K]

ρl = rapat massa fase cair [kmol/m3]

Komponen A B C D

C2H5OH 2,2880 0,26850 512,64 0,24530

C5H8O2 0,8003 0,25830 553 0,28570

H2O 5,4590 0,30542 647,13 0,08100

C3H4O2 1,2414 0,25822 615 0,30701

C9H12 0,5871 0,25583 631 0,28498

H2SO4 0,8322 0,19356 925 0,28570

 

D

C T

B l A

1 1

(5)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 5 Kapasitas 100.000 ton/tahun

Kecepatan volume pada konversi xA = 0,98

Komponen kg/jam ρ [kg/m3] m3/jam

C2H5OH 118,5323 726,6954 0,1631

C5H8O2 12626,2626 846,2522 14,9202

H2O 2688,0418 977,3014 2,7505

C3H4O2 9461,9666 974,9920 9,7047

C9H12 2768,7635 805,6996 3,4365

H2SO4 49,76929 1756,7443 0,0283

Total 27713,3361 31,0033

Konsentrasi C2H5OH (CA) CA =

= 4,15567 Konsentrasi C3H4O2 (CB)

CB =

= 8,3113

Konstanta kecepatan reaksi pada suhu (T) = 358,15 K rA = k CA CB

= 2,09 x 4,15567 x 8,3113

= 72,0963 V =

=

= 1,7513 m3

Waktu tinggal (τ)

Dihitung dengan persamaan : τ =

(6)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 6 Kapasitas 100.000 ton/tahun

Tinjauan umpan masuk reaktor : Suhu T1 = 358,15 K

Komponen kg/jam kmol/jam ρ[kg/m3] m3/jam C2H5OH 5926,6131 128,8394 726,6954 8,1556

C5H8O2 0 0 846,2522 0

H2O 415,3145 23,0730 977,3014 0,4250

C3H4O2 18552,8757 257,6788 974,9920 19,0287 C9H12 2768,7635 23,0730 805,6996 3,4365 H2SO4 49,76929 0,50785 1756,7443 0,02833

Total 27713,3361 433,1722 31,0741

Kecepatan volume, FvA = 8,156 Waktu tinggal, τ =

= 0,05636 jam Volume cairan (Vl) = 1,7513 m3

Volume tangki

Dirancang faktor keamanan = 20 % Vt = 120 % x Vl

= 120 % x 1,7513 m3

= 2,1016 m3 = 2101,56 Liter = 555,235 galon = 18,1754 bbl

Dirancang Tinggi Tangki = Diameter Tangki Vt = π x x H

dimana : Dt = diameter tangki [m]

H = tinggi [m]

Dt =[

]1/3

= 1,39 m Dt = H =1,39 m

(7)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 7 Kapasitas 100.000 ton/tahun

Luas Penampang Tangki (At) = D2

= x (1,39 m)2

= 1,51377 m2

Tinggi cairan dalam tangki =

=

= 1,15692 m

Tinggi cairan dalam tangki dengan head =

=

= 1,15692 m

Tebal dinding reaktor Dihitung dengan persamaan :

Megyesy, E.F., Pressure Vessel Handbook, Pressure Vessel Publishing INC, (1997) halaman 22, dengan hubungan :

C” = faktor korosi [m]

fall = allowable stress [kPa]

Pgauge = tekanan terukur [kPa]

R0 = Jari-jari luar vessel [m]

ts = tebal dinding [m]

e = effisiensi sambungan a. Bahan konstruksi

Dipilih : stainless steel, 316 SS

(Megyessy, Pressure vesel handbook, halaman 230) b. Allowable stress

fall = 16700 psi (Megyessy, halaman 189)

= 16700 psi x

= 115697,6 kPa

"

4 .

0 C

Pgauge fall

Ro Pgauge

ts

 

(8)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 8 Kapasitas 100.000 ton/tahun

c. Faktor korosi

Faktor korosi berkisar antara 0,13 mm sampai 0,15 mm/tahun.

Peters, M.S., K.D., Timmerhaus, dan R. E., West, Plant design and economics for chemical engineers’ ed V, Mc Graw Hill, New York (2003), halaman 444.

Dirancang faktor korosi = 0,15 mm/tahun Umur reaktor = 10 tahun

C” = 0,15 x 10 tahun x

= 0,0015 m d. Effisiensi sambungan

e = 0,85

(Megyessy, halaman 206).

e. Tekanan perancangan

Tekanan perancangan = 1,5 x tekanan operasi (Megyessy, halaman 16) P design = 1,5 x 1,013 bar x

= 151,9875 kPa

Tekanan lingkungan = 1,013 bar x

= 101,325 kPa Pgauge = Pdesign – Plingkungan

= 151,988 kPa – 101,3250 kPa

= 50,6625 kPa f. Jari-jari luar

Ro =

=

= 0,69415 m

Tebal dinding

=

+ 0,0015 m

= 0,0019 m

Bila dinyatakan dalam in, ts = 1/16 in

"

4 .

0 C

Pgauge fall

Ro Pgauge

ts

 

(9)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 9 Kapasitas 100.000 ton/tahun

Dipilih tebal standart (t) = 1/16 in

Head

Pemilihan jenis head berdasarkan tekanan operasi :

Untuk tekanan operasi < 15 bar, head yang digunakan berjenis torispherical dished Towler, G., dan R. Sinnott, Chemical Engineering Design Principles, Mc Graw Hill, (2008), hal 987.

Tebal head :

Untuk diameter luar, Do = 1,39202 m Tebal standart = 1/8 in x

= 0,0019 m

Jari-jari kelengkungan, r = 54,8039 in x

= 1,3920 m

Jari-jari kelengkungan internal, icr = 9 ¾ in x

= 0,2477 m

(Brownell dan Young, Process Equipment Design, John Wiley and Son, 1959, halaman 91)

Straight flange berkisar antara 1,5 sampai 4,5 in.

(Brownell dan Young, Process Equipment Design, John Wiley and Son, 1959, halaman 88) Dipilih : straight flange, sf = 2,5 in x

= 0,0635 m

Tinggi head

(10)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 10 Kapasitas 100.000 ton/tahun

Dimana : OA = Tinggi head [m]

icr = jari-jari kelengkungan pojok b = kedalaman [m]

sf = straight flange [m]

AB = ID/2 – icr BC = r – icr

b = r – [BC2-AB2]0,5 OA = t + b + sf ID = Do – 2t

= 1,388 m – [2x0,002 m]

= 1,38459 m AB = ID/2 – icr

= - 0,2477 m

= 0,44464 m BC = r – icr

= 1,3920182 m – 0,25 m

= 1,14437 m

b = 1,3920182 m – [(1,14437 m)2 – (0,44464 m)2]0,5

= 0,34 m

OA = 0,0018575 m + 0,34 m + 0,0635 m

= 0,40 m

Tinggi reaktor

Htotal = Ht + 2 x tinggi head

= 1,3883 m + [2 x 0,40 m]

= 2,19 m

Pengaduk

a. Jenis pengaduk

Dipilih berdasarkan viskositas fluida yang diaduk (Holland, F.A dan F.S., Chapman, Liquid Mixing and Processing in Strirred Tanks, Reinhold New York, halaman 19.

Data Viskositas cair (μ) diperoleh dari software Chemcad

(11)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 11 Kapasitas 100.000 ton/tahun

Komponen A B C D E

C2H5OH 7,8750 791,98 -3,0418 0 0

C5H8O2 0,9132 447,70 -1,7439 0 0

H2O -51,9640 3670,60 5,7331 0 10

C3H4O2 -28,1200 2280,20 2,3956 0 0

C9H12 -24,9880 1807,90 2,0556 0 0

H2SO4 -179,8400 10694,00 24,6110 0 0

μ = Exp (a + b/t + c*log(t) + d*te

= 1000* Exp (7,875+(791,98/362,653)+(-3,0418)*log(362,653)+0*(362,653)0)

= 0,2901 cP C2H5OH

Dengan cara yang sama untuk komponen lain diperoleh : Pada suhu, T2 = 358,15 K

Komponen kg/jam fraksi massa μ [cP] massa.μ

C2H5OH 118,5323 0,0043 0,4088 0,0017

C5H8O2 12626,2626 0,4556 0,3058 0,1393

H2O 2688,0418 0,0970 0,3351 0,0325

C3H4O2 9461,9666 0,3414 0,4690 0,1601

C9H12 2768,7635 0,0999 0,3893 0,0389

H2SO4 49,76929 0,0018 5,2744 0,0095

Total 27713,3361 1 0,3821

µ = 0,382 cP

untuk viskositas, µ = 0,382 cP, maka jenis pengaduk yang dipilih adalah flat blade turbin.

b. Ukuran pengaduk

(12)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 12 Kapasitas 100.000 ton/tahun

Diameter pengaduk : Di = 1/3 Dt W = 1/5 Di

z = 1/3 Ht r = ¼ Di

B = 1/12 Dt s = 1/8 Di

dimana : B = lebar baffle [m]

Di = diameter pengaduk [m]

Dt = diameter reaktor [m]

Ht = tinggi lurus reaktor [m]

W = lebar sudut [m]

z = elevasi pengaduk [m]

r = panjang blade impeler

s = panjang blade dari pusat bantalan

Di = 1/3 x 1,385 m

= 0,462 m z = 1/3 x 1,388 m = 0,28 m

B = 1/12 x 1,385 m

= 0,11538 m W = 1/5 x 0,462 m

= 0,09 m r = ¼ x 0,462 m = 0,11539 m s = 1/8 x 0,462 m = 0,058 m

Kecepatan putar pengaduk :

Dipilih berdasarkan, Rase, H.F., dan J.R., Holmes, Chemical Reactor Design for Process Plants, Willey and Son, New York, (1997), vol.1., halaman 366.

Kecepatan putar berkisar antara 500 ft/mnt sampai 700 ft/mnt.

dipilih : v = 500 ft x

= 152,4 m/mnt

(13)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 13 Kapasitas 100.000 ton/tahun

rpm = 152,4 m/mnt x

= 105,108 rotasi/mnt Bilangan Reynold

Dengan hubungan : Re = bilangan reynold

µl = viskositas fluida yang diaduk [kg/m.s]

viskositas fluida yang diaduk µl = 0,382 cP x 0,001 kg/m s cP

= 0,00038 kg/m.s Rapat massa : ρl =

=

= 891,847 kg/m3 N =

x

= 1,7518 s-1

Re =

= 871051,7956

Daya penggerak pengaduk Dihitung dengan persamaan :

Dengan hubungan : Di = diameter pengaduk N = kecepatan putar [1/s]

Np = bilangan daya

Po = daya penggerak [watt]

ρl = rapat massa fluida yang diaduk [kg/m3] l

Di N l

2

Re

5 3 Di N l Np Po 

(14)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 14 Kapasitas 100.000 ton/tahun

Re > 100000, dari fig diatas diperoleh Np = 4 Daya penggerak pengaduk

Po = 4 × (891,847 kg/m3) × (1,7518 s-1)3 × (0,4615 m)5

= 401,6067 kg m2/s3

= 401,6067 Nm / s

= 401,6067 J/s = 401,6067 watt Effisiensi motor

Diperoleh dari tabel 3.1 Towler, halaman 111.

Dari tabel diperoleh : Effisiensi = 80%

Daya penggerak motor yang diperlukan

= 502,008 watt x ( )

= 0,6732 hp

Motor standar

diperoleh dari Ludwig, E.E., Applied Process Design For Chemical and Petrochemical Plants, Gulf Publishing, Co. Houston, Texas (2001), edisi 3, halaman 628.

Motor standar : Motor Induksi dengan daya 0,75 hp Perancangan poros pengaduk :

Berdasarkan Chopey, Handbook of Chemical Engineering Calculation, (2001), halaman 12.17 sampai halaman 12.20

a. Menghitung beban hidraulic Persamaan yang digunakan:

Ʈ = power / N

Dimana : Ʈ = beban hidraulic, Nm N = kecepatan putar (1/s)

Power = daya penggerak (Nm/s) N = 1,7441 s-1

Power = 0,6732 hp × 1 watt / 1,341 × 10 -3 hp

= 502,0082 Nm/s

(15)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 15 Kapasitas 100.000 ton/tahun

Ʈ = 502,0082 N.m/s ×

= 286,5671 N.m b. Momen bending

Dihitung dengan persamaan : M = x

Dimana : Di = diameter impeler (m) L = panjang poros (m)

= tinggi head + tinggi shell – 1/3 Tinggi shell

= 0,4029 m + 1,3883 m – (1/3 x (1,3883m))

= 1,3285 m (

) ( )

= 824,8500 N.m Diameter poros

Dihitung dengan persamaan :

Dshaft = [16 × (Ʈ2 + M2)0,5/ (π σs)]1/3 σs: allowable stress = 16700,00 Psi

= 115697600N/m2

*

+

= 0,2143 m

Volume poros

Vporos = π dshaft2 × Lporos

= π × (0,2143 m)2 × 1,3285 m

= 0,1916 m3 Impeler :

Lebar impeler = 0,0927 m Panjang impeler = 0,4636 m

Tebal impeler = 3/16 in × (0,0254 m/in)

= 0,0048 m

(16)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 16 Kapasitas 100.000 ton/tahun

Jumlah sudu = 6

Vimpeler = panjang × lebar × tebal × jumlah sudu

= 0,4615 m × 0,0923 m × 0,0048 m × 6

= 0,0012 m3

Volume pengaduk = Vporos + Vimpeler

= 0,1916 m3 + 0,0012 m3

= 0,1929 m3 Volume cairan = 1,7513 m3

( ) ( ( ))

= 1,1631 m

Volume total = volume cairan + volume head + volume pengaduk

= 1,7513 m3 + 0,0001 m3 + 0,1929 m3

= 1,9443 m3

Volume design = 1,2 x volume total

= 1,2 x 1,9443 m3

= 2,3331 m3 Neraca Panas

(17)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 17 Kapasitas 100.000 ton/tahun

Neraca panas pada reaktor

Q reaktan + Qreaksi + Qproduk – Qpp =0

Qpp = panas yang harus diserap oleh media pendingin [kJ/jam]

Qreaktan = Σ mi cpi (T1-Treff) Qr = Fa0 × a ΔHr°

Qproduk = Σ mproduk cp (T2-Treff)

Kecepatan panas masuk Suhu T1 = 358.15 K

Suhu refferensi, Treff = 298,15K

= 7,5709E+03 kJ/kmol

Dengan cara yang sama untuk komponen lain diperoleh :

Komponen kg/jam kmol /jam int cp dt m x int cp dt kJ/kmol kJ /jam C2H5OH 5926,6131 128,8394 -7570,9280 -975433,9342

C5H8O2 0 0 -11779,0110 0

H2O 415,3145 23,0730 -4521,4722 -104324,0552

C3H4O2 18552,8757 257,6788 -9224,7000 -2377009,8949

C9H12 2768,7635 23,0730 -13445,6941 -310232,8951

H2SO4 49,7693 0.5078 -8615,0272 -4375,1404

Total 27713,3361 433,1722 -3771375,9167

Qreaktan = -3771375,9167 kJ/jam

Entalpi reaksi pada kondisi standart (298,15 K)

∆Hf H2O = -241830 kJ/kmol

∆Hf C5H8O2 = -349530 kJ/kmol

∆Hf C3H4O2 = -323500 kJ/kmol

∆Hf C2H5OH = -235000 kJ/kmol

(18)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 18 Kapasitas 100.000 ton/tahun

ΔHr° = [ ΔHf° H2O + ΔHf° C5H8O2 ]– [ ΔHf° C2H5OH + ΔHf° C3H4O2 ] ΔHr° = [(-241830) kJ/kmol + (-349530) kJ/kmol] – [(-235000) kJ/kmol) +

(-323500) kJ/kmol ]

= -32860 kJ/kmol

Qr = . xA ΔHr0

= 128,8394 kmol/jam × 0,98 × -32860 kJ/kmol

= 4148989,899 kJ/jam

Panas yang dibawa oleh produk keluar Suhu T2 = 358,15 K

Suhu refferensi, Treff = 298,15 K

Dengan cara yang sama untuk komponen lain diperoleh :

Komponen kg/jam kmol /jam int cp dt m x int cp dt kJ/kmol kJ /jam C2H5OH 5926,6131 128,8394 7570,9280 19508,6787

C5H8O2 0 0 11779,0110 1487248,8636

H2O 415,3145 23,0730 4521,4722 675217,0025

C3H4O2 18552,8757 257,6788 9224.7000 1212275,0464 C9H12 2768,7635 23,0730 13445,6941 310232,8951

H2SO4 49,7693 0.5078 8615,0272 4375,1404

Total 27713,3361 433,1722 3708857,6267

Qproduk = 3708857,6267 kJ/jam

Panas yang harus diserap oleh media pendingin Qpp = Qreaktan +Qr + Qproduk

= -3771375,9167 kJ/jam + 4148989,899 kJ/jam + 3708857,6267 kJ/jam

= 4086471,6090 kJ/jam

(19)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 19 Kapasitas 100.000 ton/tahun

Media pendingin :

Sebagai media pendingin dipakai Freon 22 Suhu freon 22 masuk T1 = 233,15 K Suhu freon 22 keluar T2 = 233,15 K Panas laten, λfreon 22 = 175 kJ/kg K Rapat massa , ρfreon 22 =1409,7680 kg/m3

Massa pendingin yang diperlukan dihitung dengan persamaan : mfreon 22 =

λ

Keterangan : λ freon 22 = panas laten penguapan freon 22 [kJ/kg K]

m freon 22 = kecepatan massa freon 22 [kg/jam]

Qt = beban panas total [kJ/jam]

= 23351,2663 ΔT = (358,15 - 233,15)K

= 125 K

Koefisien perpindahan kalor

diprediksi berdasarkan towler dan Sinnot halaman 798.

Nilai Ud berkisar antara 400-700 J/m.s.K Dicoba : Ud = 700J/m2sK × [0,001 kJ/J]

= 0,7 kJ/m2sK

Luas perpindahan kalor yang diperlukan

Δ

* +

= 12,9729 m2

(20)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 20 Kapasitas 100.000 ton/tahun

Luas Selimut :

Atersedia = π × Dt × HI

= π × (1,3846 m) × 1,1569 m

= 4,0259 m2

Luas selimut tangki yang tersedia < luas perpindahan kalor yang diperlukan, maka sistem pendingin yang digunakan sistem koil.

Perancangan Koil Diameter Koil

Kecepatan linier pendingin berkisar antara 5 ft/s sampai 10 ft/s.

Dirancang v = 10 x

= 3,048 m/s

Kecepatan volume pendingin=

=

= 0,0046 m3/s Luas penampang pipa, Ap =

= 0,0015 m2 Diameter pipa koil yang diperlukan : Id = [ ]0,5

= [

]0,5

= 0,0438 m

Bila dinyatakan dalam inci, Id = 0,0438 m x

= 1,7260 in

Ukuran pipa standar

Dipilih 2 in NPS (Mc Graw Hill ,1991)

Diameter luar,OD = 2,38 in x [0,0254 m/in]

= 0,0605 m

(21)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 21 Kapasitas 100.000 ton/tahun

Diameter dalam, ID = 1,939 in x [0,0254 m/in]

= 0,0493 m Luas permukaan luar, A” = π OD

= π x 0,0605 m

= 0,1899 m2/m L =

= 47,1105 m

Diameter lingkaran koil Dc = 0,7 X Dt

= 0,7 x 1,3944 m

= 0,9718 m Keliling koil = π x Dc

= π x 0,9718 m

= 3,053 m Jumlah koil =

= 15,4307

Dirancang jarak antar koil = 0,25 x OD

= 0,25 x 0,0605 m

= 0,0151 m

Volume koil = π

=

= 0,1352 m3

Volume cairan + volume koil = 1,7513 m3 + 0,1352 m3

= 1,8865 m3

Tinggi cairan =

=1,2462 m

Tinggi koil = (nc-1) x jarak antar koil + nc x OD

(22)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 22 Kapasitas 100.000 ton/tahun

= (14,431-1) x 0,0151 m + 14,431 x 0,0605 m

=1,0905 m

Perancangan Nozzle : a. Nozzle untuk umpan

Diameter pipa optimum Dihitung dengan persamaan : Diopt = 3,9qf0,45 . ρf0,13 Dengan hubungan :

Diopt : diameter pipa optimum [in]

qf : kecepatan volume fluida [ft3/s]

ρf : rapat massa fluida [lb/ft3] persamaan diperoleh dari :

Peters , M .S., K.D., Timmerhaus , Plant Design and Economics for Chemical Engineers, Mc Graw Hill, (1991), ed IV , halaman 496

Pada suhu : 358 K

Komposisi dan rapat massa umpan

Komponen kg/jam ρ [kg /m3 ] m3 /jam C2H5OH 5926,6131 726,6954 8,1556

C5H8O2 0,0000 846,2522 0,0000

H2O 415,3145 977,3014 0,4250

C3H4O2 18552,8757 974,9920 19,0287

C9H12 2768,7635 805,6996 3,4365

H2SO4 49,7693 1756,7443 0,0283

Total 27713,3361 31,0741

[

] [

]

(23)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 23 Kapasitas 100.000 ton/tahun

[

] [

] Diopt = 3,9 𝑥 (0,30483)0,45 𝑥 (55,6753)0,13 = 3,85322 in = 9,7872 cm Pipa standar :

Dipilih dari tabel 17 Peters, M.S., K.D.Timmerhaus , Plant design and economics for Chemical Engineers , Mc Graw Hill (1991), edisi 4, halaman 888

Dipilih : 10 in Sch. No 40

Diameter luar, Od = 10,75 in 𝑥 [0,0254 m/in] = 0,27305 m Diameter luar, Id = 10,02 in 𝑥 [0,0254 m/in] = 0,25451 m

Volume total = volume cairan + volume head + volume pengaduk = 1,7513 m3 + 0,0001 m3 + 0,19286 m3

= 1,94427 m3

Volume design = 1,2𝑥1,94 m3 = 2,333 m3

(24)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 24 Kapasitas 100.000 ton/tahun

Kesimpulan reaktor

1. Tujuan : untuk mereaksikan asam akrilat dan etanol menjadi etil akrilat dan air dengan katalis asam sulfat.

2. Alat :

a. Satu buah Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) b. Pengaduk Flat Blade Turbine Impeler

c. Coil pendingin 3. Kondisi operasi :

Suhu : 358,15 K Tekanan : 1,013 bar Konversi : 0,98

Waktu tinggal : 0,05636 jam 4. Ukuran tangki :

Volume cairan : 1,7513 m3 Volume tangki : 2,1016 m3 Volume reaktor : 2,3331 m3 Diameter : 1,3883 m Tinggi : 2,1941 m Tebal : 1/16 in

Bahan : Stainless Stell 5. Ukuran Head :

Tebal : 1/16 in Tinggi : 0,4037 m

Bahan : Stainless Stell SA – 167 Type 316 6. Pemilihan pengaduk

Jenis : Flat Blade Turbine Impeler Diameter : 0,462m

Jumlah blade : 6 Jumlah buffle : 4

Lebar buffle : 0,11538 m Panjang blade : 0,09231m Lebar blade : 0,12 m

(25)

Pra Rancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol 25 Kapasitas 100.000 ton/tahun

Putaran : 105,11 rpm Power : 5 HP 7. Koil pendingin

Media pendingin : freon 22 Luas transfer panas : 12,9729 m2 Luas selimut : 4,0615 m2

Kebutuhan freon 22 pendingin : 23351,2663 kg/jam 8. Ukuran Nozzle

OD : 0,27 m

ID : 0,25 m

Referensi

Dokumen terkait

Hal yang menarik dari hasil penelitian ini bahwa pemahaman orang tua akan keterlibatannya dalam pendidikan anak tidak dipengaruhi oleh tingkat pendidikan maupun pekerjaan melainkan

Teknik Statistika Untuk Bisnis dan Ekonomi. (Alih Bahasa Ellen Gunawan

Diceritakan bahwa ibu Ji Hae (Joo Hee) mempunyai cinta pertama bernama Joon Ha. Joon Ha dan Joo Hee bertemu untuk pertama kalinya ketika Joo Hee menghabiskan liburan musim panas

buckling studies based geometric model change (3] [9]. Moreover, wave number and behavior ofthe buckling are strongly inlluenced by the materi al mechanical properties, thickness

Berdasarkan latar belakang yang telah disampaikan diatas, maka yang menjadi rumusan masalahnya adalah bagaimana membuat sebuah media pembelajaran multimedia yang

[r]

berijazah Sldan 52 yang meduduki jabatan Lektor ke bawah di lingkungan FIK Universitas Ncgeri Yogyakarta Tahun 2015, sebagaimana tersebut dalam lampiran Surat

Problematika proses pengelasan sangat beranekaragam kerana banyak faktor yang mempengaruhi, seperti kondisi proses (penetapan variable/parameter proses), material