LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Transkripsi

1 LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Kapasitas Prduk : tn/tahun Satuan Operasi : kg/jam Waktu kerja pertahun : 330 hari Kapasitas prduksi perjam : tn tahun 1 tahun 330 hari 1hari 4 jam 1000 kg = ,6566 kg/jam 1 tn Kemurnian bahan baku : 99,85 % ( PT. Kaltim Methanl Industri ) Kemurnian prduk : 99,85 % Tabel LA.1. Kmpsisi Metanl N Nama Dagang Rumus Kimia Kadar 1 Metanl CH 3 OH 99,85 % Air H O 0,15% Ttal 100 % Perhitungan neraca massa dilakukan dengan alur maju dimana perhitungan dimulai dari alur bahan baku sampai ke alur prduk. Untuk mendapatkan jumlah bahan baku yang masuk pada kapasitas prduksi sebanyak ,6566 kg/jam, maka terlebih dahulu digunakan basis bahan baku yang masuk sebanyak 1000 kg/jam. Untuk basis bahan baku 1000 kg/jam dihasilkan dimetil eter sebanyak 580,440 kg/jam, maka untuk kapasitas prduksi tn/tahun diperleh kapasitas bahan baku sebanyak 54.38,109 kg/jam. Dengan rumus perbandingan: Basis bahan baku (1000 kg/jam) Bahan baku (X) Kapasitas prduk (580,440 kg/jam) Kapasitas prduk (31.565,6566 kg/jam) ,656 6 kg/jam Bahan baku : 1000 kg/jam = 54.38,109 kg/jam 580,440 kg/jam Berikut ini adalah perhitungan neraca massa pada setiap peralatan prses.

2 LA.1. Fired Heater (FH-01) Fungsi : Untuk merubah fasa metanl dari fasa cair menjadi fasa gas serta meningkatkan temperatur sampai 50 C F 1 CH 3 OH (l) 99,85% 1 FH-01 F CH 3 OH (g) 99,85% Gambar LA.1. Diagram alir fired heater (FH-01) Neraca massa ttal : F 1 = F Neraca massa kmpnen : a. F 1 Metanl = 0, ,109 kg/jam = ,597 kg/jam N 1 Metanl = 1696,8916 kml/jam F Metanl = ,597 kg/jam b. F Air = 0, ,109 kg/jam = 81,573 kg/jam N Air = 4,5319 kml/jam F Air = 81,573 kg/jam Tabel LA.. Neraca Massa pada Fired Heater (FH - 01) Kmpnen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 1 Alur CH 3 OH , ,597 H O 81,573 81,573 Ttal 54.38, ,109 LA.. Reaktr (R-01)

3 Fungsi : Sebagai tempat terjadinya reaksi dehidrasi metanl sehingga menghasilkan dimetil eter yang akan dimurnikan pada prses berikutnya. 3 F 3 CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH T = 50 C P = 1 atm F CH 3 OH 99,85% R-01 Gambar LA.. Diagram alir reaktr (R-01) Reaksi : CH 3 OH (l) CH 3 OCH 3(g) + H O (g) Knversi : 90% terhadap Metanl Neraca massa ttal : F = F 3 Nearca massa kmpnen : a. Metanl BM Metanl = 3 kg/kml F Metanl = 0,9985 F 1 = 0, ,109 kg/jam = ,597 kg/jam N Metanl = = F Metanl BM Metanl ,59 7 kg/jam 3 kg/kml = 1696,8916 kml/jam Metanl bereaksi = 90 % 1696,8916 kml/jam = 157,04 kml/jam N 3 Metanl = 1696,8916 kml/jam - 157,04 kml/jam = 169,689 kml/jam

4 F 3 Metanl = 5430,0530 kg/jam b. Dimetil Eter BM Dimetil eter = 46 kg/ml r = = - X.N Metanl - 0,9 1696,8916 kml/jam - = 763,601 kml/jam N 3 Dimetil Eter = 0 + r = 763,601 kml/jam F 3 Dimetil Eter = 35.15,655 kg/jam c. Air F Air = 81,573 kg/jam N Air Air terbentuk = 4,5318 kml/jam = 0 + r = 763,601 kml/jam = ,816 kg/jam N 3 Air = Air masuk + Air yang terbentuk = 4,5318 kml/jam + 763,601 kml/jam = 768,1330 kml/jam F 3 Air = 13.86,3947 kg/jam Tabel LA.3. Neraca Massa pada Reaktr (R-01) Kmpnen Masuk Alur (kg/jam) Keluar Alur 3 (kg/jam) CH 3 OH , ,0530 H O 81, ,3947 CH 3 OCH ,655 Ttal 54.38, ,109 LA.3. Cndensr (CD-01)

5 Fungsi : Untuk merubah fasa prduk reaktr (R 01) menjadi fasa cairan jenuh pada suhu bubble pintnya. F 3 CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH CD F 4 CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH Gambar LA.3. Diagram alir cndensr (CD-01) Neraca Massa Ttal untuk Cndensr 01 F 3 = F 4 Neraca massa kmpnen : a. Dimetil eter : N 3 Dimetil eter F 3 Dimetil eter N 4 Dimetil eter F 4 Dimetil eter = 763,601 kml/jam = 35.15,655 kg/jam = 763,601 kml/jam = 35.15,655 kg/jam b. Metanl : N 3 Metanl F 3 Metanl N 4 Metanl F 4 Metanl = 169,689 kml/jam = 5430,0530 kg/jam = 169,689 kml/jam = 5430,0530 kg/jam c. Air : N 3 Air F 3 Air N 4 Air F 4 Air = 768,1330 kml/jam = 13.86,3947 kg/jam = 768,1330 kml/jam = 13.86,3947 kg/jam Tabel LA.4. Neraca Massa Cndensr (CD 01)

6 Kmpnen Masuk Keluar Alur 3 (kg/jam) Alur 4 (kg/jam) CH 3 OH 5430, ,0530 H O 13.86, ,3947 CH 3 OCH , ,655 Ttal 54.38, ,109 LA.4. Klm Destilasi (KD 01) Fungsi : Untuk memisahkan campuran metanl dan air pada prduk bawah dengan dimetil eter sebagai prduk atas. 5 F 5 CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH F 4 CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH enriching sectin 4 stripping sectin KD F 10 - H O - CH 3 OH - CH 3 OCH 3 Gambar LA.4. Diagram alir klm destilasi (KD 01) Neraca Massa Ttal untuk KD 01 F 4 = F 5 + F 10 Tabel LA.5. Kmpsisi Bahan Masuk Klm Destilasi (KD 01) Kmpnen F (kg/jam) N (kml/jam) Fraksi ml (x i ) CH 3 OH 5430, ,689 0,0997 H O 13.86, ,1330 0,4515 CH 3 OCH , ,601 0,4488 Ttal 54.38, , Yang diinginkan adalah 99,85% Dimetil Eter keluar dari atas klm destilasi.

7 Metde Hengtebeck s Light key (LK) : Dimetil Eter Heavy key (HK) : Metanl Distribusi LK dan HK adalah 99,85% = 0,9985 Diinginkan 99,85 % Dimetil Eter keluar dari atas KD 01 (R.K.Sinntt) LK = [x.dimetil Eter] d N 5 Dimetil Eter = 763,601 kml/jam 99,85 % = 76,4558 kml/jam F 5 Dimetil Eter = 35.07,9667 kg/jam [x.dimetil Eter] b N 10 Dimetil Eter = 763,601 kml/jam 0,15 % = 1,1454 kml/jam F 10 Dimetil Eter = 5,6885 kg/jam Lg (X d /X b ) 76,4558 kml / jam = lg 1,1454 kml / jam =,833 Diinginkan 99,5 % Metanl keluar dari bttm KD 01 LK = [x.metanl] d N 5 Metanl = 169,689 kml/jam 0,15 % = 0,545 kml/jam F 5 Metanl = 8,1451 kg/jam HK = [x.metanl] b N 10 Metanl = 169,689 kml/jam 99,85 % = 169,4346 kml/jam F 10 Metanl = 5.41,9079 kg/jam Lg (X d /X b ) 0,545 kml / jam = lg 169,4346 kml / jam = -,833 Diinginkan 99,85 % Air keluar dari bttm KD 01 LK = [x.air] d

8 N 5 Air = 768,1330 kml/jam 0,15 % = 1,15 kml/jam F 5 Air = 0,7396 kg/jam HK = [x.air] b N 10 Air = 768,1330 kml/jam 99,85 % = 766,9808 kml/jam F 10 Air = 13805,655 kg/jam Tabel LA. 6. Neraca Massa Klm Destilasi (KD 01) Output (kg/jam) Input (kg/jam) Kmpnen Tp Bttm Alur 4 Alur 5 Alur 10 CH 3 OCH , ,9667 5,6885 CH 3 OH 13.86,3947 8, ,9079 H O 35.15,655 0, ,655 Ttal 54.38, , , ,109 LA.5. Cndensr (CD-0) Fungsi : Untuk merubah fasa prduk atas destilasi KD - 01 menjadi fasa cair F 5 CH 3 OCH 3 (g) H O (g) CH 3 OH (g) CD F 6 CH 3 OCH 3 (l) H O (l) CH 3 OH (l) Gambar LA.5. Diagram alir cndenser (CD-0) Neraca Massa Ttal untuk CD 01 F 5 = F 6 Neraca massa kmpnen : a. Dimetil eter : N 5 Dimetil eter = 76,4558 kml/jam

9 F 5 Dimetil eter N 6 Dimetil eter F 6 Dimetil eter = 35.07,9667 kg/jam = 76,4558 kml/jam = 35.07,9667 kg/jam b. Metanl : N 5 Metanl F 5 Metanl N 6 Metanl F 6 Metanl = 0,545 kml/jam = 8,1451 kg/jam = 0,545 kml/jam = 8,1451 kg/jam c. Air : N 5 Air F 5 Air N 6 Air F 6 Air = 1,15 kml/jam = 0,7396 kg/jam = 1,15 kml/jam = 0,7396 kg/jam Tabel LA. 6. Neraca Massa Cndenser (CD 0) Kmpnen Masuk Keluar Alur 5 (kg/jam) Alur 6 (kg/jam) CH 3 OH 8,1451 8,1451 H O 0,7396 0,7396 CH 3 OCH , ,9667 Ttal , ,8514

10 LA.6. Splitter (SP-01) Fungsi : Untuk membagi aliran destilat yang berasal dari CD - 0 menjadi aliran refluks dan aliran destilat prduk F 7 F 9 CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH SP-01 F 8 CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH Gambar LA.6. Diagram alir splitter (SP-01) Refluks Rasi = 0,1008 (Dimian dan Bildea, 008): Neraca massa ttal : F 7 = F 8 + F 9 Neraca massa kmpnen : a. Dimetil eter : N 7 Dimetil eter = 76,4558 kml/jam F 7 Dimetil eter = 35.07,9667 kg/jam N 9 Dimetil eter = 0, ,4558 kml/jam = 76,8174 kml/jam F 9 Dimetil eter = 3.533,6014 kg/jam N 8 Dimetil eter = 76,4558 kml/jam - 76,8174 kml/jam = 685,6384 kml/jam F 8 Dimetil eter = ,3653 kg/jam b. Metanl : N 7 Metanl F 7 Metanl N 9 Metanl F 9 Metanl N 8 Metanl = 0,545 kml/jam = 8,1451 kg/jam = 0,1008 0,545 kml/jam = 0,056 kml/jam = 0,806 kg/jam = 0,545 kml/jam - 0,056 kml/jam

11 F 8 Metanl = 0,89 kml/jam = 7,345 kg/jam c. Air : N 7 Air F 7 Air N 9 Air F 9 Air N 8 Air F 8 Air = 1,15 kml/jam = 0,7396 kg/jam = 0,1008 1,15 kml/jam = 0,1161 kml/jam =,0895 kg/jam = 1,15 kml/jam - 0,1161 kml/jam = 1,0361 kml/jam = 18,6501 kg/jam Tabel LA.8. Neraca Massa Ttal Splitter (SP 01) Kmpnen Output (kg/jam) Input (kg/jam) Refluks Destilat Alur 7 Alur 9 Alur 8 CH 3 OCH , , ,3653 CH 3 OH 8,1451 0,806 7,345 H O 0,7396, ,6501 Ttal , , , ,8514 LA.7. Rebiler (RB-01)

12 Fungsi : Untuk menguapkan sebagian campuran prduk bttm KD-01 F 11 (V*) CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH F 10 (L*) CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH RB F 1 (B*) H O CH 3 OH CH 3 OCH 3 Keterangan : V* : Aliran Vapr (Refluks) RB-01 L* : Aliran Feed RB-01 B* : Aliran Bttm Prduk RB-01 Kndisi Uap kndenser : P = 8,0 atm = 810,6 kpa T = 159 C = 43 K q = Sehingga : jumlah jumlah ml cair ml ttal B* = 1109,5345 kml/jam Gambar LA.7. Diagram alir rebiler (RB-01) = 169, ,1330 = 0, ,434 V* = V - ( 1- q ) x F (Geankplis, 1997) = 763,865 + ( 1 0,551 ) 1701,434 kml/jam = 0,613 kml/jam Neraca Ttal : L* = B* + V* = 1109,5345 kml/jam - 0,613 kml/jam = 1109,7958 kml/jam Perhitungan : a. Dimetil eter N 10 Dimetil eter F 10 Dimetil eter = 0, ,7958 kml/jam = 1,3558 kml/jam = 6,3676 kg/jam

13 N 11 Dimetil eter F 11 Dimetil eter N 1 Dimetil eter F 1 Dimetil eter = 0,001 0,613 kml/jam = 0,613 kml/jam = 0,0147 kg/jam = 0, ,5345 kml/jam = 1,3555 kml/jam = 6,3530 kg/jam b. Metanl N 10 Metanl F 10 Metanl N 11 Metanl F 11 Metanl N 1 Metanl F 1 Metanl = 0, ,7958 kml/jam = 00,5607 kml/jam = 6417,9415 kg/jam = 0,1807 0,613 kml/jam = 0,047 kml/jam = 1,5113 kg/jam = 0, ,5345 kml/jam = 00,5134 kml/jam = 6416,430 kg/jam c. Air N 10 Air F 10 Air N 11 Air F 11 Air N 1 Air F 1 Air = 0, ,7958 kml/jam = 907,8793 kml/jam = ,881 kg/jam = 0,8181 0,613 kml/jam = 0,138 kml/jam = 3,8481 kg/jam = 0, ,995 kml/jam = 907,6656 kml/jam = 16337,9800 kg/jam Tabel LA.9. Neraca Massa Ttal Rebiler (RB-01)

14 Output (kg/jam) Input (kg/jam) Kmpnen Refluks Bttm Alur 10 Alur 11 Alur 1 CH 3 OCH 3 6,3676 0,0147 6,3530 CH 3 OH 6.417,9415 1, ,430 H O ,881 3, ,9800 Ttal.8,1373 5, ,763.8,1373 LA.8. Heater (H-01) Fungsi : Untuk meningkatkan temperatur dari prduk rebiler (RB-01) pada suhu bubble pintnya. F 1 CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH H F 13 CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH Gambar LA.8. Diagram alir heater (H-01) Neraca Massa Ttal untuk H 01 F 1 = F 13 Neraca massa kmpnen : a. Dimetil eter : N 1 Dimetil eter F 1 Dimetil eter N 13 Dimetil eter F 13 Dimetil eter = 1,3555 kml/jam = 6,3530 kg/jam = 1,3555 kml/jam = 6,3530 kg/jam b. Metanl : N 1 Metanl F 1 Metanl = 00,5134 kml/jam = 6.416,430 kg/jam

15 N 13 Metanl F 13 Metanl = 00,5134 kml/jam = 6.416,430 kg/jam c. Air : N 1 Air F 1 Air N 13 Air F 13 Air = 907,6656 kml/jam = ,9800 kg/jam = 907,6656 kml/jam = ,9800 kg/jam Tabel LA.10. Neraca Massa Heater (H 01) Kmpnen Masuk Keluar Alur 1 (kg/jam) Alur 13 (kg/jam) CH 3 OH 6.416, ,430 H O , ,9800 CH 3 OCH 3 6,3530 6,3530 Ttal.816, ,763 LA.9. Klm Destilasi (KD 0) Fungsi : untuk memisahkan campuran metanl dengan air. 14 F 14 H O CH 3 OH CH 3 OCH 3 F 13 H O CH 3 OH CH 3 OCH 3 enriching sectin 13 stripping sectin KD-01 Gambar LA.9. Diagram alir klm destilasi (KD 0) 19 F 19 H O CH 3 OH CH 3 OCH 3 Neraca Massa Ttal untuk KD 0

16 F 13 = Umpan (F 14 + F 19 ) Tabel LA.11. Kmpsisi Umpan Masuk Klm Destilasi (KD 0) Kmpnen x i N (kml/jam) F (kg/jam) CH 3 OCH ,3555 6,3530 CH 3 OH , ,430 H O , ,9800 Ttal , ,763 Yang diinginkan adalah 99,85% Dimetil Eter keluar dari atas klm destilasi. Metde Hengstebeck s (R.K.Sinntt) Light key (LK) : Metanl Heavy key (HK) : Air Distribusi LK dan HK adalah 99,85% = 0,9985 Diinginkan 99,85 % Metanl keluar dari atas KD - 0 LK = [x.metanl] d N 14 Metanl = 00,5134 kml/jam 99,85 % = 00,17 kml/jam F 14 Metanl = 6.406,8056 kg/jam [x.metanl] b N 19 Metanl = 00,5134 kml/jam 0,15 % = 0,3008 kml/jam F 19 Metanl = 9,646 kg/jam 00,17 kml / jam Lg (X d /X b ) = lg 0,3008 kml / jam =,833 Diinginkan 99,85 % Air keluar dari bawah KD - 0 HK = [x.air] b N 14 Air = 907,6656 kml/jam 99,85 % = 906,3041 kml/jam F 14 Air = ,4731 kg/jam

17 LK = [x.air] d N 19 Air = 907,6656 kml/jam 0,15 % = 1,3615 kml/jam F 19 = 4,5070 kg/jam Diinginkan 99,85 % Dimetil eter keluar dari atas KD - 0 LK = [x. Dimetil eter] d N 14 Metanl = 1,3555 kml/jam 99,85 % = 1,3535 kml/jam F 14 Dimetil eter = 6,594 kg/jam [x. Dimetil eter] b N 19 Dimetil eter = 1,3555 kml/jam 0,15 % = 0,3008 kml/jam F 19 Dimetil eter = 0,0935 kg/jam Tabel LA. 1. Data Neraca Massa Ttal Klm Destilasi (KD 0) Output (kg/jam) Input (kg/jam) Kmpnen Tp Bttm Alur 13 Alur 14 Alur 15 CH 3 OCH 3 6,3530 6,594 0,0935 CH 3 OH 6.416, ,8056 9,646 H O ,9800 4, ,4731 Ttal.816, , , ,763 LA.10. Cndensr (CD-03)

18 Fungsi : Untuk merubah fasa prduk atas destilasi KD - 0 menjadi fasa cair F 14 CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH CD Gambar LA.10. Diagram alir cndensr (CD-03) F 15 CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH Neraca Massa Ttal untuk CD 03 F 14 = F 15 Neraca massa kmpnen : a. Dimetil eter : N 14 Dimetil eter = 1,3535 kml/jam F 14 Dimetil eter = 6,594 kg/jam N 15 Dimetil eter = 1,3535 kml/jam F 15 Dimetil eter = 6,594 kg/jam b. Metanl : N 14 Metanl F 14 Metanl N 15 Metanl F 15 Metanl = 00,17 kml/jam = 6406,8056 kg/jam = 00,17 kml/jam = 6406,8056 kg/jam c. Air : N 14 Air F 14 Air N 15 Air F 15 Air = 1,3615 kml/jam = 4,5070 kg/jam = 1,3615 kml/jam = 4,5070 kg/jam Tabel LA. 13. Neraca Massa Cndensr (CD 03)

19 Kmpnen Masuk Keluar Alur 14 (kg/jam) Alur 15 (kg/jam) CH 3 OH 6.406, ,8056 H O 4,5070 4,5070 CH 3 OCH 3 6,594 6,594 Ttal 6.493, ,570 LA.11. Splitter (SP-0) Fungsi : Untuk membagi aliran destilat yang berasal dari CD - 03 menjadi aliran refluks dan aliran destilat F 18 CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH F 16 CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH SP-01 Gambar LA.11. Diagram alir splitter (SP-0) 17 F 17 CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH Refluks Rasi = 0,01 Neraca massa ttal : F 16 = F 17 + F 18 Neraca massa kmpnen : a. Dimetil eter : N 16 Dimetil eter = 1,3535 kml/jam F 16 Dimetil eter = 6,594 kg/jam N 18 Dimetil eter = 0,01 1,3535 kml/jam = 0,0135 kml/jam F 18 Dimetil eter = 0,66 kg/jam N 17 Dimetil eter = 1,3535 kml/jam - 0,0135 kml/jam = 1,3399 kml/jam F 17 Dimetil eter = 61,6368 kg/jam

20 b. Metanl : N 16 Metanl F 16 Metanl N 18 Metanl F 18 Metanl N 17 Metanl F 17 Metanl = 00,17 kml/jam = 6406,8056 kg/jam = 0,01 00,17 kml/jam =,001 kml/jam = 64,0681 kg/jam = 00,17 kml/jam -,001 kml/jam = 198,105 kml/jam = 634,7375 kg/jam c. Air : N 16 Air F 16 Air N 18 Air F 18 Air N 17 Air F 17 Air = 1,3615 kml/jam = 4,5070 kg/jam = 0,01 1,3615 kml/jam = 0,0136 kml/jam = 0,451 kg/jam = 1,3615 kml/jam - 0,0136 kml/jam = 1,3479 kml/jam = 4,619 kg/jam Tabel LA.14. Neraca Massa Ttal Splitter (SP 0) Kmpnen Output (kg/jam) Input (kg/jam) Refluks Destilat Alur 16 Alur 18 Alur 17 CH 3 OCH 3 6,594 0,66 61,6368 CH 3 OH 6406, , ,7375 H O 4,5070 0,451 4,619 Ttal 6493,570 64, , ,570 LA.1. Rebiler (RB - 0)

21 Fungsi : Untuk menguapkan sebagian campuran prduk bttm KD - 0 F 0 (V*) CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH 0 RB-10 F 19 (L*) CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH 19 1 F 1 (B*) CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH Keterangan : L* [F 19 ] : Aliran vapr RB-10 V* [F 0 ] : Aliran Refluks RB-10 Gambar LA.1. Diagram alir rebiler (RB-0) B* [F 1 ] : Aliran Bttm Prduk RB-10 Kndisi Uap kndenser : P = 8,0 atm = 8,106 kpa T = 177 C = 43 K q = Sehingga : jumlah jumlah ml cair ml ttal B* = 911,7 kml/jam = 907, ,5345 = 0,8181 V* = V - ( 1- q ) x F (Geankplis, 1997) = 0,976 + ( 1 0,8181 ) 1109,5345 kml/jam = 1,0587 kml/jam Neraca Ttal : L* = V* + B* = 1,0587 kml/jam + 911,7 kml/jam = 910,135 kml/jam Perhitungan : a. Dimetil eter

22 N 19 Dimetil eter F 19 Dimetil eter N 0 Dimetil eter F 0 Dimetil eter N 1 Dimetil eter F 1 Dimetil eter = (, ) 910,135 kml/jam = 0,000 kml/jam = 0,0940 kg/jam = (, 10-6 ) 1,0587 kml/jam =, kml/jam = 0,0001 kg/jam = (, ) 911,7 kml/jam = 0,000 kml/jam = 0,0939 kg/jam b. Metanl N 19 Metanl F 19 Metanl N 0 Metanl F 0 Metanl N 1 Metanl F 1 Metanl = 0, ,135 kml/jam = 0,303 kml/jam = 9,674 kg/jam = ,0587 kml/jam = 0,0004 kml/jam = 0,011 kg/jam = 0, ,7 kml/jam = 0,300 kml/jam = 9,669 kg/jam c. Air N 19 Air F 19 Air N 0 Air F 0 Air N 1 Air F 1 Air = 0, ,135 kml/jam = 910,9678 kml/jam = 16,397,40 kg/jam = 0,9997 1,0587 kml/jam = 1,0583 kml/jam = 19,0501 kg/jam = 0, ,7 kml/jam = 909,9094 kml/jam = 16378,3701 kg/jam

23 Tabel LA. 15. Neraca Massa Ttal Rebiler (RB - 0) Output (kg/jam) Input (kg/jam) Kmpnen Refluks Bttm Alur 19 Alur 0 Alur 1 CH 3 OCH 3 0,0940 0,0001 0,0939 CH 3 OH 9,674 0,011 9,669 H O ,40 19, ,3701 Ttal , , , ,1884 LA.13. Cler (C-01) Fungsi : Untuk mendinginkan prduk bawah rebiler (RB-0) F 1 CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH C-01 1 F CH 3 OCH 3 H O CH 3 OH Gambar LA.13. Diagram alir cler (C-01) Neraca Massa Ttal untuk C 01 F 1 = F Neraca massa kmpnen : a. Dimetil eter : N 1 Dimetil eter F 1 Dimetil eter N Dimetil eter F Dimetil eter = 0,000 kml/jam = 0,0939 kg/jam = 0,000 kml/jam = 0,0939 kg/jam b. Metanl : N 1 Metanl F 1 Metanl N Metanl = 0,300 kml/jam = 9,669 kg/jam = 0,300 kml/jam

24 F Metanl = 9,669 kg/jam c. Air : N 1 Air F 1 Air N Air F Air = 909,9094 kml/jam = 16378,3701 kg/jam = 909,9094 kml/jam = 16378,3701 kg/jam Tabel LA. 16. Neraca Massa Cler (C 01) Kmpnen Masuk Keluar Alur 1 (kg/jam) Alur (kg/jam) CH 3 OH 9,669 9,669 H O , ,3701 CH 3 OCH 3 0,0939 0,0939 Ttal , ,169

25 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Kapasitas : tn/tahun Operasi Pabrik : 330 hari/tahun Basis Perhitungan : 1 Jam perasi Temperatur Referensi : 5 C = 98 K Satuan Panas : kil Jule (kj) Panas yang dihitung pada neraca panas ini. meliputi : - Panas yang dihitung apabila terjadi perubahan temperatur. Q = n.c p.δt dengan : ΔT = T - T Q : Panas yang dihasilkan/dikeluarkan. kj. C p : Kapasitas panas. kj/kml.k. N : Ml senyawa. kml. T : Temperatur referensi. 5 C T : Temperatur senyawa. C Keterangan : C. T p T T C p dt Kapasitas panas cairan T T A A B. T B C 3 3 D 4 4 T T T T T T T T CT 3 DT dt 3 4 Kapasitas panas gas T T A A BT. B C 3 3 D 4 4 E 5 5 T T T T T T T T T T CT DT 3 ET 3 4 dt 4 5

26 Tabel LB.1. Kapasitas panas gas Cp (g) = a + bt + ct + dt 3 +et 4 (J/ml.K) Kmpnen a b c d e CH 3 OH 34,495-0,091887,86844E-04-3,1501E-07 1,09833E-10 CH 3 OCH 3 48,903-0, ,4399E-04-5,185E-07 1,9318E-10 H O 34,0471-0, ,9983E-05 -,04467E-08 4,308E-1 Tabel LB.. Kapasitas panas cair Cp (l) = a + bt + ct + dt 3 (J/ml.K) Kmpnen a b c d CH 3 OH -58,5 3,358-0, ,40516E-05 CH 3 OCH 3 39,0853 0, , ,3701E-06 H O 18,964 0, , ,3144E-06 Tabel LB.3. Sifat Fisik Kmpnen Kmpnen Berat Mlekul Titik didih (K) Hf (kcal/gml) Hvl (J/ml) CH 3 OH 3,04 337,671-48, ,4 CH 3 OCH 3 46,068 48,31-43, ,1 H O 18, ,161-57, , NH 3 17,03 39,731-10, ,0 - Panas reaksi. untuk menghitung panas yang dihasilkan dari reaksi kimia di reaktr. ΔH R(98 K) = ΔH f prduk ΔH f reaktan dengan : ΔH f = Panas pembentukan suatu senyawa pada 5 C. kj/kml. Untuk kndisi temperatur reaksi bukan pada 5 C. panas reaksi dihitung dengan menggunakan rumus : ΔH R( K) = ΔH R (98 K) + ncpdt n prduk reak tan CpdT dq dt = r. ΔH R ( T K) + ncpdt n prduk reak tan CpdT

27 LB.1. Fired Heater (FH-01) Fungsi : Meningkatkan temperatur dan merubah fasa metanl dari fasa cair menjadi fasa gas Q 1 1. CH 3 OH (l). H O (l) T = 30 C 1 FH-01 T = 300 C Q 1. CH 3 OH (g). H O (g) T = 50 C Panas Masuk Gambar LB.1. Diagram alir fired heater (FH-01) P = 10 atm Q in Ni K Cp. dt K Tabel LB.4. Perhitungan Panas Masuk pada Fired Heater (FH-01) 303 K Alur Kmpnen N (kml/jam) Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K CH 3 OH 1696, , , H O 4, , ,061 Ttal ,18 Panas Keluar Q ut Ni K Cp. dt K Tabel LB.5. Perhitungan Panas Keluar pada Fired Heater (FH-01) 53 K Alur Kmpnen N (kml/jam) Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K CH 3 OH 1.696, , ,79 H O 4, , ,8945 Ttal ,68

28 dq Ni dt ut = Q ut Q in K Cp. dt Ni K in = ,68 kj/jam ,18 kj/jam = ,46 kj/jam K Cp. dt K Panas yang diperlukan = ,46 kj/jam Fuel Mass Flw Efficiency = 80 % Fractin Excess Air = 15 % Qt = = 904,810 kg/jam (Hysis) Panas diperlukan Fuel Mass Flw ,46 kj/jam = 904,810 kg/jam = 1.389,618 kg/jam Qn Q = t Efficiency 10 6 G f t Q n = 840 8x with fuel 1.389,61 8 kg/jam 80% = 6.737,073 kj/kg il lb/mbtu heat release Fuel Oil Rate, G f =,0090 kg/jam (Walas, 18) Tabel LB.6. Neraca Panas pada Fired Heater (FH-01) Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Umpan ,18 - Prduk ,68 Panas yang diserap ,46 - Ttal , ,68

29 LB.. Reaktr (R-01) Fungsi : Sebagai tempat terjadinya reaksi dehidrasi metanl sehingga menghasilkan dimetil eter yang akan dimurnikan pada prses berikutnya. Reaksi : CH 3 OH CH 3 OCH 3 + H O Q 3 Air pendingin CH 3 OCH 3 (g) H O (g) CH 3 OH (g) T =? 3 T = 50 C P = 1 atm R-01 Air pendingin Q CH 3 OH (g) 99,5% T = 50 C Gambar LB.. Diagram alir reaktr (R-01) Panas Masuk Q ut Ni K Cp. dt K Tabel LB.7. Perhitungan panas masuk pada reaktr (R-01) 53 K Alur Kmpnen N (kml/jam) Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K CH 3 OH 1.696, , ,79 H O 4, , ,8945 Ttal ,68 Panas Keluar

30 Perhitungan suhu keluar reaktr dq dt ut = r. ΔH R ( K) + N Cp. dt T 50 C in XN CH 3OH r = CH 3OH - 0, , = 763,601 kml = , ml/jam Panas standard reaksi H ( 5 C) = R H fch OCH H fh O H 3 3 fch 3 = -43,99 + (-57,08) (-48,08) = -5,99 kcal/gml Panas reaksi 50 C dapat dihitung dengan persamaan 50 C ut H R ( 50 C) = ΔH R ( 5 C) + Cp. dt 5 C H ( 50 C) = -5,99 kcal/gml + [7741, ,1668 ( R ,6344)] cal/gml = - 49,3099 kcal/gml ( H R < 0, reaksi eksterm) diasumsikan kapasitas panas knstan, maka 0 = ,1994 (- 49,3099) + [768, , , , ( ,6344) ,479] ( T 50 ) T 50 = 1,6475 T = 51,6475 C = 54,6475 K Q ut Ni 54,64 98 Cp.dT Tabel LB.8. Perhitungan Panas Keluar Pada Reaktr (R-01) 54,64 K Alur Kmpnen N (kml/jam) Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K CH 3 OH 169, , ,619 3 H O 768, , ,555 CH 3 OCH 3 763, , ,7 Ttal ,89

31 Panas reaksi = r H ( 50 C) R = 763, kml/jam ( - 0, ) kcal/kml = -37,6531 kcal/jam = -157,5406 kj/jam Q = r H R ( 50 C) Qut Qin = ,668 kj/jam Air pendingin untuk mengkntrl suhu agar tetap pada 50 C Kndisi suhu masuk = 5 C Kndisi suhu keluar = 40 C H(40 C) = 167,5 kj/kg (Reklaitis) H(5 C) = 15,8 kj/kg (Reklaitis) M air pendingin = M air pendingin = M air pendingin H(40 Q C) - H(5 C) , ,5-15,8 = ,556 kg/jam Tabel LB.9. Neraca Panas pada Reaktr (R-01) Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Umpan ,68 Prduk ,89 Panas reaksi ,5406 Air pendingin ,668 - Ttal , ,35 LB.3. Cndensr (CD-01)

32 Fungsi : Untuk menurunkan temperatur prduk reaktr serta merubah fasa menjadi cairan jenuh agar memudahkan prses pemisahan di klm destilasi Air pendingin T = 5 C Q 3 CH 3 OCH 3 (g) H O (g) CH 3 OH (g) T = 53,5 C P = 1 atm CD Kndensat Q 4 CH 3 OCH 3 (l) H O (l) CH 3 OH (l) T = 69 C T = 40 C Gambar LB.3. Diagram alir cndenser (CD-01) Panas Masuk Q Ni 54,64 98 K Cp. dt K Tabel LB.10. Perhitungan Panas Masuk pada Cndensr (CD-01) Alur 3 Kmpnen 54,64 K N Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) (kml/jam) 98 K CH 3 OH 169, , ,619 CH 3 OCH 3 763, , ,7 H O 768, , ,555 Ttal ,89 Panas Keluar Q Ni K Cp. dt K Tabel LB.11. Perhitungan Panas Keluar pada Cndensr (CD-01)

33 343 K Alur Kmpnen N (kml) Cp. T (kj/kml.k) Q(kJ/jam) 98 K CH 3 OH 169, , ,806 4 CH 3 OCH 3 763, , ,308 H O 768, , ,594 Ttal ,707 Panas yang diserap ammnia (Q) adalah : dq Ni dt Q amnia ut K Cp. dt Ni K = Q ut - Q in in 54,64 98 K Cp. dt K = ,707 kj/jam ,89 kj/jam = ,19 kj/jam Kndisi air pendingin masuk pada T = 5 C ; 1 atm Kndisi air pendingin keluar pada T = 40 C ; 1 atm H (5 C) = 15,8 kj/kg (Reklaitis) H (40 C) = 167,5 kj/kg (Reklaitis) Maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan : M ammnia = Q H (40 C) - H (5 C) ,19 kj/jam = 167,5 kj/kg -15,8 kj/kg = ,8391 kg/jam Tabel LB.1. Neraca Panas pada Cndensr (CD-01) Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Umpan ,89 - Prduk ,707 Air pendingin ,19 Ttal , ,89 LB.4. Klm Destilasi 1 (KD 01)

34 Fungsi : Untuk memisahkan campuran dengan dimetil eter sebagai prduk atas. metanl dan air sebagai prduk bawah Q 5 Q 4 H O (l) CH 3 OH (l) CH 3 OCH 3 (l) T = 70 C 4 5 KD-01 H O (g) CH 3 OH (g) CH 3 OCH 3 (g) T = 70 C Q H O (l) CH 3 OH (l) CH 3 OCH 3 (l) T = 70 C Gambar LB.4. Diagram alir klm destilasi (KD-01) Kndisi Feed : bubble pint Menentukan suhu umpan masuk : Umpan yang masuk ke klm destilasi merupakan cairan jenuh. Untuk menentukan suhu umpan, maka dilakukan perhitungan bubble pint dengan cara trial suhu umpan hingga syarat K i.x i = 1 terpenuhi. Tabel LB.13 Kmpsisi Bahan Masuk Klm Destilasi (KD 01) Kmpnen F (kg/jam) N (kml/jam) Fraksi ml (x i ) CH 3 OH 540, ,3874 0,0997 H O , ,7671 0,4515 CH 3 OCH 3 5,6738 1,1451 0,4488 Ttal 54.38, , Persamaan Antine : ln Pi = A - Kndisi umpan masuk [F 4 ] : P = 8 atm = 810,6 kpa T = 70 C = 343 K T B, dimana P = kpa, T = K C

35 Tabel LB.14. Nilai Bilangan Antine Kmpnen A B C CH 3 OH 16, ,39-35,49 H O 16, ,44-38,9974 CH 3 OCH 3 14, ,84-4,6733 Dengan menggunakan persamaan antine maka diperleh : Menghitung Tekanan pada Dimetil Eter : B ln Pi DME = A - T C Pi 176,84 = 14, (-4,6733 ) = 7,5064 = 1819,6813 kpa Menghitung tekanan pada Metanl : ln Pi Metanl = A - T B C Pi 3.593,39 = 16, (-35,49 ) = 4,8194 = 13,8937 kpa Menghitung tekanan pada Air : B ln P iair = A - T C Pi 3.985,44 = 16, (-38,9974 ) = 3,493 = 30,8554 kpa Menghitung nilai K i

36 K i = P i /P a. Dimetil Eter 13,8937 K i = = 0, ,6 b. Metanl 30,8554 K i = = 0, ,6 c. Air 1.819,6813 K i = =, ,6 Menentukan Harga Y i Y i = K i X i a. Dimetil Eter Y i = 0,158 0,0997 = 0,015 b. Metanl Y i = 0,0381 0,4515 = 0,017 c. Air Y i =,449 0,4488 = 1,0075 Berikut data yang diperleh : Tabel LB.15. Perhitungan untuk temperatur umpan masuk (bubble pint) Kmpnen x i P i Pi K i Y i = K i. x i P CH 3 OCH 3 0, ,8937 0,158 0,015 CH 3 OH 0, ,8554 0,0381 0,017 H O 0, ,6813,449 1,0075 Ttal 1,0399 Panas Masuk

37 Q Ni K Cp. dt K Tabel LB.16. Perhitungan Panas Masuk pada Klm Destilasi (KD-01) 343 K Alur Kmpnen N (kml) Cp. T (kj/kml.k) Q(kJ/jam) 98 K CH 3 OH 169, , ,806 4 CH 3 OCH 3 763, , ,308 H O 768, , ,594 Ttal ,707 Panas Keluar Q Ni K Cp. dt Hvl K Tabel LB.17. Perhitungan Panas Keluar Destilat Klm Destilasi (KD-01) 343 K Alur Kmpnen N (kml) Hvl Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K CH 3 OH 0, ,4.046, , CH 3 OCH 3 76, , ,6138 H O 1, , 1.517, ,3316 Ttal ,808 Q Ni K Cp. dt Hvl K Tabel LB.18. Perhitungan Panas Keluar Bttm Klm Destilasi (KD-01) 343 K Alur Kmpnen N (kml) Hvl Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) K CH 3 OH 00, , ,9587 CH 3 OCH 3 1, , , ,5107 H O 907, , ,43 Ttal ,899

38 Panas Refluks Kndensr Q Ni K Cp. dt K Tabel LB.19. Perhitungan Panas Refluks Kndensr 315 K Alur Kmpnen N (kml) Cp. T (kj/kml.k) Q(kJ/jam) 98 K CH 3 OH 0, , , CH 3 OCH , , ,571 H O, ,04.666,649 Ttal ,77 Panas Refluks Rebiler Q RB = Q destilat + Q bttm + Q refluks kndensr Q in = , , , ,707 = ,77 kj/jam Tabel LB. 0 Neraca Energi Ttal Klm Destilasi (KD-01) Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Umpan ,707 Q destilat ,808 Q RB ,77 Q bttm ,899 - Q kndensr ,77 Ttal , ,4300 LB.5. Cndensr (CD-0) Fungsi : Mengubah fasa metanl dan air yang berfasa gas menjadi fasa cair dari prduk tp klm destilasi

39 Air pendingin Q 5 CH 3 OCH 3 (g) H O (g) CH 3 OH (g) T = 70 C CD Air pendingin bekas Q 6 CH 3 OCH 3 (l) H O (l) CH 3 OH (l) T = 4 C Gambar LB.5. Diagram alir Cndensr (CD-0) yi Perhitungan untuk titik embun (dew pint) berdasarkan trial hingga 1 K Berikut adalah data trial terakhir dengan menggunakan suhu 4 C Tekanan : 8 atm = 810,600 kpa Temperatur : 4 C = 315 K i Berikut adalah trial terakhir yang dilakukan Menentukan harga y i y i y i DME = y i metanl = = Ml/Ttal ml 981, ,0906 = 0,998 0, ,0906 = 0,0003 y i air = 1, ,0906 = 0,0015 Menentukan harga P i B ln P i DME = A - T C

40 P i.176,84 = 14, (-4,6733 ) = 940,961 kpa Menghitung tekanan pada Metanl : ln P i Metanl = A - T B C P i 3.593,39 = 16, (-35,49 ) = 38,511 kpa Menghitung tekanan pada Air : B ln P i Air = A - T C P i 3.985,44 = 16, (-38,9974 ) = 8,1607 kpa Menentukan harga K i K i = Pi/P 940,961 K i DME = 810,6000 = 1, ,511 K i Metanl = 810,6000 = 0,0070 8,1607 K i Air = 810,6000 = 0,0101 Menentukan harga x i x i DME = x K f i

41 = x i Metanl = x i Air = 0,998 1,1608 = 0,8599 0,0003 0,0475 = 0,0070 0,0015 0,0101 = 0,1498 Tabel LB.1. Data trial akhir temperatur titik embun (dew pint) Kmpnen y i P i K i Pi P x i y K i i CH 3 OCH 3 0, ,961 1,1608 0,8599 CH 3 OH 0, ,511 0,0475 0,0070 H O 0,0015 8,1607 0,0101 0,1478 Ttal 1,0000 1,0167 Panas masuk Q Ni K Cp. dt Hvl K Tabel LB.. Perhitungan Panas Umpan Masuk Cndensr (CD-0) 343 K Alur Kmpnen N (kml) Hvl Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K CH 3 OH 0, ,4.046, , CH 3 OCH 3 76, , ,6138 H O 1, , 1.517, ,3316 Ttal ,4051 Panas Keluar Q Ni K Cp. dt Hvl K Tabel LB.3. Perhitungan Panas Umpan Keluar Cndensr (CD-0)

42 315 K Alur Kmpnen N (kml) Hvl Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K CH 3 OH 0, , , CH 3 OCH 3 76, , ,781 H O 1, , ,4398 Ttal ,78 Panas yang diserap air (Q) adalah : dq Ni dt ut K Cp. dt Hvl Ni K in K Cp. dt Hvl K Q air pendingin = Q ut - Q in = ,78 kj/jam ,4051 kj/jam = ,17 kj/jam Kndisi air pendingin masuk pada T = 5 C ; 1 atm Kndisi air pendingin keluar pada T = 40 C ; 1 atm H (5 C) = 15,8 kj/kg (Reklaitis) H (40 C) = 167,5 kj/kg (Reklaitis) Maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan : Q M air pendingin = H (40 C) - H (5 C) ,17 kj/jam = 08 kj/kg -15,8 kj/kg = 5.44,1038 kg/jam Tabel LB.4. Neraca Panas pada Cndensr (CD-0) Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Umpan , Prduk ,78

43 Air pendingin ,17 Ttal , ,4051 LB.6. Rebiler (RB-01) Fungsi : Untuk menguapkan kembali dimetil eter yang masih tersisa di bttm klm destilasi Steam Q 11 (V) CH 3 OCH 3 (g) H O (g) CH 3 OH (g) T= 159 C 11 RB-01 T=180 C Q 10 (L) Q 1 (B) CH 3 OCH 3 (l) H O (l) CH 3 OH (l) T = 70 C 10 Kndensat T = 180 C 1 CH 3 OCH 3 (l) H O (l) CH 3 OH (l) T= 159 C Gambar LB.6. Rebiler (RB-01) Perhitungan untuk titik didih (bubble pint) berdasarkan trial hingga y. 1 Berikut adalah trial akhir dengan menggunakan temperatur 159 C i x i Menentukan harga x i x i x i DME = x i metanl = = Ml/Ttal ml 1, ,6403 = 0,001 18, ,6403 = 0,1807 x i air = 987, ,6403 = 0,8181

44 Menentukan harga Pi B ln P i DME = A - T C P i 176,84 = 4, (-4,6733 ) = 8107,8547 kpa Menghitung tekanan pada Metanl : ln P i Metanl = A - T B C P i 3593,39 = 16, (-35,49 ) = 1699,8738 kpa Menghitung tekanan pada Air : B ln P i Air = A - T C P i 3985,44 = 16, (-38,9974 ) = 600,7617 kpa Menentukan harga K i K idme = Pi/P = K imetanl = 8107, ,6000 = 10, , ,6000 =, ,7617 K iair = 810,6000 = 0,7411

45 Menentukan harga y i y i = x i K i y i DME = 0,001 10,003 = 0,01 y i Metanl = 0,1807,0971 = 0,3790 y i Air = 0,8181 0,7411 = 0,6063 Tabel LB.5. Data trial errr temperatur titik didih (bubble pint) Rebiler Kmpnen x i P i Pi K i y i = x i.k i P CH 3 OCH 3 0, , ,003 0,01 CH 3 OH 0, ,8738,0971 0,3790 H O 0, ,7617 0,7411 0,6063 Ttal 1,0000 0,9975 Panas Masuk Q Ni K Cp. dt Hvl K Tabel LB.6. Perhitungan Panas Umpan Masuk Rebiler (RB-01) 343 K Alur Kmpnen N (kml) Hvl Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K CH 3 OH 00, , , CH 3 OCH 3 1, , , ,5107 H O 907, , ,43 Ttal ,899 Panas Keluar Q Ni K Cp. dt Hvl K

46 Tabel LB.7. Perhitungan Panas Refluks Rebiler (RB-01) 43 K Alur Kmpnen N (kml) Hvl Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K CH 3 OH 0, , , CH 3 OCH 3 0, ,4568 3,4543 H O 0, , 4.559, ,3667 Ttal 9.979,0039 Tabel LB.8. Perhitungan Panas Keluar Bttm Rebiler (RB-01) 43 K Alur Kmpnen N (kml) Hvl Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K CH 3 OH 00, , ,771 1 CH 3 OCH 3 1, , ,0848 H O 907, , ,31 Ttal ,09 Panas yang dibutuhkan (Q) adalah : dq Ni dt Ni Q steam in refluks K Cp. dt Hvl Ni K K Cp. dt Hvl K = (Q refluks + Q bttm )- Q in bttm K Cp. dt Hvl K = (9.979,0039 kj/jam ,09 kj/jam) ,899 kj/jam = ,191 kj/jam Kndisi steam masuk adalah saturated steam pada T = 179,9 C ; 10 atm Kndisi kndensat keluar pada T = 179,9 C ; 10 atm Steam H (179,9 C) = 776. kj/kg (Reklaitis) Kndensat H (179,9 C) = 76,6 kj/kg (Reklaitis) Maka jumlah steam yang dibutuhkan : M steam = H steam (179,9 Q C) - H kndensat (179,9 C)

47 , 191 kj/jam =.776, kj/kg - 76,6 kj/kg = 4.15,0781 kg/jam Tabel LB.9. Neraca Panas pada Rebiler (RB-01) Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Umpan ,899 - Refluks ,0039 Bttm ,09 Steam ,191 - Ttal , ,09 LB.7. Heater (H-01) Fungsi : Meningkatkan temperatur umpan hingga 165 C yang akan disuplai ke klm destilasi sesuai titik didihnya agar lebih memudahkan pemisahan metanl dengan air. Steam T= 180 C Q 1 H O (l) CH 3 OH (l) CH 3 OCH 3 (l) T= 159 C Kndensat H-01 Q 13 H O (l) CH 3 OH (l) CH 3 OCH 3 (l) T= 165 C T= 180 C Gambar LB.7. Diagram alir heater (H-01) Panas Masuk Q Ni K Cp. dt K Tabel LB.30. Panas Umpan Masuk pada Heater (H-01)

48 43 K Alur Kmpnen N (kml) Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K CH 3 OH 00, , ,771 1 CH 3 OCH 3 1, , ,1658 H O 907, , ,31 Ttal ,17 Panas Keluar Q Ni K Cp. dt K Tabel LB.31. Panas Keluar pada Heater (H-01) 438 K Alur Kmpnen N (kml) Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K CH 3 OH 00, , ,35 13 CH 3 OCH 3 1, , ,9309 H O 907, , ,76 Ttal ,0 Panas yang diberikan steam, Qs : dq Ni dt ut K Cp. dt Ni K in K Cp. dt K Qs = Q keluar Q masuk = ( , ,17) kj /jam = ,8477 kj/jam Kndisi steam masuk adalah saturated steam pada T = 179,9 C ; 10 atm Kndisi kndensat keluar pada T = 179,9 C ; 10 atm Steam H (179,9 C) = 676 kj/kg (Reklaitis) Kndensat H (179,9 C) = 419,4 kj/kg (Reklaitis) Maka jumlah steam yang dibutuhkan :

49 Q M steam = H steam (179,9 C) - H kndensat (179, ,84 77 kj/jam =.776, kj/kg - 76,6 kj/kg = 306,9318 kg/jam C) Tabel LB.3. Neraca Panas pada Heater (H-01) Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Umpan ,17 - Prduk ,0 Steam , Ttal , ,0 LB.8. Klm Destilasi (KD 0) Fungsi : Untuk memisahkan campuran, dimana air sebagai prduk bawah dan metanl sebagai prduk atas 14 Q 14 Q 13 H O (l) CH 3 OH (l) CH 3 OCH 3 (l) T = 165 C 13 KD-0 19 H O (g) CH 3 OH g) CH 3 OCH 3 (g) T = 136 C Q 19 H O (l) CH 3 OH (l) CH 3 OCH 3 (l) T = 177 C Gambar LB.8. Diagram alir klm destilasi (KD-0) Persamaan Antine : ln Pi = A - T B, dimana P = Bar, T = K C Dengan melakukan perhitungan trial errr bubble pint untuk mendapatkan suhu titik didih maka didapatkan kndisi umpan masuk KD 10 : P = 9, atm = 93,19 kpa T = 165 C = 438 K

50 Tabel LB.33. Nilai Bilangan Antine Kmpnen A B C CH 3 OH 16, , ,49 H O 16, , ,9974 CH 3 OCH 3 14, ,8400-4,6733 Dengan menggunakan persamaan antine maka diperleh : Menghitung Tekanan pada DME : B ln P idme = A - T C P i 176,84 = 14, (-4,6733 ) = 8.761,8916 kpa Menghitung tekanan pada Metanl : ln P imetanl = A - T B C P i 3593,39 = 16, (-35,49 ) = 1.945,3957 kpa Menghitung tekanan pada Air : B ln P iair = A - T C P i 3985,44 = 16, (-38,9974 ) = 699,794 kpa Menghitung nilai K i K i = P i /P a. Dimetil Eter

51 8.14,6684 K i = = 9, ,19 b. Metanl 1.739,003 K i = =, ,19 c. Air 616,451 K i = 93,19 = 0,7506 Menentukan Harga Y i Y i = K i X i a. Dimetil Eter Y i = 9,3993 0,001 = 0,0115 b. Metanl Y i =,0869 0,1807 = 0,3771 c. Air Y i = 0,7506 0,8181 = 0,6141 Berikut data yang diperleh : Panas Masuk Q Ni Tabel LB.34. Kndisi Umpan Masuk Klm Destilasi (KD-0) Kmpnen x i P i Pi K i Y i = K i. x i P CH 3 OCH 3 0, ,8916 9,3993 0,0115 CH 3 OH 0, ,3957,0869 0,3771 H O 0, ,794 0,7506 0,6141 Ttal 1, ,0167 1, K Cp. dt K Tabel LB.35. Panas Masuk Klm Destilasi (KD-0) 438 K Alur Kmpnen N (kml) Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K

52 13 CH 3 OH 00, , ,35 CH 3 OCH 3 1, , ,9309 H O 907, , ,76 Ttal ,0 Panas Keluar Q Ni K Cp. dt Hvl K Tabel LB.36. Perhitungan Panas Keluar Destilat Klm Destilasi (KD-0) 409 K Alur Kmpnen N (kml) Hvl Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K CH 3 OH 00, ,4 6.87, ,45 14 CH 3 OCH 3 1, , ,69 H O 1, , ,7107 Ttal ,367 Q Ni K Cp. dt Hvl K Tabel LB. 37. Perhitungan Panas Keluar Bttm Klm Destilasi (KD-0) 438 K Alur Kmpnen N (kml) Hvl Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) K CH 3 OH 0, , , ,8579 CH 3 OCH 3 0, , , ,5451 H O 910, , ,5 Ttal ,653 Panas Refluks Kndensr Q Ni K Cp. dt K Tabel LB.38. Perhitungan Panas Refluks Kndensr 438 K Alur Kmpnen N (kml) Cp. T (kj/kml.k) Q(kJ/jam) 98 K

53 18 CH 3 OH 64, , ,8316 CH 3 OCH 3 0, , ,3145 H O 0, , ,8006 Ttal ,9446 Panas Refluks Rebiler Q RB = Q destilat + Q bttm + Q refluks kndensr Q in = , , , ,0 = ,9446 kj/jam Tabel LB. 39. Neraca Energi Ttal Klm Destilasi (KD-01) Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Umpan ,0 Q destilat ,367 Q RB ,9446 Q bttm ,653 - Q kndensr ,9446 Ttal , ,96 LB.9. Cndensr (CD-03) Fungsi : Mengkndensasikan air prduk dari menara destilasi Air pendingin Q 14 CH 3 OCH 3 (g) H O (g) CH 3 OH (g) T = 165 C CD Q 15 CH 3 OCH 3 (l) H O (l) CH 3 OH (l) T = 136 C

54 Air pendingin bekas Gambar LB.9. Diagram alir cndensr (CD-03) xi Perhitungan untuk titik embun (dew pint) berdasarkan trial hingga 1 K Berikut adalah data trial terakhir dengan menggunakan suhu 136 C Tekanan : 9, atm = 93,19 kpa Temperatur : 136 C = 409 K Berikut adalah trial terakhir yang dilakukan Menentukan harga x i x i x i DME = x i metanl = = 0,9866 x i air = = Ml/Ttal ml 1, ,468 = 0, , ,468 1, ,468 = 0,0067 Menentukanharga P i B ln Pi DME = A - T C Pi.176,84 = 14, (-4,6733 ) = 5.888,5478 kpa Menghitung tekanan pada Metanl : i ln Pi Metanl = A - T B C

55 Pi 3.593,39 = 16, (-35,49 ) = 973,631 kpa Menghitung tekanan pada Air : B ln Pi Air = A - T C Pi 3.985,44 = 16, (-38,9974 ) = 319,8385 kpa Menentukan harga K i K i = P P i a. Dimetil Eter K i = 5.888,5478 = 6,369 93,19 b. Metanl K i = c. Air K i = 973,631 = 1, ,19 319,8385 = 0, ,19 Menentukan harga Y i Y i = Y i DME = Y i metanl = = 0,9446 x K i i 0,0067 6,3169 = 0,0011 0,9866 1,0444

56 Y i air = 1,150 0,3431 = 0,0196 Tabel LB.40. Data trial errr titik embun (dew pint) Kmpnen x i P i Pi K i Y i = x i /K i P CH 3 OCH 3 0, ,5478 6,3169 0,0011 CH 3 OH 0, ,631 1,0444 0,9446 H O 0, ,8385 0,3431 0,0196 Ttal 1,0000 0,965 Panas masuk Q Ni K Cp. dt Hvl K Tabel LB.41. Perhitungan Panas Umpan Masuk Cndensr (CD-03) 438 K Alur Kmpnen N (kml) Hvl Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K CH 3 OH 00, ,4 6.87, ,45 14 CH 3 OCH 3 1, , ,69 H O 1, , ,7107 Ttal ,19 Panas Keluar Q Ni Cp. dt Hvl Tabel LB.4. Perhitungan Panas Keluar Cndensr (CD-03) 409 K Alur Kmpnen N (kml) Hvl Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K CH 3 OH 00, , , CH 3 OCH 3 1, , ,9566

57 H O 1, , ,3611 Ttal..940,773 Panas yang diserap air (Q) adalah : dq Ni dt Q air pendingin ut K Cp. dt Hvl Ni K = Q ut - Q in in K Cp. dt Hvl K =..940,773 kj/jam ,19 kj/jam = ,446 kj/jam Kndisi air pendingin masuk pada T = 5 C ; 1 atm Kndisi air pendingin keluar pada T = 40 C ; 1 atm H (5 C) = 15,8 kj/kg (Reklaitis) H (40 C) = 167,5 kj/kg (Reklaitis) Maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan : M air pendingin = Q H (40 C) - H (5 C) , 446 kj/jam = 167,5 kj/kg -15,8 kj/kg = ,9747 kg/jam Tabel LB.43. Neraca Panas pada Cndenser (CD-03) Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Umpan ,15 - Prduk ,103 Air pendingin ,446 Ttal , ,15 LB.11. Rebiler (RB-0) Fungsi : Untuk menguapkan sebagian metanl pada bttm klm destilasi Q 0 (V) CH 3 OCH 3 (g) H O (g) CH 3 OH (g) T= 177 C 0 RB-10 Steam T=180 C

58 Q 19 (L) CH 3 OCH 3 (l) H O (l) CH 3 OH (l) T = 165 C 19 Kndensat T = 180 C Gambar LB.10. Diagram alir rebiler (RB-0) 1 Q 1 (B) H O (l) CH 3 OH (l) CH 3 OCH 3 (l) T= 177 C Perhitungan untuk titik didih (bubble pint) berdasarkan trial hingga y. 1 Berikut adalah data trial akhir dengan menggunakan temperatur 177 C i x i Menentukan harga Y i Y i Y idme = Y imetanl = = 0,0003 Y i air = = Ml/Ttal ml 0, ,877 =, , , , ,877 = 0,9997 Menentukan harga P i B ln P idme = A - T C P i 176,84 = 14, (-4,6733 ) = 10165,593 kpa Menghitung tekanan pada Metanl : ln P imetanl = A - T B C

59 P i 3593,39 = 16, (-35,49 ) = 518,864 kpa Menghitung tekanan pada Air : B ln P iair = A - T C P i 3985,44 = 16, (-38,9974 ) = 936,6663 kpa Menentukan harga K i K idme = = K imetanl = K iair = P i P 10165,593 93,19 = 10, ,864 93,19 =, , ,19 = 1,0048 Menentukan harga x i x i = K i Y i x i DME = 10,9050, =, x i Metanl =,7015 0,0003 = 0,0009 x i Air = 1,0048 0,9997 = 1,0045 Tabel LB. 44. Data Trial Errr Bubble Pint Rebiler (RB-0)

60 Kmpnen Y i P i Pi K i P x i = K i.y i CH 3 OCH 3, ,593 10,9050, CH 3 OH 0, ,864,7015 0,0009 H O 0, ,6663 1,0048 1,0045 Ttal 1,0000 1,0048 Panas Masuk Q Ni K Cp. dt Hvl K Tabel LB. 45. Perhitungan Panas Umpan Masuk Rebiler (RB-0) 438 K Alur Kmpnen N (kml) Hvl Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K CH 3 OH 0, , , , CH 3 OCH 3 0, , , ,5451 H O 910, , ,5 Ttal ,653 Panas Keluar Q Ni K Cp. dt Hvl K Tabel LB.46. Perhitungan Panas Refluks Rebiler (RB-0) 450 K Alur Kmpnen N (kml) Hvl Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K CH 3 OH 0, ,36, CH 3 OCH 3,37E ,1686 0,096 H O 1, , ,6793 Ttal 5.487,3544 Tabel LB.47. Perhitungan Panas Keluar Bttm Rebiler (RB-0)

61 450 K Alur Kmpnen N (kml) Hvl Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K CH 3 OH 0, , , ,401 1 CH 3 OCH 3 0, , ,497 93,8803 H O 910, , ,16 Ttal ,8 Panas yang dibutuhkan (Q) adalah : dq Ni dt Ni in refluks K Cp. dt Hvl Ni K K Cp. dt Hvl K bttm K Cp. dt Hvl K Q steam = (Q refluks + Q bttm )- Q in = (5.487,3544 kj/jam ,8 kj/jam) ,653 kj/jam = ,9806 kj/jam Kndisi steam masuk adalah super steam pada T = 179,9 C ; 10 atm Kndisi kndensat keluar pada T = 179,9 C ; 10 atm Steam H (179,9 C) = 676 kj/kg (Reklaitis) Kndensat H (179,9 C)= 419,4 kj/kg (Reklaitis) Maka jumlah steam yang dibutuhkan : Q M steam = H steam (179,9 C) - H ,98 06 kj/jam =.776 kj/kg - 76,6 kj/kg = 45,9639 kg/jam kndensat (179,9 C) Tabel LB.48. Neraca Panas pada Rebiler (RB-0) Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam)

62 Umpan ,653 - Refluks ,3544 Bttm ,8 Steam , Ttal , ,63 LB.1. Cler (C 01) Fungsi : Untuk menurunkan temperatur prduk dari rebiler (RB-0) Air pendingin T = 5 C Q 1 C-01 Q CH 3 OCH 3 (l) H O (l) CH 3 OH (l) T = 177 C 1 Air pendingin bekas CH 3 OCH 3 (l) H O (l) CH 3 OH (l) T = 30 C T = 40 C Gambar LB.11. Diagram alir cler (C-01) Panas Masuk Q Ni K Cp. dt K Tabel LB.49. Perhitungan Panas Masuk pada Cler (C-01) 450 K Alur Kmpnen N (kml) Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K CH 3 OH 0, , , CH 3 OCH 3 0, , ,9709 H O 909, , ,16 Ttal ,88 Panas Keluar

63 Q Ni K Cp. dt K Tabel LB.50. Perhitungan Panas Keluar pada Cler (C-01) 303 K Alur Kmpnen N (kml) Cp. T (kj/kml.k) Q (kj/jam) 98 K CH 3 OH 0, ,9901 1,5955 CH 3 OCH 3 0, ,5609 1,178 H O 909, , ,0048 Ttal ,8181 Panas yang diserap air pendingin (Q) adalah : dq Ni dt ut K Cp. dt Ni K in K Cp. dt K Q air pendingin = Q ut - Q in = ,8181 kj/jam ,88 kj/jam = ,07 kj.jam Kndisi air pendingin masuk pada T = 5 C ; 1 atm Kndisi air pendingin keluar pada T = 40 C ; 1 atm H (40 C) = 167,5 kj/kg (Reklaitis) H (5 C) = 15,8 kj/kg (Reklaitis) Maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan : Q M air pendingin = H (40 C) - H (5 C) ,07 kj/kg = 167,5 kj/kg -15,8 kj/kg = ,9776 kg/jam Tabel LB.51. Neraca Panas pada Cler (C-01) Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam)

64 Umpan ,88 - Prduk ,8181 Air pendingin ,07 Ttal , ,88

65 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT 1. Tangki Penyimpanan Metanl Fungsi Bahan knstruksi Bentuk Jenis sambungan Jumlah : Menyimpan metanl untuk kebutuhan 30 hari : Carbn Steel SA-85 Grade C : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsidal : Single welded butt jints : 4 unit T T Kndisi perasi : Gambar LC.1. Tangki Penyimpanan Metanl (T-01) Tekanan Temperatur Laju alir massa = 1 atm = 30 C = 54.38,1089 kg/jam Densitas = 791,5 kg/m 3 Kebutuhan perancangan = 30 hari Faktr keamanan = 10 % Perhitungan: a. Vlume tangki , 939 Vlume larutan,v l = kg/jam 30 hari 4 jam/hari 791,5 kg / m 3 = m 3 Terdapat 4 tangki maka = m 4 3 = ,1990 m 3 Vlume tangki, V s = ( ,1) ,75305 m 3 = ,6189 m 3

66 b. Diameter dan tinggi shell Direncanakan : - Tinggi shell : diameter (H s : D = 3 : ) - Tinggi head : diameter (H h : D = 1 : 4) - Vlume shell tangki ( V s ) V s = D i = D 3 8 D 3 8 Vs x 3 = 3,4559 m - Vlume tutup tangki (V h ) V h = - Vlume tangki (V) V - Tinggi tangki (H) 3 4 D = 1688,4005 = V s + V h H s = 3/D 1/ 3 = , ,4005 = ,0194 m 3 = (3/) 3,4559 m = 35,1839 m c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 48,906 m 1 4 H h = D 8,486 = 5,8640 m H t = H s + H h = 46,9118 m d. Tebal shell tangki ,199 0 m Tinggi cairan dalam tangki = ,019 4 m 3 46,9118 m = 38,384 m P Hidrstatik = g l = 418,9981 kpa = 4,135 atm

67 P 0 Faktr kelnggaran = 5 % P design D r = Tekanan perasi = 1 atm = (1 + 0,05) (,9383 atm + 1 atm) = 4,135 atm = 3,4559 m = 11,780 m Jint efficiency (E) = 0,85 (Brwnell,1959) Allwable stress (S) = 93,97 atm (Brwnell,1959) Faktr krsi = 0,0003 m Tebal shell tangki: P. R t C (Peters, 1991) S. E 0,6. P t = 0,0617 m t = 6,1716 cm Tebal shell standar yang digunakan =,5 in (Brwnell, 1959) e. Tebal tutup tangki P. D t S. E 0,. P C (Peters, 1991) t = 0,0616 m = 6,1555 cm Tebal tutup standar yang digunakan =,5 in (Brwnell,1959). Tangki Penyimpanan Dimetil Eter (T-0) Fungsi : Menyimpan dimetil eter untuk kebutuhan 30 hari Bahan knstruksi : Lw Allys Steel SA 0 B Bentuk : Silinder Hrizntal dengan penutup trrispherical dished head Jenis sambungan : Single welded butt jints Jumlah : 1 unit

68 T-0 Gambar LC.. Tangki Penyimpanan Dimetil Eter (T-0) Kndisi perasi : Tekanan Temperatur = 9, atm = 4 C = 303 K Laju alir massa = 31565,6566 kg/jam Densitas = 1970 kg/m 3 Kndisi Kebutuhan perancangan Ttal penyimpanan = liquid = 30 hari = 31565,6566 kg/jam 30 4 jam =.77.7,75 kg Faktr kelnggaran = 0 % Perhitungan: a. Vlume tangki Kapasitas tangki, V g =.77.7,75 kg 1970kg/m 3 =11.536,68668 m3 Vlume Spherical, V t = (1 + 0,) ,68668 m 3 = ,0401 m 3 b. Vlume Tutup dan Shell Direncanakan : H/D = 4/3 = 1,33 L/D = 3/1 = 3 Vlume Tutup, Vh = [0,0778 D 3 () (H/D) (1,5-H/D)] (Walas,010) = [0,0778 D 3 () (01,33) (1,5-1,33)] = 0,090 D 3 Φ = Arc Cs (1-1,6) (Walas,010)

69 = 4,486 rad π 1 4 π Vlume Shell = D L sin π 1 4 π = D L 4, 486 sin 4, 486 = 0,6736 D L Karena L = 3 D ; maka Vlume Shell = 0,6736 (3) D =,007 D 3 Vlume Tutup + Shell = 0,09 D 3 +,007 D 3 =,119 D 3 c. Diameter (D) dan Tinggi Tangki Diameter, D = ,0060,119 = 11,7879 m Jari-jari, r = 1,0564m Tinggi Shell = 15,748 m Tinggi Tutup = 1,0564 m Tinggi Ttal = 17,86093 m d. Tebal Shell dan Head dan Bttm Allwable Stress, SA = 150 psi = ,5863 kpa Jint Efficiency, E = 0,80 Crrtin Factr, Ca = 0,15 in/thn = 0,00138 m/thn P Operasi = 9, atm = 93,19 kpa Faktr kelnggaran = 0, Umur = 10 Tahun P hidrstatik =.30,6991 kpa P design = 3.794,9519 kpa Tebal Shell, P. R t S. E 0,6. P C (peters, 1991)

70 t P. R S. E 0,6. P C t = 0,0318 m t = 1,57 in Tebal shell standar yang digunakan = in (Brwnell, 1959) r/l = 5,9055 L = D = 11,7879 m M = = 1/ 3 L/r 4 3 (1/ 0,0981) 4 1/ (Walas, 1988) =,1978 m Tebal head = P L M S E - 0, P +Ca n (Walas, 1988) = 0,13690 m = 1,56 in Tebal head standar yang digunakan = 1,5 in (Brwnell, 1959) 3. Fired Heater (FH-01) Fungsi : Meningkatkan temperatur umpan hingga 50 C dan menguapkkannya Refraktri : Chrme Bahan bakar : Slar Tipe : Tw Radiant Chamber Gambar LC.3. Fired Heater

71 1. Vlumetric Flwrate, V = 64, m 3 /jam Mass flwrate, m = 54.38,109 ft 3 /s Waktu tinggal, τ = 0,9 s Vlume f Reactin, Vr = 0,0161 m 3 Velcity, v = 0, ft /s. Shrt radius = 11,75 in = 0,9845 m 3. Efficiency = 80 % 4. Fractin excess air = 15 % 5. Cracking heat = 75,6 kj/ml Act. Cracking heat Panas yang dibutuhkan Heat cracking/kg fuel, Qt = 58,48416 kj/ml = ,46 kj/jam = 170,1649 kj/kg 6. Panas yang dikeluarkan, Qn = 17,70311 kj/kg 7. Panas yang diserap, Q R = 1, Radiant Heat Flux, Q/A = 8000 Btu/jam.ft = 5,367 kj/jam.ft 9. Radian surface, A = 5,367 m Panjang tube = 194,89761 m 10. Spesifikasi tube Diameter dalam, ID 5 in 1,7 cm Diameter luar, OD Expsed length Center t center 14,95 cm 16 m 9,845 cm

72 D lg mean keliling 13, cm 43, cm Vlume 1 tube = 0,06 m 3 A tube = 0,0166 m 3 = 0,1363 ft Burner Type : Kapasitas = 1500 Mbtu = kj/jam Jumlah Burner = 1,360 burner = burner 11. Jumlah tube = 13,048 = 14 tube 1. Fuel Oil Rate 10 6 G f t Q n 840 8x with fuel il lb/mbtu heat release Fuel Oil Rate, G f =,0090 kg/jam (Walas, 18) 13. Susunan tube 90 radiant tubes Figure 8.: 4 pada shields, 14 pada ceiling, and 36 pada tiap dinding 14. Cld Plane Area, Acp Acp = (expsed tube length) (jarak antar center-t-center)

73 (jumlah tube terutama pada tube shield) Cld Plane Area, Acp = 4,775 m 15. Permukaan dalam shell, As Lebar, W = 1 m Tinggu, H = 10 m Panjang, L = 16 m As = [W(H+L)+H L)] Permukaan dalam shell, As = 676 m 16. Center t center/od = Tipe : Rw f tube α = 1-[0, ,097 (x-1)](x-1) X= (jarak antar center t center)/(diameter tube luar) α = 0, A shield = 40 m α shied = 1 α Acp = -4. Efektifitas Absptivity, αa R = A shield + αa cp = 35, m Z = (Aw/ αa R ) =, Mean Beam Length L = /3 (furnace vlume) 1/3 = 8,859 m 19. Partial Pressure P = 0,88-0,9x + 0,09 x P = 0,55675 atm X = fractin excess air 0. P L =,1185 atm.m

74 1. Q Cnvective = ,68 kj/jam. Mean Tube Wall temp. Tt T1 (prses dalam) = 50 C = 48 F T (utlet prcess) = 600 C = 111 F T t = ,5 (T 1 -T ) = 1089 C = 199,1 F 3. Emisi gas, Ф Z = (T g + 460)/1000 A = 0, ,19847z + 0,0569.Z = 0,481 b = 0, ,0699z 0,0158Z = 0,1169 c = 0, ,0076z + 0, Z = 0,0007 Ф = a+ b(pl) + c(pl) Z = 0,739 Exchange factr, F Ф = gas emissivity Z = A w / αa R a = 0, ,0591z + 0,00101 z = 0, b = 1, ,4908z + 0,058z = 1, c = -0,144 0,55z + 0,040z = 0, F = a + b Ф + c Ф = 0, Enthalpi, Qg/Qn Z = fractin excess air a = 0,048 0,3507z + 0,9344z = 0,1887 b = 0, ,9393z 0,48139z = 0,0494 Qg/Qn = [a+b(t/1000-0,1)](t/1000-0,1) = 0,7317 Gas keluar dari Zna Radian, Tg Qn Q 1 0,0 A R F Q g n TR Tt ( T g T ) t

75 (Walas,1998) Qn Q 1 0,0 ARF Q g n = 10, T R T t g t ( T T ) = 0, Tg = 1364,03 C = 487,55 F Selisih Panas yang diserap 6905,47817 Btu/lb = 1, kj/kg Selisish = 5,57 4 = 9, Q Cnvective = 10689,436 kj/kg 6. T inlet, Tli = 153 C T utlet, Tl = 600 C Temperature Stack, Ts= 4,5 C T f ( Tg1 TL 1) ( TS TL0 ) 0,5T L1 TL0 ln Tg1 TL 1 / T S TL0 (Walas,1998) = 36,5 T f = 549,7504 C 7. Spesifikasi Cnvective Tube Diameter dalam, ID 5 in 1,7 cm Diameter luar, OD Expsed length Center t center D lg mean 14,95 cm 16 m 9,845 cm 13, cm

76 keliling 43, cm 8. Mass Velcity, G 1,4 kg/s.m pilih 0,3-0,4 lb/s.ft 0,3 = 1,466 kg/s.m 0,4 = 1,954 kg/s.m 9. Overall Heat Transfer Ceff., Uc a =,461 0,759z + 1,65 z =, b = 0, ,373z 9,665z = 10,059 c = 9, ,809z z = -3,45988 Average Outside Film Temp.z = 0, Uc = (a + bg + cg )(4,5/d) 0,5 = 7, Cnvectin Tube Surface Area Ac = 1459,1085 m Panjang yang dibutuhkan = 3371,8304 m Jumlah Tube = 10,73894 tube = 11 tube W : 1 m H : 10 m L : 16 m W Cnvective 5 m 31. Jumlah Cnvectin Sectin Jumlah = 7, = 8 sectin Tinggi tiap sectin Tinggi Cnvectin sectin Baris 1 Baris Jumlah 1 sectin = 0,5969 m = 4,775 m = 15 tube = 14 tube = = 9 tube

77 3. Radiant Sectin Tube Arrangement Jumlah tube = 154 tube Shield Area = 5 m = 15 tube Ceiling Area = 7 = 4 tube Right & left Area = 3 m = 11 tube Wal Height = 7 m = 1 chamber 47 tube Amunt f Radiant Sectin = sectin = burner/sectin 6,333 Type : Tw Radiant Chamber = burner 3. Reaktr (R-01) Fungsi : Sebagai tempat terjadinya reaksi dehidrasi metanl sehingga menghasilkan dimetil eter. Tipe : Multi Tubular Reactr Gambar : Gambar LC.4. Multi Tubular Reactr Kndisi reaktr Temperatur (T) = 50 C = 53 K Tekanan (P) = 1 atm Knversi Acrlein = 90 %

78 Densitas Campuran, ρ camp = 791,8 kg/m 3 Data katalis : Nama katalis : Alumina Silika (Zelit) Prsitas, υ : 0,35 Diameter katalis : 0,5 cm Bulk density katalis, b : 780 kg/m 3 Reaksi: CH 3 OH (g) CH 3 OCH 3(g) + H O (g) A B C a. Laju Reaksi Knstanta kecepatan reaksi (k) dicari dengan persamaan Arhenius : k = A. e -E/RT A A B N kt 1 M A 1 M B k A B N kt 1 M A 1 M B. e -E/RT (.34 Levenspiel) dimana : N = Bilangan Avgadr = 6, K = Knstanta Bltzman = 1, CH 3 OH = 3 kg/kml Air = 18 kg/kml C = 4,418 A = 4, cm B = 3,433 A = 3, cm E = Energi Aktivasi = 6,310 kkal/ml R = 0,000 kkal/ml. K T = 50 C = 53 K -E/RT = -(6,310 kkal/ml/(0,000 kkal/ml.k 53 K) = -6,071 e -E/RT =,306 x 10-3

79 Maka: 4 16, , , k = 8(3.14).(1,3 x10 ).(53). 0, k = 1, kml/(m 3.kPa) F AO = kml/jam F BO = 13,6433 kml / jam = 0,0038 kml/s Laju Alir Massa (W) = 54.38,109 kg/jam Vlumetrik Flwrate Q W camp 166,66 3 Q 791,8 = 15,9463 m 3 / jam = 0,0044 m 3 /s b. Menentukan Vlume Reaktr, V TR Vlume Tube Reaktr, V TR F Vt KC F A0 A0 A0 1 1 A ln AX A 1 X = kml/jam A (Levenspiel,1999) k = 1, kml (m 3 reactr h kpa) (Bndiera) C A0 P = A0 RT = 8,314 kpa. m ɛ A = 0 X A = 0,9 Vlume reaktr 1, = 0,76 kml/m 3 3 kpa kml. K 53 K V ,110 0,76 0, ln 0(0,9) 11, m

80 c. Menghitung jumlah tube Dalam perancangan ini digunakan rifice / diameter gelembung dengan spesifikasi: - Diameter luar tube (OD) = 1,46 in - Jenis tube = 10 BWG - Pitch (P T ) = 1,46+0,5 = 1,71 square pitch - Panjang tube (L) = 7,5 m = 4,606 ft Dari Tabel 8, hal, 840, Kern, 1965, diperleh U D = , faktr pengtr (R d ) = 0,003 Luas permukaan untuk perpindahan panas, A. L / 4 3,14 4,606 4 Luas permukaan luar (a) = 0,0104 ft /ft 475,9 ft (Tabel 11, Kern) Jumlah tube, N A 475,9 ft t 1858 " L a 4,606 ft 0,0104 ft /ft d. Tebal tube Tekanan perasi Faktr kelnggaran = 5 % Maka, P design Jint efficiency = 0,8 Allwable stress t = PR SE - 0,6P = 1, kpa = (1,05) (1, kpa) = 161,391 kpa = psia = 77.1,14 kpa 0,75 ( 18,9395 psi) (1100psi)(0,8) - 0,6(18,9395) = 0,00775 in Faktr krsi Umur alat = 0,0098 in/tahun = 10 tahun Maka tebal tube yang dibutuhkan = 0,00775 in + (0,0098)(10) in = 0,1057 in Tebal tube standar yang digunakan = ¼ in (Brwnwll,1959)

81 e. Diameter dan tinggi shell Diameter shell (D) = (1,7 44) + (0,5) = 106,9055 in =,7154 m Tinggi shell (H) = panjang tube = 7,5 m f. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki =,7154 m Rasi axis = : 1 Tinggi tutup = 1,7154 0,68m g. Tebal shell dan tebal tutup Tekanan perasi = 1, kpa Faktr kelnggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (1, kpa) = 1613,39 kpa = 18,9396 psi Jint effisiensi = 0,8 (Brwnell, 1959) Allwable stress = 1100 psia (Brwnell, 1959) PR t SE - 0,6P ( 18,9396)(106,9055 / in) t (1100)(0, 8) - 0,6(18,9396) = 1,1049 in Faktr krsi Umur alat = 0,0098 in = 10 tahun Maka tebal shell yang dibutuhkan = 1,1049 in + (0,0098).(10) in = 1,09 in Tebal shell standar yang digunakan = 1 ¼ in (Brwnell,1959) Tebal tutup = tebal shell = 1 ¼ in

82 h. Menentukan Vlume dan Berat Katalis Reaktr Menghitung Vlume Katalis : V (1 φ) k V TR dimana : φ = 0,35 V k = (1 0,35) 0,3748 m 3 V Q TR T = 0,436 m 3 Menghitung Berat Katalis : Densitas katalis = 780 kg/m 3 Wk = ρ.v K K = (780 kg/m 3 ).( 0,436 m 3 ) = 190,045 kg i. Residence Time, 4. Klm Destilasi (KD-01) Fungsi Tipe 11,7 m 0,0191 m 3 3 = 61,565 s / s : Memisahkan prduk dimetil eter dari campuran metanl dan air : Sieve Tray Twer Gambar LC.5 Klm Destilasi (KD-01)

83 a. Kndisi perasi. Kndisi perasi klm destilasi (KD-101): Feed P = 8 atm = 810,6 kpa T = 70 C = 343 K Menentukan nilai Xi Xi (CH3OH) = laju alir (CH3OH) / laju alir ttal = 169,689 / 1.701,434 = 0,0997 Menentukan nilai Ki Ki (CH3OH) = Pi (CH3OH) / P (CH3OH) = 30,8554 /13,8937 = 0,158 Menentukan nilai fraksi ml Yi Yi (CH3OH) = Xi (CH3OH) Ki (CH3OH) = 0,0997 0,158 = 0,017 Untuk hasil perhitungan CH 3 OCH 3 dan H O dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel LC.1 Hasil perhitungan kndisi umpan pada klm destilasi (KD-01) Kmpnen Tekanan Laju alir Fraksi ml Kesetimbangan Fraksi ml (pi) (kml) (xi) (ki) (yi = xi.ki) CH 3 OH 30, ,689 0,0997 0,0381 0,017 CH 3 OCH 3 13, ,601 0,4488 0,158 0,015 H O 1819, ,1331 0,4515,449 1,0075 Ttal 1701,434 1,0000 1,0000 Tp P = 8 atm = 810,6 kpa T = 4 C = 315 K Menentukan nilai fraksi ml Zi

84 Zi (CH3OH) Menentukan nilai Xi Xi (CH3OH) = laju alir (CH3OH) / laju alir ttal = 0,545 / 763,865 = 0,0003 = Zi (CH3OH) / Ki (CH3OH) = 0,0003 / 0,0475 = 0,0070 Untuk hasil perhitungan CH 3 OCH 3 dan H O dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel LC. Hasil Perhitungan Tp Prduk Klm Destilasi (KD-01) Kmpnen Laju alir Fraksi ml Kesetimbangan Fraksi ml (kml) (Zi) (Ki = Pi/P) (xi = Zi / Ki) CH 3 OH 0,545 0,003 0,0475 0,0070 CH 3 OCH 3 76,4558 0,998 1,1608 0,8599 H O 1,15 0, ,0101 0,1498 Ttal 839,753 1,0000 1,0167 Bttm P = 8 atm = 810,6 kpa T = 159 C = 43 K Menentukan nilai fraksi ml Xi Xi (CH3OH) = laju alir (CH3OH) / laju alir ttal = 169,4346/937,5609 = 0,1807 Menentukan nilai Yi Zi (CH3OH) = Xi (CH3OH) Ki (CH3OH) = 0,1807,0971 = 0,3790 Untuk hasil perhitungan CH 3 OCH 3 dan H O dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel LC.3 Hasil Perhitungan Bttm Prduk Klm Destilasi (KD-101) Kmpnen Laju alir (kml/jam) Fraksi ml (Xi) Kesetimbangan (Ki = Pi/P) Fraksi ml (Yi = Xi. Ki)

85 CH 3 OH 169,4346 0,1807,0971 0,3790 CH 3 OCH 3 1,1454 0,001 10,003 0,01 H O 766,9808 0,8181 0,7411 0,6063 Ttal 937,5609 1,0000 0,9975 b. Desain Klm Destilasi Menentukan Relatif Vlatilitas, α Kmpnen kunci Light Key : air Heavy Key : Metanl K K LK (Ludwig,E.q 8.13) HK α D = K LK / K HK = 4,7191 α B Avg = K LK / K HK = 4,7697 tp bttm (Ludwig,E.q 8.11) = 4,7444 Menentukan Stage Minimum Dengan menggunakan metde Fenske ( R. Van Wingkle;eg : ; p 36) N N M M Lg Lg N 6,111 M X / X X / X LK HK D Lg ( Avg ) HK 0,998 / 0,0003 0,8181 / D Lg (4,7444) Karena menggunakan rebiler maka N m = 5,111 Mencari Refluks Rati Minimum LK B B

86 R R R m m m 1 X 1 X 1 4,7444 0,5897 d F 1 F LK 1 X d LK LK X LK 0,998 4, , , ,4488 Teritical Tray Pada Actual reflux Methde Gilliland Diketahui: Rm = 0,5897 Nm = 6,111 Untuk menentukan jumlah plate tritis digunakan krelasi gilliland sehingga didapat nilai R = 0,43 dan N teritis = 8, = 8 O Cnneil s crrelatin Dimana: μa = Visksitas liquid mlar rata-rata,ns/m αa Actual Stage N actual = N actual E = 50 % = Nteritis 8 0,5 E = Relatif Vlatility rata-rata LK = 16 = (stage rebiler) = 17 Menentukan Feed Lcatin. Feed lcatin ditentukan dengan menggunakan metde Kirkbride. m Lg = p m Lg = p X LK B X B X HK 0,06 Lg (Culsn vl.6 Eq 11.6) D X LK F HK D 0,06 Lg m Lg = 1,0098 p m = 10,73 p 937,5609 0, ,865 0,4515 0,8181 0, m = 10,73 p

87 N = m + p (RE.Treyball, p.311) 17 = 10,73 p + p p = m = 17 -,313 = 15,4858 = 16 Dari perhitungan diketahui : m (Rectifying sectin ) = 16 tray p (Striping sectin ) = tray Jadi Feed masuk pada stage ke dari puncak klm destilasi. c. Desain klm bagian atas (Rectifying sectin) Data fisik untuk rectifying sectin D = 31565,3398 kg/jam = 8,7681 kg/s L = R. D = 0,1008 (31565,3398 kg/jam) = 3536,5115 kg/jam = 0,984 kg/s V = L + D = 31565,3398 kg/jam ,5115 kg/jam = 35101,8514 kg/jam = 9,7505 kg/s Tabel LC.4 Data Fisik Klm Destilasi (KD-101) Data Fisik Vapur Liquid Mass Flw rate (kg/det) 0,984 9,7505 Density (kg/m 3 ) 998,60 6,880 Vlumetric Flw rate (m 3 /det) 0,0010 0,1551 Surface tentin (N/m) 0,5954 Diameter klm - Liquid Vapur Flw Factr (F LV )

88 F LV = L V W W V L (J M.Culdsn. Eq.11.8) F LV = 3536,5115 kg / jam 35101,8514 kg / jam 6,88 998,6 = 0,053 - Ditentukan tray spacing = 0,3 m - Dari figure 11.7 buku Chemical Engineering, vl. 6, 1. JM. Culdsn didapat nilai knstanta K 1 = 0,060 - Kreksi untuk tegangan permukaan 0, K 1 * = K1 0 0, 0,5954 = 0, 06 0 = 0,097 - Kecepatan Flding (u f ) `u f = K * L V 1 (J M.Culdsn. Eq.11.81) V = 0,097 ( 998,6 6,88) 6,88 = 0,1146 m/s - Desain untuk 85 % flding pada maksimum flw rate ( u ) u = 0,85. u f (J M.Culdsn. p.47) = 0,85. 0,1146 m/s = 0,0974 m/s - Maksimum vlumetric flw rate (Uv maks) Uv maks = V.3600 V (J M.Culdsn. p.47) = 35101,8514 kg / jam 6,88 kg / m = 0,1551 m 3 /s

89 - Net area yang dibutuhkan (An) U An = V maks u (J M.Culdsn. p.47) = 3 0,1551 m / s 0,0974 m / s = 1,5917 m - Crss sectin area dengan 1 % dwn crmer area (Ac) Ac = = An 1 0,1 - Diameter klm (Dc) 1,5917 m = 1,8088 m 1 0,1 (J M.Culdsn. p.47) Dc = = 4 Ac 3,14 4(1,8088) m 3,14 ) (J M.Culdsn. p.47) = 1,5180 m Desain plate - Diameter klm (Dc) = 1,5180 m - Luas area klm (Ac) Ac = Dc.3,14 4 (J M.Culdsn. p.473) = (1, ).3,14 = 1,8088 m - Dwncmer area (Ad) Ad = persen dwncmer Ac = 0,1 (1,8088 m ) = 0,171 m - Net area (An) An = Ac Ad (J M.Culdsn. p.473)

90 = 1,8088 m 0,171 m = 1,5917 m - Active area (Aa) Aa = Ac Ad = 1,8088 m (0,171 m ) = 1,3747 m - Hle area (Ah) ditetapkan 10% dari Aa sebagai trial pertama Ah = 10 %. Aa = 0,1375 m (J M.Culdsn. p.473) - Nilai weir length (Iw) ditentukan dari figure 11.31, JM. Culdsn ed 6 Ad Ordinat = 100 Ac Absisca = Sehingga : 0,171 = 100 1,8088 = 1 I w Dc = 0,76 Iw = Dc. 0,76 = 1,5180 m. 0,76 = 1,1536 m - Maks vl liquid rate = L/ρ L = 0,0010 m 3 /s Dari figure 11.8 untuk nilai maks vl liquid rate= 0,0010 m 3 /s digunakan reverse flw. - Penentuan nilai weir height (hw), hle diameter (dh), dan plate thickness, (nilai ini sama untuk klm atas dan klm bawah) Weir height (hw) = 50 mm (J M.Culdsn. p.571) Hle diameter (dh) = 5 mm (J M.Culdsn. p.573) Plate thickness = 5 mm (J M.Culdsn. p.573) d. Pengecekan

91 Check weeping - Maximum liquid rate (Lm,max) L 3536,5115 kg / jam Lm,max = = ( J.M.Culdsn. p.473) = 0,984 kg/s - Minimum liqiud rate (Lm,min) Minimum liquid rate pada 70 % liquid turn dwn rati Lm,min = 0,7 Lm, max (J.M.Culdsn. p.473) = 0,7 (0,984 kg/s) = 0,6877 kg/s - Weir liquid crest (hw) hw = Lm 750 l Iw 3 ( J.M.Culdsn. Eq.11.85) hw,maks = Lm, maks 750 l Iw 3 = hw,min 0,984 kg / det ,6 kg / m 1,1536 = 6,744 mm liquid 3 = Lm, min 750 l Iw 3 = 0,6877 kg / det ,6 kg / m 1,1536 = 5,3170 mm liquid Pada rate minimum hw + hw = 50 mm + 5,3170 mm = 55,3170 mm Dari figure JM. Culdsn ed 6 K = 30, 3

92 - Minimum design vapur velcity (ŭh) Ŭh = = K 1 0,90 5, 4 V 0,90 1 6,88 dh 30, 5,4 5 = 1,4931 m/s - Actual minimum vapur velcity (Uv,min actual) Uv,min actual = = 0,7 Uv maks Ah 0,7 0,0340 0,0301 = 0,7896 m/s - Jadi minimum perating rate harus berada diatas nilai weep pint. Plate pressure drp - Jumlah maksimum vapur yang melewati hles (Ǚh) Ǚh = Uv,maks Ah = 1,18 m/s - Dari figure JM. Culdsn ed 6, untuk : Platethicness = 1 hle diameter Ah Ah = = 0,1 Ap Aa Ah x 100 = 10 Ap Sehingga didapat nilai Orifice ceficient (C) = 0,84 - Dry plate drp (hd) (J.M.Culdsn. Eq.11.84) (J.M.Culdsn..Eq.11.84) (J.M.Culdsn..p.473) Uh hd = 51 C V = 5,791 mm liquid - Residual head (hr) L (J.M.Culdsn..Eq.11.88)

93 1,5.10 hr = L 3 (J.M.Culdsn..Eq.11.89) = 3 1, ,6 = 1,5175 mm liqiud - Ttal pressure drp (ht) ht = hd + ( hw + hw ) + hr (J.M.Culdsn..p.474) = 75,5057 mm liquid Asumsi pressure drp 100 mm liquid per plate, sehingga ht = 75,5057 mm dapat diterima. Dwncmer liquid backup - Dwncmer pressure lss (hap) Hap = hw (10 mm) (J.M.Culdsn..p.577) = = 40 mm - Area under aprn (Aap) Aap = hap. Iw (J.M.Culdsn..p.474) = 40 x ,1536 m = 0,0461 m - Head lss in the dwncmer (hdc) Lm, max hdc = 166 L Aap (J.M.Culdsn..Eq.11.9) 0,984 = ,6. 0,0461 = 0,0754 mm - Back up di dwncmer (hb) Hb = (hw + hw) + ht + hdc (J.M.Culdsn..p.474) = 131,875 mm = 0,1319 m

94 hb harus lebih kecil dari (plate spacing + weir height)/ (plate spacing + weir height)/ = 0,175 m, Ketentuan bahwa nilai hb harus lebih kecil dari (plate spacing + weir height)/, telah terpenuhi. (J.M.Culdsn..p.474) Check resident time (tr) Ad hdc L Tr = Lm, maks (J.M.Culdsn..Eq.11.95) 0, , ,6 = 0,984 = 9,0967 s Ketentuan bahwa nilai tr harus lebih besar dari 3 s, telah terpenuhi. Check Entrainment - Persen flding actual. u v = = Uvmaks An 0,0805 0,860 = 0,0974 m/s uv % flding = 100 u f (J.M.Culdsn..p.474) (J.M.Culdsn..p.474) 0,0974 = 100 0,0805 = 85% - Untuk nilai F LV = 0,0651 dari figure 11.9 JM. Culdsn ed 6 Didapat nilai ψ = 0,05. Ketentuan bahwa nilai ψ harus lebih kecil dari 1, telah terpenuhi. (J.M.Culdsn..p.475) e. Trial plate layut Digunakan plate type cartridge, dengan 50 mm unperfrted strip mengelilingi pinggir plate dan 50 mm wide calming znes.

95 Iw 0, Dari figure 11.3 JM. Culdsn ed 6 pada = Dc 1, 0935 = 0,76 Di dapat nilai θ C = 10 O - Sudut subtended antara pinggir plate dengan unperfrated strip (θ) θ = θ C (J.M.Culdsn..p.475) = = 78 O - Mean length, unperfrated edge strips (Lm) Dc hw x3,14 (J.M.Culdsn..p.475) 180 Lm = = 1, = 1,9974 m 3,14 - Area f unperfrated edge strip (Aup) Aup = hw. Lm = 50 x ,9974 m = 0,0999 m - Mean length f calming zne (Lcz) C Lcz = ( Dchw)sin (J.M.Culdsn..p.475) (J.M.Culdsn..p.475) 3 10 = (1, ) sin = 1,1408 m - Area f calming zne (Acz) Acz = ( Lcz. hw) (J.M.Culdsn..p.475) = (1, ) = 0,1141 m - Ttal area perfrated (Ap) Ap = Aa (Aup + Acz) (J.M.Culdsn..p.475) = 1,3747 (0, ,1141) = 1,1607 m

96 Dari figure JM. Culdsn ed 6 di dapat nilai Ip/dh =,6 untuk nilai Ah/Ap = 0, Jumlah hles Area untuk 1 hle (Ah) Ah = dh 3,14 4 (J.M.Culdsn..p.475) = (5010 3, = 0, m Jumlah hles = = Ah Ah ) 0,1375 0, = 7004,7657 = 7005 hles f. Ketebalan minimum klm bagian atas. Ketebalan dinding bagian head, t head t = P. Da C. S. E 0,. P j Ketebalan dinding bagian silinder, t silinder t = P. ri C S. E 0,6. P j c c (J.M.Culdsn..p.475) ( Peter Tabel.4 Hal 537) ( Peter Tabel.4 Hal 537) Dimana : P = Tekanan Design = 8 atm D = Diameter tanki = 15,5317 m r i = Jari-jari tanki = 7,7659 m S = Tekanan kerja yang diinginkan = 93,97 atm C c = Krsi yang diinginkan = 0,0 m E j = Efisien pengelasan = 0,85 a = t head 8 atm 1,5180 m = 0,0 m.(93,97 atm 0,85) 0,8 atm = 0,077 m =,767 cm

97 8 atm 0,7590 m t silinder = 0,0 m (93,97 atm 0,85) 0,68 atm Sehingga : = 0,077 m =,7709 cm OD = ID + t silinder = 1,5734 m + (0,077 m) = 1,5734 m g. Desain klm bagian bawah (Striping sectin) Data fisik untuk rectifying sectin F = 816,763 kg/jam = 6,3380 kg/s L* = 8,1373 kg/jam = 6,3395 kg/s V* = 5,3741 kg/jam = 0,0015 kg/s Tabel LC.5 Data Fisik Klm Destilasi (KD-101) Data Fisik Vapur Liquid Mass Flw rate (kg/det) Density (Kg/m 3 ) Vlumetric Flw rate (m 3 /det) 1, ,0046 0, ,0500 0,0000 Surface tentin (N/m) 0,191 Diameter klm - Liquid Vapur Flw Factr (F LV ) F LV = L V W W V L (J M.Culdsn. Eq.11.8) F LV = ,9005 kg / jam 5,3741kg / jam 34, = 0, Ditentukan tray spacing = 0,3 m

98 - Dari figure 11.7 buku Chemical Engineering, vl. 6, JM. Culdsn didapat nilai knstanta K 1 = 0,054 - Kreksi untuk tegangan permukaan 0, K 1 * = K1 0 0, 0,191 = 0, = 0,019 - Kecepatan Flding (u f ) u f = K * L V 1 (J M.Culdsn. Eq.11.81) V = 0, ,05 34,05 = 0,1175 m/s - Desain untuk 85 % flding pada maksimum flw rate ( u ) u = 0,85. u f = 0,85. 0,1175 m/s = 0,0999 m/s - Maksimum vlumetric flw rate (Uv maks) Uv maks = V.3600 V = 0,0004 m 3 /s - Net area yang dibutuhkan (An) An = U V u maks = 0,0043 m - Crss sectin area dengan 1 % dwncrmer area (Ac) Ac = An 1 0,1 = 0,0049 m - Diameter klm (Dc) (J M.Culdsn. p.47) (J M.Culdsn. p.47) (J M.Culdsn. p.47) (J M.Culdsn. p.47)

99 Dc = 4 Ac 3,14 (J M.Culdsn. p.47) = 0,0789 m Desain plate - Diameter klm (Dc) = 1,4675 m - Luas area klm (Ac) Ac = Dc.3,14 4 = 0,0049 m - Dwncmer area (Ad) Ad = persen dwncmer x Ac = 0,1 (0,0049 m ) = 0,0006 m - Net area (An) An = Ac Ad = 0,0049 m 0,0006 m = 0,0043 m - Active area (Aa) Aa = Ac Ad = 1,6906 m (0,09 m ) = 1,848 m - Hle area (Ah) ditetapkan 10% dari Aa sebagai trial pertama Ah = 10 %. Aa = 0,0004 m (J M.Culdsn. p.473) (J M.Culdsn. p.473) (J M.Culdsn. p.473) - Nilai weir length (Iw) ditentukan dari figure 11.31, JM. Culdsn ed 6 Ad Ordinat = x100 Ac Absisca = Sehingga : = 1 I w Dc = 0,76 Iw = Dc. 0,76

100 = 0,0789 m. 0,76 = 0,0600 m - Maks vl liquid rate = L/ρ L = 0,0015 m 3 /s Dari figure 11.8 untuk nilai maks vl liquid rate= 0,0046 digunakan reverse flw. - Penentuan nilai weir height (hw), hle diameter (dh), dan plate thickness, (nilai ini sama untuk klm atas dan klm bawah) Weir height (hw) = 50 mm (J M.Culdsn. p.571) Hle diameter (dh) = 5 mm (J M.Culdsn. p.573) Plate thickness = 5 mm (J M.Culdsn. p.573) Pengecekan Check weeping - Maximum liquid rate (Lm,max) L Lm,max = 3600 (J.M.Culdsn. p.473) = 541, = 1,5061 kg/det - Minimum liqiud rate (Lm,min) Minimum liquid rate pada 70 % liquid turn dwn rati Lm,min = 0,7 x Lm, max = 0,7 1,5061 kg/det = 1,0543 kg/det - Weir liquid crest (hw) (J.M.Culdsn. p.473) hw = Lm 750 l Iw 3 (J.M.Culdsn. Eq.11.85) hw,maks= Lm, maks 750 l Iw 3 = 63,6737 mm liquid

101 hw,min = Pada rate minimum Lm, min 750 l Iw 3 = 50,1987mm liquid hw + hw = 50 mm + 50,1987 mm = 100,1987 mm Dari figure JM. Culdsn ed 6 K = 30,3 - Minimum design vapur velcity (ŭh) Ŭh = K 1 0,90 5, 4 V =,046 m/s dh (J.M.Culdsn. Eq.11.84) - Actual minimum vapur velcity (Uv,min actual) Uv,min actual = 0,7 Uv maks Ah = 0,8096 m/s (J.M.Culdsn..Eq.11.84) - Jadi minimum perating rate harus berada diatas nilai weep pint. Plate pressure drp - Jumlah maksimum vapur yang melewati hles (Ǚh) Ǚh = Uv, maks Ah = 1,1566 m/s (J.M.Culdsn..p.473) - Dari figure JM. Culdsn ed 6, untuk : Platethicness hle diameter = 1 Ah Ah = Ap Aa = 0,1 Ah x 100 = 10 Ap Sehingga didapat nilai Orifice ceficient (C) = 0,84 - Dry plate drp (hd)

102 Uh hd = 51 C = 3,434 mm liquid - Residual head (hr) V (J.M.Culdsn..Eq.11.88) L 1,5.10 hr = L 3 (J.M.Culdsn..Eq.11.89) = 1,3153 mm liqiud - Ttal pressure drp (ht) ht = hd + (hw + hw) + hr (J.M.Culdsn..p.474) = 19,34 mm liquid Ketentuan bahwa nilai ht harus lebih kecil dari 100 mm liquid telah terpenuhi. (J.M.Culdsn..p.474) Dwncmer liquid backup - Dwncmer pressure lss (hap) hap = hw 10 mm (J.M.Culdsn..p.477) = = 40 mm - Area under aprn (Aap) Aap = hap. Iw (J.M.Culdsn..p.474) = 0,0446 m Karena nilai Aap lebih kecil dari nilai Ad (0,0856 m ), maka nilai Aap yang digunakan pada perhitungan head lss di dwncmer (hdc) - Head lss in the dwncmer (hdc) Lm, max hdc = 166 L Aap = 63,4869 mm - Back up di dwncmer (hb) hb = (hw + hw) + ht + hdc = 306,3930 mm = 0,1557 m hb harus lebih kecil dari (plate spacing + weir height)/ (J.M.Culdsn..Eq.11.9) (J.M.Culdsn..p.474)

103 (plate spacing + weir height)/ = 0,175 m, Ketentuan bahwa nilai hb harus lebih kecil dari (plate spacing + weir height)/, telah terpenuhi. (J.M.Culdsn..p.474) Check resident time (tr) Ad hdc L tr = (J.M.Culdsn..Eq.11.95) Lm, maks =,8 s Nilai tr mendekati 3 s. Check Entrainment - Persen flding actual. u v = Uvmaks An = 0,0999 m/s uv % flding = x100 u f (J.M.Culdsn..p.474) (J.M.Culdsn..p.474) = 85% - Untuk nilai F LV = 0,1344 dari figure 11.9 JM. Culdsn ed 6 Didapat nilai ψ = 0,05 Ketentuan bahwa nilai ψ harus lebih kecil dari 1, telah terpenuhi. (J.M.Culdsn..p.475) Trial plate layut Digunakan plate type cartridge, dengan 50 mm unperfrted strip mengelilingi pinggir plate dan 50 mm wide calming znes. Iw - Dari figure 11.3 JM. Culdsn ed 6 pada = 0,76 Dc Di dapat nilai θ C = 10 O - Sudut subtended antara pinggir plate dengan unperfrated strip (θ) θ = θ C (J.M.Culdsn..p.475) = = 78 O

104 - Mean length, unperfrated edge strips (Lm) Dc hw 3,14 (J.M.Culdsn..p.475) 180 Lm = = 0,0394 m - Area f unperfrated edge strip (Aup) Aup = hw. Lm (J.M.Culdsn..p.475) = 50 x ,0394 m = 0,000 m - Mean length f calming zne (Lcz) Lcz = C ( Dchw)sin (J.M.Culdsn..p.475) = 0,0 m - Area f calming zne (Acz) Acz = ( Lcz. hw) (J.M.Culdsn..p.475) = (0, ) = 0,00 m - Ttal area perfrated (Ap) Ap = Aa (Aup + Acz) (J.M.Culdsn..p.475) = 0,0005 m Dari figure JM. Culdsn ed 6 di dapat nilai Ip/dh =,6 untuk nilai Ah/Ap = 0, Jumlah hles Area untuk 1 hle (Ah) Ah = dh 3,14 4 (J.M.Culdsn..p.475) = (5 10 3, = 0, m Jumlah hles = ) Ah Ah = 18,9373 = 19 hles Ketebalan minimum klm bagian bawah. (J.M.Culdsn..p.475)

105 Ketebalan dinding bagian head, t head t = P. Da C. S. E 0,. P j Ketebalan dinding bagian silinder, t silinder t = P. ri C S. E 0,6. P j c c ( Peter Tabel.4 Hal 537) ( Peter Tabel.4 Hal 537) Dimana : P = Tekanan Design = 8 atm D = Diameter tanki = 0,0789 m r i = Jari-jari tanki = 0,0395 m S = Tekanan kerja yang diinginkan = 93,6 atm C c = Krsi yang diinginkan = 0,0 m E j = Efisien pengelasan = 0,85 A= 8 atm 0,0789 m t head = 0,0 m.(93,6 atm 0,85) 0,8 atm = 0,004 m =,0399 cm 8 atm 0,395 m t silinder = 0,0 m (93,6 atm 0,85) 0,68 atm Sehingga : = 0,004 m =,0401 cm OD = ID + t silinder = 0,0789 m + (0,00401 m) = 0,1197 m Efisiensi Tray Perhitungan Efisiensi Tray menggunakan Van Winkle s Crrelatin E mv = 0,07. (Dg) 0,14. (Sc) 0,5. (Re) 0,08 Dimana : µ L = 9, N.s/m µ V = 1, x 10 - N.s/m

106 D LK = = h w 1,173x , = 50 mm.. M 0,6 V m 13 1, T. 118,015. (0,074) FA (Fractinal Area) = Ah / Ac = 0,076 u V σ L 0.5 0,6.33 = 6, = Superficial vapur velcity = 0,0868 m/s = 0,4073 N/m Dg = L L. uv Sc = L p L. DLK = 486,779 = 143,6398 h Re = w. uv. pv = 37,633 L. FA E mv = 0,07 x (486,779) 0,14 x (143,6398) 0,5 x (37,633) 0,08 = 0,954 = 9,54 % Tinggi tangki H = [N 1.Tray spacing1 + (N + 1). Tray spacing] / E mv = [(15. 0,3) + ( + 1). 0,3] / 0,954 = 5,835 m He = tinggi tutup ellipsidal = ¼ ID = 0,0197 m Ht = H +. He = 5,835 m +. (0,0197 m) = 5,8747 m 5. Rebiler (RB - 01) Fungsi : Menguapkan kembali bttm prduct KD - 01 Tipe : Kettle Rebiler Vapr ke KD - 01 Steam in Steam ut Bttm KD - 01 in Bttm KD - 01 Out

107 Gambar LC.6. Rebiler (RB 01) Fluida Panas : Saturated Steam W = 4.15,0781 kg/jam = 9.075,1718 lb/jam T 1 T = 180 C = 356 F = 180 C = 356 F Fluida Dingin : Bttm Prduk KD-01 w = 1109,7958 kg/jam = 441,5508 lb/jam t 1 t = 70 C = 158 F = 159 C = 318 F Perhitungan: a. Beban Panas RB-01 Q = ,1910 kj/jam = ,8980 Btu/jam b. LMTD Fluida Panas ( F) Fluida Dingin ( F) Selisih 356 Suhu tinggi Suhu rendah Selisih LMTD = Isthermal Biling Pint LMTD = 198 F c. Tc = 355,8 F tc = 38,1 F dimana: tc = ta - Asumsi U D = 100 Btu/hr.ft. F

108 A = 397,6716 ft Jumlah tube, Nt = 98,8864 tube Pada tabel 9 Kern, jumlah tube yang memenuhi adalah 99 tube - Rencana Klasifikasi Tube Side Length OD = 1 in = 15 ft BWG = 16 Pitch Pass = 8 a = 0,618 ft /ft Tube Bundle = 1,5 in Tube bundle diameter = d Nt Ki Tabel 1.4 Culsn, Ki = 0,0365 dan Ni =,6750 Tube bundle diameter = 1 in Shell Side 1 ni 614 0,0365 1,85 = 37,9985 in Digunakan shell tipe K (kettle type rebiler) 1 in circular bundle dalam 33 in shell ID Ht fluid: Tube Side, Bttm Prduct KD - 01 a. Flw Area, at a t = 0,77 in at = Nt.a t/144n = 0,114 ft b. Laju Alir Massa, Gt Gt = w/at c. Pada tc = 500 F = 74778,3596 lb/hr.ft μ = 0,0186 cp = 0,0450 lb/ft.hr ID = 0,87 in = 0,075 ft Ret = D.Gt/μ

109 = ,4074 L/D = 06,8966 d. J H = 450 (Fig.4 Kern) e. Prandl Number k = 0,06 Btu/hr.ft. F c = 0,4745 Btu/lb. F 1 3 c Pr = k = 1 3 0,4757 0,045 0,06 = 0, k c f. hi = J H D k w 0,14 = 137,8454 Btu/hr.ft. F g. hi = hi ID/OD = 119,955 Btu/hr.ft. F Cld fluid: Shell Side, Saturated Steam a. Asumsi h = 75 Btu/hr.ft. F hi b. tw = tc + (Tc tc) hi h = 310,558 F (Δt)w = tw - tc = 7,458 F Dari gambar Kern, hv > 300, maka dipakai h 300 c. Clean Overall Cefficient, Uc hih Uc = = 85,6763 Btu/hr.ft. F hi h d. Dirt Factr, Rd Rd = U U C C U U D D = 0,0504 hr.ft. F/Btu Pressure drp Ht fluid: Tube Side, Saturated Steam Ret = 10379,4074

110 ƒ = 0,0001 ft /in (Fig.6 Kern) Gt = 64753,7657 lb/hrft ΔPt = fgt Ln 10 5, 10 Ds t = 0,0195 Psi V /g = 0,008 (Fig.7 Kern) S = 0,77 ΔPr = (4n/s)(V /g) = 0,3408 Psi ΔP T = ΔPt + ΔPr = 0,3603 Psi Cld fluid : Shell Side, Bttm Prduk KD-01 Res = 19,0144 f = 0,004 (Fig 9, Kern) s = 1,0590 Gs = 4439,1833 lb/hr.ft Ds = 0,0593 ft Number f crsses, N + 1 = 1 L/D = 15 ΔPs = fgs Ds( N 1) 10 5, 10 Des = 0,0006 Psi Tabel LC.6. Hasil perhitungan Rebiler - 01 SUMMARY hi = 119,955 h utside h = 44,460 U C = 85,6763 U D = 16,1053 Rd Calculated = 0,0504 0,3603 psi Calculated ΔP, Psi 0,0006 psi 10 psi Allwable ΔP, Psi 10 psi

111 6. Cndensr (CD - 0) Fungsi : Tempat mengkndensasikan tp prduk KD Type : Shell And Tube Heat Exchanger. Bahan : Carbn Steel Gambar LC.7. Cndensr (CD 0) Fluida Panas : Tp prduk KD - 01 W 1 = 35101,8514 kg/jam = 774,0730 lb/jam T 1 = 70 C = 158 F T = 40 C = 107 F Fluida Dingin : Air pendingin W 1 = 6841,81 kg/jam = 544,1038 lb/jam t 1 = 30 C = 86 F t = 69 C = 104 F Perhitungan berdasarkan Prcess Heat Transfer, Kern. Beban Panas CD - 01 Q = ,6 kj/hr = ,551 Btu/hr Menghitung T Fluida Panas Fluida Dingin Selisih

112 158 Temp. Tinggi 156 1,8 107 Temp. Rendah 86 1,6 0 70, -19 LMTD ( T) = ( T - T 1 ) / ln ( T / T 1 ) (Pers. 5.14, Kern) Tc dan tc Tc = 13 F tc = 11,1 F T = 7, Trial U D = Asumsi U D = 50 Btu/ jam FT F (Tabel 8, Kern) A = Q / U D. T = 50,406 ft. Karena A > 00 ft, maka digunakan Shell & Tube Heat Exchanger dengan spesifikasi sebagai berikut : Dari Tabel 10, Kern : Panjang Tube (L) = 17 ft OD BWG = 16 Pass = 4 = 1 in = 0,083 ft Tube sheet = in, triangular pitch a = 0,618 ft Jumlah Tube a. Jumlah Tube N t A '' L.a = 51 tube b. Ambil N t pada tabel 9 Kern yang mendekati, sesuai dengan ukuran tube yang telah dipilih, N t = 51 Data Spesifikasi Karena U D mendekati asumsi, maka dari tabel 9 Kern diperleh data sebagai berikut :

113 1. Tube side : N t = 51 P T C = 1,5 in = 0,104 ft = (P T OD tube) = (1,5 in 1 in) = 0,5 in = 0,01 ft Tube Passes = 4 Tube OD. Shell Side : = 1 in = 0,083 ft ID = 39 in (table 9, Kern) Baffle space (B) Pass = 1 Tube Side : Air Pendingin 1. Flw area, a t a ' t = 0,77 ft a t N.a' t t n = 4,351 ft. Laju alir massa, G t G t w a t = 7,8 inch = 1.840,598 lb/jam ft 3. Bilangan Reynld, R et Pada, t c = 95 F = 0,6514 cp = 1,5759 lb / ft hr De = ID = 0,87 in = 0,075 ft R et G t. D e = 7088, Dari gambar 4, Kern hal. 834 Pada, R et = ,609 L/D jh = 7 = 34,488 didapat

114 5. Prandl Number, P r P r = C p Cp. k k = 1,01 Btu/lb. F P r = 4,3618 h i = jh k D.C. k = 1,01 Btu/jam.ft. F p 1/ 3 = 0,9478 Btu/jam.ft. F (Pers. 6.15, Kern) h i = h i (ID/OD) (Pers. 6.9, Kern) = 19,46 Btu/jam.ft. F Shell Side : Tp prduk KD - 01 Pada T c B = 13,8 F = 7,8 in C = 0,5 in Luas area laluan, a s a s = IDxC" xb 144 xp t a s = 0,45 ft 1. Laju alir, G s G s = W a s G s = lb/jam ft. Bilangan Reynld, R es Pada, T c De R es = 1 F = 1, x 10 - cp =,95 x 10 - lb / ft hr = 0,7118 in = 0,0593 ft G s. D e R es = ,9080 j H = 540 ( Fig.8 Kern ) 3. Prandl Number, P r

115 P r = k C p Cp. k = 1,45 x 10 - Btu/jam.ft. F = 0,5085 Btu/lb. F P r = 1, Kefisien perpindahan panas, h h = jh (k/d) (c/k) 1/3 = 133,7 Btu/hr.ft F 5. Clean Overall Cefficient, U c U c 6. Kreksi U D h h i i. h h = 78,8539 Btu/jam ft. F 1 1/U D Rd Uc U D Pressure Drp 1. Tube Side = 0,0199 Btu/jam ft. F = 50 Btu/jam ft. F Untuk R et = 7.088,9971 f = 0,0001 (Fig 6, Kern) s = 0,9986 P t G t f.g 5,.10. t 10 = 0,0003 psi L. n. D.s. = 1.840,598 lb/ft jam Maka, dari Fig. 7 Kern hal. 837 didapat : V /g = 0,3 t P r 4. n s v x ' g = 4,8067 psi P T = P t + P r = 4,8070 psi

116 . Shell side Faktr friksi Re = ,9080 f = 0,0001 (Fig.9, Kern) Number f crss, (N+1) N + 1 = 1 L / B = 6,1538 Ds = ID/1 = 3,500 ft s = 0,9986 f Gs Di ( N 1) ΔPs = 10 5, x10 x De Ss = 0,110 psi Tabel LC.7. Hasil perhitungan kndensr (CD 01) SUMMARY h = 133,7 h utside hi = 19,46 U C = 78,8539 U D = 50 0,0003 psi Calculated ΔP, Psi 0,110 psi 10 psi Allwable ΔP, Psi 10 psi 7. KOLOM DISTILASI (KD 0) Fungsi : Memisahkan Metanl dari campuran Air Tipe : Sieve Tray Twer Gambar :

117 Gambar LC.8. Klm Destilasi (KD - 0) Menentukan kndisi perasi. Dengan Trial and Errr, didapatkan kndisi perasi ; FEED P = 9, atm = 93,19 kpa T = 165 C = 438 K Menentukan nilai Xi Xi (CH3OH) = laju alir (CH3OH) / laju alir ttal = 00,5135 / 1.109,5345 = 0,1807 Menentukan nilai Ki Ki (CH3OH) = Pi (CH3OH) / P (CH3OH) = 1.945,3957 / 93,19 kpa =,0869 Menentukan nilai fraksi ml Yi Yi (CH3OH) = Xi (CH3OH) Ki (CH3OH) = 0,0003 1,0850 = 0,0004 Untuk hasil perhitungan CH 3 OCH 3 dan H O dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel LC.8. Hasil perhitungan kndisi umpan pada klm destilasi - 0 Tekanan Laju alir Fraksi ml Kesetimbangan Fraksi ml Kmpnen (Pi) (kml) (xi) (ki) (yi = xi.ki) CH 3 OH 1,0994 0, ,0003 1,0850 0,0004 CH 3 OCH 3 3,4933 1, ,0015 3,4475 0,0051 H O 0, , ,998 0,4088 0,4080 Ttal 180,9958 1,0000 0,4135 TOP

118 P = 9, atm = 93,19 kpa T = 136 C = 409 K Menentukan nilai Zi Zi (CH3OH) = laju alir (CH3OH) / laju alir ttal = 00,17 / 0,976 = 0,9866 Menentukan nilai fraksi ml Yi Yi (CH3OH) = Zi (CH3OH) / Ki (CH3OH) = 0,9866 / 1,0444 = 0,9446 Untuk hasil perhitungan CH 3 OCH 3 dan H O dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel LC.9. Hasil perhitungan kndisi tp prduk pada klm destilasi - 0 Kmpnen Laju alir Fraksi Kesetimbangan Fraksi ml (kml) ml (Zi) (Ki = Pi/P) (Yi = Zi/Ki) CH 3 OH 00,17 0,9866 1,0444 0,9446 CH 3 OCH 3 1,3535 0,0067 6,3169 0,0011 H O 1,3615 0,0067 0,3431 0,0196 Ttal 0,976 1,0000 0,965 BOTTOM P = 9, atm = 93,19 kpa T = 177 C = 343 K Menentukan nilai Xi Xi (CH3OH) = laju alir (CH3OH) / laju alir ttal = 0,3008 / 906,6069 = 0, Menentukan nilai fraksi ml Yi Yi (CH3OH) = Xi (CH3OH) Ki (CH3OH) = 0, ,7015 = 0,0009 Untuk hasil perhitungan CH 3 OCH 3 dan H O dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel LC.10. hasil perhitungan kndisi bttm prduk pada klm destilasi - 0

119 Kmpnen Laju alir (kml) Fraksi ml (xi) Kesetimbangan (Ki = Pi/P) Fraksi ml (Yi = Xi. Ki) CH 3 OH 0,3008 0, ,7015 0,0009 CH 3 OCH 3 0,000 0, ,9050 0,0000 H O 906,3041 0,9997 1,0048 1,0045 Ttal 906,6069 1,0000 0,4088 a. Desain Klm Destilasi Menentukan Relatif Vlatilitas, α Kmpnen kunci : Light Key : Metanl Heavy Key : Dimetil Eter K K LK (Ludwig,E.q 8.13) HK α D = K LK / K HK = 48,3075 α B Avg = K LK / K HK = 0,3719 tp bttm (Ludwig,E.q 8.11) = 4,3397 Menentukan Stage Minimum Dengan menggunakan metde Fenske ( R. Van Wingkle;eg : ; p 36) N N M M Lg Lg N 4,0730 M X / X X / X LK HK D Lg ( Avg ) HK / 0,0480 0, / 0, D Lg (3,163 ) Karena menggunakan rebiler maka N m = 3,0730 LK B B Mencari Refluks Rati Minimum

120 R R R m m m 1 X 1 X 1 4,3397 0,169 d F 1 F LK 1 X d LK LK X LK 0,9866 4, , , ,1807 Teritical Tray Pada Actual reflux Methde Gilliland Diketahui: Rm = 0,169 Nm = 3,0730 Untuk menentukan jumlah plate tritis digunakan krelasi gilliland sehingga didapat nilai R = 1 dan N teritis = 4 O Cnneil s crrelatin E = 51- [3,5 lg (µa αa)] Dimana: μa = Visksitas liquid mlar rata-rata,ns/m αa = Relatif Vlatility rata-rata LK E = 53 % Actual Stage N actual = N actual = = 8 Nteritis 4 0,53 E = (stage rebiler) = 9 Menentukan Feed Lcatin. Feed lcatin ditentukan dengan menggunakan metde Kirkbride. m Lg = p X LK B X B X HK 0,06 Lg (Culsn vl.6 Eq 11.6) D X LK F HK D

121 m Lg = -1, p m p = 0,013 M = 1,013 p N = m + p (RE.Treyball, p.311) 9 = 1,013 p + p p = 9 m = 1 Dari perhitungan diketahui : m (Rectifying sectin ) = 1 tray p (Striping sectin ) = 9 tray Jadi Feed masuk dari puncak klm destilasi. b. Desain klm bagian atas (Rectifying sectin) Data fisik untuk rectifying sectin D = 6493,570 kg/jam = 1,8038 kg/s L = R. D = 0,01 (6493,570 kg/jam) = 6493,570 kg/jam = 1,8038 kg/s V = L + D = 6493,570 kg/jam ,570 kg/jam = 1987,1439 kg/jam = 3,6075 kg/s Tabel LC.11. data fisik klm destilasi (KD-0) Data Fisik Vapur Liquid Mass Flw rate (kg/det) Density (kg/m 3 ) Vlumetric Flw rate (m 3 /det) 3, ,7700 0,88 1, ,0017 Surface tentin (N/m) 0,008

122 Diameter klm - Liquid Vapur Flw Factr (F LV ) F LV = L V W W V L (J M.Culdsn. Eq.11.8) = 0,061 - Ditentukan tray spacing = 0,3 m - Dari figure 11.7 buku Chemical Engineering, vl. 6, 1. JM. Culdsn didapat nilai knstanta K 1 = 0,056 - Kreksi untuk tegangan permukaan 0, K 1 * = K1 0 = 0,014 - Kecepatan Flding (u f ) 0, 0,008 = 0, u f = K * L V 1 (J M.Culdsn. Eq.11.81) V = 0,0560 ( ,77) 15,77 = 0,1149 m/s - Desain untuk 85 % flding pada maksimum flw rate ( u ) u = 0,85. u f (J M.Culdsn. p.47) = 0,85. 0,1149m/s = 0,0976 m/s - Maksimum vlumetric flw rate (Uv maks) Uv maks = = V.3600 V 1.987,143 9 kg / jam 15,77 kg / m = 0,88 m 3 /s (J M.Culdsn. p.47)

123 - Net area yang dibutuhkan (An) U An = V maks u (J M.Culdsn. p.47) = 0,88 0,0976 m =,349 m 3 / s m / s - Crss sectin area dengan 1 % dwncrmer area (Ac) Ac = An 1 0,1 (J M.Culdsn. p.47) =,349 m =,349 m 1 0,1 - Diameter klm (Dc) Dc = = 4 Ac 3,14 4(,664 m 3,14 ) (J M.Culdsn. p.47) c. Desain plate = 1,8416 m - Diameter klm (Dc) = 1,8416 m - Luas area klm (Ac) Ac = Dc. 3,14 4 (J M.Culdsn. p.473) = (1,8416) (3.14) 4 =,664 m - Dwncmer area (Ad) Ad = persen dwncmer Ac (J M.Culdsn. p.473) = 0,1 (,664 m ) = 0,3195 m - Net area (An) An = Ac Ad =,664 m 0,3195 m

124 =,349 m - Active area (Aa) Aa = Ac Ad (J M.Culdsn. p.473) =,664 m (0,3195 m ) =,035 m - Hle area (Ah) ditetapkan 10% dari Aa sebagai trial pertama Ah = 10 %. Aa = 0,03 m - Nilai weir length (Iw) ditentukan dari figure 11.31, JM. Culdsn ed 6 Ad Ordinat = x100 Ac Absisca = Sehingga : I w = 0,76 Dc Iw = Dc. 0,76 = 1,8416 m. 0,76 = 1,3996 m Maks vl liquid rate = L/ρ L ,3195 = 100 = 1,664 = 0,0017 m 3 /s Dari figure 11.8 untuk nilai maks vl liquid rate= 0,0001 m 3 /s reverse plate. digunakan - Penentuan nilai weir height (hw), hle diameter (dh), dan plate thickness, (nilai ini sama untuk klm atas dan klm bawah) Weir height (hw) = 50 mm Hle diameter(dh) = 5 mm (J M.Culdsn. p.571) (J M.Culdsn. p.573) Plate thickness = 5 mm (J M.Culdsn. p.573) d. Pengecekan Check weeping - Maximum liquid rate (Lm,max) L 6.493,570 kg / jam Lm,max = = (J.M.Culdsn. p.473) = 1,8038 kg/s - Minimum liqiud rate (Lm,min)

125 Minimum liquid rate pada 70 % liquid turn dwn rati Lm,min = 0,7 Lm, max (J.M.Culdsn. p.473) = 0,7 (1,8038 kg/s) = 1,66 kg/s - Weir liquid crest (hw) hw = hw,max = Lm 750 l Iw 3 Lm, maks 750 l Iw (J.M.Culdsn. Eq.11.85) 3 = 1,8038 kg / det kg / m 1,3996 = 8,5867 mm liquid 3 hw,min = Lm, min 750 l Iw 3 Pada rate minimum = 1,66 kg / det kg / m 1,3996 = 6,7695 mm liquid hw + hw = 50 mm + 5,467 mm = 6,7695 mm Dari figure JM. Culdsn ed 6 K = 30, - Minimum design vapur velcity (ŭh) Ŭh = = K 1 0,90 5, 4 V 0, ,77 dh 30, 5,4 5 = 0,7914 m/s 3 (J.M.Culdsn. Eq.11.84) - Actual minimum vapur velcity (Uv,min actual) 0,7 Uv maks Uv,min actual = (J.M.Culdsn..Eq.11.84) Ah

126 = 0,7 0,88 0,03 = 0,7914 m/s - Jadi minimum perating rate harus berada diatas nilai weep pint. Plate pressure drp - Jumlah maksimum vapur yang melewati hles (Ǚh) Ǚh = Uv, maks Ah = 1,1305m/s (J.M.Culdsn..p.473) - Dari figure JM. Culdsn ed 6, untuk : Platethicness hle diameter Ah Ah = = 0,1 Ap Aa Ah 100 = 10 Ap = 1 Sehingga didapat nilai Orifice ceficient (C) = 0,84 - Dry plate drp (hd) Uh hd = 51 C = 1,3848 mm liquid - Residual head (hr) V (J.M.Culdsn..Eq.11.88) L 1,5.10 hr = L 3 (J.M.Culdsn..Eq.11.89) = 3 1, = 11,881 mm liqiud - Ttal pressure drp (ht) ht = hd + (hw + hw) + hr = 71,8537 mm liquid (J.M.Culdsn..p.474)

127 Asumsi pressure drp 100 mm liquid per plate, sehingga ht = 70,017 mm dapat diterima. Dwncmer liquid backup - Dwncmer pressure lss (hap) hap = hw (10 mm) (J.M.Culdsn..p.577) = = 40 mm - Area under aprn (Aap) Aap = hap. Iw (J.M.Culdsn..p.474) = ,3996 m = 0,0560 m Karena nilai Aap lebih kecil dari nilai Ad (0,3195 m ), maka nilai Aap yang digunakan pada perhitungan head lss di dwncmer (hdc) - Head lss in the dwncmer (hdc) hdc = Lm, max 166 L Aap (J.M.Culdsn..Eq.11.9) = 1, ,0560 = 0,1557 mm - Back up di dwncmer (hb) hb = (hw + hw) + ht + hdc (J.M.Culdsn..p.474) = 130,5960 mm = 0,1306 m hb harus lebih kecil dari (plate spacing + weir height)/ (plate spacing + weir height)/ = 0,175 m, Ketentuan bahwa nilai hb harus lebih kecil dari (plate spacing + weir height)/, telah terpenuhi. (J.M.Culdsn..p.474) Check resident time (tr) Ad hdc L tr = (J.M.Culdsn..Eq.11.95) Lm, maks = 0,3195 0, ,8038

128 = 4,3347 s Ketentuan bahwa nilai tr harus lebih besar dari 3 s, telah terpenuhi. Check Entrainment - Persen flding actual. u v = = Uv maks An 0,0341 0,3496 = 0,0976 m/s uv % flding = 100 u f (J.M.Culdsn..p.474) (J.M.Culdsn..p.474) 0,0976 = 100 0,1149 = 85% - Untuk nilai F LV = 0,1150 dari figure 11.9 JM. Culdsn ed 6 Didapat nilai ψ = 0,033 Ketentuan bahwa nilai (J.M.Culdsn..p.475) ψ harus lebih kecil dari 1, telah terpenuhi. e. Trial plate layut Digunakan plate type cartridge, dengan 50 mm unperfrted strip mengelilingi pinggir plate dan 50 mm wide calming znes. Iw 0, Dari figure 11.3 JM. Culdsn ed 6 pada = = 0,76 Dc 0,7114 Di dapat nilai θ C = 10 O - Sudut subtended antara pinggir plate dengan unperfrated strip (θ) θ = θ C (J.M.Culdsn..p.475) = = 78 O - Mean length, unperfrated edge strips (Lm) Dc hw x3,14 (J.M.Culdsn..p.475) 180 Lm =

129 3 = 1, , =,4378 m - Area f unperfrated edge strip (Aup) Aup = hw. Lm (J.M.Culdsn..p.475) = 50 x 10-3,4378 = 0,119 m - Mean length f calming zne (Lcz) Lcz = C ( Dchw)sin (J.M.Culdsn..p.475) 3 10 = (1, ) sin = 1,374 m - Area f calming zne (Acz) Acz = ( Lcz. hw) (J.M.Culdsn..p.475) = (1, ) = 0,137 m - Ttal area perfrated (Ap) Ap = Aa (Aup + Acz) (J.M.Culdsn..p.475) =,035 (0, ,137) = 1,7643 m Dari figure JM. Culdsn ed 6 di dapat nilai Ip/dh =,5 untuk nilai Ah/Ap = 0, Jumlah hles Area untuk 1 hle (Ah) Ah = dh 3,14 4 (J.M.Culdsn..p.475) = Jumlah hles = (5010 3, = 0, m Ah Ah ) (J.M.Culdsn..p.475)

130 = 0,03 0, = 10310,599 = hles f. Ketebalan minimum klm bagian atas. Ketebalan dinding bagian head, t head t = P. Da C. S. E 0,. P j Ketebalan dinding bagian silinder, t silinder t = P. ri C S. E 0,6. P j c c ( Peter Tabel.4 Hal 537) ( Peter Tabel.4 Hal 537) Dimana : P = Tekanan Design = 9, atm D = Diameter tanki = 0,7114 m r i = Jari-jari tanki = 0,3557 m S = Tekanan kerja yang diinginkan = 93,97 atm C c = Krsi yang diinginkan = 0,0 m E j = Efisien pengelasan = 0,85 a = t head 9, atm 1,8416 m = 0,0 m.(93,97 atm 0,85) 0,9, atm = 0,037 m = 3,0704 cm 19,atm 0,908 m t silinder = 0,0 m (93,97 atm 0,85) 0,69, atm = 0, m = 3,0766 cm Sehingga : OD = ID + t silinder = 1,9031 m

131 Data fisik untuk rectifying sectin F = ,169 kg/jam = 4,553 kg/s L* = F + L = 16407,1884 kg/jam = 4,5576 kg/s V* = V + ( q 1 ) x F = 19,0615 kg/jam = 0,0053 kg/s Tabel LC.1. Data fisik klm destilasi (KD-0) Data Fisik Liquid Vapr Mass Flw rate (kg/det) Density (kg/m 3 ) Vlumetric Flw rate (m 3 /det) 9, ,0086 0, ,7 0,0004 Surface tentin (N/m) 0,007 Diameter klm Liquid Vapur Flw Factr (F LV ) F LV = L V W W V L (J M.Culdsn. Eq.11.8) F LV = ,1884 kg / jam 19,0615 kg / jam 14, = 101,4117 Ditentukan tray spacing = 0,3 m Dari figure 11.7 buku Chemical Engineering, vl. 6,. JM. Culdsn didapat nilai knstanta K 1 = 0,03 Kreksi untuk tegangan permukaan 0, K 1 * = K1 0 0, 0,007 = 0, 03 0 = 0,0076

132 Kecepatan Flding (u f ) u f = K * L V 1 (J M.Culdsn. Eq.11.81) V = 0, ,7 14,7 = 0,0639 m/s Desain untuk 85 % flding pada maksimum flw rate ( u ) u = 0,85. u f (J M.Culdsn. p.47) = 0,85. 0,0639 m/s = 0,0544 m/s Maksimum vlumetric flw rate (Uv maks) Uv maks = V.3600 V = 0,0004 m 3 /s Net area yang dibutuhkan (An) U An = V maks u (J M.Culdsn. p.47) (J M.Culdsn. p.47) = 0,0066 m Crss sectin area dengan 1 % dwncrmer area (Ac) Ac = An 1 0,1 = 0,0075 m Diameter klm (Dc) (J M.Culdsn. p.47) Dc = 4 Ac 3,14 (J M.Culdsn. p.47) = 0,0979 m Desain plate Diameter klm (Dc) = 0,0979 m Luas area klm (Ac) Ac = Dc.3,14 4 (J M.Culdsn. p.473)

133 = 0,0075 m Dwncmer area (Ad) Ad = persen dwncmer x Ac (J M.Culdsn. p.473) = 0,1 (0,0075 m ) = 0,0009 m Net area (An) An = Ac Ad = 0,0075 m 0,0009 m = 0,0066 m Active area (Aa) Aa = Ac Ad (J M.Culdsn. p.473) = 0,0075 m (0,0009 m ) = 0,0057 m Hle area (Ah) ditetapkan 10% dari Aa sebagai trial pertama Ah = 10 %. Aa = 0,0006 m Nilai weir length (Iw) ditentukan dari figure 11.31, JM. Culdsn ed 6 Ad Ordinat= 100 = 1 Ac Absisca = Sehingga : I w = 0,76 Dc Iw = Dc. 0,76 = 0,0979 m 0,76 = 0,0744 m Maks vl liquid rate = L/ρ L = 0,0043 Dari figure 11.8 untuk nilai maks vl liquid rate = 0,0043 digunakan reverse flw. Penentuan nilai weir height (hw), hle diameter (dh), dan plate thickness, (nilai ini sama untuk klm atas dan klm bawah) Weir height (hw) = 50 mm (J M.Culdsn. p.571) Hle diameter (dh)= 5 mm (J M.Culdsn. p.573)

134 Plate thickness = 5 mm (J M.Culdsn. p.573) Pengecekan Check weeping - Maximum liquid rate (Lm,max) L Lm,max = 3600 = 4,5576 kg/det - Minimum liqiud rate (Lm,min) Minimum liquid rate pada 70 % liquid turn dwn rati Lm,min= 0,7 Lm, max = 0,7 (4,5576 kg/det) = 3,1903 kg/det - Weir liquid crest (hw) (J.M.Culdsn. p.473) (J.M.Culdsn. p.473) hw = Lm 750 l Iw 3 (J.M.Culdsn. Eq.11.85) hw,maks = hw,min = Pada rate minimum Lm, maks 750 l Iw 3 = 11,140 mm liquid Lm, min 750 l Iw 3 = 88,4083 mm liquid hw + hw = 50 mm + 88,4083 mm = 138,4083 mm Dari figure JM. Culdsn ed 6 K = 30,3 - Minimum design vapur velcity (ŭh) Ŭh = K 1 0,90 5, 4 V = 3,114 m/s dh - Actual minimum vapur velcity (Uv,min actual) (J.M.Culdsn. Eq.11.84)

135 0,7 Uv maks Uv,min actual = Ah = 0,4406 m/s (J.M.Culdsn..Eq.11.84) - Jadi minimum perating rate harus berada diatas nilai weep pint. Plate pressure drp - Jumlah maksimum vapur yang melewati hles (Ǚh) Ǚh = Uv, maks Ah = 0,694 m/s - Dari figure JM. Culdsn ed 6, untuk : Platethicness = 1 hle diameter Ah Ah = = 0,1 Ap Aa Ah x 100 = 10 Ap Sehingga didapat nilai Orifice ceficient (C) = 0,84 - Dry plate drp (hd) Uh hd = 51 C = 0,3974 mm liquid - Residual head (hr) V (J.M.Culdsn..Eq.11.88) L (J.M.Culdsn..p.473) 1,5.10 hr = L 3 (J.M.Culdsn..Eq.11.89) = 11,8036 mm liqiud - Ttal pressure drp (ht) ht = hd + (hw + hw) + hr = 174,341 mm liquid (J.M.Culdsn..p.474) Ketentuan bahwa nilai ht harus lebih kecil dari 100 mm liquid telah terpenuhi. (J.M.Culdsn..p.474)

136 Dwncmer liquid backup - Dwncmer pressure lss (hap) hap = hw 10 mm = = 40 mm - Area under aprn (Aap) Aap = hap. Iw = 0,03 m (J.M.Culdsn..p.477) (J.M.Culdsn..p.474) Karena nilai Aap lebih kecil dari nilai Ad (0,035 m ), maka nilai Aap yang digunakan pada perhitungan head lss di dwncmer (hdc) - Head lss in the dwncmer (hdc) Lm, max hdc = 166 L Aap = 346,8070 mm - Back up di dwncmer (hb) (J.M.Culdsn..Eq.11.9) hb = (hw + hw) + ht + hdc (J.M.Culdsn..p.474) = 683,883 mm = 0,6833 m Check resident time (tr) Ad hdc L tr = (J.M.Culdsn..Eq.11.95) Lm, maks =,5 s Nilai tr Mendekti 3 s jadi memenuhi. Check Entrainment - Persen flding actual. u v = Uvmaks An = 0,0544 m/s uv % flding = 100 u f = 85 (J.M.Culdsn..p.474) (J.M.Culdsn..p.474) - Untuk nilai F LV = 0,6747 dari figure 11.9 JM. Culdsn ed 6

137 Didapat nilai ψ = 0,00 Ketentuan bahwa nilai (J.M.Culdsn..p.475) ψ harus lebih kecil dari 1, telah terpenuhi. Trial plate layut Digunakan plate type cartridge, dengan 50 mm unperfrted strip mengelilingi pinggir plate dan 50 mm wide calming znes. Iw - Dari figure 11.3 JM. Culdsn ed 6 pada = 0,76 Dc Di dapat nilai θ C = 10 O - Sudut subtended antara pinggir plate dengan unperfrated strip (θ) θ = θ C (J.M.Culdsn..p.475) = = 78 O - Mean length, unperfrated edge strips (Lm) Dc hw x3,14 (J.M.Culdsn..p.475) 180 Lm = = 0,065 m - Area f unperfrated edge strip (Aup) Aup = hw. Lm (J.M.Culdsn..p.475) = ,065 m = 0,0033 m - Mean length f calming zne (Lcz) C Lcz = ( Dchw)sin = 0,0367 m - Area f calming zne (Acz) (J.M.Culdsn..p.475) Acz = ( Lcz. hw) (J.M.Culdsn..p.475) = (0, ) = 0,0037 m - Ttal area perfrated (Ap)

138 Ap = Aa (Aup + Acz) (J.M.Culdsn..p.475) = 0,001 m Dari figure JM. Culdsn ed 6 di dapat nilai Ip/dh =,5 untuk nilai Ah/Ap = 0, Jumlah hles Area untuk 1 hle (Ah) Ah = dh 3,14 4 (J.M.Culdsn..p.475) = Jumlah hles (5x10 3, = 0, m = Ah Ah = 9,161 = 30 hles Ketebalan minimum klm bagian bawah. Ketebalan dinding bagian head, t head t = P. Da C. S. E 0,. P j ) c (J.M.Culdsn..p.475) ( Peter Tabel.4 Hal 537) Ketebalan dinding bagian silinder, t silinder t = P. ri C S. E 0,6. P j c ( Peter Tabel.4 Hal 537) Dimana : P = Tekanan Design = 9, atm D = Diameter tanki = 0,0979 m r i = Jari-jari tanki = 0,0490 m S = Tekanan kerja yang diinginkan = 93,6 atm C c = Krsi yang diinginkan = 0,0 m E j = Efisien pengelasan = 0,85 a = t head 9, atm 0,0979 m = 0,0 m.(93,6 atm 0,85) 0,9, atm

139 = 0,006 m =,0569 cm 9, atm 0,4938 m t silinder = 0,0 m (93,6 atm 0,85) 0,69, atm Sehingga : = 0,006 m =,0573 cm OD = ID + t silinder = 0,0979 m + (0,006 m) = 0,1391 m = 5,4758 in Efisiensi Tray Perhitungan Efisiensi Tray menggunakan Van Winkle s Crrelatin E mv = 0,07. (Dg) 0,14. (Sc) 0,5. (Re) 0,08 Dimana : µ L = 0,857 N.s/m µ V = 0,0083 N.s/m D LK = h w = 1,173x M 0,6 V m 13 1,173x10. 1 = 50 mm 0.5. T 60,056 0, (0,074) FA (Fractinal Area) = Ah / Ac = 0,076 u V σ L 0, = Superficial vapur velcity = 0,0433 m/s = 0,007N/m =, Dg = L L. uv Sc = L p L. DLK = 1,6756 = 1187,065

140 Re = h w. uv. pv L. FA = 1,5718 E mv = 0,07. (1,6756) 0,14. (1.187,065) 0,5. (1,5718) 0,08 = 0,4579 = 45,79 % Tinggi tangki H = [N 1.Tray spacing1 + (N + 1). Tray spacing] / E mv = [(1. 0,3) + (9 + 1). 0,3] / 0,4579 = 7,061 m He = tinggi tutup ellipsidal = ¼ x ID = 0,045 m Ht = H +. He = 7,061 m +. (0,045 m) = 7,551 m 8. Rebiler (RB-0) Fungsi : Menguapkan kembali keluaran bttm KD - 0 Tipe : Kettle Rebiler Steam in Steam ut Gambar LC.9. Rebiler (RB-0) Fluida Panas : Saturated steam Flwrate, W1 = 45,9639 kg/jam = 939,0885 lb/hr T1 = 165 C = 39 F T = 177 C = 350,6 F Fluida Dingin : Prduk bttm KD - 0 Flwrate, W = ,1884 kg/jam = ,6157 lb/hr t 1 = 70 C = 158 F t = 70 C = 158 F

141 Perhitungan design sesuai dengan literatur pada Dnald Q. Kern (1965). a. Beban Panas RB - 0 Q = ,9806 kj/jam = ,5348 Btu/hr b. LMTD Fluida Panas ( F) Fluida Dingin ( F) Selisih 39 (T 1 ) Suhu Tinggi (t h ) 158 (t ) (T ) Suhu Rendah (t c ) 158 (t 1 ) 18 selisih 0 0 c. Temperatur rata-rata T c = T avg = 0,5 ( ) = 176 F t c = t avg = 0,5 ( ) = 158 F Penentuan tipe Heater : Asumsi UD = 100 Btu/hr.ft.F Q A U t D ,633 4 A A = 355,5876 ft Karena A > 00 ft, maka dipilih jenis Duble Pipe Heat Exchanger (Geankplis,1997) Dari Tabel.10 Kern didapat spesifikasi data : d. Rencana Klasifikasi Data Pipa Annulus Inner Pipe IPS (in) 1,5 SN OD (in),38 1,9 ID (in),067 1,610 a (ft /ft) 0,6 0,498 Ht Fluid : Annulus

142 Flw Area, a a D =,067 inch = 0,173 ft D 1 = 1,9 inch = 0,1583 ft a a = (D D 1 ) 4 = (0,173 0,1583 ) 4 = 0,0036 ft Equivalent Diameter D D De = 1 D 1 0,173 0,1583 = 0,1583 = 0,091 ft Kecepatan Massa, Ga k c Ga = W/a a = Pada T= 176 F μ 8159,8519 0,0036 = ,4798 lb/hr.ft = 0,0186 lb/ft.hr Rea = De.Ga/μ 0, ,6 14 = 0,045 = ,67 J H = 1000 = 0,07 Btu/hr.ft ( F/ft) = 0,475 Btu/lb. F (Fig. 4,Kern) c k 1 3 0,475 x0,0186 = 0,07 = 0,9808 Kefisien perpindahan panas 1 3

143 1 3 k c h = J H k De 0,07 = ,091 Cld Fluid: Inner Pipe - Flw Area, a p D w 0,14 = 765,3169 Btu/hr.ft. F = 1,61 Inch = 0,134 ft a p = 4 D 0, = 4 (0,134) = 0,0141 ft - Kecepatan Massa, Gp c k 1 3 Gp = w/a p = Pada 158 F μ , ,0141 = 0,0141 lb/hr.ft = 1,0689 lb/ft.hr Rep = D.Gp/μ = J H = 5 k c 0, , ,0689 = ,634 = 0,0810 Btu/hr.ft ( F/ft) = 0,581 Btu/lb. F 0,581 1,06898 = 0,0810 = 1, Kefisien Perpindahan Panas 1 3

144 1 3 k c hi = J H k De = 170 0,0810 0,134 w 0,14 1, = 9,767 Btu/hr.ft. F Kreksi hi pada permukaan OD i = h i ID/OD = 9,767 x (1,610/1,90) Btu/hr.ft. F = 5, Btu/hr.ft. F - Clean Overall Cefficient, U C U C = = hih hi h 5, 765,3169 5, 765,3169 = 5,137 Btu/hr.ft. F - Design Overall Cefficient, U D 1 U D 1 U C Rd Rd diasumsikan 0,003 1 U D 1 5,137 0,003 U D = 3,3745 Btu/hr.ft. F - Required Surface Q A = U D t ,633 4 = 3, = 151,659 ft

145 Dari tabel 11 Kern, untuk 1,5-in IPS standard pipe, external surface/ft length = 0,498 ft. Required length = 151,659 = 3054,7509 ft 0,498 Diambil panjang 1 hairpin = 0 ft, maka jumlah hairpin yang dibutuhkan = Dirt Factr, Rd Actually Length =0 x (84 x ) = 3360 ft Actually surface = 3360 x 0,498 ft = 1673,800 ft ,633 4 U D = 1673,8 x 18 = 1,509 Btu/hr.ft. F U C U D Rd = U U C D = 0,0073 hr.ft. F/Btu Pressure drp Ht Fluid: Annulus De = (D D 1 )...(6.4) = (0,173-0,1583) ft = 0,0139 ft Rea = De.Ga/μ = ,67 f = 0,64 0,0035 (Re a') = 0,0036 ρ = 6,5 lb/ft 3 0,4 ΔFa = 4 fga L g De = 6311,1413 ft

146 Ga Va = 3600 = 10,0419 fps V Fl = jumlah hairpin x g Δpa = = 4,6975 ( Fa Fl) 144 = 741,495 Psi Cld Fluid: Inner Pipe Rep = 73100,574 0,64 ƒ = 0,0035 (Re p) = 0,0049 ρ = 65 lb/ft 3 0,4 ΔFp = 4 fgp L g D = 654,5618 ft Fp. c. ΔPp = 144 = 95,4619 Psi Tabel LC.13. Hasil rebiler (RB-0) SUMMARY H = 67,8311 h utside hi = 171,4960 Uc = 104,5507 U D = 308,14 RD calculated = 0,0063 RD required = 0,0030 1,588 P Calculated (psi) 95, ,000 P Allwable (psi) 10,000

147 9. Cndensr (CD-03) Fungsi : Tempat mengkndensasikan prduk tp KD-0 Tipe : Duble Pipe Heat Exchanger Gambar LC.10. Cndensr (CD-0) Fluida Panas : Tp Prduk KD-0 W = 6.493,570 kg/jam = 14.85,8583 lb/jam T 1 = 165C = 39 F T = 136 C = 76 F Fluida Dingin : Air Pendingin W = ,9747 kg/jam = 39.00,9443 lb/jam t 1 = 30 C = 86 F t = 40 C = 104 F Perhitungan: a. Beban Panas C-01 Q = ,4460 kj/jam = ,3304 Btu/jam b. LMTD Fluida Panas Fluida Dingin ( F) ( F) Selisih 39 Suhu tinggi Suhu rendah Selisih t t1 LMTD = = 07,4303 F ln ( t / t1) c. Tc = 30 F ; tc = 95 F

148 Asumsi U D = 100 Btu/hr.ft. F , 3304 A = = 84,7437 ft ,4303 Karena A > 00 ft, maka dipilih HE jenis Duble Pipe Heat Exchanger. Rencana Klasifikasi Data Pipa Outer Pipe Inner Pipe IPS (in) 4 3 SN OD (in) 4,5 3,5 ID (in) 4,06 3,068 a (ft /ft) 1,178 0,917 Cld Fluid (air) : Annulus a. Flw Area, a a D = 4,06/1 = 0,3355 ft D 1 = 3,5/1 = 0,917 ft a a = (D D 1 ) (Pers. 6.3) 4 = 4 (0,3355 0,917 ) = 0,016 ft Equivalent Diameter, De D D 0,3355 0,917 1 De = D 0,917 1 = = 0,0943 ft b. Kecepatan Massa, Ga Ga = W/a a = 14.85,8583 /0,016 = ,666 lb/hr.ft c. Reynld number, Re

149 Pada T avg = 104 F μ = 1,5764 lb/hr ft Rea = De.Ga/μ = J H = 150 0, ,66 6 1,5764 d. k = 0,3649 Btu/hr.ft ( F/ft) c = 0,906 Btu/lb. F 1 3 k c e. h = J H k De w 0,14 = 769,845 Btu/hr.ft. F = 39581,0001 (Fig. 4, Kern) Ht Fluid : Inner Pipe - Flw Area, a p D = 3,068 in/1 = 0,557 ft a p = 4 D = 4 (0,557) = 0,0513 ft - Kecepatan Massa, Gp Gp = w/a p = ,4704 lb/hr ft - Reynld number, Re Pada Tavg = 158 F μ = 0,1936 lb/ft.hr Rep = D.Gp/μ = , J H = (Fig. 4, Kern) - k = 0,104 Btu/hr.ft ( F/ft) cp = 0,5 Btu/lb. F 1 3 k c - hi = J H k De w 0,14 = ,1 Btu/hr.ft. F - Kreksi hi pada permukaan OD

150 hi = hi ID/OD = ,785 Btu/hr.ft. F - Clean Overall Cefficient, U C hi x h U C = = 768,5813 Btu/hr.ft. F hi h - Design Overall Cefficient, U D 1 1 Rd U U (Pers. 6.10) D C Rd ditentukan 0,00 untuk masa service 1 tahun 1 U D 1 768,5813 0,00 U D = 30,995 Btu/hr.ft. F j. Required Length A = Q = 93,9967 ft U Dari tabel 11 Kern,. D t untuk 3-in IPS standard pipe, external surface/ft length = 0,917 ft Required length = Diambil panjang 1 harpin = 0 ft 14836,559 = 16179,131 ft 0,917 Jumlah harpin yang dibutuhkan = Maka dipakai 6 harpin 0 ft Actual Length = 6 0 ft = 10 ft Actual Surface = L a = 10 ft. 0,917 ft /ft = 110,0400 ft k. Actual Design Cefficient, U D Q U D = A. t = 58,7638 Btu/hr.ft. F l. Dirt Factr, Rd 10,5046 = 5,15 0

151 U Rd = U C C U U = 0,006 hr.ft. F/Btu Pressure drp Cld Fluid : Annulus a. De = (D D 1 ) = 0,0438 ft Rea = ,313 D D 0,64 0,0035 ƒ (Rea) = 0,0078 ρ = 61,9 lb/ft 3 0,4 (Pers. 3.47b) b. Fa = 4 fga L g De = 9,9354 ft G - Va = 3600 Fl = 147 V g ( Fa Fl) Pa = 144 = 4,655 psi Ht Fluid: Inner Pipe = 0,817 ft =,9697 ft/s Rep = ,4748 0,64 ƒ = 0,0035 (Pers. 3.47b) 0,4 (Re p) = 0,0044 ρ = 10,3 lb/ft 3 ΔFp = 4 fgp L g D = 534,3688 ft Pp = Fp. 144

152 =,3854 psi Tabel LC.14. Hasil kndensr (CD 0) SUMMARY h = 769,845 h utside hi = 46818,785 U C = 768,5813 U D = 30,995 Rd Calculated = 0,00 Rd Required = 0,006 4,655 psi Calculated ΔP, Psi,3854 psi 10 psi Allwable ΔP, Psi 10 psi 10. Kmpresr (K-01) Fungsi : Mengalirkan dan menaikan tekanan feed sebelum masuk R-01. Type : Centrifugal Kmpressr Bahan : Carbn steel CH 3 OH (F) CH 3 OH (F3) Gambar LC.11. Kmpresr (K-01) a. Kndisi Operasi : Kndisi masuk, P i = 10 atm = 1160,8 lbf/ft Temperatur masuk, T = 50 C Kndisi keluar, P = 1 atm Massa flw rate, W = 54.38,1 kg/jam b. Rasi Kmpresi Rc = (P / P i ) = (1 / 10) = 1,

153 c. Laju alir gas masuk ρ = 791,8 kg/m 3 vlume gas yang masuk, Q Q = W / = 68,6816 m 3 / jam q in = 40,4447 ft 3 /menit Faktr keamanan = 10 % q in = 1,1 35,31467 ft 3 /menit = 40,4447 ft 3 /menit d. Pwer yang dibutuhkan : PW = dimana : 0,0643 k T Q 1 P 50 ( k 1) P1 k 1/ k 1 (Pers.8.30Mc Cabe) k = 1,05 PW = 193,0171 Hp. Effisiensi mtr = 80 % Pwer yang dibutuhkan = 193,0171 Hp / 0,8 = 41,714 Hp 4 Hp 11. Pmpa (P-01) Fungsi : Untuk mengalirkan bahan baku metanl Tipe : Centrifugal Pump Jenis : Pmpa sentrifugal Bahan knstruksi : Cmmercial Steel Suctin Discharge P-01 Gambar LC.1. Pmpa (P-01)

154 Perhitungan untuk P-01 Kndisi perasi : Temperatur = 30 C Laju alir massa (F) = 906,36838 kg/5 menit = 6,66067 lbm/s Densitas () = 791,8 kg/m 3 = 49,4305 lbm/ft 3 Visksitas () = 0,59 cp = 0,004 lbm/ft.s 6,6607 Laju alir vlumetrik (Q) = 49,4305 Desain pmpa : = 0,0695 ft 3 /s Di,pt = 3,9 (Q) 0,45 () 0,13 (Peters et.al., 004) =,6766 in Dari Appendiks A.5 Geankplis,1983, dipilih pipa cmmercial steel : Ukuran nminal : 8 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 7,981 in = 0,66508 ft Diameter Luar (OD) : 8,65 in = 0,71875 ft Inside sectinal area : 0,3474 ft 0,1348 Kecepatan linear, v = Q/A = = 0,3878 ft/s 0,3474 Bilangan Reynld : N Re = v ID = 1163,883 (Laminar) Untuk pipa cmmercial steel, harga = 0, (Geankplis, 1983) Pada N Re = 16667,1956 dan /OD = 0, = 0,0003 0,0158 Dari Fig Geankplis,1983 diperleh harga f = 0,008 Instalasi pipa: A v Sharp edge entrance = h c = 0,55 1 A 1 g = 10,6413 ft.lbf/lbm

155 elbw 90 = h f v = n.kf.. g c = 19,954 ft.lbf/lbm check valve = h f v = n.kf.. g c = 0, ft.lbf/lbm A1 Sharp edge exit = h ex = 0,55 1 A v.. = 43,3044 ft.lbf/lbm panjang pipa ttal : L = 10,47 ft.lbf/lbm g c Faktr gesekan, F = = 0,00881 Tinggi pemmpaan, z = 30 ft -W s = = 30,1534 ft.lbf/lbm Efisiensi pmpa = 80% (Peters et.al., 004) 30,1534 daya actual mtr, Pm = 37, ,8 37, ,66067 Daya pmpa = 0, Maka dipilih pmpa dengan tenaga 0,5 hp Tabel LC.15. Analg perhitungan dapat dilihat pada P-01, sehingga diperleh: Pmpa D Daya Laju Alir ID V Faktr Daya ptimum Standar (kg/menit) (in) (ft/s) Gesekan (hp) (in) (hp) P ,7367,676 7,981 1,77 10,47 0,4564 0,5 P-0 181,7367,676 7,981 1,77 10,47 0,4564 0,5 P-03 56,0948,0571 7,981 5, ,47 0,640 0,3 P ,3666 1,7777 7,981 7, ,47 0,1907 0,

156 P ,666 1,7777 7,981 7,549 10,47 0,1907 0, P-06 73,45 1,534 7,981 7, ,47 0,1370 0, P ,1333 1,005 0,6 4,3535 6,47 0,160 0, 1. Cndensr (C-01) Fungsi : Untuk mendinginkan larutan dari 50 C menjadi 150 C Type Bahan : Shell and tube heat exchanger : Stell pipe (IPS) Temperatur fluida panas masuk (T 1 ) = 50 C = 48 F Temperatur flluida panas keluar (T ) = 70 C = 158 F Temperatur fluida dingin masuk (t 1 ) = 30 C = 86 F Temperatur fluida dingin keluar (t ) = 69 C = 158 F Dirt factr (Rd) fluida panas = 0,001 Dirt factr (Rd) fluida dingin = 0,001 Ttal Rd = 0,00 πp yang diizinkan Rate massa fluida yang masuk (W l ) = 10 psi = 54.38,103 kg/jam = ,784 lb/jam Q media pendingin =.570,784 kcal/jam = 89.49,09 btu/jam Rate massa ammnia masuk (W 1 ) = ,09 kg/jam = ,464 lb/jam Direncanakan dipakai Heat Exchanger dengan ukran Bagian tube :

157 OD, BWG Pitch Panjang tube Dari tabel at : ¾ in 19 ¼ : 1 in triangular pitch : 16 ft : 0,334 in a : 0,196 ft Passed : 4 1. Neraca Massa dan Energi W larutan : 54.38,103 kg/jam = ,784 lb/jam Cp larutan : 0,517 kcal/kg. C = 0,517 btu/lb F Q larutan : (.570,514 0,517 ( )) = ,73 btu/jam. Dt Untuk aliran cunter current : Panas Dingin T 48 Suhu tinggi Suhu rendah 86 7 LMTD = t ln( t t 1 / t ,545 ) 1,504 F R = T t T t ,5 S = t T t 1 t Ft = 1.8 (Kern, Fig.18) 0, t = FT LMTD = 157,49 3. Temperatur Kalrik Tc = 30 F Tc = 1 F

158 Trial U D Dari Kern,1983 diketahui verall design cefficient (U D ) untuk system heat exchanger Light rganics-light rganics = Diambil harga UD = 150 Check Up A = Q U D t A = 40,5 ft A Nt = a"l , ,49 40,5 76,49 0, Digunakan 4 lewatan pada tube (n-4) Standarisasi haraga Nt (Kern, tabel 9) : Untuk OD = ¾ in, 18 BWG 18 NT standard A = NT a L = 77 0, = 41,84 ft Q U D = A t = 77 buah Jadi digunakan spesifikasi cler : Bagian Shell : IDs N = buah B Bagian tube: , 73 99,340btu/j.ft. F 135, = 5 in = 1 IDs = 5 in ¾ OD, 18 BWG Nt = buah ID = 0,654 Pt = 1 in L = 16 a = 0,1963 ft n = 4 at = 0,334 in C = 0,5 Evaluasi Perpindahan Panas

159 Fluida panas ; Shell size, slutin IDs C' B 156,5 1) as = 0,71 ft 144.Ptn' 576 ) Gs = as W 4 3) Pada Tc = 30 F µ = 0,765 De De 119,890, ,386lb/jam.ft 0,71 = 1,855 lb/ft jam = 0,73 in = 0,061 in De Gs Re,s = 6.959, ,633 1,855 4) jh = 10 5) Pada Tc = 30 F k = 0,145 W/m. C = 0,084 btu/lb F c = 0,3 btu/lb F (cµ/k) 1/3 =.35 6) h = jh.k/de(cµ/k) 1/3. Փs = 671,31 7) Փs =1 dan Փt = 1 8) Kefisien clean verall (Uc) h Uc = h i i h h ,45Btu / jam. ft 9) Dirt factr, Rd : U C - U D 198,4 Rd = 0, 0076 U U C D Fluida dingin : tube size, water

160 1) a t = 0,334 in at = Nta' t 144.n.955, ,131 ft ) Gt = w/at ,46 0 5, ,186 lb / jam. ft 3) Pada tc = 65,3 µ = 0,051 Cp = 0,0608 lb/ft.jam De`= 0,654 in De = 0,055 in De Gs Re,t = 4.438,675 0, ,57 4) v = Gt/3600 r = 368,710 btu/j.ft. F 5) hi = 580 btu/j.ft. F 6) hi = hi.id = (580 0,654)/0,75 = 505,760 Preasure Drp Fluida panas 1) Untuk Res = 684,84 f = 0,004 ft /in ) N + 1 = 1 L /B = 19/5 in = 7,68

161 Ds = 5/1 =,083 ft f Gs Ds ( N 1) ,38 Ps 10 3) 5, 10 De s s = 3,533 psi P s yang diijinkan = 10 psi (memenuhi syarat) Fluida Dingin 1) Untuk Ret = 9.5,439 f = 0,00006 ft /in s = 1 ) Menghitung p karena panjang pipa P t f Gt 5, L n D s ft = 0,008 psi 3) Menghitung p karena tube passes Untuk Gt = ,683 lb/jam.ft V 1,00 g ' Pr = 4n/s V = 0, psi P T P T = P t + P r = 0,009 psi P s yang diijinkan = 10 psi (memenuhi syarat)

162 13. Cler (C-01) Fungsi : Menurunkan temperatur prduk rebiler (RB-0). Tipe : Duble Pipe Heat Exchanger Gambar LC.13. Cler (C-01) Fluida Panas : Prduk RB-10 W = ,169 kg/jam = 49.15,759 lb/jam T 1 = 177 C = 350,6 F T = 30 C = 86 F Fluida Dingin : Air w = 460,9776 kg/jam = 54490,794 lb/jam t 1 = 30 C = 86 F t = 69 C = 1 F Perhitungan: a. Beban Panas C-101 Q = ,0700 kj/jam = ,1195 Btu/jam b. LMTD Fluida Panas ( F) Fluida Dingin ( F) Selisih 350,6 Temp. Tinggi Temp. Rendah t t1 LMTD = ln ( t / t1) = 147,9771 F R 64 3,675 7

163 S (86) 0,71 F T = 15 (Fig.18, Kern) Δt = ,9771 = 19,6558 F - Asumsi U D = 50 Btu/hr.ft. F Q1 A = UD. T ) = 40,7664 ft Karena A < 00 ft, maka digunakan Duble Pipe Heat Exchanger c. Rencana Klasifikasi Data Pipa Outer Pipe Inner Pipe IPS (in) 6 4 SN OD (in) 6,650 4,5 ID (in) 6,0650 4,060 a (ft/ft) 1,7340 1,1780 Ht Fluid : Annulus - Flw Area, a a D = 4,50/1 = 0,551 ft D 1 = 4,06/1 = 0,3750 ft a a = (D D 1 ) (Pers. 6.3) 4 = 4 (0,551 0,3750 ) = 0,189 ft Equivalent Diameter, De D D 0,551 0, De = D 0, Kecepatan Massa, Ga 1 = = 0,4378 ft Ga = W/a a = ,7045 lb/hr.ft

164 - Reynld number, Re Pada T avg = 18 F μ = 0,0137 lb/hr ft Rea = De.Ga/μ = ,9648 J H = k = 0,0188 Btu/hr.ft ( F/ft) cp = 0,85 Btu/lb. F (Fig. 4, Kern) 1 3 k c - h = J H k De w 0,14 = ,439 Btu/hr.ft. F Cld Fluid : Inner Pipe - Flw Area, a p D = 4,060in/1 = 0,3355 ft a p = 4 D = 4 (0,3355) = 0,0884 ft - Kecepatan Massa, Gp Gp = w/a p = ,9418 lb/hr ft - Reynld number, Re Pada Tavg = 1 F μ = 0,0076 lb/ft.hr Rep = D.Gp/μ = ,379 - J H = (Fig. 4, Kern) - k = 0,0137 Btu/hr.ft ( F/ft) cp = 0,009 Btu/lb. F 1 3 k c - hi = J H k De w 0,14 = ,4174 Btu/hr.ft. F - Kreksi hi pada permukaan OD hi = hi x ID/OD

165 = ,0108 Btu/hr.ft. F - Clean Overall Cefficient, U C hi x h U C = = ,190 Btu/hr.ft. F hi h - Design Overall Cefficient, U D 1 1 Rd U U (Pers. 6.10) D C Rd ditentukan 0,00 untuk masa service 1 tahun 1 U D U D ,190 0,00 = 499,05 Btu/hr.ft. F - Required Length A = Q = 0,430 ft U. t Dari tabel 11 Kern, untuk 6-in IPS standard pipe, external surface/ft length = 1,1780 ft Required length = 7,968 ft Diambil panjang 1 harpin = 0 ft Jumlah harpin yang dibutuhkan = Maka dipakai harpin 0 ft Actual Length = 0 ft = 40 ft Actual Surface = L a = 43 ft 1,1780 ft /ft = 50,654 ft Actual Design Cefficient, U D Q U D = A. t = 348,858 Btu/hr.ft. F - Dirt Factr, Rd Rd = U D U C C U U D D 7,968 = 1,3981 0

166 Pressure drp Ht Fluid : Annulus De = (D D 1 ) = 0,0019 hr.ft. F/Btu = 0,1771 ft Rea = ,9970 ƒ = 0,64 0,0035 (Pers. 3.47b) 0,4 ( , 9970) = 0,004 ρ = 51,4 lb/ft 33 Va = G 3600 = 8,4888 ft/s V Fl = 3 = 10,8089 g Pa = ( Fa Fl) 900 = 9,4606 psi Cld Fluid: Inner Pipe Rep = ,455 ƒ 0,64 = 0,0035 0,4 (Re p) (Pers. 3.47b) = 0,0036 ρ = 5,340 lb/ft 3 ΔFp = 4 fgp L g D = 65,9841 ft Fp. Pp = 144 =,4396 psi Tabel LC.16 Hasil Perhitungan Design Cler-01 SUMMARY ,439 H hi ,0108 U C = ,190 U D = 499,05

167 Rd Calculated = 0,009 Rd Required = 0,000 9,4606 Calculated ΔP, Psi, psi Allwable ΔP, Psi 10 psi 14. Heater (H-01) Fungsi : Menaikkan temperatur feed dari (KD 01) ke (KD 0). Type : Shell And Tube Heat Exchanger. Bahan : Carbn Steel Gambar LC.14. Heater (H-01) Fluida Panas : Steam W 1 = ,169 kg/jam = ,879 lb/jam T 1 = 70 C = 158 F T = 159 C = 318, F Fluida Dingin : Feed Reaktr - 01 W 1 = 455,44771 kg/jam = 5401, lb/jam t 1 = 30 C = 86 F t = 60 C = 140 F Perhitungan berdasarkan Prcess Heat Transfer, D. Q. Kern. a) Beban Panas H-01 Q = ,8736 kj/hr = ,0596 Btu/hr b) Menghitung T Fluida Panas Fluida Dingin Selisih 158 suhu tinggi suhu rendah selisih 54 54