BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Dalam proses produksi Asam Sulfat banyak menimbulkan panas. Untuk mengambil panas yang ditimbulkan oleh proses reaksi dalam pabrik asam sulfat tersebut digunakan Heat Exchanger tipe Shell & Tube. Hasil pencampuran asam sulfat dan penambahan air atau upa air akan menimbulkan panas. Panas hasil reaksi tersebut harus diambil dan diserap menggunakan air. Asam yang bersuhu lebih panas akan dilewat kan melalui sisi shell. Proses yang terjadi pada perpindahan panas dalam sistem pembuatan asam sulfat adalah adanya asam sulfat (H 2 SO 4 ) yang dipompa ke drying tower dan absorbtion 1 dan 2 dan pada saat yang bersamaan di drying tower di tiupkan udara yang mengandung uap air dengan suhu 35 o C, sedangkan di absorption tower 1 dan 2 ditiupkan gas SO 3 sehingga terjadi reaksi kimia di dalam drying tower dan absorption tersebut yang menimbulkan panas di cairan asam sulfat (H 2 SO 4 ), dan hasil reaksi asam sulfat (H 2 SO 4 ) tersebut mencapai 75 o C dengan tekanan sekitar 1 atm. Karena siklus tersebut terjadi terus menerus selama proses produksi asam sulfat berlangsung, maka panas yang terjadi akan semakin meningkat, dan untuk menghindari panas yang berlebihan atau overheat 1
diperlukanya heat exchanger yang sesuai kapasitas dan dapat mengontrol temperatur yang diinginkan selama proses produksi. Disinilah proses perpindahan panas berlangsung, asam dari drying tower dan absobtion tower yang mengalami reaksi kimia memiliki temperatur 75 o C dan harus diturunkan temperaturnya hingga mencapai 55 o C dengan total asam sulfat yang akan didinginkan 110.111 kg/jam, air pendingin yang dibutuhkan untuk menurunkan temperatur mempunyai T 3 o C mencapai 81.306 kg/jam, dengan perhitungan dimensi heat exchaner yang ada. Air yang merupakan fluida pendingin memiliki temperatur 33 o C sebelum melewati HE dan 36 o C setelah melewati heat exchanger tersebut. 1.2 Rumusan Masalah 1) Menentuan diameter tube yang lebih baik yaitu dengan hasil perhitungan jumlah tube yang lebih sedikit apakah tube dengan diameter ¾ atau tube dengan diameter 1 yang mempunyai hasil yang lebih baik. 2) Menentukan besarnya pitch ratio yang paling baik apakah pitch ratio 1,25 ataukan pitch ratio 1,5 yang mempunyai hasil yang paling baik yaitu yang memberikan pengaruh terhadap jumlah tube yang paling sedikit. 3) Menentukan bentuk layout yang lebih baik terhadap jumlah tube yang paling sedikit apakah bentuk layout 60 o ataukah bentuk layout 90 o yang mempunyai pengaruh terhadap jumlah tube paling sedikit. 4) Menentukan diameter tube yang lebih baik terhadap perhitungan diameter shell apakah tube dengan diameter ¾ atau tube dengan diameter 1 yang 2
mempunyai pengaruh terhadap diameter shell yaitu dengan diameter shell yang lebih kecil. 5) Dari hasil analisa perhitungan alat penukar panas tipe shell & tube ini manakah yang lebih baik dilihat dari pengaruh kecepatan aliran, pitch ratio, dan bentuk layout yang mempunyai pengaruh terbaik yaitu dengan jumlah tube paling sedikit dan diameter shell yang lebih kecil. 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan analisa perhitungan alat penukar panas tipe shell & tube yang dilakukan penulis adalah untuk mengetahui kebutuhan yang paling baik yaitu dengan hasil perhitungan analisa yang menghasilkan perhitungan dengan jumlah tube dan diameter shell yang paling sedikit pada heat exchanger tipe shell & tube ini. 1.4 Batasan Masalah Pada penulisan tugas akhir ini penulis mempunyai beberapa batasan masalah dalam perhitungan heat exchanger tipe shell & tube pada industri asam sulfat yaitu dengan batasan sebagai berikut : 3
Tabel 1. 1 Batasan design heat exchanger Batasan Design Kecepatan aliran di dalam tube Ukuran tube 0,8 1,3 m/s 1 do : 0,019 m di : 0.016 m 3/4 do : 0.0254 m di : 0,0299 m Tube lay-out 60 o dan 90 o Jarak antar tube 1,25 1,5 Jarak antar Baffles Susunan tube Panjang tube 0,5 0,6 diameter shell 60 o CL=0,87 dan 90 o CL=1 2 m 1.5 Sistematika Penulisan Untuk mempermudah penulisan, penyajian dan memperoleh gambaran yang lebih jelas dalam penulisan tugas akhir ini, maka penulis menyusun dalam beberapa bab yang berurutan yaitu sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini berisikan tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan dan ruang lingkup penelitian, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan. 4
BAB II LANDASAN TEORI Pada bab ini berisikan tentang teori dasar yang menunjang dan berhubungan dengan perpindahan panas pada Heat Exchanger shell and tube. BAB III METODE PENELITIAN Pada bab ini berisikan tentang bagaimana cara penyelesaian analisa perhitungan alat penukar panas tipe shell & tube pada industri asam sulfat BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Pada bab ini berisikan tentang perhitungan dan penyelesaian dari analisa perhitungan alat penukar panas tipe shell & tube pada industri asam sulfat. BAB V SIMPULAN DAN SARAN Pada bab ini berisikan tentang simpulan dan saran penulis tentang analisa perhitungan alat penukar panas tipe shell & tube pada industri asam sulfat. DAFTAR PUSTAKA DAFTAR ACUAN LAMPIRAN 5