Komp
A
B
C
D
µi
Zi(fr.mas)
µi.zi
Cl2 LK
-0.7681
151,40
-8,0650E-04
4,0750E-07
0,29313
0,001
0,0003
COCl2 HK
-5.99
893,28
1,2942E-02
-1,4515E-05
0,25259
0,999
0,2523
1,000
0,2526
µi pada T
BOTTOM
= 330,97 K adalah sebesar 0,2526 cp = 0,2526 mNs/m
2
V
L
A.
MENENTUKAN JENIS DAN UKURAN PACKING
1.
Bahan Packing
Cairan yang dipakai bersifat korosif, oleh sebab itu dipilih bahan keramik.
2.
Jenis Packing
Jenis packing yang dipilih adalah Raschig Rings, karena harganya murah
(ekonomis), paling populer, dan paling umum digunakan.
3.
Ukuran Packing
Ukuran packing yang dipakai = 1 in = 2,54 cm
Ukuran packing tersebut harus memenuhi syarat nantinya, yaitu :
Diameter kolom = 1 – 3 ft (Coulson, hal 483)
Dari data Tabel 13.1 Wankat, diperoleh data-data :
f
= 155
α
= 0,53
β
= 0,22
B.
MENENTUKAN DIAMETER KOLOM BAGIAN ATAS MENARA
Mencari
ρ
water = P . BM / T
= 5 atm x 78,1785 gr/gmol
303,32 K x 82,05 atm.cm
3
/gmol.K
= 1,2887 gr/ cm
3
Ψ = ρ
water
/ ρ
liquid
=
1,2887 gr/ cm
3
= 2,1098
0,6108 gr/ cm
3
Menentukan parameter aliran ( F
LV
)
F
LV
=
ρl
(Wankat, hal 421)
ρv
dari hasil hitungan diperoleh F
LV
= 0,15763
Menentukan Pressure Drop (∆P)
Untuk batasan ∆P antara 0,48 – 0,96 in water/ft packing
(Coulson)
Pressure Drop (∆P) didesain sebesar 0,5 in water/ft packing (Wankat)
Menentukan Diameter menara
Mengeplotkan F
LV
dan ∆P pada Figure 13.4 Wankat, diperoleh :
(V’
2
.f.ψ.μ
2
) = 0,06
(ρv.ρl.gc)
Dari hasil perhitungan didapatkan nilai V’ = 1,5015 lbm/ft
2
s
Luas Kolom: Ac = V / V’
= 0,7986 lbm/s
1,5015 lbm/ft
2
s
= 0,5319 ft
2
Sehingga nilai Diameter kolom dapat dicari,
Ac =
π
Dc
2
/ 4
→
Dc
=
4. Ac /
π
= 4 . 0,5319 ft
2
3,14
= 0,8231 ft
= 0,251 m
C.
MENENTUKAN DIAMETER KOLOM BAGIAN BAWAH MENARA
Mencari
ρ
water = P . BM / T
= 5 atm x 98,961 gr/gmol
330,97 K x 82,05 atm.cm
3
/gmol.K
= 1,4950 gr/ cm
3
Ψ = ρ
water
/ ρ
liquid
=
1,4950 gr/ cm
3
= 2,6445
0,5653 gr/ cm
3
Menentukan parameter aliran ( F
LV
)
V
L
F
LV
=
ρl
(Wankat, hal 421)
ρv
dari hasil hitungan diperoleh F
LV
= 0,6134
Menentukan Pressure Drop (∆P)
Untuk batasan ∆P antara 0,48 – 0,96 in water/ft packing
(Coulson)
Pressure Drop (∆P) didesain sebesar 0,5 in water/ft packing (Wankat)
Menentukan Diameter menara
Mengeplotkan F
LV
dan ∆P pada Figure 13.4 Wankat, diperoleh :
(V’
2
.f.ψ.µ
2
) = 0,02
(ρv.ρl.gc)
Dari hasil perhitungan didapatkan nilai V’ = 0,8325 lbm/ft
2
s
Luas Kolom: Ac = V / V’
= 1,0109 lbm/s
0,8325 lbm/ft
2
s
= 1,2143 ft
2
Sehingga nilai Diameter kolom dapat dicari,
Ac =
π
Dc
2
/ 4
→
Dc
=
4. Ac /
π
= 4 . 1,2143 ft
2
3,14
= 1,2437 ft
= 0,379 m
D.
MENENTUKAN TINGGI MENARA
Untuk menentukan tinggi packing dilakukan dengan pendekatan HETP/High
Equivalent to a Theoretical Plate (HETP Approach)
HETP = 0,4 – 0,5 m
(Coulson, hal 484)
Diambil harga HETP = 0,46 m = 1,5 ft
Telah didapat dari perhitungan sebelumnya bahwa jumlah plate = 31 plate,
Sehingga dapat dicari tinggi packing :
H = N x HETP
(persamaan 13.1,Wankat)
= 31 x 1,5 m
= 46,5 ft
= 14,17 m
E.
MENENTUKAN TEBAL SHELL BAGIAN ATAS MENARA
Bahan yang digunakan : High Alloy Steel SA-204 grade C
Dari Brownell, diperoleh spesifikasi bahan sebagai berikut :
Allowable stress (f) = 18,750 psi
(Tabel 13-1)
Joint Efficiency (E) = 0,8
Welded
= Double welded butt joined without backing strip
Faktor korosi (C)
= 0,125 in
(Tabel 13-2)
Diambil over design sebesar 10 %, maka :
P operasi = 1,1 x P
= 1,1 x 5 atm
= 5,5 atm = 80,85 psi
Jari-jari (r) = ½ Diameter
= ½ . 0,8231 ft
= 0,4116 ft = 4,9387 in
Sehingga dapat ditentukan tebal shell,
Ts = + C
P
E
f
6
,
0
.
P.r
-
= 80,85 psi x 4,9387 in + 0,125 in
(18,750 psi x 0,8)-(0,6 x 80,85 psi)
= 0,1517 in
Digunakan tebal shell standar = 3/16 in = 0,1875 in
F.
MENENTUKAN TEBAL SHELL BAGIAN BAWAH MENARA
Bahan yang digunakan : High Alloy Steel SA-204 grade C
Dari Brownell, diperoleh spesifikasi bahan sebagai berikut :
Allowable stress (f) = 18.750 psi
(Tabel 13-1)
Joint Efficiency (E) = 0,8
Welded
= Double welded butt joined without backing strip
Faktor korosi (C)
= 0,125 in
(Tabel 13-2)
Diambil over design sebesar 10 %, maka :
P operasi = 1,1 x P
= 1,1 x 5 atm
= 5,5 atm = 80,85 psi
Jari-jari (r) = ½ Diameter
= ½ . 1,2437 ft
= 0,6219 ft = 7,4623 in
Sehingga dapat ditentukan tebal shell,
Ts = + C
(Brownell&Young)
= 80,85 psi x 7,4623 in + 0,125 in
(18.750 psi x 0,8)-(0,6 x 80,85 psi)
= 0,1654 in (Digunakan tebal shell standar =3/16 in=0,1875in)
G.
MENENTUKAN DIMENSI HEAD BAGIAN ATAS MENARA
Tipe Head
= Torispherical Dished Head
Bahan
= Low-Alloy Steel SA-204 grade C
Dari Brownell diperoleh spesifikasi bahan :
Allowable stress (f) = 18.750 psi
(Tabel 13-1)
Joint Efficiency (E) = 0,8
P
E
f
6
,
0
.
P.r
-
icr
r
Welded
= Double welded butt joined without backing strip
Faktor korosi (C)
= 0,125 in
(Tabel 13-2)
Outside Diameter (OD):
OD = (2 x ts) + ID
= (2 x 0,1875 in) + 0,98775 in
= 10,2525 in (digunakan OD standar = 12 in)
Dari Tabel 5.7 Brownell, untuk OD = 12 in dan ts = 0,1875 in, diperoleh :
r
= 12 in
icr = 0,75 in
Maka nilai faktor stress dapat dihitung :
W = ¼ .(3 + )
(persamaan 5.7 Brownell)
= 1,75 in
Sehingga tebal head (th) dapat dihitung :
Ts = + C
(persamaan 7.7 Brownell)
= 0,1816 in
Digunakan tebal head standar = 0,1875 in
H.
MENENTUKAN DIMENSI HEAD BAGIAN BAWAH MENARA
Tipe Head
= Torispherical Dished Head
Bahan
= Low-Alloy Steel SA-204 grade C
Dari Brownell diperoleh spesifikasi bahan :
Allowable stress (f) = 18.750 psi
(Tabel 13-1)
Joint Efficiency (E) = 0,8
Welded
= Double welded butt joined without backing strip
P
E
f
2
,
0
.
.
2
P.r.W
-
icr
r
Faktor korosi (C)
= 0,125 in
(Tabel 13-2)
Outside Diameter (OD):
OD = (2 x ts) + ID
= (2 x 0,1875 in) + 14,9244 in
= 15,2994 in (digunakan OD standar = 16 in)
Dari Tabel 5.7 Brownell, untuk OD = 16 in dan ts = 0,1875 in, diperoleh :
r
= 15 in
icr = 1 in
Maka nilai faktor stress dapat dihitung :
W = ¼ .(3 + )
(persamaan 5.7 Brownell)
= 1,7182 in
Sehingga tebal head (th) dapat dihitung :
Ts = + C
(persamaan 7.7 Brownell)
= 0,1945 in
Digunakan tebal head standar = 0,25 in
I.
MENENTUKAN TINGGI HEAD BAGIAN ATAS MENARA
Diameter = 0,8231 ft = 9,8775 in
Dari tabel 5.8 Brownell untuk harga th = 0,1875 in,maka harga sf =1,5-2,25 in
Dipilih : sf = 2 in
icr = 0,75 in
r = 12 in
J.
MENENTUKAN TINGGI HEAD BAGIAN BAWAH MENARA
P
E
f
2
,
0
.
.
2
P.r.W
-
Perhitungan diameter menara
Uap
Kecepatan aliran uap, V = 1522,0654 lb/jam
Q = V/(3600
r
v
)
= 1,2352 ft
3
/s
Cairan
Kecepatan aliran cairan, L = 19810,3352 lb/jam
q = L/
r
l
= 177,554 ft
3
/jam
Surface tension,
s = 14,4077 dyne/cm
Kapasitas Uap
Fl
v
= (L/V) (
r
l
/
r
v
)
0,5
= 0,7209
asumsi tray spacing = 0,3 m
Fl
v
= 0,7209
Dari fig 11,27 (Coulson, vol 6), diperoleh K
1
= 0,03
Koreksi, K
1cor
= K
1
(
s/20)
0,2
= 0,0281
Unf = K
1cor
((
r
l
-
r
v
)/
r
v
)
0,5
= 0,5065 ft/s
Flooding, F
*
= 80 %
Un = F
*
Unf
= 0,4052 ft/s
Downcomer area = 12 %
Luas menara, At = Q/(0,88 Un)
= 3,4641 ft
2
Diameter menara, Dt = (4.At/
p)
0,5
= 2,1007 ft
Dipilih Dt = 2,1707 ft
At = 3,4641 ft
2
Menentukan tinggi menara
Jumlah plate dalam menara
= 23
Jarak antar plate
= 0,3 m
Jarak tray teratas sampai head
= 3 ft
Jarak tray terbawah sampai dasar
= 3 ft
Penyangga menara
= 6
Tinggi menara total
= 32,67 ft
PLATE DESIGN
Bagian atas feed point :
Diameter column, Dc
= 0,6403 m
Luas Column, Ac
= 0,3218 m
2
Downcomer area, Ad = 0,12 Ac
= 0,0386 m
2
Net area, An = Ac – Ad
= 0,2832 m
2
Active area, Aa = Ac – 2Ad
= 0,2446 m
2
Hole area, Ah (diambil 4 % Aa)
= 0,0098 m
2
Panjang weir (l
w
)
= 0,76 x 0,6403 m
=0,4866 m
Diambil tinggi weir (h
w
)
= 50 mm
Hole diameter
= 3 mm
Plate thickness
= 3 mm
Check weeping
Kecepatan cairan maksimum = 0,0555 kg/s
Kecepatan minimum cairan pada 80% turndown = 0,8 x 0,0555 = 0,0444 kg/s
ú
û
ù
ê
ë
é
=
w
l
w
ow
l
L
h
.
750 r
maksimum h
ow
= 1,6515 mm liquid
minimum h
ow
= 1,4232 mm liquid
pada kecepatan minimum h
w
+ h
ow
= 51,4232 mm liquid
dari fig 11.30 (Coulson) diperoleh K
2
= 30
(
)
(
)
( )
5
.
0
2
min
4
.
25
9
.
0
v
h
h
d
K
u
r
-
-
=
= 6,3107 m/s
kecepatan actual minimum uap :
0098
.
0
)
0789
.
0
).(
0
8
.
0
(
=
= 6,4513 m/s
jadi kecepatan operasi > weep point
Plate pressure drop
·
Dry plate drop
s
m
u
h
/
0642
,
8
0098
,
0
0789
,
0
=
=
dari fig 11.34 untuk tebal plate : diameter plate = 1
04
.
0
=
»
a
h
p
h
A
A
A
A
: C
o
= 0,795
pers 11.88
l
v
o
h
d
C
u
h
r
r
2
51
ú
û
ù
ê
ë
é
=
= 11,5584 mm liquid
·
Residual head
l
r
h
r
3
10
5
.
12
=
= 11,3240 mm liquid
Total plate pressure drop h
t
= h
d
+ (h
w
+ h
ow
) + h
r
= 74,5339 mm liquid
Downcomer liquid back up
Downcomer pressure loss
Diambil h
ap
= h
w
– 10 = 40 mm
Luas dibawah apron, A
ap
= h
ap
. l
w
= (40 10
-3
) (0,4866) = 0,0195 m
2
Nilai A
ap
< A
d
= 0,3579 m
2
, sehingga digunakan nilai A
ap
ke pers 11,92
2
.
166
ú
û
ù
ê
ë
é
=
m
l
wd
dc
A
L
h
r
2
)
0195
.
0
)(
8529
.
1103
(
0555
.
0
166
ú
û
ù
ê
ë
é
=
= 1,1036 mm
Back up in downcomer
h
b
= (h
w
+ h
ow
) + h
t
+ h
dc
= 127,289 mm = 0,127 m
h
b
< 0,5 (jarak plate+tinggi weir), sehingga jarak tray memenuhi syarat
Check residence time
wd
l
bc
d
r
L
h
A
t
r
=
= 97,50103507 s
t
r
> 3 s, memenuhi syarat
Check entrainment
Flooding = 80%
Flv = 0,0136
Dari fig 11.29 diperoleh
Y = 0,018
Y < 0,1 memenuhi syarat
Perforated area
L
w
/D
c
= 0,76
Dari fig 11.32 didapat
q
c
= 99
°
Panjang rata-rata unperforated edge strips
= (0,6403 – 50 10
-3
)
p , (180-99)/180 =0,8345 m
Luas unperforated edge strips = 50 10
-3
. 0,8345
= 0,0417 m
2
Luas calming zone = 2 (50 10
-3
) (0,4866 - 2(50 10
-3
))
= 0,0387 m
2
A
p
= 0,2446 – (0,0417+0,0387)
= 0,1642 m
2
A
h
/A
p
= 0,06
Dari fig, 11,33, d
h
/I
p
= 3,6
Luas 1 hole =
p(3)
2
/4 = 7,0686 mm
2
Jumlah hole = 1385
Bagian bawah feed point :
Diameter column, Dc
= 0,6403 m
Luas Column, Ac
= 0,3218 m
2
Downcomer area, Ad = 0,12 Ac
= 0,0386 m
2
Net area, An = Ac – Ad
= 0,2832 m
2
Active area, Aa = Ac – 2Ad
= 0,2446 m
2
Hole area, Ah (diambil 2,5 % Aa)
= 0,0061 m
2
Panjang weir (l
w
)
= 0,76 x 0,6403 m
=0,4866 m
Diambil tinggi weir (h
w
)
= 50 mm
Hole diameter
= 3 mm
Plate thickness
= 3 mm
Check weeping
Kecepatan cairan maksimum = 2,4961 kg/s
Kecepatan minimum cairan pada 80% turndown = 0,8 x 2,4961 = 1,9969 kg/s
ú
û
ù
ê
ë
é
=
w
l
w
ow
l
L
h
.
750 r
maksimum h
ow
= 15,1482 mm liquid
minimum h
ow
= 13,0544 mm liquid
pada kecepatan minimum h
w
+ h
ow
= 63,0544 mm liquid
dari fig 11.30 (Coulson) diperoleh K
2
= 30,42
(
)
(
)
( )
5
.
0
2
min
4
.
25
9
.
0
v
h
h
d
K
u
r
-
-
=
= 4,3818 m/s
kecepatan actual minimum uap :
0061
.
0
)
035
.
0
).(
0
8
.
0
(
=
= 4,5789 m/s
jadi kecepatan operasi > weep point
Plate pressure drop
·
Dry plate drop
s
m
u
h
/
7236
,
5
0061
,
0
035
,
0
=
=
dari fig 11.34 untuk tebal plate : diameter plate = 1
025
.
0
=
»
a
h
p
h
A
A
A
A
: C
o
= 0,78
pers 11.88
l
v
o
h
d
C
u
h
r
r
2
51
ú
û
ù
ê
ë
é
=
= 8,4249 mm liquid
·
Residual head
l
r
h
r
3
10
5
.
12
=
= 6,9947 mm liquid
Total plate pressure drop h
t
= h
d
+ (h
w
+ h
ow
) + h
r
= 80,5678 mm liquid
Downcomer liquid back up
Downcomer pressure loss
Diambil h
ap
= h
w
– 10 = 40 mm
Luas dibawah apron, A
ap
= h
ap
. l
w
= (40 10
-3
) (0,4866) = 0,0608 m
2
Nilai A
ap
< A
d
= 0,0386 m
2
, sehingga digunakan nilai A
ap
ke pers 11.92
2
.
166
ú
û
ù
ê
ë
é
=
m
l
wd
dc
A
L
h
r
2
)
0195
.
0
)(
0687
,
1787
(
4961
,
2
166
ú
û
ù
ê
ë
é
=
= 0,8517 mm
Back up in downcomer
h
b
= (h
w
+ h
ow
) + h
t
+ h
dc
= 146,5677 mm = 0,147 m
h
b
< 0,5 (jarak plate+tinggi weir), sehingga jarak tray memenuhi syarat
Check residence time
wd
l
bc
d
r
L
h
A
t
r
=
= 4,0624 s
t
r
> 3 s, memenuhi syarat
Check entrainment
Flooding = 80%
Flv = 0,7209
Dari fig 11.29 diperoleh
Y = 0,005
Y < 0,1 memenuhi syarat
Perforated area
L
w
/D
c
= 0,76
Dari fig 11.32 didapat
q
c
= 99
°
Panjang rata-rata unperforated edge strips
= (0,6403 - 50 10
-3
)
p (180-99)/180 = 0,8345 m
Luas unperforated edge strips = 50 10
-3
. 0,8345
= 0,0417 m
2
Luas calming zone = 2 (50 10
-3
) (0,4866 – 2 (50 10
-3
))
= 0,0387 m
2
A
p
= 0,2466 – (0,0417+0,0387)
= 0,1642 m
2
A
h
/A
p
= 0,0372
Dari fig, 11,33, d
h
/I
p
= 4
Luas 1 hole =
p(3)
2
/4 = 7,0686 mm
2
= 7,0686 10
-6
m
2
Jumlah hole = 0,0061/7,0686 10
-6
= 866
Menghitung Pressure Drop
DP
t
= 9,81 10-3 h
t
r
l
Bagian atas feed point
(
DP
t
)
a
= 9,81 10
-3
(74,5339)(1103,8529)(5)
= 4035,5623 Pa = 4,035 kPa
= 0,0398 atm
Bagian bawah feed point
(
DP
t
)
b
= 9,81 10
-3
(80,5678)(1787,0687)(16)
= 22599,1312 Pa = 22,6 kPa
= 0,2230 atm
pressure drop
DP
t
= (
DP
t
)
a
+ (
DP
t
)
b
= 0,2628 atm
MENGHITUNG TEBAL SHELL MENARA
Bahan : Carbon steel SA 283 Grade C
f allowable = f = 12650 psi
corrosion allowance, c = 0,125 in
joint efficiency, E = 0,8
tebal dinding dihitung dengan persamaan 13.1 (Brownel and Young)
c
p
fE
d
p
t
s
+
-
=
2
.
1
2
.
dengan :
ts = tebal dinding, in
p = tekanan dalam menara, psi
d = diameter dalam menara, in
tekanan internal diambil 1,2 kali untuk faktor keamanan
didapat ts = 0,1699 in
digunakan tebal standar 3/16 in
MENGHITUNG TEBAL HEAD
Bentuk Head : Torispherical dished head
Persamaan 13.10 (Brownel and Young)
c
p
fE
r
p
t
c
+
-
=
1
.
0
885
.
0
min
didapat tmin = 0,1857 in
digunakan tebal standar 3/16 in
Dostları ilə paylaş: |