Tugas akhir prarancangan pabrik fosgen dari karbon monoksida dan gas klor kapasitas 30. 000 ton/tahun



Yüklə 5.01 Kb.
PDF просмотр
səhifə9/11
tarix28.04.2017
ölçüsü5.01 Kb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Mencari delta PT 
∆PT   =   ∆Pr + ∆ Pt 
          = 0,76604+ 0,34 
 
∆PT   =  1,10171  Psi
 
Menghitung delta Ps 
 
 
)
10
22
.
5
/(
))
1
(
(
10
2
xDexs
x
N
xDs
fxGs
Ps
+
=
D
   
                                                    ( kern 12.47) 
Ds  = diameter shell   =  17,25  in   
 
  
                 =  1,43750 ft   
 
ρ 
=  16,02681kg / m
3
 
 
 
  
=  0.99662lbm/ft
3
 
 
 
spesifik gravity    =      densitas larutan / 62.5 
 
SG        
=  0.01459 
 
 
∆Ps  
=  1,21052psi 
 

14.  Menghitung Koefisien Transfer Panas pada saat bersih ( Uc ) 
 Uc   =  
(
)
(
)
ho
hio
hioxho
+
 
 

(
)
(
)
210
98
,
253
210
98
,
253
+
x
 
         =  114,95318 Btu / hr ft
2
 F 
 
15.  Menghitung Dirt faktor ( Rd ) 
       Rd   = 
(
)
(
)
UcxUd
Ud
Uc
-
 
 
=
(
)
(
)
307
,
34
95318
,
114
307
,
34
95318
,
114
x
-
 
      =0,02045Btu / hr ft
2
 F 
 
 
 
 
Kesimpulan 
 
Tube side 
Fluida dingin ( Dowtherm SR-1 ) 
Shell side 
fluida Panas ( destilat MD-01 ) 
h outside 
253,98 
Btu/jam ft
2
 F 
210 
Uc   =  114,95318  Btu/jam ft
2
 F 
Ud   =  34,307 Btu/jam ft
2
 F 
Rd calc  =  0,020405hr ft
2
 F / Btu 
Rd req  =  0,001 hr ft
2
 F / Btu 
∆P perhitungan 
1,10171 
10 
Psi 
Psi 
∆P diijinkan 
1,21052 

Psi 
Psi 

Nt          =  178 
Length   =  16  ft 
OD         =   0,75 in 
BWG      =  10 
passes     =  4 
ID                      =  17,25  in 
Baffle spacing   =  3,45  in 
passes                 =  1 
  
  
 
 
 
 
 
 
 
 
NERACA MASSA 
 
 
 
Neraca Massa Tiap Komponen dalam Basis : 
1. Reaktor  
Asumsi : 
Basis 
 = 100 kmol/jam 
Tangki CO 
Tangki Cl2 
 
 
Reaktor 
Kondnser 
Parsial 
Separator 
 
 
 
 
MD 
Tangki phosgene 
Pengolahan 
limbah 
 
 
Cl2 
H2 


CO 
H2 

 
Cl2 
CO 
H2 

CO 
Cl2 
H2 
COCl2 

 
CO 
Cl2 
H2 
COCl2 

Cl2 
COCl2 

Cl2 
COCl2 

Cl2 
COCl2 

Umpan equimolar  = CO : Cl
2
 = 1 : 1 
Konversi 
 = 99% 
Input 
Komponen 
% wt 
BM 
kg/jam 
kmol/jam 
Arus 1 
CO 
H
2
 
98.5 
1.5 
28 

2800 
42.6396 
100 
21.3198 
Arus 2 
Cl
2
 
H
2
 
99.9 
0.1 
71 

7100 
7.1071 
100 
3.5536 
 
Jumlah 
 
 
9949,747 
224,8734 
 
Reaksi :      CO          +      Cl
2      
à COCl

   
m: 
100 kmol 
 100 kmol 
          - 
       r: 
  99 kmol 
99 kmol 
99 kmol 
      s: 
1  kmol 
1 kmol 
99 kmol 
Output  
Komponen 
BM 
kmol/jam 
kg/jam 
CO 
28 

28 
H
2
 

24,8734 
49,7467 
Cl
2
 
71 

71 
COCl
2
 
99 
99 
9801 
Jumlah 
 
125,87335  9949,747 
 
 
2. Kondenser Parsial dan Separator 

Gas H
2
 dan CO sebagai uncondensable gas semua ada di fase uap. 
Trial L/F dan kondisi operasi agar COCl
2
 yang terbuang sedikit 
komponen 
Uap ( Arus 5 ) 
  
yi=zi/((1-(L/F))+(L/F)/Ki) 
kmol 
kg 
Cl
2
 
0,03670865 
0,00105 
0,0746 
COCl
2
 
0,958380901 
0,0274 
2,7147 
Total 

0,0016 
2,7879 
 
Komponen 
Cair ( Arus 6 ) 
 
xi =yi/Ki 
kmol 
kg 
Cl

0,0100 
0,9989 
70,9254 
COCl

0,9900 
98,9726 
9798,2853 
Total 

99,97153 
9869,2108 
 
 
3. Menara Destilasi  
Asumsi : 
Kemurnian produk phosgene = 99,9 % 
COCl
2
 di destilat 0,3% umpan 
Light Key komponen 
= Cl
2
 
Heavy Key Komponen 
= COCl
2
 
Komp 
BM 
fi(kg/jam) 
di(kg/jam) 
bi(kg/jam) 
Xif 
Xid 
Xib 
Cl2 LK 
71 
70,9254 
61,1468 
9,7787 
0,00719 
0,67534 
0,001 

COCl
2
HK 
99 
9798,2853 
29,3949 
9768,8905 
0,99281 
0,32466 
0,99900 
Total 
 
9869.2108 
90,5416 
9778,6692 
1,00000 
1,00000 
1,00000 
 
 
Kapasitas Produksi : 
Kapasitas produksi 
 
= 30.000 ton/tahun 
Jumlah produksi dalam setahun  = 330 hari / tahun 
Jumlah jam kerja dalam sehari 
= 24 jam / hari 
Maka produksi dalam satu jam   = 
jam
hari
x
hari
th
x
ton
kg
x
th
ton
24
330
1000
30000
 
 
 
 
 
 
= 3787,879 kg/jam 
Neraca Massa Kapasitas Produksi : 
Faktor pengali 

s
produkbasi
roduksi
kapasitasp
  = 
6692
,
9778
8788
,
3787
 
 
 
 
= 0,3874 
Dari faktor pengali tersebut diperoleh kebutuhan pada kapasitas produksi . 
Umpan CO 
= Basis umpan CO x faktor pengali 
 
 
 
= 100 kmol x 0,3874 
 
 
 
= 38,7361 kmol 
Dengan cara yang sama diperoleh naraca massa pada kapasitas produksi  
Komp 
Arus 1 
 
Arus 2 
 
Arus 3 
Arus 4 
Arus 5 
Arus 6 
Arus 7 
Arus 8 
CO 
1084,612 

1084,612 
10.846 
10.846 



H2 
16,517 
2,753 
19,270 
19.270 
19.270 

 

Cl2 

2750,266 
2750,266 
27.503 
0.029 
27.474 
23.686 
3.788 
COCl2 



3796.529 
1.052 
3795.477 
11.386 
3784.091 

Jumlah 
1101,129 
2753,019 
3854,148 
3854.148 
31.197 
3822.951 
35.072 
3787.879 
 
 
 
 
 
 
Neraca Massa Total : 
input 
 
output 
 
Komponen 
Arus 1 
Arus 2 
Arus 5 
Arus 7 
Arus 8 
CO 
1084,612 
 
10,846 


H2 
16,517 
2,753 
19,270 


Cl2 
 
2750,266 
0,029 
23,686 
3,788 
COCl2 
 

1,052 
11,386 
3784,091 
Jumlah 
 
 
31,197 
35,072 
3787,879 
Total 
 
3854, 148 
3854,148 
 
NERACA PANAS 
 
1.   Neraca Panas HE-01 
komp 





CO 
29,556 
-6,58E-03 
2,01E-05 
-1,22E-08 
2,26E-12 
H2 
25,399 
2,10E-02 
-3,85E-05 
3,19E-08 
-8,7585E-12 

 
Tin   = 
133,9105041  K 
Tout = 
398 K 
komp 
kmol 
Cp dT (KJ/kmol) 
Q1 (KJ/jam) 
CO 
38,7361 
-4754,400 
-184167,082 
H2 
8,2585 
-4662,644 
-38506,284 
jumlah 
46,9946 
 
-222673,366 
 
    Tout   = 398  Kelvin 
    Tref   = 298 kelvin 
komp 
kmol 
Cp dT(KJ/kmol) 
Q2 (KJ/jam) 
CO 
38,7361 
2920,458 
113127,257 
H2 
8,2585 
2929,716 
24194,962 
jumlah 
46,9946 
 
137322,220 
 
 
Q Pemanas    =        Q2 - Q1 
 
                         =  359995,5855 KJ/jam 
 
Neraca panas komponen HE-01 : 
komponen 
input 
output 
CO 
-184167,082 
113127,257 
H2 
-38506,284 
24194,962 
pemanas 
359995,585   
jumlah 
137322,220 
137322,220 

 
 
2. Neraca Panas HE-02 
komp 
kmol 




Cl2 
38,7361 
30,482 
3,98E-02 
4,53E-06 
-3,24E-08 
H2 
1,3765 
25,399 
2,10E-02 
-3,85E-05 
3,19E-08 
jumlah 
40,1126   
 
 
 
 
Tin   = 
239,419 K 
Tout = 
398 K 
komp 
kmol 
Cp dT (KJ/kmol) 
Q1 (KJ/jam) 
Cl2 
38,7361 
-2397,925 
-92886,371 
H2 
1,3765 
-1690,608 
-2327,138 
jumlah 
40,1126 
 
-95213,509 
 
 
 
    Tout   = 398  Kelvin    
 Tref   = 298  kelvin 
komp 
kmol 
Cp dT(KJ/kmol) 
Q2 (KJ/jam) 
Cl2 
38,7361 
4368,198 
169207,104 
H2 
1,3765 
2929,716 
4032,782 
jumlah 
40,1126 
 
173239,886 
 

 
Q Pemanas    =        Q2 - Q1 
   =  268453,3952 KJ/jam 
 
Neraca panas komponen HE-02 :                
 
komponen 
input 
output 
Cl2 
-92886,371 
169207,104 
H2 
-2327,138 
4032,782 
pemanas 
268453,395   
jumlah 
173239,886 
173239,886 
 
3. Neraca Panas Reaktor 
a. Panas yang dibawa umpan  
 
 
Tin = 398 K   
 
Tref = 298 K 
komp 
kmol 





H
2
 
9,6350  25,399 
2,10E-02  -3,85E-05 
3,19E-08  -8,76E-12 
CO 
38,7361  29,556 
-6,58E-03 
2,01E-05 
-1,22E-08 
2,26E-12 
Cl

38,7361  30,482 
3,98E-02 
4,53E-06 
-3,25E-08 
1,31E-11 
COCl

0,0000  20,747 
1,797E-01  -2,32E-04 
1,42E-07  -3,31E-11 
Total 
87,1073 
 
 
 
 
 
komponen 
CpdT (Kj/kmol) 
m.CpdT 
(Kj/jam) 
H
2
 
25784,1 
248430 
CO 
29523,3 
1143619 
Cl

31802,5 
1231908 
COCl

24728,5 


Total 
111838 
2623957 
 
 
b. Panas reaksi pada 298 K 
   CO 
( g)
 + Cl
2 ( g)
  
     COCl
2(g)  
 
 
 
 
Data harga ∆Hf untuk masing-masing komponen pada 298 K adl sbb: 
∆Hf H
2
 
= 0 kJ/mol 
 
= 0 kj/kmol 
∆Hf   CO
 
= -110,62 kJ/mol  
= -110620 kj/kmol 
∆Hf   Cl
2
 
= 0 kJ/mol 
 
= 0 kj/kmol 
∆Hf COCl
2
  = -221,06 kJ/mol 
= -221060 kj/kmol 
(Appendik D, Coulson) 
ΔH
R
°298 
=    ΔH°P 
-       ΔH°R 
 
 
 
=  (∆Hf COCl
2
) - (∆Hf CO ) – ( ∆Hf H
2
)
 
– (∆Hf Cl
2

 
 
 
= -221060 –  (-110620) 
 
 
 
= -110440 kJ/kmol 
Qr = ΔH
R
°298 x F
AO
 x X 
Qr = -110440 kJ/kmol x 38,7361 kmol/jam x 0,99 
Qr = -4235238,89 kJ/jam 
c. Panas yang dibawa produk 
 
Tout =  423 K  
Tr = 
298  K 
 
 
komp 
kmol 





ΔH
R
°298 
Tin = 398 K 
ΔH°R
 
 
T = 298 K 
T = 298 K 
ΔH°P
 
 
Tout = 423 K 

H
2
 
9,6350  25,399 
2,10E-02 
-3,85E-05 
3,19E-08 
-8,76E-12 
CO 
0,3874  29,556 
-6,58E-03 
2,01E-05 
-1,22E-08 
2,26E-12 
Cl

0,3874  30,482 
3,98E-02 
4,53E-06 
-3,25E-08 
1,31E-11 
COCl

38,3488  20,747  1,797E-01 
-2,32E-04 
1,42E-07 
-3,31E-11 
 
48,7585 
 
 
 
 
 
 
komponen 
CpdT (Kj/kmol) 
m.CpdT (Kj/jam) 
H
2
 
32132,8 
309600 
CO 
36791,8 
14251,7 
Cl

39675,5 
15368,8 
COCl

30902,2 
1185062 
total 
139502 
1524283 
 
d. Panas yang dibawa pendingin 
QP = WP x Cp x (Tp
in
 – Tp
out

QP = 115000x  4 x (315 -303)  
      = 5334913,357 kJ/jam 
Neraca panas komponen reaktor : 
komponen 
input 
output 
H
2
 
248429,954 
309599,724 
CO 
1143619,138 
14251,714 
Cl
2
 
1231907,947 
15368,786 

COCl
2
 

1185062,351 
panas reaksi 
4235238,893 

pendingin 

5334913,357 
TOTAL 
6859195,932 
6859195,932 
 
4.  Neraca Panas Kondenser Parsial 
 
Tin   
 =    425,58 K 
 
Tdew point =    312,83 K 
 
Tout 
 =    312,16 K 
a. Menghitung H liquid pada 312,16  K 
 
 
   Cp = A + BT + CT2 + DT3   
 
 
 
   Cp =   KJoule/kmol K 
 
 
 
 
 
   T1    =  312,16 K 
   Tref = 
298 K 
komponen 




(CpdT) (kJ/kmol) 
H
2
 
50,607 
-6,11E+00 
3,09E-01 
-4,15E-04 
214783,329 
CO 
-19,312 
2,51E+00 
-2,90E-02 
1,27E-04 
23685,730 
Cl
2
 
127,601 
-6,0215E-01 
1,5776E-03 
-5,3099E-07 
1069,655 
COCl
2
 
53,075 
4,5299E-01 
-1,6986E-03 
2,8257E-06 
1608,732 
b. Menghitung entalpi penguapan pada  312,16 K   
 
 Hevap = A *( 1- T/Tc )n 
 
 
 
 
 Hevap =  Kjoule/kmol 
 
 
 
T         =    312,16  K 
komponen 

Tc  

Hevap(Kj/kmol) 

H
2
 
0,659 
33,18 
0,38 
0,000 
CO 
8,003  132,92  0,318 
0,000 
Cl
2
 
28,56  417,15  0,401 
16424,659 
COCl
2
 
35,61 
455  0,378 
22981,240 
 
 
c. Menghitung entalpi vapor pada    312,16 K 
        Hvap =  Hliquid + Hevap   
 
komponen 
HL (Kj/kmol) 
Hevap (Kj/kmol) 
Hvap(Kj/kmol) 
H2 
214783,329 
0,000 
214783,329 
CO 
23685,730 
0,000 
23685,730 
Cl
2
 
1069,655 
16424,659 
17494,313 
COCl
2
 
1608,732 
22981,240 
24589,972 
 
 
d. Menghitung H vapor pada 312,83 K  
 
 
 
 Cp = A + BT + CT2 + DT3 + ET4 
 
 
 
        Cp =   KJoule/kmol K 
 
 
 
 
        T1   =  312,16 K 
 
 
        T2   =  312,83 K 
 
 
komp 





   (CpdT) 
H2 
25,399 
2,10E-02 
-3,85E-05 
3,19E-08 
-8,76E-12 
19,407 
CO 
29,556  -6,58E-03 
2,01E-05 
-1,22E-08 
2,26E-12 
19,418 

Cl
2
 
30,482 
3,98E-02 
4,526E-06 
-3,24E-08  1,309E-11 
28,344 
COCl
2
  20,747  1,797E-01 
-2,32E-04 
1,42E-07  -3,31E-11 
38,859 
 
 
e. Menghitung H vapor total pada   312,83 K 
 
        Hv = Hliquid + Hpenguapan + Hvapor 
 
 
komponen 
Hliquid 
Hpenguapan 
Hvapor 
Hvap total 
H
2
 
214783,329 
0,000 
19,407 
214802,736 
CO 
23685,730 
0,000 
19,418 
23705,148 
Cl
2
 
1069,655 
16424,659 
28,344 
17522,657 
COCl
2
 
1608,732 
22981,240 
38,859 
24628,831 
 
 
f. Menghitung H vapor pada  
425,58 K 
 
        Cp = A + BT + CT2 + DT3 + ET4 
 
 
 
        Cp =   KJoule/kmol K 
 
 
 
        T1 = 312,16  K 
        T2 =  425,58 K 
komp 





 (CpdT) 
H2 
25,399 
2,10E-02 
-3,85E-05 
3,19E-08 
-8,76E-12  3332,781 
CO 
29,556  -6,58E-03 
2,01E-05 
-1,22E-08 
2,26E-12 
3320,406 
Cl
2
 
30,482 
3,98E-02  4,526E-06 
-3,24E-08 
1,31E-11  5031,348 
COCl
2
  20,747  1,797E-01 
-2,32E-04  1,422E-07 
-3,31E-11  7048,806 

 
 
g. Menghitung H vapor total pada   425,58 K 
        Hv = Hliquid + Hpenguapan + Hvapor 
 
 
komponen 
Hliquid 
Hpenguapan 
Hvapor 
Hvap total 
H2 
214783,329 
0,000 
3332,781 
218116,111 
CO 
23685,730 
0,000 
3320,406 
27006,137 
Cl
2
 
1069,655 
16424,659 
5031,348 
22525,661 
COCl
2
 
1608,732 
22981,240 
7048,806 
31638,777 
 
Neraca panas umpan 425,58 K 
komponen 
F (kmol/j) 
Hv (kj/kmol) 
Q (Kj/jam) 
H2 
9,635 
218116,111 
2101548,727 
CO 
0,3874 
27006,137 
10461,116 
Cl
2
 
0,3874 
22525,661 
8725,585 
COCl
2
 
38,34878 
31638,777 
1213308,409 
jumlah 
48,75850 
  
3334043,837 
 
Neraca panas pada suhu 
312,83 K
 
komponen 
F (kmol/j) 
Hv (kj/kmol) 
Q (Kj/jam) 
H2 
9,635 
214802,736 
2069624,363 
CO 
0,3874 
23705,148 
9182,443 
Cl
2
 
0,3874 
17522,657 
6787,611 

COCl
2
 
38,34878 
24628,831 
944485,540 
jumlah 
48,75850 
  
3030079,957 
 
Neraca panas pada interval I      312,16 K 
 
komponen 
V (kmol/j) 
L (kmol/j) 
HL (kj/kmol) 
Hv (Kj/kmol) 
H2 
9,635 

214783,329 
214802,736 
CO 
0,3874 

23685,730 
23705,148 
Cl
2
 
0,00041 
0,38696 
1069,655 
17494,313 
COCl
2
 
0,01062 
38,33815 
1608,732 
24589,972 
jumlah 
0,01102884 
38,7251099 
 
 
komponen 
QL (kj/j) 
QV (kj/j) 
Qtot (kj/j) 
H2 
0,000 
2069624,363 
2069624,363 
CO 
0,000 
9182,443 
9182,443 
Cl
2
 
413,909 
7,111 
421,020 
COCl
2
 
61675,799 
261,203 
61937,003 
jumlah 
62089,708 
2079075,121 
2141164,829 
 
 
h. Menghitung kebutuhan air pendingin 
T (K) 

Q= H1-H2 
425,58 
1,2183E+6 

312,83 
9,5127E+5 
2,7076E+05 
312,16 
6,2358E+4 
8,8892E+05 

 
 
1,1597E+06 
 
 
 
air masuk  =     30 
C =        303 

 
 
air keluar  =     42 
C =        315 

 
 
Q  
=     w. Cp. delta T 
 
 
 
Kebutuhan air pendingin  ( w ) = Q/(cp.delta T)   
 
 
 
 
   = 
1,1597E+06 
KJ/jam 
 
 
 
 
                
 
              4,2 kJ/kg.K    x 
(315 - 303) K 
                            
  =         23098 kg/j   =   50876,651 
lb/j 
Neraca panas komponen Kondenser Parsial 
Komponen 
input 
output  
H2 
2101548,727 
2069624,363 
CO 
10461,116 
9182,443 
Cl2 
8725,585 
421,020 
COCl2 
1213308,409 
61937,003 
Pendingin 
 
1192879,008 
total 
3334043,837 
3334043,837 
 
5. Neraca Panas Menara Destilasi-01 
 a. Menghitung Entalpi umpan 
 
 
     umpan subcooled 
 
 
 
     Cp = A + BT + CT2 + DT3  
 
 
 
     Cp =   KJoule/kmol K 
 
 
 

    Tref    =    298   K          
 
    Tfeed  =  312,163 K 
Komponen 
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©azkurs.org 2016
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə