TK3101-01 Proses Pemisahan Kelas 01 Semester I Tahun 2016-2017 Tugas Rancangan Tray Column Kelompo ! TC-2016-03 "ama #an "I$ anggota elompo yang ati% menger&aan Tugas TC-2016 "o 1 2 3 4
"I$ 130 14 002 130 14 017 130 14 032 130 14 047
" a ma The Arif Setio Nugroho Gallo Ibnu Fajar Ahmus Mufti a!obus u"a Satria S#ai$
'sulan (a#)al Presentasi * '&ian +isan ! %a!tu #ang "iusul!an antara tanggal 1 sam&ai 11 No&ember 201' a"alah #ang "itan"ai (catatan: kelompok wajib mengisi minimal 30 kemungkinan waktu "engan tulisan , tulisan , presentasi yang tersebar tersebar minimal pada 5 tanggal yang berbeda, bila tidak tidak bisa memenuhi ketentuan beri alasan)( alasan)( Senin 31-102016 ,,,,
Selasa 1-11-2016
Ra.u 2-11-2016
Kamis 3-11-2016
(um/at -11-2016
,,,,
,,,,
,,, ,
,,,,
,,,,
,,,,
,,,,
A
,,,,
,,,,
,,,,
,,,,
A
,,,,
,,,,
,,,,
,,,,
A
,,,,
,,,,
,,,,
,,,,
A
,,,,
,,,,
,,,,
,,,,
A
,,,,
,,,,
,,,,
,,,,
,,, ,
,,,,
,,,,
,,,,
,,,,
,,, ,
A
,,,,
,,,,
,,,,
,,, ,
,,,,
,,,,
,,,,
,,,,
,,, ,
A
)atu
Senin 7-11-2016
Selasa -11-2016
Ra.u -11-2016
0)(00*0+(00 0+(00*10(00 10(00*11(00 11(00*12(00 12(00*13(00 13(00*14(00
,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,,
A A A A A A
,,,, A A A A A
Kamis 10-112016 ,,,, A A A A A
(um/at 11-112016 ,,,, , , ,, , , ,, , , ,, , , ,, , , ,,
)atu 0)(00* 0+(00 0+(00* 10(00 10(00* 11(00 11(00* 12(00 12(00* 13(00 13(00* 14(00 14(00* 1-(00 1-(00* 1'(00 1'(00* 17(00 17(00* 1)(00
1
14(00*1-(00 1-(00*1'(00 1'(00*17(00 17(00*1)(00
,,,, ,,,, ,,,, ,,,,
A A A A
A A A ,,,,
,,,, ,,,, ,,,, ,,,,
, ,,, A , ,,, A
.umlah !emung!inan !emung!inan %a!tu #ang "iusul!an / 32 .umlah tanggal #ang #ang berisi !emung!inan !emung!inan %a!tu #ang "iusul!an "iusul!an / '
2
14(00*1-(00 1-(00*1'(00 1'(00*17(00 17(00*1)(00
,,,, ,,,, ,,,, ,,,,
A A A A
A A A ,,,,
,,,, ,,,, ,,,, ,,,,
, ,,, A , ,,, A
.umlah !emung!inan !emung!inan %a!tu #ang "iusul!an / 32 .umlah tanggal #ang #ang berisi !emung!inan !emung!inan %a!tu #ang "iusul!an "iusul!an / '
2
KT"T'" T'4S ,"4 5IRIK"
TI5K 5 $5I8IKSI P5 KT"T'" T'4S
3
89ro:ee 5es:ri&t 8Fun:(; "; Sheet No(
MN TA 5ATA S6T
PRTI"4 5T T= INSI5 INSI5 5IAMT 5IAMT 8mm; TA TA S9A S9A 8mm; 8mm; TTA TTA TA TAS IN STIN
TP
TT$
1
R TP "5 TT$
2
)4'>2
)4'>2
3
'00
'00
4
13
13
'
I"TR"+ C"5ITI"S T TR, "'$R
7 ?A9 T TA
)
AT 8!g@hr;
-))3>47)
1+)7>1'1
+
5NSIT 8!g@m3;
-'>+1
70>')
10
9SS 8ar a;
24
24
11
TM9A TM9AT 80;
'3>2-
12'>37
12
IBI5 FM TA
13
AT 8!g@hr;
'100>030
+100>7'4
14
5NSIT 8!g@m3;
421>)
41)>'
1-
TM9A TM9AT 80;
'1>-)
11'>03
1'
?ISSIT 8:9; NM F IBI5 F= 9AT6S
0>07
0>07
17
1
1
1) 1+
TC9"IC+:$C9"IC+ 5T
20 T= MAN6 MAN6 INSI5 5IAMT
21
TA TA MATIA MATIA
arbon Steel
arbon Steel
22
TA TA T6ICNSS T6ICNSS 8mm;
-
-
23
6 5IAMT 8mm;
4>2
4>2
24
5=NM AA 8m2; SS*STINA SS*STINA AA 8m2;
0>171-
0>1)2)
2-
0>-'2
0>-'2
2'
6 AA 8m2;
0>0131-
0>011)
27
NT AA 8m2;
0>3+0-
0>20)'
2)
ATI? AA 8m2;
0>21+
0>1+')
2+ 4
30 NM F 6S 9 TA TA
+-1
)-3
31
=I NGT6 8mm;
7-3
7-3
32
=I 6IG6T 8mm; S99T ING SID 8mm;
40
40
33
10
10
34
A9N 6IG6T 8mm;
30
30
33'
5AT F NBI
5AT F 5
3)
5G N(
3+
5 No( MANFAT
40 41
"TS 81; INTNA ?A9 AN5 IBI5 A5INGS AT T6 IMITTING STINS A BI5 T NS 99 TA 5SIGN( 5NSITIS A BI5 AT ATA INSI5 T= N5ITINS F TM9A TM9AT AN5 9SS 9SS ?ISSIT ?ISSIT IS NT BI5 BI5 NSS NSS GAT GAT T6AN 0(7 :9
42 43
44 44'
82; SS T 5IMNSIN 5IMNS IN NITS =6I6 5 NT A99 A99( TA TA S99I S99 I T A5?IS
47 4)
R$RKS
4+ -0 -1 -2
9re&are " he:!e " A&&roE e" 5at e SerEi:e
ngineeri 9ro:e ng ss
3
'
7
2
-
)
1 ?
4 ?
#
om&an#
A&& r(
5at e
+
#
A&& r(
5at e
A""ress
' 0
'1
'2
9roje:t No
'3 5
BAB I PERHITUNGAN METODE PINTAS (Fenske – Underwood-Gilliand
!"# $ondisi aliran %roses
Tabel 1.1 Data Laju Alir dan Komposisi di Setiap Aliran $OMP -2 -3 i0-4
*i+, +.+24 +.4321 +.2222
i+D +.+553 +.'1/' +.+24/
i+B +.++++ +.+3'+5 +.3/15
n0-4 i0-5 n0-5
+.14/1 +.+'// +.+41
+.+++' +.++++ +.++++
+.2,+ +.1/5 +.133'
LA
1.++++
1.++++
1.++++
,i 2.++++ 35 1/ 12.+++ + /.++++ ,.++++ /1.+++ +
di 2.++++ 33.25 +.'
.i +.++++ 1.5 1.1
+.+31 +.++++ +.++++
11.',/3 /.++++ ,.++++
3,.1/1
44./1/3
Komponen dengan massa molar lebih besar dari propana mengalir turun ke sisi bottom dan keluar sebagai produk baah. Asumsi ini didasarkan pada si!at kemudahan menguap (volatility) "ang sebanding dengan titik didih suatu komponen. Komponen dengan massa molar lebih ke#il memiliki titik didih lebih rendah pula$ sehingga %olatilitas komponen tersebut relati! lebih tinggi. &ropana "ang terbaa ke aliran distilat seban"ak '1( dari propana dalam umpan$ sehingga pertimbangan di)!i komponen dengan massa molar lebih rendah daripada propana harus lebih rendah daripada di)!i propana merupakan keputusan "ang logis. !"! Penen&'an Tekanan O%erasi
*erdasarkan ketentuan "ang diberikan$ pada kasus ini tekanan operasi adalah 24++ k&a dan dianggap isobarik. !" Penen&'an Te)%era&'r Bottom dan Dis&ila&
,
ilai tetapan kesetimbangan 6K7 setiap komponen di#ari pada pada berbagai rentang temperatur dengan tekanan operasi 24++ k&a melalui kur%a "ang ditunjukkan pada kur%a De&riester hidrokarbon dibaah ini melalui curve fitting .
8ambar 1.1 K0value idrokarbon 9ingan pada Tekanan dan Temperatur tertentu
'(000
-(000
f8,; 0(03, H 0(7 1
2 inear 82;
4(000
3 inear 83; i*4 inea r 8i*4;
3(000
n*4 inear 8n*4;
f8,; 0(02, * 0(1' 0(++
i*-
2(000
inea r 8i*-; n*-
f8,; 0(01, * 0(1+ f8,;0(++ 0(01, * 0(22
1(000
0(000 20
inear 8n*-;
0(++ f8,; f8,; 0(01, 0(01, ** 0(17 0(1) 0(+) 0(+) 40
'0
)0
100
120
140
1'0
8ambar 1.2 Kur%a Temperatur terhadap ilai K Tiap Komponen pada Tekanan 24++ k&a asil curve fitting nilai K sebagai !ungsi T kemudian din"atakan dalam persamaan seperti gambar di atas. Selanjutn"a$ dengan menggunakan !itur Goal Seek, dapat di#ari nilai temperatur distilat dan bottom dengan melakukan iterasi hingga jumlah "i pada distilat dan bottom : 1. Diperoleh nilai temperatur distilat adalah 5/$4 +- dan bottom adalah 125$, +-. Tabel 1.2 &enentuan Temperatur *ottom dan Distilat dengan Dasar Tekanan ;perasi $OMP
/i+D
$i+D
0i+D
/i+B
$i+B
0i+B
-2 -3 i0-4 n0-4 i0-5 n0-5 LA
+.+553 +.'1/' +.+24/ +.+++' +.++++ +.++++
2.4+<=++ +.'312 +.4/32 3.3'<0+1 1.,5<0+1 1.3,<0+1 4.45+5
1.32<0+1 +./55/ +.+12+ 2.',<0+4 1.1<0+ 2.,2<0+/ 1.+++,
+.++++ +.+3'+ +.3/15 +.2,+ +.1/5 +.133'
4.352, 2.1//3 1.2,3+ +.'2 +.54/2 +.4''1 './2/5
3.52<0+, +.+/54 +.4/1/ +.2,+' +.+'/ +.+,,/ +.''3+
!"1 Penen&'an Nilai $ dan 2i
ilai > didapatkan dari persamaan di baah ini dengan nilai K "ang didapatkan dari persamaan kur%a setiap komponen seperti tertera pada 8ambar 1.2 /
&ropana ditentukan sebagai komponen light key(LK) sedangkan isobutana sebagai komponen heavy key 6LK7. asil perhitungan ditampilkan dalam tabel berikut.
Ki αi = KHK Tabel 1.3 &erhitungan ilai K dan > pada mpan $OMP
$i+,
-2 -3 i0-4 n0-4 i0-5 n0-5
3.42+, 1.5/'4 +./'15 +.,2' +.3,5, +.32,1
$i+d
$i+.
2.3',4 +.'313 +.4/32 +.33/5 +.1,5+ +.13,1
4.352, 2.1//4 1.2,3+ +.'2 +.54/2 +.4''1
2i+,
3./3+ 1./2' 1 +.54/ +.41+1 +.3,5'
!"3 Penen&'an 4')la5 Ta5a% Mini)') Me&ode Fenske
etode ?enske digunakan untuk menentukan jumlah tahap minimum dan dan melakukukan koreksi terhadap !raksi komponen tebakan aal. &erhitungan jumlah tahap minimum memerlukan data laju alir low-key component dan heavy-key component pada distilat dan bottom$ serta nilai α rata0rata dari low-key component . ilai dapat diperoleh melalui persamaan@
Ki αi = KHK Selanjutn"a$ nilai >LK$D$ >LK$*$ dan
α LK , AVE dihitung dengan menggunakan
persamaan sebagai berikut @
α LK , D=
α LK ,B =
[ ] K LK
K HK D
[ ] K LK
K HK
B
α LK , AVE=√ α LK ,D × α LK ,B asil perhitungan
α AVE digunakan untuk men#ari tahap minimum 6 m7 melalui
persamaan@ '
log N m=
(
d LK d HK
×
b HK b LK
)
log α LK , AVE
Setelah itu$ untuk melakukan penge#ekan komposisi digunakan persamaan "ang sama$
d LK
α LK , AVE dan
tetapi
b LK
diubah menjadi
-4$ i0-5$ dan n0-5. Sehingga nilai
di
α i, AVE dan
α i, AVE dan
bi
di
untuk komponen i0-4$ n0
harus di#ari terlebih dahulu
bi
menggunakan #ara "ang sama. &ersamaan penge#ekan komposisi menjadi@
log
N m=
(
di d HK
×
b HK bi
)
log α i , AVE
&erhitungan persamaan ?enske dapat dilihat pada tabel0ta bel di baah ini Tabel 1.4 &erhitungan &ersamaan ?enske i
$OM P
1
-2
2
n0-4
3
i0-5
4
n0-5
2-D
4.'5' 4 +.++ , +.341 5 +.2/1 ,
2-B
2a6era7 e
N) 8 lo7 (2a6era7e
3.44,2
4.1342
,.+2+
2.++++
+.++++
+.3
+.3,3
01.2'//
+.+31
11.',/3
+.434+
+.3/5+
04.+4'1
+.++++
/.++++
+.3'52
+.333,
04.,5,/
+.++++
,.++++
D-9$
B-9$
Tabel 1.5 &erhitungan umlah Tahap inimum D $-9$ $-H$ 2 2- a6era7e N) N)
B
+.'313 2.1//4 +.4/32 1.2,3+ 1.'23 1.32 1./24 '.,,53,, 1+
!": Me&ode Underwood
1+
etode nderood digunakan untuk men#ari reflux ratio minimum 69 m7. Tahap pertama "ang dilakukan adala men#ari konstanta nderood menggunakan data umpan 6 feed 7 melalui persamaan nderood . &ersamaan nderood @ α i −f i
c
V F =
∑ = α −ϕ i 1
i
B? adalah laju molar umpan "ang ada di dalam bentuk uap. ntuk menghitung B? digunakan flah calculation menggunakan persamaan@
y i=
z I , F K i 1+ v ( K i −1) c
dengan s"arat@
∑ = i 1
[
z I , F K i 1 + v ( K i−1 )
&enentuan konstanta nderood
]
=1
(ϕ ) dilakukan menggunakan iterasi "aitu !ungsi
goal seek pada s.
ϕ
sehingga nilai B? sama dengan
nilai B? "ang didapatkan dari hasil perhitungan menggunakan persamaan@
V F =V × F Dari hasil perhitungan menggunakan persamaan di atas$ nilai B? adalah 32$/. &erhitungan konstanta nderood
(ϕ ) disajikan pada tabel 1., berikut ini.
Tabel 1., &erhitungan Konstanta nderood
;a%or Fra<&io n (;
+.4+5/
;a%or Feed
32./2
$OMP
*i
$i
Flas5 =al<'la&ion
-2
+.+24
-3 i0-4
+.4321 +.2222
3.42+ , 1.5/' 4 +./'1
Underwoo d =ons&an&
1.2,'
2i
,i
Underwood -#
+.+42,
3./3+
2.++++
2.'/1
+.5542 +.2+2
1./2' 1.++++
35.++++ 1/.++++
121.1/' 0,.1+ 11
n0-4
+.14/1
i0-5
+.+'//
n0-5
+.+41
5 +.,2 ' +.3,5 , +.32, 1
+.114'
+.54/
12.++++
01.,51'
+.+4/,
+.41+1
/.++++
03./24/
+.+333 1.+++'
+.3,5'
,.++++
02.4333 33.+/54
Dari hasil perhitungan$ didapatkan nilai
ϕ sebesar 1$2,'. ilai
ϕ digunakan dalam
perhitunan selanjutn"a menggunakan persamaan nderood . &ersamaan nderood @ c
V ❑=
α i × f i
∑ = α −ϕ i 1
i
&erhitungan B disajikan pada tabel 1. berikut@ ∞
Tabel 1. &erhitungan !eflux !atio Mini)') Re,l'/ 2.1+1,,+', Ra&io (R)
Underwood -!
Di
Re,l'/ Ra&io
B
∞
2.12+,1'
2.++++ 33.25++ +.'+++ +.+31 +.++++ +.++++
2.'/1 115.12++ 03.35/5 0+.+4,, +.++++ +.++++ 114.+1' Didapatkan nilai B sebesar ,+.4',$ kemudian nilai re!luks minimum 69 m7 dapat di#ari ∞
dengan persamaan berikut@
Rm=
V ∞ D
−
1 =2,17
Dari hasil perhitungan didapatkan nilai reflux ratio minimum 6 Rm 7 sebesar Dari ketentuan soal$ diketahui nilai re!luks n"ata 697 adalah 1$25 kali
2,17 .
Rm $ sehingga
nilai 9 didapatkan sebesar 2$12 12
!"> Me&ode Gilliland
etode 8illiland digunakan untuk menentukan jumlah tahap ideal atau jumlah tahap teoritis 67. Data "ang dibutuhkan pada perhitungan adalah jumlah tahap minimum 6m7$ nilai re!luks minimum 69m7$ serta nilai re!luks n"ata 697. 8ra!ik korelasi 8illiland digunakan untuk menemukan hubungan nilai
R − R m R − 1
dengan
N − N m N + 1
.
8ambar 1.3 8ra!ik Korelasi 8illiland
Tabel 1./ &erhitungan umlah Tahap dengan etode 8illiand R)in R S').' / N N Pe).'la&an
?">:>:3:>: !"#>@#::@?: !">#!>@>:#?
+.14,13+'5' 1'.++2,3
+.4/ 2+
13
BAB II PERHITUNGAN METODE E$SA$
&erhitungan melalui metode eksak digunakan agar jumlah tahap pada kolom dan letak tahap masukn"a umpan ke dalam kolom dapat diketahui. etode ini dilakukan setelah perhitungan dengan metode pintas selesai. elalui metode ini$ dapat diketahui juga mengenai pro!il temperatur$ konsentrasi dan komposisi !asa #air dan uap "ang keluar pada setiap tahap. &rinsip dari metode eksak adalah menghitung pro!il pada setiap tahap pada kolom berdasarkan persamaan garis operasi dan persamaan kesetimbangan. &erhitungan pada metode eksak dibagi menjadi dua bagian$ "aitu perhitungan pada bagian rectifying dan tripping . &ada masing0 masing ection dilakukan perhitungan iterasi dan selesai jika tahap sudah men#apai feed tray. Tahap feed tray ditentukan melalui penge#ekan pada setiap tahap.
!"# Per5i&'n7an Rectifying Section
&erhitungan rectifying ection dimulai dengan penge#ekan tahap feed tray melalui kriteria persamaan @
Apabila
(
X LK
X HK
)
(
lebih ke#il dari
X LK
)
X HK F
tray
$ maka iterasi dihentikan dan tray
feed sudah dapat ditentukan . Dari perhitungan pada metode sebelumn"a $ diperoleh
(
X LK X HK
)
: 1$5+'/,1. Algoritma untuk menghitung rectifying ection adalah sebagai
F
berikut @ 1. enentukan persamaan garis operasi rectifying ection " *entuk umum persamaan garis operasi rectifying ection adalah sebagai berikut @ xi , D R y i ,n = x i , n−1 + R + 1 R + 1 Dengan melakukan substitusi dari nilai "ang diperoleh dari perhitungan metode pintas$ didapat persamaan @
y i ,n = ( 0,73002172 x i ,n
−
1
)
+
(
x i , D 3,70400161
)
&ersamaan diatas digunakan untuk mendapatkan nilai " n pada tray berdasarkan nilai Ci$n "ang didapatkan dari tray sebelumn"a. 14
2. enebak nilai T dengan menghitung nilai T di bagian distilat dan bottom terlebih dahulu. 3. enentukan nilai K dari hasil T tebakan. 4. enghitung nilai α i berdasarkan nilai K i "ang telah didapat. 5. enghitung nilai kesetimbangan 6Ci$n7 dari nilai "i$n pada tray "ang sedang die%aluasi dengan persamaan kesetimbangan sebagai berikut @
,. Temperatur tebakan aal diperiksa dengan persamaan berikut @
8unakan !itur goal eek $ et value K0K K$n : + dengan mengubah nilai temperatur tebakan aal. Dibaah ini disajikan tabel e%aluasi tiap tahap pada rectifying ection. Didalamn"a juga disajikan spesi!ikasi temperatur tray$ dan tekanan operasi tetap. asil perhitungan dibaah ini menampilkan letak tahap pada saat umpan masuk Tabel 2.1 asil &erhitungan di Tahap 1
Dari e%aluasi tahap 1$ diperoleh temperatur tray sebesar ,1$5/3/3 dengan tekanan operasi tetap "aitu 24++ k&a. 8alat hasil perhitungan sudah menunjukkan nilai +(. &ada tray ini juga didapat K K : +.52+1. elalui tebakan temperatur dan perbandingan nilai
(
X LK X HK
)
: 1$5+'/,1$ nilai
F
X LK X HK
pada tra" diatas masih lebih besar dari 1$5+'/,1
sehingga tra" diatas bukanlah feed tray. ntuk menghitung komposisi uap keluaran tahap 2 dan seterusn"a$ digunakan persamaan @
xi , D R y i ,n = x i , n−1 + R + 1 R + 1
15
Tabel 2.2 asil &erhitungan di Tahap 2
Tabel 2.3 asil &erhitungan di Tahap 3
Tabel 2.4 asil &erhitungan di Tahap 4
Tabel 2.5 asil &erhitungan di Tahap 5
1,
Tabel 2., asil &erhitungan di Tahap ,
Tabel 2. asil &erhitungan di Tahap
Tabel 2./ asil &erhitungan di Tahap /
Tabel 2.' asil &erhitungan di Tahap '
1
Tabel 2.1+ asil &erhitungan di Tahap 1+
*erdasarkan tabel 2.1+$ diperoleh
(
X LK
X HK
)
: 1$44+. asil perhitungan pada tray
tray
ini menunjukkan nilai !raksi "ang lebih ke#il dari rasio feed $ oleh karena itu tray 1+ merupakan lokasi "ang tepat untuk masukn"a umpan 6 feed tray7.
!"! Per5i&'n7an Stripping Section
&erhitungan tripping ection hampir sama dengan perhitungan pada rectifying ection. Algoritman"a adalah sebagai berikut @ 1. &ersamaan umum garis operasi tripping ection adalah sebagai berikut @
&ersamaan tersebut digunakan untuk men#ari nilai C m pada tray berdasarkan nilai "i$m=1 "ang diperoleh dari tray sebelumn"a 2. enebak nilai T dengan menghitung nilai T di bagian distilat dan bottom terlebih dahulu. 3. enentukan nilai K dari hasil T tebakan. 4. enghitung nilai α i berdasarkan nilai K i "ang telah didapat. 5. enghitung komposisi uap "ang masuk kembali ke tray column dengan persamaan berikut @
&ersamaan diatas digunakan untuk mendapatkan nilai kesetimbangan " i$m "ang didapat dari nilai Ci$m pada tray tersebut. ,. Temperatur tebakan aal ditentukan dengan persamaan berikut @
1/
8unakan !itur goal eek $ et value K0K K$n : + dengan mengubah nilai temperatur tebakan aal Tabel 2.11 asil &erhitungan di Tahap 2+ 69eboiler7
Tabel 2.12 asil &erhitungan di Tahap 1'
Tabel 2.13 asil &erhitungan di Tahap 1/
Tabel 2.14 asil &erhitungan di Tahap 1
Tabel 2.15 asil &erhitungan di Tahap 1,
1'
Tabel 2.1, asil &erhitungan di Tahap 15
Tabel 2.1 asil &erhitungan di Tahap 14
Tabel 2.1/ asil &erhitungan di Tahap 13
Tabel 2.1' asil &erhitungan di Tahap 12
2+
Tabel 2.2+ asil &erhitungan di Tahap 11
Tabel 2.21 asil &erhitungan di Tahap 1+
*erdasarkan data diatas$ dapat dilihat baha nilai
X LK X HK
sudah menunjukkan nilai
1$5'+. al ini berarti memberikan nilai rasio !raksi "ang lebih besar dibandingkan nilai
X LK F X HK
. ;leh karena itu tahap 1+ pada tripping ection juga merupakan tahap
masukn"a feed" !" Da&a $olek&i, Hasil Per5i&'n7an Me&ode Eksak !""#" Pro,il $o)%osisi $olo) Dis&ilasi
Komposisi at pada kolom distilasi dibagi menjadi pro!il !raksi uap dan pro!il !raksi #air. *erikut adalah sajian gambar distribusi !raksi uap dan #air tiap komponen @
21
9ro$l Consentrasi Fasa a&
Consentrasi 8fra!si mol;
1 0(+ 0() 0(7 0(' 0(0(4 0(3 0(2 0(1 0
tana 9ro&ana Isobutana Autana Iso&entana 9entana
0
-
10
1-
20
2-
Taha& !e*
8ambar 2.1 Kur%a &ro!il Konsentrasi ?asa ap tiap Komponen
9ro$l Consentrasi Fasa air
Consentrasi 8fra!si mol;
1 0(+ 0() 0(7 0(' 0(0(4 0(3 0(2 0(1 0 0
tana 9ro&ana Isobutana utana Iso&entana 9entana
-
10
1-
20
2-
Taha& !e*
8ambar 2.2 Kur%a &ro!il Konsentrasi ?asa -air tiap Komponen *erdasarkan kedua gambar diatas dapat diamati baha komponen "ang memiliki berat molekul "ang tinggi seperti iso0butana$ butana$ isopentana dan pentana akan mengalami kenaikan konsentrasi ketika mengarah ke reboiler tetapi sen"aa "ang berbobot rendah seperti propana dan etana akan mengalami kenaikan pada arah "ang menuju kondensor. al ini disebabkan entalpi penguapan komponen "ang berbanding lurus dengan massa molekul relati!n"a.
22
!""!"
Pro,il Te)%era&'r $olo) Dis&ilasi
*erikut disajikan pro!il temperatur pada tray didalam Tabel 2.22 dan Tabel 2.23 hasil perhitungan metode eksak @ Tabel 2.22 &ro!il Temperatur #ray !ectifying Section
Tabel 2.23 &ro!il Temperatur #ray Stripping Section
23
9ro$l Tem&eratur Setia& Taha& 140 130 120 110
Teme&ratur 8"eg(;
100
e:tif#ing Se:tion
+0
Stri&&ing Se:tion
)0 70 '0 -0
0 2 4 ' ) 10 12 14 1' 1) 20
Taha& !e*
8ambar 2.3 Kur%a &ro!il Konsentrasi ?asa -air tiap Komponen
Tampak pada kur%a diatas baha pada tiap tray$ terjadi kenaikan temperatur dari tra" pertama hingga ke dua puluh dimana umpan masuk pada tray kesepuluh.
!"""
E,isiensi $olo)
Data %iskositas didapat dari data oftware $%S%S" Dengan korelasi ini didapat nilai e!isiensi pada top ection adalah '$/3 ( dan pada bottom ection adalah /+$43(
24
BAB III PERAN=ANGAN TRAY COLUMN
Algoritma &eran#angan #ray &olumn etode "ang digunakan dalam peran#angan tray column adalah pendekatan trial and error . aka dalam peran#angan dibutuhkan suatu prosedur peran#angan. *erikut ini algoritma peran#angan tray column" a. &enentuan laju alir uap dan #airan. &enentuan laju alir diperoleh melalui perhitungan menggunakan metode pintas dan eksak. b. &enentuan si!at !isik sistem !luida. #.
downcomer area, active area, hole area, dan weir height" &engujian weeping . ika tidak lulus uji$ ulangi ke langkah e. &engujian plate preure drop" ika tidak lulus uji$ ulangi ke langkah e. &engujian downcomer liuid back-up. ika tidak lulus uji$ ulangi ke langkah e. &engujian reidence time" ika tidak lulus uji$ ulangi ke langkah e. &enentuan plate layout detail "ang meliputi calming one dan unperforated area" &engujian hole pinch, jika tidak lulus uji$ ulangi kembali ke langkah e. &engujian ulang !looding berdasarkan diameter kolom "ang ditentukan$ kemudian dilanjutkan dengan pengujian entrainment . ika tidak lulus uji$ ulangi kembali ke
langkah e. m. ?inalisasi desain dengan membuat spesi!ikasi tray column di plate pecification dan plate layout" *erikut ini hasil perhitungan dari peran#angan @ "# Penen&'an 9a' Alir Ua% dan =airan Laju alir uap dan #airan didapatkan melalui metode pintas dan eksak. *erikut
hasil perhitungan laju alir uap dan #airan.
25
Tabel 3.1 era#a assa dan Laju Alir Sistem ?luida
Nera:a Massa Fee" 5 3'>1)2 +7>)3? 134>020 44>)1) ?F 30>-00 F 30>-00 14->+'3 ? 32>)73 @? 4>440 ?@ 0>22F )1>000
Satuan !mol@h !mol@h !mol@h !mol@h !mol@h !mol@h !mol@h !mol@h !mol@h !mol@h !mol@h
"! Penen&'an Si,a& Fisik Sis&e) Fl'ida Si!at !isik sistem !luida ditinjau dari parameter tekanan$ temperatur$ dan
komposisi pada masing0masing laju alir. Si!at !isik sistem !luida ditentukan menggunakan bantuan dari oftware *S'+ $%S%S . *erikut hasil penentuan si!at !isik sistem !luida.
Tabel 3.2 Data Si!at ?isik Sistem ?luida Aliran *esaran Laju olar
ottom Satuan
-air 6LE7
ap 6BE7
-air 6L7
ap 6B7
kmol)h
145$',3
32$/3
'$/35
134$+2
-
11,$+3
12,$3/
,1$5/
,3$25
kg)kmol
,2$35
,+$45
45$42
43$'
kg)m3
41/$,
+$,/
421$/
5,$'1
kg)s
2$52/+
+$552+
1$,'45
1$,343
m3)s
+$+2/2
+$++4+2
+$+2312
+$++4+5
)m
+$++2
0
+$++25
0
o
Temperatur *erat olekul 6r 7 Densitas 6 7 Laju massa 6LG atau BG7 Laju %olumetri# Tegangan permukaan 6 !
#op
7
2,
Si!at !isik sistem !luida diatas ditinjau pada tekanan 24++ k&a dan pada temperatur masing0masing aliran. ntuk menentukan data si!ak !isik sistem !luida juga memerlukan data komposisi dari tiap aliran "ang diperoleh dari metode eksak. Si!at !isik sistem !luida penting untuk ditentukan karena dalam peran#angan tray column juga membutuhkan si!at !isik sistem !luida. " Penen&'an Dia)e&er $olo)
Sebelum menentukan diamaeter kolom$ pertama0tama harus menentukan nilai dari liuid-flow factor ( ?LB7. ntuk menentukan ? LB menggunakan persamaan @
F LV =
√
L" v V " L
Keterangan @ L
: Laju alir massa #air 6kg)s7
B
: Laju alir massa uap 6kg)s7
%
: Densitas uap 6kg)m37
HL
: Densitas #air 6kg)m37
-ontoh perhitungan ? LB$top @
F LV , t#$=
√
L" v V " L
=
1,6945 1,6343
√
56,91 421,8
=
0,3808
&erhitungan ?LB$*ottom : +$3/+/ kuran plate pacing dapat ditentukan dengan asumsi "ang diperoleh melalui perhitungan ? LB baik pada bagain top dan bottom" Asumsi plate pacing "ang digunakan adalah +$, m. Dari asumsi tersebut$ nilai K 1 dapat ditentukan melalui pemba#aan pada graik flooding velocity pada ieve plate" Dalam menentukan nilai K 1 ada beberapa ketentuan "ang digunakan @
- $ole ie berukuran kurang dari ,$5 mm. * Tinggi weir "ang digunakan kurang dari 15( dari plate pacing . * on-foaming ytem dan nilai K 1 dikoreksi dengan ketentuan active area dan urface tenion "ang digunakan. *erikut ini #ontoh hasil penentuan nilai K 1 pada bagian top @ 2
8ambar 3.1 &enentuan ilai K 1 dari ?LB 6Sumber @ Sinnot$ 2++57
*erdasarkan gra!ik diatas didapatkan nilai K 1$top adalah +$+,1. Setelah mendapatkan nilai K 1 lalu nilai tersebut harus dikoreksi menggunakan tegangan permukaan dan juga !aktor koreksi berdasarkan persamaan.
( )
! K 1= K 1 x fa%t#r %#r&%'i x 0,02
0.2
*erikut ini #ontoh perhitungan koreksi nilai K 1 menggunakan !aktor koreksi sebesar +$/ pada bagian top @
(
0,00275 K 1=0,061 x 0,8 x 0,02
)
0,2
=0,0328
elalui persamaan diatas diperoleh juga nilai K 1 terkoreksi sebesar +$+3+/ untuk bagian bottom" ilai K1 digunakan untuk mengkoreksi nilai K1 "ang digunakan untuk menentukan flooding velocity" .looding velocity ditentukan menggunakan persamaan
(f = K 1 *erikut #ontoh perhitungan
√
L− v v
(f untuk bagian top
(f , t#$ =0,0328
√
421,8 −56,91 56,91
: +$+/31 m)s
enggunakan persamaan "ang sama didapat
(f , b#tt#m : +.+,/3 m)s.
enggunakan persentase flooding dapat ditentukan laju alir n"ata maksimum melalui persamaan.
(v =( f ) f*##din+ *erikut ini #ontoh perhitungan laju alir n"ata maksimum menggunakan persentase flooding sebesar '+( pada bagian top@
(v,t#$= 0,0831 ) 90 =0,0748
m '
Dengan #ara "ang sama diperoleh pula (v , b#tt#m sebesar +$+,15 m)s. Lalu$ perhitungan selanjutn"a adalah menentukan maximum volumetric flow berdasarkan persamaan berikut@
V =
V " v 2/
*erdasarkan persamaan diatas diperoleh I%$top sebesar +$+2/ m)s dan I %$bottom sebesar +$+231 m)s. ilai maximum volumetric flow berguna untuk menentukan net area "ang digunakan. &enentuan net area menggunakan persamaan
A n=
V (v
Dengan persamaan diatas didapat net area untuk top sebesar +$3/4 m 2 dan untuk bagian bottom sebesar +$3, m2. Setelah mendapatkan data net area$ maka luas penampang kolom dapat ditentukan menggunakan persamaan berikut @
A c =
An 1− d#-nc#m&r
Dengan menggunakan persentase downcomer sebesar 3+( didapatkan luas penampang kolom untuk bagian top dan bottom sebesar +$54/ m 2 dan +$553 m 2. Setelah menentukan luas penampang kolom maka diameter kolom dapat ditentukan. Diameter kolom ditentukan menggunakan persamaan
D c =
√
4 × Ac 3,142
*erdasarkan persamaan diatas didapat diameter kolom pada bagian top dan bottom sebesar +$/34 m dan +$/3' m. Setelah menentukan diameter kolom$ maka dimensi pipa dapat ditentukan. S"arat untuk menentukan pipa adalah diameter dalam pipa harus lebih besar dari diameter kolom "ang sudah ditetapkan. *erdasarkan hasil perhitungan diameter kolom pada bagian bottom lebih besar daripada bagian top$ sehingga diameter dalam pipa harus lebih besar dan mendekati diameter dari kolom bagian bottom. Dalam penentuan diameter dalam pipa digunakan metode trial and error untuk menentukan diameter pipa "ang ada di pasaran se#ara komersial. Diameter dalam pipa "ang ditentukan dari metode trial and error harus memenuhi aspek dan s"arat uji seperti weeping check, plate preure drop check, down comer liuid backup check, reidence time check dan entrainment check . elalui berbagai uji tersebut didapatkan spesi!ikasi pipa "ang memenuhi semua s"arat dan uji "aitu 6diameter dalam sebesar +./4, m "aitu pipa &S34 dengan Schedule umber /07.
"1 Pen7'ian 9iC'id Flow Arran7e)en& &ertama0tama tentukan maximum volumetric liuid rate menggunakan persamaan @ L" L = L
2'
*erdasarkan persamaan diatas didapat nilai IL$top dan IL$bottom sebesar +$++4+1 m)s dan +.++4+5 m)s. &enentuan liuid flow arrangement menggunakan bantuan diagram berikut
8ambar 3.2 Daerah Liuid .low 'attern 6Sumber @ Sinnot$ 2++57
*erdasarkan 8ambar 3.2 terlihat baha maximum liuid volumetric flow untuk daerah top dan bottom berada didalam daerah ingle pa$ hal ini sesuai dengan ketentuan tugas sehingga tidak ada perubahan terhadap spesi!ikasi tugas "ang diberikan.
3.5 Provision! P!te "esign
3+
&ada bagian 3.3 telah diketahui ukuran diameter kolom untuk bagian top sebesar +$/34 m 2 dan untuk bagain bottom sebesar +$/3' m 2. Dari data diameter kolom dapat ditentukan luas penampang kolom 6A#7$ luas downcomer 6Ad7$ net area 6An7$ dan active area" ntuk menentukan parameter0paramer tersebut dapat menggunakan persamaan0 persamaan berikut
. 2 A c = ) D c 4 A c = A d= d#-nc#m&r ) A c A n= A c − A d A a = A c −2 A d Setelah mengetahui semua parameter luas diatas$ maka persentase luas lubang dapat ditentukan. Dalam peran#angan ini digunakan persentase luas lubang adalah ,(. Luas lubang dapat diketahui dari persentase luas lubang menggunakan persamaan @ A /= /#*& ) A a *erikut hasil perhitungan proviion plate deign Tabel 3.3 asil &erhitungan 'roviion 'late 1eign Komponen net area 6An7 21owncomer 1owncomer area 6Ad7 &olumn area 6A#7 1iameter column 6D#7 active area 6Aa7 2hole hole area 6Ah7 hole diameter 6hd7 area 1 lubang jumlah lubang weir length 6l7 plate thickne weir height 6h7
Top +$3/4 +$3+5 +$115 +$5,2 +$/4, +$21' +$+, +$+1315 +$++42 1$3/5<05 '51 +$53 +$++5 +$+4
*ottom 2
m column area m2 m2 m m2 m2 m #m 2 lubang m m m
+$3, +$325 +$1/2/ +.5,2 +./4, +$1',/ +$+, +$+11/ +$++42 1$3/5<05 /53 +$53 +$++5 +$+4
m2 column area m2 m2 m m2 m2 m #m2 Lubang m m m
ilai weir length ditentukan melalui gra!ik korelasi Ad)A# terhadap l)D# "ang ditunjukkan pada gambar dibaah ini dengan menggunakan ekstrapolasi.
31
8ambar 3.3 8ra!ik Korelasi Ad)A# terhadap L)D# 6Sumber @ Sinnot$ 2++57
3.# Pen7'ian $eeping
&engujian 3eeping check dimulai dengan menentukan maximum liuid rate dengan menggunakan persamaan berikut @
L- ,max = L- =
L) 0r L 3600
Selanjutn"a adalah menentukan minimum liuid rate dengan menentukan turndon aal sebesar +(. ilai minimum liuid rate di#ari menggunakan persamaan berikut @ 32
L-,min= t(rnd#-n× LSelanjutn"a adalah penentuan nilai weir cret 6o7 pada maksimum dan minimum liuid rate dengan menggunakan persamaan berikut @
(
L/#- , ( max / min )=750 L ×* -
)
2 3
Laju alir minimum dapat ditentukan dengan menjumlahkan nilai h dan h o. Dengan mengetahui laju alir minimum$ nilai K 2 dapat diketahui dengan bantuan gra!ik berikut @
8ambar 3.4 &enentuan ilai K2 dari ilai Laju inimum 6h =ho7
Dari 8ambar 3.4 didapatkan nilai K 2 sebesar 3+ untuk bagian top dan bottom" ilai K 2 tersebut digunakan untuk menentukan minimum vapour velocity" &enentuan minimum vapor velocity menggunakan persamaan berikut @ (v,min=
[ K −0,9× ( 25,4 −d ) ] 2
/
( v )
1 2
Setelah itu minimum vapour velocity n"ata dapat ditentukan menggunakan persamaan berikut ini @
33
t(rnd#-n × v (v,min= A/ (v,min < ( v, min,nyata . *erikut
S"arat "ang harus dipenuhi dalam uji weeping adalah nilai
hasil perhitungan pada pengujian weeping "ang disajikan dalam Tabel 3.4 @
Tabel 3.4 asil &erhitungan 3eeping &heck 3eeping &heck 4aximum liuid rate 4inimum liuid rate 4aximum how 4inimum how 4inimum rate K 2 4inimum vapor velocity 5 h(min) *ctual minimum vapor velocity ji weeping
#op 1.,'45 1.1/,1 22$/',4 1/$+5+' ,/$+5++ 3+
kg)s kg)s mm liJuid mm liJuid mm liJuid
1$423,
m)s
ottom 1$,'45 kg)s 1$525+ kg)s 23$++'4 mm liJuid 21$44/ mm liJuid 1$44/ mm liJuid 3+ 1$24
1$52, m)s Lolos ji
m)s
1$3+5 m)s Lolos ji
"> Penen&'an P!te Press%re "rop ntuk menentukan plate preure drop$ pertama0tama harus menentukan
maximum vapor velocity "ang melalui lubang pada keadaan dry plate drop. 4aximum vapor velocity ditentukan menggunakan persamaan berikut @ v (/,max= A/ Setelah menentukan maximum vapor velocity$ berikutn"a adalah menentukan
rasio ketebalan pelat dengan diameter lubang
rasio luas lubang dan luas downcomer
(
(
2*at& t/ic%n&'' d/
A / A / ≅
A $ A a
)
)
$ serta penentuan
" Data ini digunakan untuk
menentukan orifice coefficient 6-o7 dengan menggunakan gra!ik pada 8ambar 3.5 berikut@
34
8ambar 3.5 Kur%a &enentuan ilai - o dari &ersentase 'erforated *rea
Dari 8ambar 3.5 didapatkan nilai orifice coefficient untuk bagian top dan bottom bernilai +./,. asil nilai orifice coefficient ini digunakan untuk menentukan dry plate preure drop dengan persamaan berikut@
( )
2
(/ V /d =51 3 # L Langkah berikutn"a adalah penentuan reidual head dengan persamaan berikut@
/r =
12,5 × 1000 L
Langkah akhir adalah penentuan total preure drop menggunakan persamaan berikut@
35
/t =/d + ( / - + /#- ) + /r #otal preure drop "ang akan dibandingkan dengan total preure drop re!eren#e. ilai #otal preure drop harus dibaah total preure drop re!eren#e "ang bernilai 13/ mmliJuid. ika plate preure drop lebih dari total preure drop reference maka tidak lolos uji. asil perhitungan ditunjukkan pada tabel 3.5 berikut@ Tabel 3.5 asil &erhitungan ji 'late 'reure 1rop ji plate preure drop 4aximum vapor velocity
#op
6uh,max ) plate thickne6d h *h 6*a & 0 1ry plate preure drop (hd) reidual head (hr) total preure drop (ht) ji plate preure drop
2$1/2 1$2++ +$+,++ +$/,+ 44$3+ 2'$,35 131$''+ 13/
ottom m)s
mmliJuid mmliJuid mmliJuid Lolos uji
1.'5 1.2++ +.+, +./,+ 32$3,1 2'./,1 123$,1 13/
m)s
mmliJuid mmliJuid mmliJuid Lolos uji
" Ui "o&ncomer Li'%i( Bc)*%p
Langkah aal adalah penentuan tinggi dari baah apron hingga di atas pelat 6hap7. A pron height adalah pengurangan 5 s.d. 1+ mm dari weir height . Langkah selanjutn"a adalah penentuan area under apron dengan menggunakan persamaan berikut@
A a$= /a$ × * Langkah selanjutn"a adalah penentuan head lo pada downcomer dengan rumus berikut@
(
L-d /dc = 166 × L × A a$
)
2
Dari data0data "ang telah diperoleh$ downcomer back-up
/ (¿¿ b ) dapat
¿
ditentukan dengan persamaan berikut@
/b =/- + / #- + / dc + /t ji ba#k0up don#omer menggunakan perbandingan dengan s"arat uji "aitu
'yarat (4i =0,5 x ( $*at& '$acin+ ( * t )+ -&ir /&i+/t (* - )) &engujian dilakukan apakah
/b kurang dari s"arat uji. ika
/b lebih ke#il
dari s"arat uji maka lolos uji. asil perhitungan ini ditunjukkan pada tabel 3., berikut @ 3,
Tabel 3., asil &erhitungan &engujian 1owncomer Liuid ack-up 57i downcomer liuid back-up *pron height hap *rea under apron Aap $ead lo downcomer hd# ack-up in downcomer h b
#op 3+$++++ mm +$+1/+ m2 /$2,/1 mm 2+3$15/1 mm 32+ mm Lolos ji
s"arat uji
ottom 3+$++++ +$+1/+ /$3'5 1'5$+5' 32+ Lolos ji
mm m2 mm mm m
"? Resi(ence Time
!eidence time ditentukan menggunakan persamaan berikut @
t r=
A d 5 /b 5 *,HK Lmax,*,HK
Dari hasil perhitungan didapatkan reidence time pada bagian top sebesar /.,detik dan pada bagian bottom sebesar /$/1 detik. ilai tersebut saat dibandingkan dengan s"arat uji "aitu reidence time 3 detik$ memberi kesimpulan uji reidence time dapat diterima.
"#@ Pen7'ian +ntrinment
ntuk melakukan pengujian$ pertama0tama menentukan persentase flooding dan
(v menggunakan persamaan berikut @ F LV =
√
L" v V " L
6f*##din+=
(v x 100 (f
Dari persamaan diataas didapat nilai persentase flooding dan ?LB sebesar '+( dan +.3/1.
3
8ambar 3., ji +ntrainment dari ?LB Dari 8ambar 3., didapat fractional entrainment sebesar +$+'. ilai ini lebih ke#il daripada nilai re!erensi "aitu +$1 sehingga uji entrainment dapat diterima.
"## P!te Lyo%t
'late menggunakan lebar tepi 1+ mm. *agian dari lebar ini tidak berisi lubang maupun weir apapun. *agian ini sering disebut calming one. lustrasi dari layout "ang digunakan adalah@
a.
b. 3/
8ambar 3. lustrasi 'late Layout *agian #op 6a7 dan ottom (b) 6Sumber@ Sinnot.2++57
&enentuan plate layout ini menggunakan gra!ik korelasi L )D# terhadap Lh)D# pada gambar berikut@
8ambar 3./ &enentuan Sudut dan L h)D# dari 8ra!ik 6Sumber@ Sinnot$ 2++57
Dengan gra!ik diatas untuk perbandingan L )D# sebesar +./' untuk bagian top dan bottom diperoleh sudut "ang digunakan. Langkah selanjutn"a adalah penentuan panjang rata0rata unperforated dengan persamaan berikut@
m&an*&n+t/(n$&rf#rat&d = ( Dc − '($$#rtrin+ ) × . × ( I - −2 × ca*min+ z#n& -idt/ ) Kemudian$ unperforated area ditentukan dari persamaan berikut@
(n$&rf#rat&d ar&a = $an4an+rata − rata(n$&rf#rat&d × '($$#rtin+ rin+
Langkah selanjutn"a adalah penentuan calming one area dari persamaan berikut@ 3'
ca*min+ z#n& ar&a =( 2 × 0,075 × ( I - −2 ×ca*min+ z#n& -idt/) )
al
akhir
adalah
penentuan
luas
total perforated
untuk
menentukan
perbandingan p)dh. Total per!orated area dihitung dari rumus berikut
A 2= Aa − (n$&rf#rat&d ar&a −ca*min+ z#n&ar&a ilai p)dh diperoleh dari gra!ik korelasi p)dh dengan hasil perhitungan total perforated area untuk menentukan diameter lubang "ang ditunjukkan pada gambar berikut@
8ambar 3.' &enentuan p)dh dari 8ra!ik sebagai S"arat ji Layout Dari hasil pemba#aan gra!ik pada gambar di atas akan dilakukan uji nilai p)dh. ika nilai p)dh berada pada rentang 2$5 sampai 4$+ maka lolos uji. asil perhitungan ini ditunjukkan pada tabel 3. berikut@ Tabel 3. asil &erhitungan 'late Layout &er!orated area l)D# Sudut 6teta7 angle ubtended upport ring mean length of unperforated
Top +$/' 121 5' 1+
edge area of unperforated edge
+$/,1 +$++/,1
*ottom degree degree mm
+$/' 121 5' 1+
degree degree mm
m m2
+$/,1 +$++/,1
m m2 4+
mean length of calming one area of calming one total area for perforation (* p ) Ah)A p l p)dh S"arat ji 62$5 0 47
+$,31 m +$+153 m2 +$1'54 m2 +$+,3 3$, Lolos ji
+$,33 m +$+153 m2 +$12' m2 +$+,/3 3$, Lolos ji
"#! Pe)ili5an Ma&erial Pen0's'n $olo)
&arameter utama dalam pemilihan material adalah bia"a$ da"a tahan terhadap korosi dan kekuatan mekanik)da"a tahan terhadap tekanan. &ada kasus ini$ !luida "ang dipisahkan dalam kolom adalah hidrokarbon "ang tidak bersi!at korosi!$ sehingga parameter da"a tahan terhadap korosi dapat diabaikan. &emilihan material pen"usun kolom memperhatikan kekuatan)ketahanan mekanik terhadap tekanan operasi "ang #ukup tinggi "aitu 24++ k&a. Terdapat #ukup ban"ak material pen"usun kolom "ang tahan terhadap tekanan operasi ini. ;psi material disajikan dalam tabel 3./ berikut@
Tabel 3./ ;psi &emilihan aterial &en"usun Kolom
arbon Steel 9i&es * =or!ing 9ressure =all Thi:!ness *t* (inches)
=or!ing 9ressure ASTM A-3 to 400! Manufa:turi .oint ng 9ro:ess T#&e
"sig
0(0))
=
T
1))
0(11+
=
T
)71
0(0+1
=
T
203
0(12'
=
T
)20
0(10+
=
T
214
0(147
=
T
7-3
!9A 127)> + -+2-> 2 13)1> 0 --7)> 2 14--> ) -122> 41
0(113
=
T
217
0(1-4
=
T
')1
0(133
=
T
22'
0(17+
=
T
'42
4 147'> 2 4'32> 7 1-37> 4 43'7> 3
6Sumber@http@)).engineeringtoolboC.#om)7 Semua bahan "ang disajikan dalam tabel 3./ tahan terhadap tekanan operasi 24++ k&a. adi$ pen"usun "ang dipilih adalah &arbon Steel *S#4 *89 dengan ketebalan minimum +$11' in#i 63 mm7.
"# Pe)ili5an Ti%e T'&'% $olo)
&eran#angan ini menggunakan tekanan operasi "ang relati! tinggi "aitu 24++ k&a$maka kriteria dalam pemilihan tutup kolom adalah ketahanan mekanik terhadap tekanan. Tipe0tipe tutup kolom "ang umum adalah flat flanged head 6tipe tutup datar7$ toripherical head $ hemipherical head, toriconical head dan ellipoidal head" Tipe flat flanged head tidak #o#ok digunakan karena tekanan operasi relati! tinggi alaupun harga atau bia"an"a murah. enis penutup kolom "ang direkomendasikan adalah tipe ellipoidal head karena memiliki luas permukaan paling ke#il dan berbentuk bola sehingga tekanan operasi tinggi bisa terdistribusi se#ara merata dan mengurangi beban tiap satuan luas material. &enggunaan penutup kolom ini akan menambah ketinggian kolom sebesar D)4 dari masing0masing diameter atas dan baah.
8ambar 3.11 -ontoh Tipe Tutup kolom +llipoidal $ead 6Sumber@ m"#heme.#om7 42
"#1 Pe)ili5an Ti%e $aki $olo)
?ungsi dari kaki kolom adalah untuk menopang kolom sehingga posisi kolom dapat tegak seperti menara. Ada dua tipe kaki kolom "ang umum digunakan "aitu traight kirt upport dan flared kirt upport" &arameter pemilihan kaki kolom adalah berat dan bentu kolom "ang diguankan. &aramter lain "ang perlu diperhatikan adalah lokasi kolom distilasi dan ruang 6 pace7 "ang tersedia.
8ambar 3.12 Tipe Straight Skirt Support dan .lared Skirt Support 6Sumber@ Galas$ 1'//7
Tipe "ang dipilih adalah traight kirt upport karena tipe ini lebih umum digunakan untuk kolom distilasi.
"#3 Pe)ili5an Ti%e Try dan 4enis Pitc,
Ketentuan peran#angan pada kasus ini telah memberikan jenis tray "ang digunakan "aitu ieve6perforated tray. enis pit#h "ang digunakan adalah tipe segitiga 6 triangular hole pitch7. Tipe ini dipilih karena karena perhitungan menggunakan gra!ik pada gambar 3.' berbasis pada susunan triangular hole pitch. *esar pitch "ang digunakan pada bagian #op dan ottom adalah 15 mm 63$, C diameter lubang7. Tipe segitiga lebih sering digunakan di industri dibandingkan dengan tipe pitch "ang lain karena memberikan laju perpindahan energi "ang lebih tinggi sehingga lebih #epat men#apai kesetimbangan.
43
8ambar 3.13 Tipe 'itch
"#: U&ili&as 0an7 di%erl'kan
*erikut data sistem utilitas "ang digunakan pada peran#angan tray column berdasarkan data "ang diperoleh dari bantuan oftware *S'+ $%S%S •
Kondensor dengan spesi!ikasi heat load 2$2 C 1+ , k)h *ila pendingin "ang digunakan adalah air laju alir massa "ang dibutuhkan adalah 1$+/4 C 1+ , kg)h$ jika "ang digunakan udara laju alir massa "ang dibutuhkan 4$533 C
•
1+, kg)h. !eboiler dengan spesi!ikasi heat load 1$', C 1+ , k)h sistem kettle reboiler . *ila pemasok panas "ang digunakan Low 'reure Steam laju alir massa "ang dibutuhkan adalah /'3$3 kg)h$ jika "ang digunakan medium preure team laju alir massa "ang dibutuhkan ''+$3 kg)h$ jika "ang digunakan high preure team laju alir massa "ang dibutuhkan 1152 kg)h
"#> Hasil Peran
*erikut ini gambar hasil peran#angan tray column
44
8ambar 3.14 lustrasi asil &eran#angan #ray &olumn
45
BAB I; ANA9ISIS DAN PEMBAHASAN
1"# Pro,il $onsen&rasi *erikut pro!il konsentrasi !asa uap dan #air hidrokarbon pada setiap tahap berdasarkan
perhitungan dengan metode eksak@
9ro$l Consentrasi Fasa air 1 0()
tana 9ro&ana
0('
Consentrasi 8fra!si mol;
Isobutana utana
0(4
Iso&entana 0(2
9entana
0 0
-
10
1-
20
2-
Taha& !e*
8ambar 4.1 8ra!ik pro!il konsentrasi !asa #air hidrokarbon pada setiap tahap
9ro$l Consentrasi Fasa a& 1 0()
tana 9ro&ana
0('
Consentrasi 8fra!si mol;
Isobutana utana
0(4
Iso&entana 0(2 0 0
9entana -
10
1-
20
2-
Taha& !e*
8ambar 4.2 8ra!ik pro!il konsentrasi !asa uap hidrokarbon pada setiap tahap &ada 8ambar 4.1 dan 4.2$ tahap 1 merupakan kondenser dan tahap 2+ merupakan reboiler. Terdapat dua tren "ang terdapat pada gra!ik diatas. Terdapat dua tren "ang ditunjukkan 8ambar 4.1$ Tren menurun menunjukkan baha hidrokarbon tersebut merupakan hidrokarbon !raksi ringan "aitu etana dan propana$ sedangkan tren naik menunjukkan hidrokarbon !raksi berat isobutana$ butana$ isopentana$ dan pentana. al ini 4,
sesuai dengan literatura$ karena hidrokarbon !raksi ringan akan lebih mudah menguap sehingga akan ban"ak terdapat pada bagian atas kolom distilasi 6tahap 17$ dan semakin sedikit di bagian baah kolom distilasi 6tahap 2+7. Sedangkan !raksi berat tidak mudah menguap$ sehingga akan sedikit ditemukan di bagian atas kolom distiasi 6tahap 17 dan semakin ban"ak di bagian baah kolom distilasi 6tahap 2+7.
1"! Pro,il Te)%era&'r *erikut ini pro!il temperatur setiap tahap berdasarkan perhitungan menggunakan metode
eksak @
9ro$l Tem&eratur Setia& Taha& 140 130 120 110
Teme&ratur 8"eg(;
100
e:tif#ing Se:tion
+0
Stri&&ing Se:tion
)0 70 '0 -0
0 2 4 ' ) 10 12 14 1' 1) 20
Taha& !e*
8ambar 4.3 8ra!ik &ro!il Temperatur Setiap Tahap *erdasarkan gambar diatas$ terlihat baha temperatur naik seiring dengan naikn"a tahap. al ini sesuai dengan tren tray column "ang monoton naik dari tahap kondenser hingga tahap reboiler. Terlihat juga !eed masuk pada tahap kesepuluh. asukn"a !eed ini akan men"ebabkan perubahan komposisi sehingga tren berubah setelah tahap !eed masuk. 1" Hasil Peran
&emilihan jarak antar pelat ini sudah sesuai dengan literatur "ang berada pada rentang +$15 m hingga 1 m. Ketinggian weir "ang digunakan sebesar 4+ mm. &ada literatur ditunjukkan baha kriteria pemilihan tinggi weir pada tekanan diatas tekanan atmos!er sebesar 4+0'+ mm. &emilihan tinggi weir sudah di dalam rentang kriteria literatur. &ada pengujian entrainment didapat nilai ?LB$top dan ?LB$bottom sebesar +$3/1 dengan persen flooding sebesar '+(. Dari$ nilai ?LB dan persen flooding didapat !raksi entrainment sebesar +$+'.
4
*erdasarkan literatur$ nilai entrainment dibaah +$1 akan men"ebabkan terhadap e!isiensi pelat sangat ke#il sehingga$ tray column "ang diran#ang sudah lolos uji entrainment . ntuk uji hilang tekan pada pelat$ didapatkan hilang tekan pada bagian top dan bottom berturut0turut sebesar 131$''4 mm dan 123$,1 mm. ilang tekan "ang diperoleh masih dibaah batas "ang diperbolehkan "aitu sebesar 13/ mm #airan$ sehingga tray column ini lolos uji hilang tekan pada pelat. ji berikutn"a adalah uji reidence time atau aktu retensi untuk menunjukkan baha aliran uap dan aliran #airan memiliki aktu "ang #ukup untuk dipisahkan sehingga tidak terjadi aerasi #airan pada downcomer" Dari uji aktu tinggal didapatkan baha aktu retensi untuk bagian top sebesar /., detik dan bagian bottom sebesar /./1 detik. Gaktu retensi minimal berdasarkan literatur adalah 3 detik$ sehingga tray column ini sudah lolos uji aktu retensi. ji weeping bertujuan untuk melihat apakah laju alir uap sudah #ukup besar untuk men#egah terjadin"a weeping . asil uji weeping pada top ection memberikan laju minimum sebesar 1$45 m)s dan laju uap n"ata sebesar 1$53 m)s sedangkan pada bottom ection memberikan laju minimum sebesar 1$3 m)s dan laju uap n"ata sebesar 1$3 m)s sehingga kolom ini disimpulkan lolos uji weeping . #ray column "ang diran#ang telah sesuai dengan spesi!ikasi literatur dan telah lolos uji weeping, uji reidence time, uji downcomer liuid backup$ uji entrainment" Dari hasil tersebut$ dapat disimpulkan tray column "ang diran#ang sudah la"ak untuk digunakan sesuai dengan kondisi "ang diberikan pada penugasan.
4/
BAB ; $ESIMPU9AN DAN SARAN
3"# $esi)%'lan
#ray column "ang diran#ang telah sesuai dengan spesi!ikasi literatur dan telah lolos uji weeping, uji reidence time, uji downcomer liuid backup$ uji entrainment" Dari hasil tersebut$ dapat disimpulkan tray column "ang diran#ang sudah la"ak untuk digunakan.
3"! Saran
ntuk men"empurnakan peran#angan tray column ini dibutuhkan pengetahuan dan pengalaman di lapangan mengenai kolom distilasi
4'
