dekanter

 

Hasil atas dekanter

Komponen

Laju massa (kg/jam)

Fraksi massa (x)

μ liq (cP)

µ1/3

xi/µ1/3

C6H5CH5Cl

423,4175

0,05293004

0,79306

0,92563

0,05718

C6H5CH5CN

7572,6615

0,94663363

0,77741

0,9195

1,02951

H2O

3,4905

0,00043633

0,6654

0,87303

0,0005

Jumlah

7999,5695

1

2,71815

1,08719

μ mix

=

1,2851

cP

Hasil bawah dekanter

Komponen

Laju massa (kg/jam)

Fraksi massa (x)

μ liq (cP)

µ1/3

xi/µ1/3

NaCl

2353,7493

0,25472412

321,587

6,85119

0,03718

NaCN

165,1297

0,01787043

118,381

4,91013

0,00364

H2O

6721,5075

0,72740545

0,6654

0,87303

0,8332

Jumlah

9240,3865

1

12,6344

0,87402

μ mix

=

0,66767308

cP

Menentukan fasa terdistribusi

Persamaan 18,5 Walas, 1990 halaman 613

Dimana :

θ

=

Parameter dispersi

QL

=

Kecepatan volumetris fase ringan (m3/jam)

QH

=

Kecepatan volumetris fase berat (m3/jam)

ρL

=

Densitas fase ringan (kg/m3)

ρH

=

Densitas fase berat (kg/m3)

μL

=

Viskositas fase ringan (cP)

μH

=

Viskositas fase berat (cP)

θ

=

0,467482289

Keterangan:

θ < 0,3 Fasa ringan selalu terdispersi

θ = 0,3-0,5 Fasa ringan mungkin terdispersi

θ = 0,5-2,0 Kemungkinan inversi fasa,desai untuk kasus terburuk

θ = 2,0-3,3 Fasa berat mungkin terdispersi

θ > 3,3 Fasa berat selalu terdispersi

Karena "θ >3,3"  maka fasa berat terdispersi dan fasa ringan kontinyu

Arus total pada dekanter

Komponen

Masuk

BM (kg/kmol)

Keluar

Hasil atas

Hasil bawah

(kmol/jam)

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kg/jam)

(kmol/jam)

(kg/jam)

NaCl

64,0204676

3741,36

58,44

40,2763

2353,75

NaCN

3,36949829

165,13

49,01

3,3695

165,13

C6H5CH5Cl

3,36949829

426,511

126,58

3,34506

423,418

C6H5CH5CN

64,6671362

7575,76

117,15

64,6407

7572,66

H2O

373,611

6725

18,00

0,19391

3,4905

373,417

6721,51

Total

509,0376

18633,7

68,1797

7999,57

417,063

9240,39

Menghitung kecepatan terminal

Persamaan 10.7 Coulson, ed. 6 hal. 442

Keterangan :

Ud

=

terminal velocity fase terdispersi, m/det

dp

=

diameter butir terdispersi, m

ρD

=

densitas fase terdispersi, kg/m3

ρC

=

densitas fase kontinyu, kg/m3

μC

=

viskositas fase kontinyu, kg/m.det

g

=

kecepatan gravitasi, 9,81 m/det

Rekomendasi diameter droplet (dD) adalah berkisar 50-300 µm. Perancang mengambil diameter droplet standar sebesar 300 µm.

g

=

9,81

m/s

dp

=

60

µm

=

0,00006

m

dp²

=

3,6E-09

m

ρD

=

1204,3

kg/m3

ρC

=

1033

kg/m3

μC

=

1,285

cP

=

0,001285

kg/m.det

Ud

=

0,000261794

m/det

*) fasa terdispersi bergerak ke bawah

Menghitung dimensi dekanter

1.

Diameter

(Coulson, 2005)

The decanter's size is based on the continous phase where settling velocity of dispersed should be greater than the continous, because it is assumed to have a plug flow or equal to the flow rate.

Lc

=

7,7451

m3/jam

=

0,002151

m3/s

Dengan nilai Uc maksimal = Ud, maka

Ai

=

Lc

/

Uc

=

0,002151415

m3/s

:

0,000261794

m/s

=

8,217976946

m2

Untuk dekanter vertikal luas penampang dekanter sama dengan luas interface

=

3,23554639

m

=

127,3837

in

r

=

½

D

=

1,618

m

2.

Menghitung tekanan perancangan

Diambil safety untuk tekanan dan over design sebesar 20%-nya

tekanan operasi

=

1

atm

Tekanan perancangan

=

1,2

x

tekanan operasi

Tekanan perancangan

=

1,2

atm

Tekanan lingkungan

=

1

atm

x

14,7

psia/atm

=

14,7

psia

3.

Menghitung tebal dinding dekanter

Dengan menggunakan persamaan:

(Brownell & Young, hal 254)

Bahan konstruksi yang digunakan :

SA-167 tipe 309-8 (Brownell & Young hal 342) dengan pertimbangan :

a.

Memiliki struktur yang kuat

b.

Memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi

c.

Harga relative lebih murah dibandingkan stainless steel yang lain.

Data – data yang digunakan:

Dimana :

C"

=

faktor korosi, in

=

0,125

in

(Peters,M.s.,K.D., Timmerhaus, “Plant Design and Economics for Chemical Engineers”, ed V)

f

=

allowable stress, psia

=

18750

psia

P

=

Tekanan terukur, psia

=

17,64

psia

ri

=

Jari-jari dalam vessel, in

=

63,69

in

E

=

effisiensi sambungan

=

0,8

(Brownell & Young, table 13.2, hal 254)

ts

=

tebal dinding, m

ts

=

0,19995

in

Dipilih tebal shell standart

=

3/16

in

=

3/16

in

(brownell-young halaman 88)

OD

=

ID

+

2 x tshell

=

127,8

in

OD standar

=

126

in

=

3,2

m

(Tabel 5.7, Brownell and Young hal.90)

Koreksi :

ID

=

OD

-

2t

=

126

in

-

6/16

in

=

125,6

in

=

3,191

m

=

7,993

m2

4.

Menghitung tebal head (thead)

Tebal head dihitung dengan persamaan 13.12 brownell-young hal.256

Dari tabel 5.7 Brownell &Young untuk OD standart

=

126

in

data sebagai berikut :

icr

=

7,625

in

r

=

120

in

th

=

1,374

in

Dipilih tebal head standart

=

1,47

in

=

1,47

in

(brownell-young halaman 88)

5.

Tinggi dekanter

Untuk tangki silinder, dirancang

D

=

H

H

=

3,23554639

m

Menentukan jarak puncak dengan straight flange

Keterangan:

icr

=

Inside-Corner Radius

sf

=

Straight Flange

r

=

Radius Of Dish

Do

=

Outside Diameter

b

=

Depth Of Dish (Inside)

a

=

Inside Radius

IDs

=

Diameter Dalam Shell

Pemilihan jenis head berdasarkan tekanan operasi : Untuk tekanan operasi < 15 bar, head yang digunakan berjenis torispherichal head (Towler,G.,dan R.sinnott,Chemical Engineering Design Principles, Mc.Graw Hill (2008) halaman.987)

a

=

ID/2

=

62,81

in

AB

=

a

-

icr

=

55,19

;

AB²

=

3046

BC

=

r

-

icr

=

112,4

;

BC²

=

12628

=

97,8901

in

b

=

r

-

AC

=

120

in

-

97,8901

in

=

22,1099

in

Dari tabel 5.6 Brownell & Young untuk tebal head

1 1/2

in

diperoleh nilai straight flange (Sf) = 1,5 – 4 ,

diambil Sf

=

4

in

, Sehingga :

Tinggi Head

=

th

+

b

+

sf

=

27,4839

in

=

0,6981

m

Tinggi dekanter

=

tinggi shell

+

2 x tinggi head

=

3,236

m

+

1,396

m

=

4,632

m

6.

Menghitung volume dekanter

Vd

=

Vshell

+

2 x Vhead

Vshell

=

=

6,64741141

m3

Volume head (tanpa bagian sf),dihitung menggunakan persamaan 5.11,halaman 88,Brownell and Young, 1959.

Vhead,tanpa sf

=

0,000049 x (ID)3

Dengan :

VH

=

Volume head (ft3)

ID

=

diameter dalam, in

Vhead,tanpa sf

=

0,000049

x

(ID)3

=

97,146

ft3

=

2,7509

m3

=

49554,35

in3

=

0,8121

m3

VHead

=

VHead, tanpa Sf

+

VSf

VHead

=

2,7509

m3

Vd

=

6,647411

m3

+

5,501729

m3

=

12,14914

m3

7.

Volume cairan

Jika over design dirancang 20% (Vd = 1,20 x Vcairan) maka :

Vcairan

=

Vd

/

1,2

=

12,14914

m3

/

1,2

=

10,12428

m3

Volume cairan dalam shell

Vcairan,shell

=

Vcairan

-

Vhead

=

10,12428

m3

-

2,7509

m3

=

7,373419

m3

8.

Waktu tinggal dalam dekanter

t

=

=

0,656663153

jam

=

39,4

menit

9.

Penentuan Laju Alir

Fasa berat :

=

0,933646

m/s

Fasa ringan :

=

0,942458

m/s

Cek turbulensi :

Re Heavy

=

5373,672

Re Light

=

2417,075

Re

Effect

<5000

little problem

5000-20000

some hindrance

20000-50000

major problem

>50000

poor separation

(Schweitzer,1979)

10.

Menghitung tinggi cairan

Tinggi cairan fase berat

VH

=

QH

x

waktu tinggal

=

7,6727

m3/jam

x

0,657

jam

=

5,0384

m3

Hheavy     = [(Vheavy – Vhead) / Ai] + Hhead

=

0,2784

m

+

0,6981

m

=

0,9764

m

Tinggi cairan fase ringan :

VL

=

QL

x

waktu tinggal

=

7,7451

m3/jam

x

0,657

jam

=

5,0859

m3

HL

=

VL

/

Ai

=

5,0859

m3

/

8,217977

m2

=

0,6189

m

Ketinggian sisa pada shell untuk fase ringan

:

Hdec

-

Hheavy

-

Hhead

=

2,9572

maka fase ringan hanya akan menempati ruang shell

11.

Menghitung tinggi pipa

Berdasaran pers. 10.5 Coulson hal 440

·

Tinggi pemasukan pipa umpan (Z3)

=

tinggi interface

=

tinggi cairan fase berat

=

0,976

m

·

Tinggi pipa pengeluaran fase ringan (Z1)

Tinggi pipa pengeluaran fase ringan

=

tinggi cairan total

=

tinggi cairan fasa ringan

+

tinggi cairan fasa berat

=

0,619

m

+

0,976

m

=

1,5953

m

·

Tinggi pipa pengeluaran fase berat (Z2)

Z2

=

Z3

+

=

0,9764

m

+

0,530764

m

=

1,5072

m

·

Desain pipa

Dimana :

Z1

=

light liquid overflow, m

Z2

=

heavy light overflow, m

Z3

=

Interface, m

12.

Perancangan Pipa

a. Ukuran Pipa Pemasukan Umpan

Umpan luas pipa pemasukan umpan (Apipa)

Qumpan

=

15,76010691

m3/jam

Menurut Schweitzer, kecepatan linier umpan disyaratkan 0,6096 – 1 m/detik. Diambil kecepatan linier

umpan

=

1

m/detik

=

3600

m/jam

Apipa

=

0,004377807

m2

·

Menghitung diameter dalam pipa (ID)

ID

=

0,0747

m

=

2,9401

in