KONDENSOR

SPESIFIKASI ALAT HEATER (E-03 )

Kode: E-03Fungsi : Memanaskan feed sebelum masuk ke reaktor

Tujuan : 1. Menentukan tipe heater2. Menentukan bahan konstruksi3. Menentukan rute fluida panas dan dingin4. Menentukan dimensi heater5. Menghitung faktor kekotoran (Rd)6. Menghitung pressure drop (P) di shell dan tube1. Menentukan Tipe Heater

Dalam perancangan ini dipilih tipe heater jenis shell and tube dengan pertimbangan sebagai berikut :

P rendah

Luas perpindahan panas diperkirakan > 200 ft22. Menentukan Bahan KonstruksiDipilih bahan konstruksi jenis carbon steel SA 283 grade C dengan pertimbangan:

Mempunyai allowable working stress yang besar

- Harga relatif murah3. Menentukan Rute Fluida Panas dan Fluida DinginDalam perancangan ini ditentukan :

Fluida dingin dalam hal ini aliran umpan reaktor (R-03) mengalir di tube, hal ini dikarenakan laju alir fluida besar dan bersifat korosif. Fluida panas dalam hal ini aliran steam mengalir di shell, hal ini dikarenakan laju alir fluida kecil.4. Menentukan Dimensi Heater Menghitung luas perpindahan panas (A)

A =

Dalam persamaan diatas, nilai Q diketahui dari hasil perhitungan neraca panas, sedangkan nilai Ud ditentukan dari tabel 8 (Kern, 1983) sesuai dengan fluida yang mengalir dalam heater dan nilai TLMTD merupakan hasil perhitungan antara suhu masuk dan suhu keluar masing-masing fluida.

a. Menghitung TLMTDData:

Beban Heat Exchanger = 23589012 kJ/jam

= 22358100 Btu/jam

Fluida dingin : Umpan reaktor (R-03)Laju alir = 98150,23 kg/jam

= 216383,971 lb/jamT masuk = 423,055 K

= 301,83 oF T keluar = 519,15 K

= 474,8 oF

Fluida panas : Saturated Steam pada tekanan 38 bar dan suhu 520,455 KLaju alir = 13647,81 kg/jam

= 1728,41 kJ/kg

T masuk = 520,455 K

= 477,15 oFT keluar = 520,455 K

= 477,15 oF

T1 = 477,15 oFt2 = 474,15 oF

T2 = 477,15 oF

t1 = 301,83 oF

(Persamaan 5.14 Kern, 1983)TLMTD =

= 43,007 oF

b. Menentukan harga koefisien perpindahan panas keseluruhan

Fluida dingin: Umpan reaktor (R-03) di tubeFluida panas : Saturated steam di shellUntuk sistem perpindahan panas antara steam dengan aqueous solution less than 2,0 cp memiliki harga Ud = 200 700 Btu/jam(ft2)(oF). Dalam perancangan ini dipilih harga Ud = 200 Btu/jam(ft2)(oF) (Kern, 1983).c. Menghitung luas perpindahan panas

A =

Menentukan jenis dan ukuran pipa

Direncanakan spesifikasi tube sebagau berikut (Table 10. Kern, 1983) :

oOutside diameter (OD): 0,75 in

oBWG

: 16

oInside diameter (ID)

: 0,62 in

oFlow area per tube (at): 0,302 in2oSurface per lin ft (ao)

: 0,1963 ft2oPanjang tube

:16 ft

oPitch

: 1 in, triangular Menghitung jumlah pipa dan diameter shellMenentukan jumlah tube :

Dipilih heat exchanger dengan ketentuan sebagai berikut (Table 9 dan Table 10. Kern, 1983) :Shell ID

: 33 in

Pass: 1Tube

Jumlah pipa tube: 830

OD, BWG

: 0,75 in, 16

Pitch: 1 in,

triangular

Pass

: 2 Mengoreksi harga UdUd terkoreksi =

Dalam persamaan diatas nilai Q dan TLMTD sudah diketahui, sedangkan nilai A terkoreksi merupakan hasil perhitungan.Menghitung harga A terkoreksi

A terkoreksi = Nt L ao

= 830 16 0,1963

= 2606,864 ft2Menghitung harga Ud terkoreksi

Ud terkoreksi =

=

= 199 Btu/jam(ft2)(oF)5. Menghitung faktor kekotoran (Rd)

Dalam persamaan diatas, nilai UD sudah diketahui dari perhitungan UD terkoreksi, sedangkan nilai UC dihitung berdasarkan persamaan . Untuk menghitung nilai hio dan ho perlu mengetahui nilai specific gravity, viskositas, dan konduktivitas termal untuk fluida panas pada suhu rata-ratanya dan mengetahui nilai densitas, viskositas, dan konduktivitas untuk fluida dingin pada suhu rata-ratanya.

Menghitung specific gravity, viskositas, dan konduktivitas termal pada Tav Saturated steam, fluida panas (Shell)Tav =

= 477,15 oF = 520,455 K Viskositas ( = (A + BT + CT2)/10000 (cp)) [T = 520,455 K]

KomponenXiABCi (cp)i xi (cp)

Steam1-36,8260,429-1,610-50,0182060,018206

(Yaws, 1999)

= 0,018206 cp 2,42 (lb/ft.jam)/cp

= 0,0440593 lb/ft.jam( = (A + BT + CT2)/10000 (cp)) [T = 497,09 K]KomponenXiABCi (cp)i xi (cp)

Steam1-36,8260,429-1,610-50,0172420,017242

(Yaws, 1999)

= 0,017242 cp 2,42 (lb/ft.jam)/cp

= 0,04 lb/ft.jam Konduktivitas termal pada suhu 435,10 oFk= 0,017 Btu/hr.ft.oF (Kern, 1983)

Specific gravitys= 1 (Kern, 1983) Menghitung densitas, viskositas, dan konduktivitas termal pada tav Umpan reaktor (R-03), fluida dingin ( Tube)tav =

= 388,315 oF = 471,01 K Viskositas ( = (A + BT + CT2)/10000 (cp))

KomponenXiABCi (cp)i xi (cp)

CH403,8440,40112-0,000140,0161040

C2H600,5140,33449-710-50,0142490

C3H80-5,4620,32722-0,000110,0124990

n-C4H100-4,9460,29001-710-50,011620

i-C4H100-4,7310,29131-8,110-50,0114510

n-C5H120-3,2020,26746-6,610-50,0108090

i-C5H120-0,8420,26759-6,810-50,0110

n-C6H140-8,2220,26229-5,710-50,0102590

N20,0009142,6060,475-9,910-50,0244422,2210-5

CO20,102911,3360,49918-0,000110,0222330,0022878

CO0,147535,0860,50651-0,000130,0244120,0036008

H2S7,710-9-14,8390,51-0,000130,0197421,5110-10

H2O0,1401-36,8260,429-1,610-50,0161640,0022642

H20,608627,7580,212-3,310-50,0120340,0073236

O27,810-1544,2240,562-0,000110,0283862,2110-16

CH3OH1,510-5-14,2360,38935-6,310-50,0155232,2810-7

TOTAL10,2609270,0154988

(Yaws, 1999) = 0,0154988 cp 2,42 (lb/ft.jam)/cp

= 0,03751 lb/ft.jam DensitasPerhitungan densitas campuran gas menggunakan persamaan (2-66 s/d 2-70) pada Perrys Chemical Engineering Handbook 7th ed. = (Persamaan 2-66)Nilai V dapat diketahui dengan cara trial persamaan 2-67

(Persamaan 2-67)Nilai P merupakan tekanan operasi heater (37,5 bar) dan T merupakan tav (471,01 K), sedangkan nilai B dihitung berdasarkan persamaan 2-68

(Persamaan 2-68)Nilai Pc, Tc, R, dan diketahui dari referensi, sedangkan nilai Bo dan B1 dapat dihitung berdasarkan persamaan 2-69 dan persamaan 2-70

(Persamaan 2-69)

(Persamaan 2-70)

Tr =

KomponenT (K)P (kPa)Tc (K)Pc (K)Tr

CH4471,013750190,645990,0122,471196

C2H6471,013750305,348720,11,542778

C3H8471,013750369,842480,1521,273688

i-C4H10471,013750408,136480,1811,154153

n-C4H10471,013750425,137960,21,107998

i-C5H12471,013750469,733700,2521,002789

n-C5H12471,013750469,733700,2521,002789

n-C6H14471,013750507,630250,3010,927916

N2471,013750126,234000,0383,73225

CO2471,013750304,273830,2241,548356

CO471,013750132,934990,0483,544093

H2S471,013750373,589630,0941,261071

H2O471,013750647,1220550,3450,727878

H2471,01375033,191313-0,21614,19132

O2471,013750154,650430,0223,046636

CH3OH471,013750512,680970,5640,918865

Nilai R = 8314 cm3.kPa/mol.KKomponenBoB1BPV/RT1+(B/V)V (cm3/mol)

CH4-0,012530,041084711-4,146320,9960,9961040,0977

C2H6-0,13095-0,0378368-70,19690,92750,9275968,57857

C3H8-0,206-0,1217671-162,490,807240,80724842,97002

i-C4H10-0,25356-0,1891298-267,6750,50630,5063528,6986

n-C4H10-0,27541-0,2238335-298,1020,46570,4657557,9388

i-C5H12-0,33491-0,33068798-484,6530,31870,3187711,4096

n-C5H12-0,33491-0,33068798-484,6530,31870,3187711,4096

n-C6H14-0,38802-0,4418505-726,8680,16570,16567871,229

N20,0459050,05793968614,845581,014021,014021058,901

CO2-0,12973-0,0366891-47,25480,952490,95249994,649

CO0,0400880,05683268713,520591,012781,012781057,6105

H2S-0,2105-0,127659-77,08510,91970,9197960,4488

H2O-0,60464-1,0722532-237,730,64950,6495678,2309

H20,1205540,06371635122,443471,021051,021051066,2414

O20,0208320,0523067975,6029651,005341,005341049,834

CH3OH-0,3952-0,4580767-343,9910,573940,57394599,34678

KomponenV (cm3/mol)XiBM (gr/mol)BM*xi (gr/mol)V (cm3/gr) (gr/cm3)

CH41040,0977016,043000

C2H6968,57857030,07000

C3H8842,97002044,096000

i-C4H10528,6986058,123000

n-C4H10557,9388058,123000

i-C5H12711,4096072,15000

n-C5H12711,4096072,15000

n-C6H14871,229086,177000

N21058,9010,000928,0130,025541533,2582,410-5

CO2994,6490,102944,014,5287219,631820,004553

CO1057,61050,147528,014,1315255,986140,00391

H2S960,44887,710-934,0822,610-7367813832,710-10

H2O678,23090,140118,0152,5234268,776860,003721

H21066,24140,60862,0161,2269869,026730,001151

O21049,8347,810-1531,9992,510-134,2210152,410-16

CH3OH599,346781,510-532,0420,000471271754,87,910-7

TOTAL4,210150,01336

Nilai = 0,01336 gr/cm3

= 0,01336 gr/cm3 62,5 (lb/ft3)/(gr/cm3)

= 0,83473 lb/ft3 Menghitung ho dan hioTube side, umpan reaktor, fluida dingin

at =

=

= 0,8703 ft2Gt =

=

= 248617,98 lb/.ft2.jam V =

=

= 82,73 fps = 0,03751 lb/ft.jamD =

=

= 0,052 ftRet =

=

= 342474,61hi = 9000 (Fig. 25. Kern, 1983)

hio = hi

= 4300

= 7440

Shell side, saturated steam ,fluida panas

as =

B = 33 in

C = PT - OD = 0,25 inas =

= 1,890625 ft2Gs =

=

= 15914,439 lb/jam.ft2G =

=

= 21,29 lb/ft.jam Trial nilai ho = 310

Dimana nilai hio = 7440tw=

= 391,87 oFtf =

=

= 434,5 oF

pada tf = 0,04 lb/ft.jam

k = 0,017 Btu/hr.ft.oF

= s air

= 1 62,5 lb/ft3

= 62,5 lb/ft3g = 4,18108 ft/jam2ho =

ho = 300

Menghitung clean overall heat transfer coefficient (Uc)

= 288,4

= 0,0016Karena nilai Rd perhitungan > 0,0015, maka memenuhi syarat6. Menghitung pressure drop (P) di shell dan tubeMenghitung pressure drop di tube (PT)

Untuk Re = 342474,61Dari Fig. 26. (Kern, 1983) didapat f = 0,00014

= 0,123 psi

Dari Fig. 27. (Kern, 1983) didapat = 0,006

= 0,0575 psi

= (0,123 + 0,0575) psi

= 0,181 psi Karena P tube < 2psi, maka memenuhi syaratMenghitung pressure drop di shell (Ps)

pada Tav = 0,0440593 lb/ft.jam

De

= 0,73 in

=

= 0,06083 ftRes

=

=

= 21973,3175

Dari Fig. 29. (Kern, 1983) didapat f = 0,00185Jumlah crosses (N +1) = 12

N + 1= 12

= 6s= 1

IDS =

= 2,75 ftPS=

=

= 0,00118 psi

Karena P shell < 2psi, maka memenuhi syarat

Rangkuman :

FungsiMemanaskan umpan reaktor sebelum masuk reaktor

Jenis1,2 shell and tube heat exchanger

Bahan KonstruksiCarbon Steel SA 285 Grade C

OD Tube 0,75 in BWG 16

ID0,62 in

Jumlah dan susunan tube 830 tube ,triangular pitch

ID shell

33 in

Panjang pipa16 ft

TubeShell

300houtside = Btu/(jam)(ft2)(oF)7440

A = 2606,864 ft2

Uc = 288,4 Btu/(jam)(ft2)(oF)

UD = 199 Btu/(jam)(ft2)(oF)

Rd = 0,0016

Rd yang diperbolehkan = 0,0015

0,181 psiP perhitungan0,00118 psi

2 psiP yang diijinkan2 psi

_1492515851.unknown

_1492523566.unknown

_1492534379.vsd

_1492956736.unknown

_1492960881.unknown

_1492961306.unknown

_1492961553.unknown

_1492961604.unknown

_1492961147.unknown

_1492960750.unknown

_1492956090.unknown

_1492956535.unknown

_1492955554.unknown

_1492528150.unknown

_1492528646.unknown

_1492528848.unknown

_1492528996.unknown

_1492529268.unknown

_1492534106.vsd

_1492528875.unknown

_1492528835.unknown

_1492528427.unknown

_1492528465.unknown

_1492528294.unknown

_1492524615.unknown

_1492525295.unknown

_1492523764.unknown

_1492519415.unknown

_1492520825.unknown

_1492521244.unknown

_1492521668.unknown

_1492521170.unknown

_1492519889.unknown

_1492520014.unknown

_1492519693.unknown

_1492518431.unknown

_1492518760.unknown

_1492519209.unknown

_1492518541.unknown

_1492516390.unknown

_1492516538.unknown

_1492516241.unknown

_1492503673.unknown

_1492509836.unknown

_1492510604.unknown

_1492515769.unknown

_1492510210.unknown

_1492509437.unknown

_1492509608.unknown

_1492509344.unknown

_1492499693.unknown

_1492501371.unknown

_1492501976.unknown

_1492501258.unknown

_1492498695.unknown

_1492499489.unknown

_1169550058.unknown

_1492498543.unknown

_1123416733.unknown

_1167169237.unknown

_1121281316.unknown