B.2. Reaktor II (Reaktor Transasetalisasi)

Reaksi berlangsung pada Continous Stirred Tank Reactor, dengan kondisi

operasi pada temperatur 115 0C dan tekanan 1 atmosfir.

Data perhitungan :

Temperatur, T : 115 oC

Tekanan, P : 1 atm = 14,7 psia

Laju alir massa, F8 : 464, 4073 kg/jam

Densitas campuran, ρ : 975,2586 kg/m3

Waktu tinggal : 1 jam

Perhitungan Dimensi Reaktor

Pada continue process, waktu reaksi berpengaruh terhadap volum suatu

reaktor.

τ = Vvo

=(C Ao − CA )

−r A [Pers. 4.7, Fogler, 1999]

Dimana; V = Volum cairan dalam reaktor (m3)

= Waktu tinggal cairan dalam reaktor (detik)

vo = Laju alir volumetrik (m3/detik)

CA, CAO = Konsentrasi senyawa A (kmol/m3)

-rA = Laju reaksi penguraian senyawa A (kmol/m3.s)

A. Perhitungan Kapasitas Tangki

Laju alir volumetrik umpan total, v0 : 51,46196813 m³/jam

Volum cairan, VL = Volume cairan,

V L = v 0×τ= 51,46196813 m³/jam x 1 jam = 51,46196813 m³

Faktor keamanan 20%

V L = 1,2 x 51,46196813

= 61,75436175 m³

B. Perhitungan Dimensi Tangki

1. Volum Silindris, Vs

V =

π4

D2 H, Asumsi H= 3/2 D

V =

3π8

D3

= 1,775 D3

2. Volum Head, Vh

V =0,000049D3

3. Volum Tangki

Volume Tangki , Vt = Volume Silinder, Vs + Volume Head, Vc

61,72103778 = 1,775 D3 + 0,000049D3

61,72103778 = 1,177549D3

D = 3,743084 m

H = 5,614626 m

C. Perhitungan Tebal Shell, ts

Tinggi cairan, HL

HL =

4V L

πD2 [Wallas, 1990]

HL =

4 (61,721)3,14 (3,743084 )2

= 5,614859 m

Tekanan Hidrostatik, Ph

Ph = ρx g/gc x HL

= 975.2586 kg/m3x 1 x 5,614859 m

= 0,053095 atm = 0,780491 psia

Tekanan operasi, Pop = 1 atm = 14,7 psi

Tekanan desain, P = Ph + Pop = 0,780491 + 14,7 psia = 15,48049 psia

Faktor keamanan pressure design 20 % [Wallas, 1990]

Tekanan desain, P = 1,2 x 15,48049 = 18,57659 psia

Spesifikasi bahan konstruksi yang digunakan adalah :

Jenis plate = Carbon Steel type-SA 285 Grade C

Tegangan diizinkan, f = 13750 psi [Tabel 13.1, Brownell & Young, 1959]

Jenis sambungan = Double-welded (pengelasan luar dalam)

Efisiensi sambungan, E = 80 % [Tabel 13.2, Brownell & Young, 1959]

Faktor korosi (CA) = 0,125 inch

Tebal shell (ts) =

P . rfE−0,6 P [Pers. 13.1, Brownell&Young, 1959]

=

18,95655 x (73,6826)(13750×0,80)- (0,6×18,95655)

= 0,12456 in = 0,006339 m

dipilih tebal shell, ts = 3/16 = 0,1875 in (Appendix E, Brownell & Young)

untuk mengetahui apakah tebal shell yang dirancang dapat dipakai atau tidak,

maka Pmax> Pperancangan

P max =

f . E . tsr+0,6 ts

=

13750 .0,8 .0 , 187573,6826+0,6 (0 ,1875 ) = 27,94901

P max > dari P perancangan maka desain dapat digunakan

D. Tebal Head

Jenis head yang digunakan adalah torispherical head, maka L=OD

OD = ID + 2 ts

= 147,3652 + 2 (0,1875) = 147,7402091 in

digunakan OD standar = 156 in [Tabel 5.7, Brownell & Young, 1959]

Tebal head, th =

0,885 . P . LfE−0,1P [Tabel 18.3, Walas, 1988]

=

(0 ,885)(18,95655 )(156 )(13750)( 0 ,80 )−0,1(18,95655 )

= 0,358192462 in

= 0,009098107 m

Digunakan tebal head (th) = 0,4375 in [Tabel 5.7, Brownell &Young, 1959]

E. Tinggi tutup, OA

Diketahui th = 0,4375 in

rc = 144 in [Tabel 5.7, Brownell &Young, 1959]

icr = 9,375 in

sf = 3,5 in [Tabel 5.8, Brownell&Young, 1959]

a = ID2 = 73,68260454 in

AB = a – (icr)

= 73,68260454 – 9,375 = 64,30760454 in

BC = rc – icr

= 96 – 6,125 = 134,625 in

AC = √BC2−AB2 = 118,2726622 in

b = rc – AC = 25,72733781 in

OA = th + b + sf

= 0,4375 + 25,72733781+3,5

= 29,66483781 in

= 0,753488387 m

F. Tinggi Total Reaktor

Tebal Flat bottom = tebal shell = 0,1875 inch

Tinggi Reaktor(Hr) = Hs + OA + ts

= 221,0478 + 29,66483781 + 0,1875

= 250,9001514 inch = 6,372876592 m

G. Perhitungan Diameter Nozzle

Nozzle reaktor yang digunakan meliputi :

- nozzle pemasukan umpan

- nozzle pengeluaran produk

- nozzle pemasukan batang pengaduk

- nozzle pemasukan dan pengeluaran steam

Nozzle pemasukan umpan

Laju alir umpan, F = 22585,47739 kg/jam Densitas umpan, ρ = 830,3023537 kg/m3 viskositas, = 0,086348 cP = 8,63476E-06 kg/m.sLaju alir volumetrik, q= 27,20150953 m3/jam Faktor keamanan = 20 %

q = 1,2 x 27,20150953

= 32,64181144 m3/jam = 0,00906717 m3/s

Asumsi aliran turbulen, maka :

Di,opt = 0,363 ( q )0,45 (ρ )0,13 [Pers. 12.15, Peters et al, 2003]

dengan : Di,opt = diameter optimum pipa bagian dalam (m)

q = laju alir volumetrik (m3/s)ρ = densitas umpan (kg/m3 )

maka, Di,opt = 0,363 (0,00906717)0,45(830,3023537)0,13

= 0,104777885 m = 4,125105334 inDiambil pipa baja komersial standar 5 in (12,7 cm) dengan spesifikasi seperti

berikut:

Sch. No. : 40

OD : 5,563 in = 0,08890 m

ID : 5,047 in = 0,1282 m

At : 20,016 in2 = 0,013 m2

Kecepatan linier aliran,

v =

QA t =

0,014291839 0,013 = 1,099372216 m/s

Bilangan Reynolds melalui pipa :

NRe =

ID v ρμ =

3,743084 (1,099372216 )(623,278155 )4,17 . 10E-05

= 61544742,13> 2100 (asumsi aliran turbulen benar)

B.2. Tangki Disolusi

Tangki disolusi berfungsi sebagai tempat pelarutan poduk APG setelah

dihilangkan dari dodekanol dengan kondisi operasi pada temperatur 900C dan

tekanan 1 atmosfir.

Data perhitungan :

Temperatur, T : 90 oC

Tekanan, P : 1 atm = 14,7 psia

Laju alir massa, F8 : 464, 4073 kg/jam

Densitas campuran, ρ : 1394,47 kg/m3 Waktu tinggal : 1 jam

Perhitungan Dimensi Reaktor

Pada continue process, waktu reaksi berpengaruh terhadap volum suatu

reaktor.

τ = Vvo

=(C Ao − CA )

−r A [Pers. 4.7, Fogler, 1999]

Dimana; V = Volum cairan dalam reaktor (m3)

= Waktu tinggal cairan dalam reaktor (detik)

vo = Laju alir volumetrik (m3/detik)

CA, CAO = Konsentrasi senyawa A (kmol/m3)

-rA = Laju reaksi penguraian senyawa A (kmol/m3.s)

H. Perhitungan Kapasitas Tangki

Laju alir volumetrik umpan total, v0 : 6,401069 m³/jamVolum cairan, VL = Volume cairan,

V L = v 0×τ= 6,401069 m³/jam x 1 jam = 6,401069 m³

Faktor keamanan 20%

V L = 1,2 x 6,401069

= 7,681283 m³

I. Perhitungan Dimensi Tangki

4. Volum Silindris, Vs

V =

π4

D2 H, Asumsi H= 3/2 D

V =

3π8

D3

= 1,775 D3

5. Volum Head, Vh

V =0,000049D3

6. Volum Tangki

Volume Tangki , Vt = Volume Silinder, Vs + Volume Head, Vc

7,681283 = 1,775 D3 + 0,000049D3

7,681283 = 1,177549D3

D= 1,869524 mH= 2,804286 m

J. Perhitungan Tebal Shell, ts

Tinggi cairan, HL

HL =

4V L

πD2 [Wallas, 1990]

HL =

4 (7,681283 )3,14 (1,869524 )2

= 2,799639 m

Tekanan Hidrostatik, Ph

Ph = ρx g/gc x HL

= 1394,47 kg/m3x 1 x 2,799639 m

= 0,246625 atm = 3,625386 psia

Tekanan operasi, Pop = 1 atm = 14,7 psi

Tekanan desain, P = Ph + Pop = 3,625386 + 14,7 psia = 18,32539 psiaFaktor keamanan pressure design 20 % [Wallas, 1990]

Tekanan desain, P = 1,2 x 18,32539 = 21,99046 psia

Spesifikasi bahan konstruksi yang digunakan adalah :

Jenis plate = Carbon Steel type-SA 285 Grade C

Tegangan diizinkan, f = 13750 psi [Tabel 13.1, Brownell & Young, 1959]

Jenis sambungan = Double-welded (pengelasan luar dalam)

Efisiensi sambungan, E = 80 % [Tabel 13.2, Brownell & Young, 1959]

Faktor korosi (CA) = 0,125 inch

Tebal shell (ts) =

P . rfE−0,6 P [Pers. 13.1, Brownell&Young, 1959]

=

21,99046 x (36,80158)(13750×0,80)- (0,6×21,99046 )

= 0,07366 in = 0,1875 m

dipilih tebal shell, ts = 3/16 = 0,1875 in (Appendix E, Brownell & Young)

K. Tebal Head

Jenis head yang digunakan adalah torispherical head, maka L=OD

OD = ID + 2 ts

= 73,60315 + 2 (0,1875) = 73,97815 in

digunakan OD standar = 78 in [Tabel 5.7, Brownell & Young, 1959]

Tebal head, th =

0,885 . P . LfE−0,1P [Tabel 18.3, Walas, 1988]

=

(0 ,885)(21,99046 )(78)(13750)( 0 ,80 )−0,1(21,99046 )

= 0,263028 in

Digunakan tebal head (th) = 5/16 in [Tabel 5.7, Brownell &Young, 1959]

L. Tinggi tutup, OA

Diketahui th = 5/16 in

rc = 78 in [Tabel 5.7, Brownell &Young, 1959]

icr = 4,375 in

sf = 3 in [Tabel 5.8, Brownell&Young, 1959]

a = ID2 = 36,80158 in

AB = a – (icr)

=36,80158 – 4,375 = 32,05158 inBC = rc – icr

= 78 – 4,375 = 73,25 in

AC = √BC2−AB2 = 65,86546 in

b = rc – AC = 12,13454 in OA = th + b + sf

= 15,44704

M. Tinggi Total Reaktor

Tebal Flat bottom = tebal shell = 0,1875 inch

Tinggi Reaktor(Hr) = Hs + OA + ts

= 126,0393 in= 3,201404 m

Perhitungan Diameter Nozzle

Nozzle reaktor yang digunakan meliputi :

- nozzle pemasukan umpan

- nozzle pengeluaran produk

- nozzle pemasukan batang pengaduk

- nozzle pemasukan dan pengeluaran steam

Nozzle pemasukan umpan

Laju alir umpan, F = 22585,47739 kg/jam Densitas umpan, ρ = 830,3023537 kg/m3 viskositas, = 0,086348 cP = 8,63476E-06 kg/m.sLaju alir volumetrik, q= 27,20150953 m3/jam Faktor keamanan = 20 %

q = 1,2 x 27,20150953

= 32,64181144 m3/jam = 0,00906717 m3/s

Asumsi aliran turbulen, maka :

Di,opt = 0,363 ( q )0,45 (ρ )0,13 [Pers. 12.15, Peters et al, 2003]

dengan : Di,opt = diameter optimum pipa bagian dalam (m)

q = laju alir volumetrik (m3/s)ρ = densitas umpan (kg/m3 )

maka, Di,opt = 0,363 (0,00906717)0,45(830,3023537)0,13

= 0,104777885 m = 4,125105334 inDiambil pipa baja komersial standar 5 in (12,7 cm) dengan spesifikasi seperti

berikut:

Sch. No. : 40

OD : 5,563 in = 0,08890 m

ID : 5,047 in = 0,1282 m

At : 20,016 in2 = 0,013 m2

Kecepatan linier aliran,

v =

QA t =

0,014291839 0,013 = 1,099372216 m/s

Bilangan Reynolds melalui pipa :

NRe =

ID v ρμ =

3,743084 (1,099372216 )(623,278155 )4,17 . 10E-05

= 61544742,13> 2100 (asumsi aliran turbulen benar)