Filter Press [PDF]

Citation preview

FILTER PRESS



Tugas



:Menyaring padatan yang berupa Na2SO4 keluar dari Reaktor dengan kecepatan umpan sebesar =20994,1547kg/j



Type alat :Plate & frame Filter press



P in



=



5,1



atm



Pout =



Kondisi Operasi : T



= 40⁰C



P in



= 5,08 atm



P out = 1 atm Neraca massa : Umpan Masuk : Komponen



BM



Na2SO4 (s) CH3COCH3 H2O C6H12O2



142,00 58,00 18,00 116,00



Jumlah



ρumpan



=



Massa Volume



Mol, Kgmol/j



Massa, Kg/j



Kg/l



Volume, l/j



1,6103 0,8796 149,4027



228,6626 51,0168 2689,2486



2,664 0,790 1,000



85,8343 64,5782 2689,2486



43,5388 195,4314



5050,5008 8019,4288



0,939



5380,3141 8219,9752



=



0,9756



kg/lt



1



atm



Umpan Masuk Air pencuci : Diharapkan Na2SO4 tersaring sempurna, dengan kadar air dalam cake sebesar 5% Air pencuci yang dibutuhkan sebesar 20 % terhadap cairan dalam umpan = Cairan - padatan = CH3COCH3 + H2O + C6H12O2 - Na2SO4 (s) = 51,0168 + 2689,2486 + 5050,5008 - 228,6626 = 7790,7762 20 % terhadap cairan dalam umpan = 0,2 x 7790,7762 = 1558,1538



Komponen H2O



BM 18,00



Mol, Kgmol/j 86,5641



Massa, Kg/j 1558,1538



Kg/l 1,000



Volume, l/j 1558,1538



Hasil filtrasi Filtrat



Komponen



BM



CH3COCH3 H2O C6H12O2



58,00 18,00 116,00



Jumlah



ρfiltrat



=



Massa Volume



Mol, Kgmol/j 0,8796 235,2982 43,5388 279,7166



=



Massa, Kg/j



Kg/l



Volume, l/j



51,0168



0,880 1,000 0,940



58,0000 4235,3676



4235,3676



5050,5051 9336,8895



0,9659



kg/lt



5373,6209 9666,9885



Cake



Komponen



Na2SO4 H2O



BM



Mol, Kgmol/j



142,00 18,00



1,6103 0,6686 2,2789



Jumlah  cake



=



Massa Volume



=



Massa, Kg/j



Kg/l



Volume, l/j



228,6666 12,0351 240,7017



2,664 1,000



85,8358 12,0351 97,8709



2,4594



kg/lt



Perhitungan konstanta filtrasi Karena partikel berupa bubuk dan sangat halus maka diameter partikel ( Dp ) diasumsi Diameter partikel ( Dp ) = 4,17E-04 Ft Dari Fig 223 Brown, Porositas ( X ) = 0,34 (Brown,hal 214) Sphericity (  ) = 1 (partikel dianggap bola)



Dari fig. 219 Brown tahun 1973 didapat : Faktor koreksi Reynold ( Fre )= 48



Dari fig. 220 Brown tahun 1973 didapat : Faktor Friksi (F f )



=2500



a. Konstanta permeabilitas : K ( permeabilitas ) = gc . Dp2 . Fre 32 . Ff



=



32,2



x 4,17E-04 32 x 2500



2



x



48



= 3,35E-09 ft3/dt2 (lbm/lbf)



b. Konstanta Filtrasi (Cv) Viskositas (m) Fraksi berat solid (x) Densitas Solid (rs) Densitas Filtrat (r) Cv



=



= = = =



3,40E-02 lb/ft dt 0,02851 153,465288 lb/ft3 60,27 lb/ft3



 .  . x 2 . K [s (1 - x)(1 - X) - r . x . X]



)



)



)



= 89044,53 lbf.dt/ft4 Frame : Diambil jumlah frame



= 30 frame ( max jumlah frame : 30 frame )



Ukuran frame



= 6 x 6 ft



Luas Frame



= 36 ft2



Luas Total Filter ( A )



= 30 frame x 36 ft2 = 1080 ft2



Volume Filtrat ( V ) Siklus filtrasi yang paling sederhana Ts = tf + tw + tb Dimana ts = Waktu siklus total filtrasi tf = Waktu filtrasi tw= Waktu pencucian tb = Waktu bongkar pasang waktu siklus total filtrasi = waktu filtrasi + waktu pencucian + waktu bongkar pasang



tf



Cv



= Af2



tw



=



V2



Af2



. (-dP)f



2 . a . Cv Aw2 (-dP)w



Cv



+



V2



+



2Ve . V



. (-dP)f 2 . a . Cv Aw2 (-dP)w



Ve . V



tb = ts



waktu bongkar pasang (tb)



=



ts V



Z.V



2



+



F.V tb V



= Z.V + F +



Dengan : ( 2a + 1 ) . Cv



Z =



F



A2 . (-dP) ( a + 1 ) . 2 . Cv . Ve



=



A2 . (-dP)



Keadaan Optimum tercapai bila (ts/V)min d ( ts / V ) = dV d ( ts / V )



0



= Z -



dV



tb V2



Maka : V =



tb Z



0,5



Atau : V2 =



Beda tekanan ( -dP )



A2 . (-dP) . Tb ( 2a + 1 ) . Cv



= 60 psi = 8640 psf



Waktu bongkar ( tb )



= 60 menit = 3600 dt



Faktor pencucian ( a )



= 0,167



Konstanta Filtrasi ( Cv ) = 89044,53 lbf.dt/ft4 Luas Total Filter ( A )



= 1080 ft2



= 0



+ +



tb



V



A2 . (-dP) . tb ( 2a + 1 ) . Cv



=



1080 =



2



2



0,17



0,5



8640 +



0,5



3600



1



89044,53



= 17477,89 ft3 Volume Cake ( Ve ) Kecepatan Volume filtrat = 9666,99 lt/j Kecepatan Volume Cake = 97,87 lt/j Volume Filtrat ( V ) = 17477,89 ft3



Ve =



Ve =



Kecepatan Volume Cake Kecepatan Volume filtrat



97,87 9666,99



x



x



Volume Filtrat



17477,89



= 176,95 ft3



L ( tebal cake)



=



Volume Cake ( Ve )



=



Luas total filter ( A ) =



Af2



ft3



1080



ft2



0,1638 ft = 1,97 in



Waktu Filtrasi ( tf ) Konstanta Filtrasi ( Cv ) Luas Total Filter ( Af ) Volume Filtrat ( V ) Volume Cake ( Ve ) Beda tekanan ( -dP )



tf =



176,95



Cv . (-dP)f



89044,53



= 89044,53 lbf.dt/ft4 = 1080 ft2 = 17477,89 ft3 = 176,95 ft3 = 8640 psf



V2 + 2 . Ve . V



17477,89



2



+ 2 . 176,95 .



17477,89



= 1080



2



.



8640



= 2753,78 dt = 45,90 menit Waktu pencucian ( tw ) Faktor pencucian ( a ) = 0,167 Konstanta Filtrasi ( Cv ) = 89044,53 lbf.dt/ft4 Luas Total Filter ( Aw ) = 1080 ft2 Beda tekanan ( -dP ) = 8640 psf Volume Filtrat ( V ) = 17477,89 ft3 Volume Cake ( Ve ) = 176,95 ft3 tw =



=



V2 + Ve . V



2 . a . Cv Aw2 . (-dP)w



2 . 0,167 . 1080 2 .



89044,53 8640



17477,89



= 909,99 dt = 15,17 menit



Waktu Siklus ( ts ) ts = tf + tw + tb dimana : tf = waktu filtrasi = tw = waktu pencucian = tb = waktu bongkar pasang =



46 15 60



menit menit menit



ts = 46 menit + 15,17 menit + 60 menit = 121,06 menit



2



+ 176,95 .



17477,89



Untuk memperoleh proses yang kontinyu, diperlukan 2 buah filter press dengan schedule time sebagai berikut : t filtrasi



t cuci



t bongkar pasang



Keterangan Waktu Filtrasi : 46 menit Waktu Pencucuian : 15 menit Waktu Bongkar Pasang : 60 menit



Kecepatan Filtrasi ( dV/dt ) Volume Filtrat ( V ) = 17477,89 ft3 Waktu filtrasi ( tf )



Dv



=



= 46 menit



17477,89



Dt



46



ft3 menit



= 380,81 ft3/menit Spesifikasi Filter Press 1. Tugas : Menyaring padatan yang berupa Natrium sulfat keluar dari Neutralizer dengan kecepatan umpan sebesar = 8019,4288 kg/j 2. Type alat : Plate & frame Filter press



3. Neraca massa : Umpan = Air pencuci =



Filrat Cake



= =



8019,43 1558,15 9577,58



Kg/j Kg/j Kg/j



9336,89 240,70 9577,59



Kg/j Kg/j Kg/j



4. Ukuran Filter Jumlah Frame



=



30



Frame



Ukuranfranme



= 6 x 6 ft



LuasFrame



=



36



ft2



Luas Total Filter



=



1080



ft2



5. Waktu Siklus Waktu Filtrasi



=



46



Menit



Waktu Pencucian



=



15,17



Menit



Waktu Bongkar



=



60



Menit



Waktu Siklus



=



121,06



Menit



6. Panjang Filter Press Frame (tebal cake) + plate x 30 = 1,97 inch + 1 inch x 30 = 89,1 inch = 2,263 m