Latihan 2 [PDF]

Citation preview

Diket :



n-butana = n-pentana = n-heksana = n-heptana =



Komposisi Asumsi Komponen XF n-butana 0.35 n-pentana 0.3 n-heksana 0.2 n-heptana 0.15 Total 1



0.35 0.3 0.2 0.15



F= Rasio =



Diinginkan97% pentana di distilat 85% heksana di bottom



Mol feed 350 300 200 150 1000



Distilat



0 9 170 150 329



Ki



xi 2.064 0.740 0.277 0.107



0.253 0.586 0.161 0.000 1



∑x =



Temperatur Bottom (Bubble Point) T trial 404.46069856 K 𝐏^𝟎 Komponen Bottom



19049.316 8415.945 3836.861 1820.111



XD 0.522 0.434 0.045 0.000 1



72.06 ℃



n-butana T. Top 6276.2345221 n-pentana 345.2075909 2250.4335885 Ptot 842.52322163 n-heksana 405.4 326.80908283 n-heptana



n-butana T. Bottom n-pentana 404.4606986 Ptot n-heksana 405.4 n-heptana



Bottom 350 291 30 0 671



Temperatur Top (Dew Point) T trial 345.208 K 𝐏^𝟎 Komponen Distilat



3040.7496



1000 1.2



αD 7.449 2.671 1.000 0.388



131.31069855748 ℃



Ki



yi 6.265 2.768 1.262 0.599



0.0000 0.0757 0.6520 0.2729



αB 4.965 2.193 1.000 0.474



XB 0 0.027 1 0.456 1



3040.7496



∑y =



1.0006



Menghitung Jumlah Stage Minimum ( Pers. Fenske)



Komponen



αavg



n-pentana n-heksana n-heptana n-oktana



Nmin =



Menentukan komposisi kompo



6.08 2.42 1.00 0.43



LK



HK di/bi = α di = α*bi



5.8946 Komponen n-pentana n-heksana n-heptana n-oktana



Komponen



XF



n-pentana n-heksana n-heptana n-oktana



0.35 0.3 0.2 0.15 1



Mol Feed Distilat (asumsi) 350 350 300 291 200 30 150 0 1000 671



Bottom (asumsi) 0 9 170 150 329



αavg 6.08 2.42 1.00 0.43



αi^Nm(di/bi) 7381.20032 32.33476 0.17648 0.00120



Menentukan Refluks Minimum Umpan masuk pada titik didih q=0.3



Komponen n-pentana n-heksana n-heptana n-oktana



XF



Mol Feed 0.35 0.3 0.2 0.15



350 300 200 150 1000



Distilat



Bottom



349.95259 291.00039 30.00162 0.18010 671.1347



Menentukan Jumlah Stage



0.04741 8.99961 169.99838 149.81990 328.8653



XD 0.521 0.434 0.045 0.000 1



XB 0.000 0.027 0.517 0.456 1



R = 1.2 Rm Rm+1 = Rm =



Ψ= 0.0084 (N-Nm)/(N+1) = 0.7311 N-Nm = (N+1)*0.7311 Trial N = 2.72877504639 0.731815



1.044 0.044



Jumlah Stage = Dibulatkan menjadi



2.72877504639 3 stage



Menentukan Letak Feed Plate



Letak feed-plate dapat ditentukan dengan menggunakan kirkbride XhF 0.2000 XlF 0.3000 XlW 0.027 XhD 0.0447 B 328.8653 D 671.1347 log Nr/Ns= Nr/Ns Nr= N=Nr+Ns N= Nr= Ns=



R = 0.053361707788



-0.187901111 0.6487821442 0.648Ns 3 stage 1.820 (stage strip) 1.180 (stage enrich)



Sehingga, jumlah stage yang dibutuhkan = 3 stage Letak feeNr= 1.820 (stage strip) Ne= 1.180 (stage enrich)



mol/h Rmin



P=



405.4 Kpa



=



3040.75 mmHg



pentana di distilat heksana di bottom



Trial Temperatur Top dan Bottom Nilai Ki dapat dilihat dari grafik maupun dengan menggunakan hubungan dengan data LK HK



Data Persamaan Antoine Komponen A Butana 15.6782 Pentana 15.8333 Heksana 15.8366 Heptana 15.8737



B 2154.9 2477.07 2697.55 2911.32



C -34.42 -39.94 -48.78 -56.51



2



ntukan komposisi komponen dengan Hengstebeck-Geddes



di/bi 32.3333333333333 0.1764705882353 di + bi = fi α*bi+di = fi bi = fi/(1+α) αi



αavg



1.5



log(di/bi) Logα 2.421 1.50965048 0.383906 1 -0.75332767 0



f(x) = 5.89462215340912 x − 0 R² = 1



1 0.5 0



0



0.05



0.1



-0.5 -1



6.08 2.42 1.00 0.43



Logαi log(di/bi) di/bi bi di 0.7840 3.868126992 7381.2 0.047411 349.95259 0.3839 1.509669641 32.33476 8.999615 291.00039 0.0000 -0.7533 0.176482 169.9984 30.00162 -0.3676 -2.92005504 0.001202 149.8199 0.18010 328.8653 671.134699



Distilat (hitung) Bottom (hitung) 349.95259 4.74E-02 291.00039 9.00E+00 30.00162 1.70E+02 0.18010 1.50E+02 671.1347 328.8653



𝜃 =



XD 0.521 0.434 0.045 0.000 1.000



0.60576



αavg



αiXiD/(αi-𝜃 i) 6.08 2.479 0.429 0.000



αiXF/(αi-𝜃 i)



0.579119 0.3887 0.573809 0.3970 -0.108459 -0.4852 0.000000 0.0000 1.044 0.3004859494



XB 1.44E-04 2.74E-02 5.17E-01 4.56E-01 1



Column J



0.15



an hubungan dengan data Persamaan Antoine



Chart Title



f(x) = 5.89462215340912 x − 0.753327666658612 R² = 1



0.05



0.1



Column J



0.15



0.2



0.25



Linear (Column J)



0.3



0.35



0.4



0.45



Linear (Column J)



Feed = n-butana (A) = n-pentana (B) = n-heksana ( C ) = n-heptana (D) = q=



100 mol/jam 0.4 0.25 Light Key 0.2 Heavy key 0.15 1.00



a) Jumlah dan komposisi aliran produk distilat dan produk bawah (bottom) Neraca Massa Total = F=D+W untuk komponen B (light key) : xBF. F = 25 mol/jam karena 95% mol n-pentana direcovery sebagai distilat, yBD. D = 23.75 mol/jam XBW. W = 1.25 mol/jam untuk komponen C (heavy key) : xCF. F = 20 mol/jam karena 95% mol n-heksana direcovery yCD.D = 19 mol/jam XCW.W = 1 mol/jam untuk trial, diasumsi tidak ada komponen D didistilat dan tidak ada komponen A di bottom. Sehingga, komponen A didistilat yAD.D = 40 mol/jam XDW. W = 15 mol/jam



Komponen A B (LK) C (HK) D



Feed Xf 0.4 0.25 0.2 0.15



F 40 25 20 15



Distillat Bottom XD D XB 0.617760618 40 0 0.366795367 23.75 0.0354609929 0.015444015 1 0.5390070922 0 0 0.4255319149



B 0 1.25 19 15



Total



1



100



1



64.75



1



35.25



b) Temperatur Puncak Kolom Ttop dan Temperatur Produk Bawah Kolom Tbottom untuk mencari Ttop dan Tbottom menggunakan solver di Excel T trial 338.9657 K P= 405.3 kPa 3040.7496 mmHg



Komponen A B (LK) C (HK) D Total



Yi In Psat Psat Ki alfa = Ki/Kc Yi/alfa Xi = Yi/Ki 0.617761 8.602 5444.792224 1.791 7.860 0.079 0.345 0.366795 7.549 1899.787332 0.625 2.742 0.134 0.587 0.015444 6.541 692.7411148 0.228 1.000 0.015 0.068 0 5.567 261.524118 0.086 0.378 0 0 1 28.259 8298.844788 11.980 0.228 1.000 Kc = 0.22779



Maka, Ttop T trial Komponen A B (LK) C (HK) D Total Maka, Tbottom



338.9657 K 402.9485 K P= 403.5 kPa 3040.7496 mmHg Xi In Psat Psat Ki alfa = Ki/Kc alfa.X Yi = Ki*xi 0 9.831 18599.530926 6.117 5.007 0 0.035461 9.010 8181.0533908 2.690 2.202 0.078 0.539007 8.220 3714.6081571 1.222 1 0.539 0.425532 7.470 1754.8373487 0.577 0.472 0.201 1 34.531 32250.030 10.606 8.682 0.818 402.9485 K Kc = 1.22229346342



c) Jumlah stage pada total reflux dan distribusi komponen lain pada produk distilat ∝ LD = 2.742 (T = 338.9 K at the column top) ∝ LW = 2.2024 (T = 402.9 K at the column bottom) ∝ L,av =



2.457622



Penentuan jumlah stage minimum pada total reflux, menggunakan persamaan Fenske : Nm = 6.549061 Nm = 6.549061 theoritical stages 5.549061 theoritical trays Distribusi komponen yang ditinjau adalah komponen selain LK dan HK, yaitu komponen A (n-butana) dan Komponen D (n-heptana) Komponen A ∝ A,av =



6.273352



xAD.D/xAW.W =



8792.655



Neraca massa Komponen A : xAF.F = xAD.D + xAW.W = 350 XAF.F = 7381.112 xAW.W + xAW.W = 350



xAF. F xAD.D



400 8792.655(xAW.W) 8793.65544067



0 0.095 0.658 0.246 0.999



xAW. W = xAD.D =



0.045487 399.9545



Komponen D ∝ D,av = xDD.D/xDW.W =



0.422 0.000186



xDF. F xDD.D



Neraca massa Komponen D : xDF.F = xDD.D + xDW.W = 150 XDF.F = 0.001202 xDW.W + xDW.W = 150 xDW.W = xDD. D =



150 0.001202(xAW.W) 1.00018599008



149.97 0.0279



Hasil dari distribusi komponen Komponen Feed Xf F A 0.35 B (LK) 0.3 C (HK) 0.2 D 0.15 Total



XD 350 300 200 150 1000



Distillat D XB 0.942 399.955 0.056 23.75 0.002 1 0.0001 0.028 1 424.732



Bottom B #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!



0.045 1.25 19 149.972 170.268



Kc (basis) = 0.227819



xi cek 0.345 0.587 0.068 0.000 1.000



Kc (basis) = 1.221609 Yi cek 0 0.09546 0.658825 0.245715 1