Mixer 01 [PDF]

Citation preview

MIXER (M-01)



Tugas



: Untuk mencampurkan asam asetat (CH3CO)2O sebagai pelarut dengan selulosa.dengan kapasitas 36692,5766 kg/jam



Alat



: Tangki silinder berpengaduk



Jumlah



:1



Kondisi operasi : Tekanan (P)



: 1 atm



Suhu (T)



: 30oC



(-C6H10O5-)n H2O



(CH3CO)2O H2O



(-C6H10O5-)n (CH3CO)2O H2O



1. Neraca Massa Dari perhitungan neraca massa diperoleh komposisi sebagai berikut :



Komponen



Masuk



BM



H2O (CH3CO)2O (C6H10O5)n Total



18 102 162



Kg/jam 723,4024 11333,304 12056,706



Keluar



Kg/jam 1138,6889 21635,089 22773,778



Kg/jam 2502 21635,089 11333,304 35553,8877



2. Mencari Volume Tangki Laju alir massa (C6H10O5)n



= 12056,7065 kg/jam



Laju alir massa (CH3CO)2O



= 22773,7789 kg/jam



Densitas (C6H10O5)n



= 399,0333 kg/m3



Densitas (CH3CO)2O



= 719,5169 kg/m3



Laju alir volume =



Laju alir massa Rho mix



12056,7065 kg 22773,7789 kg jam jam + = kg kg 399,0333 719,5169 m3 m3



(



)(



)



= 61,8663 m3/jam Waktu tinggal dalam tangki selama 10 menit, sehingga diperoleh volume tangki: Vt = 61,8663 m3/jam x



10 menit 60 menit / jam



= 10,3110 m3 Dirancang overdesign sebesar 20% Vt = (100%+20%) x 10,3110 m3 = 12,3733 m3 = 3268,6673 gallon Menghitung ukuran mixer : Mixer berbentuk silinder tegak dengan perbandingan H : D = 1,5 : 1



π . D2.



( dh ) . D +0,1694. D . D 2



Vt =



4



Atau : Diameter ( D )=



¿



[



[



Vt π h . +0,1694 4 d



()



1 /3



]



1/ 3



12,3733 π .1,50+ 0,1694 4



]



= 2,0944 m Tinggi (H)



=1.5 x 2,0944 m = 3,1415 m



Volume cairan dalam head dasar



= 1,2019 m3



Volume cairan dibadan mixer



= 9,1091 m3



Tinggi cairan di badan mixer



=2,6455 m



3. Menghitung tebal shell dan head Dipilih tutup dengan jenis torispherical dished heads, karena tekanan operasi berada pada range 15 – 200 psig (Brownell and Young, hal 88). Bahan konstruksi yang digunakan adalah SA-167 tipe 309 A, maka tegangan maksimal yang diijinkan (fall) = 18750 psia (Brownell and Young, hal 342). Efisiensi sambungan yang dipakai adalah jenis double welded butt joint, dengan E = 80% (Brownell and Young, tabel 13.2, hal 254). Faktor korosi (C) untuk stainless steel = 0,125 in (Peter, M.S, K.D, Timmerhaus, “Plant Design and Economics for Chemical Engineering”, ed. V). P = 1 atm digunakan faktor keamanan sebesar 50% sehingga tekanan perancangan: P=1,5 × 1atm ×



14,7 psia lbf =22,05 psia=22,05 1 atm ¿2



Tebal shell: t shell=



p . ri +c f . e−0,6. p



¿ 22,05 psia x 41,227409∈



¿ + 0,125 ¿ 18750 . x 0,80−0,6 x 22,05 psia = 0,1857 in



Dipilih tebal shell 3/16 in = 0,1875 in Menghitung tebal head : 1 r W = x 3+ 4 icr



0,5



( ( ))



1 84 W = x 3+ 4 0,5625



( (



0,5



))



W =3,8051 Dimana W =¿stress intensification factor untuk torispherical dish head t head =



P .r . W +C 2 f . e−0,2 . p



¿



22,05 psia x 41,8125∈ x 3,8051 + 0,125 2. 18750 x 0,80−0,2 x 22,05 psia



=0,2420 in Dipilih tebal head standar sebesar 1/4 in = 0,25 in 4. Menghitung Tinggi head



Dari tabel 5.6 brownell-young, untuk ketebalan head = 1/4 in didapat straight flange (sf)= (1 1/2 – 2 1/2). Dipilif sf 2 in = 0,0508 m. ODs = 84 in IDs = 83,625 in a



= IDs/2 = 83,625 in /2 = 41,8125 in



Dari tabel 5.7 brownell and young hal 90 didapat : ODs



= 84 in



= 2,1336 m



t Head s



= 1/4 in



= 0,25 in



icr



= 5 1/8 in



= 5,125 in



r



= 84 in



= 2,1336 m



b=r− √ B C2− A B2 b=r− AC AB=a−icr ¿ 41,8125∈−5,125∈¿ ¿ 36,6875∈¿ BC=r−icr ¿ 84∈−5,125∈¿



¿ 78,875 in AC= √ B C2− A B2 ¿ √ 78,8752−36,68752 ¿ 69,8233∈¿ b=r− AC ¿ 84∈−69,8233∈¿ ¿ 14,1767 in Tinggi head ( H head )=Tinggi head +b +sf ¿ 0,25∈+14,1767∈+2∈¿ ¿ 16,4267∈¿ Tinggi head total mixer =Tinggi shell+ 2. tinggi head ¿ 123,6822∈+2 . 16,4267 ¿ ¿ 156,5356∈¿ ¿ 3,9760 m



5. Menghitung Pengaduk dalam mixer 1. Jenis Pengaduk Viskositas campuran



= 2,4623 cP



fig 8.4 (howard rase, hal 341)



Dengan viskositas bahan dalam hidrolizer sebesar 2,4623 cP maka di pilih jenis propeller dengan 4 buffles



Dari Walas, fig 10.1, hal 288 diperoleh : Dt (Diameter dalam reaktor)



= 83,6250 in



Da (Diameter Impeller)



= 0,3 Dt



= 25,0875 in



L (Lebar impeller)



= Da/8



= 3,1359 in



H (Tinggi Larutan)



= 120,5806 in



S1 (Jarak impeller dari dasar)



= H/8



= 20,0968 in



W (Lebar Buffle)



= Dt/12



= 6,9688 in



2. Perhitungan Kecapatan Pengadukan N= N=



600 π . Di



600 3,14 . 2,0165 ft



N=102,4115 rpm



(Couper, Hal 279) = 100 rpm x



Digunakan power standar



1 menit 60 detik



= 1,667 rps 3. Perhitungan bilangan Reynold p campuran=1082,81143 kg/m3 x



0,00624 lbm /ft 3 1 kg/m 3



¿ 6 7,5676 lbm/ft 3 mc ( viskositas campuran )=0,001654665



lb ft . s



p . N . ( Da )2 NRe ( bilangan ℜ ynold )= mc



67,5676 ¿



lbm . 1,667 rps . ( 2,0165 ft )2 ft 3 lb 0,001654665 ft . s



¿ 276754,3019 Didapat NP (Couper, fig 10, hal 283) =0,9 P



=



(Np x N 3 x Da5 x p) 17710 sec . HP



=



(0,9 x ( 1,667 rps ) 3 x ( 2,0165 ft ) 5 x 67,5676 lbm/ft 3) 17710 sec . HP



= 0,5300 HP Efisiensi 80% : P



= 0,5300 HP / 80% = 0,6626 HP



Dipilih pengaduk dengan motor Standart = 0,75 Hp



Spesifikasi Mixer-01



Jenis = Tangki Alir Berpengaduk Kondisi Operasi : Tekanan



= 1 atm



Suhu



= 30°C



Dimensi Mixer : Diameter dalam



= 2,1241 m



Diameter luar



= 2,1336 m



Tinggi



= 3,9760 m



Volume cairan dalam head



= 1,2019 m3



Volume cairan dibadan Mixer



= 9,1091 m3



Tinggi cairan dibadan Mixer



= 2,6455 m



Dipilih Tebal shell



=3/16 in



Tebal Head



=1/4 in



Pengaduk Dipilih



=Propeller dengan 4 buffles



Diameter Impeler



= 0,6146 m



Lebar Buffle



= 0,1707 m



Digunakan motor dengan daya



= 0,75 Hp