Rules of Thumb For Chemical Engineers [PDF]

Citation preview

Rules of Thumbs for Chemical Engineers Disusun oleh:



TEKNIK KIMIA INDRALAYA



Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya 2016



DAFTAR ISI Daftar Isi ............................................................................................................................. i Kontributor ......................................................................................................................... iii



Piping ................................................................................................................................. 1 Solid Drying ....................................................................................................................... 5 Pumps dan Vacuum Pumps ............................................................................................... 10 Vessel (Drums) .................................................................................................................. 16 Pressure Vessel .................................................................................................................. 20 Kompressor ........................................................................................................................ 25 Storage Tank ...................................................................................................................... 30 Cooling Tower ................................................................................................................... 33 Conveyor ............................................................................................................................ 38 Mixing (Agitation) ............................................................................................................. 43 Heat Exchanger .................................................................................................................. 48 Refrigerator ........................................................................................................................ 53 Thickener ........................................................................................................................... 57 Evaporator .......................................................................................................................... 62 Crystallizer ......................................................................................................................... 67 Extractor ............................................................................................................................. 72 Distilasi .............................................................................................................................. 77 Gas Absorption .................................................................................................................. 82 Filtrasi ................................................................................................................................ 88 Screening (Size Separation) ............................................................................................... 93 Furnace ............................................................................................................................... 98 Boiler .................................................................................................................................. 102 Grinding ............................................................................................................................. 107 Crushing ............................................................................................................................. 112 Bin ...................................................................................................................................... 117 Silo ..................................................................................................................................... 121 Gas Desorption (Stripping) ................................................................................................ 126 Adsorption : Gas ................................................................................................................ 129 i



Adsorption : Liquid ............................................................................................................ 133 Evaporator .......................................................................................................................... 137 Gas Liquid Separator ......................................................................................................... 142 Settler ................................................................................................................................. 146 Classifier ............................................................................................................................ 151 Size Enlargement (Pembesaran Ukuran Partikel) : Koagulasi dan Flokulasi .................... 156 Fluidization ........................................................................................................................ 161 Ion Exchanger .................................................................................................................... 166 Reaktor ............................................................................................................................... 171



Referensi ............................................................................................................................ 176



ii



KONTRIBUTOR Piping,



M.Luthfi



Fadhli



Rahman



(B-03031181419026),



Galvani



Al



Faruq



(B-



03031181419024), Muhammad Iqbal (B-03031281419072) Solid Drying, Eka Permata (B-03031181419062), Luki Anugrah Wati (B-03031181419032), Bobbie Rizkie Mandhala Hermanto (B-03031181419036) Pumps dan Vacuum Pumps, Devy Putri Utami (A-0303118141033), Mutiara Prayesi (A03031181419059), Nur Aidah Komala (A-03031281419159) Vessel (Drums), Angelina (03031281419150), Yessica Puteri Antonius (03031281419098), Nabila Aprianti (03031181419030) Pressure Vessel, Yolanda Patika (B-03031181419008), Ria Rismawati, (B-03031181419010), Dela Tiarisma (B-03031181419162) Compressor, Risky Vernando (B-03031181419005), Ramses Janji Hasibuan (B03031181419068), Imam Gunawan Putra (B-03031181419056) Storage Tank. M Zulfahri Rizki (A-03031281419097), Pandu Trijaka (A-03031281419099), Leonardo R. Ginting (A-03031281419087) Cooling Tower,



Ihsanata Hamda H (B-03031181419012), Silvester Chrisya A.



(B-03031281419074), Yosua Aristides (B-03031281419090) Conveyor, Ade Octavirosa (B-03031381419142), Dwi Fuspitasarie (B-03031181419044), Teddy Suryadinata (B-03031181419050) Mixing/Agitation, Ari Wijaya (03031181419034), Della Anggraini (03031181419014), Janu Hadi (03031181419058) Heat Exchanger, Dian Firdaus (A-03031281419075), Adriarsyah Eka Prayoga Nasution (A03031281419077), Khorim Ahmed Nazer (A-03031281419101) Refrigerator, Badariah Mauli R. (A-03031181419001), Melda Zulfani (A-03031181419047), Indwiarti Pane (A-03031281419095) Thickener,



Mollina



Kenanga



Haphsari



(A-03031181419009),



Fanni



Pradita



(A-



03031181419055), Rizki Agustina (A-03031181419067) Evaporator, Fenny Dwi Ayu Diah (A-03031181419019), M. Rezky Syafrullah (A03031181419027), Qidran Alifardin Nurdi (A-03031281419091) Crystallizer,



Irwanto



Sanjaya



(A-03031181419041),



03031181419053), Febri Sandi (A-03031281419153)



3



Achma



Daniel



Rifky



(A-



Extractor, Hengky Maruli (A-03031181419031), Eka Putra Sihombing (A-03031181419025), Endah Riana M. A. (A-03031181419069). Distillation, Syukron Habibi (A-03031181419035), Abdul Apandi (A-03031281419073), M. Hanief Ridho (A-03031181419147) Gas Absorpsi, Fadila Amalia Putri (A-03031181419065), Sesti Roima (A-03031281419089), Sri Handayani (A-03031181419017) Filtration, Fitri Febrianti (B-03031181419038), M.Egan Giovani Johan (B-03031281419096), Rina Nurhayati (B-03031181419042) Screening (Size Separation), Dita Auline Saragih (B-03031181429104), Dede Pramayuda (A-03031281419103), Nurul Qomariah (B-03031282419104) Furnace, Kurniasih (A-03031181419155), M.Naufal Fakhri (A-03031181419023), Nabillah Khoiriyah (A-03031181419023) Boiler, Eva Santia (B-03031181419048), Nur Aziani (B-03031181419064), Novia Rezha (B03031281419160) Grinding, Berlian Saputra (B-03031281419088), Sidiq W. Kusuma (B-03031181419148), Fitriani (B-03031281419146) Crushing, Kyky Felly Nadya Vega (A-03031181419003), Siti Nadhilah Febrianti (A03031181419013), Nesi Harniwika (A-03031181419159) Bin, Patrick Rudy Meizakh (B-03031281419080), M. Alik Aziz (B-030311814190164), Andika septian Sitanggang (B-03031181419018) Silo, Bella Anggraini (B-03031181419158), Elcy Tiara Putri (B-03031181419028), Anastasia Putri (B-03031181419070) Gas desorption/stripping, Dita Triandini (A-03031281419085), Larasati Surliadji (A03031181419063), M.Fakhrurrozi NST (A-03031181419057) Adsorpsi : Gas, M. Faris Naufal (B-03031281419092), Lisa Zulmayeti (B-03031281419154), Indira Rayosa (B-03031181419016) Adsorpsi : Liquid, Mitha Hanidyah Ulfa



(B-03031181419054), Citra Afriliana (B-



03031181419066), Mohammad Rayfi Al Faridzi (B-03031281419102) Evaporator, Aditya M Rif’at (B-03031181419002), M Gian Novaldi (B-03031181419022), M Fauzan Fathullah (B-03031281419084) Gas-Liquid Separtor, Dewi Sri (A-03031281419157), Desy Crisna Talera (A03031281419093), Marta Sri Ayuni (A-03031181419011) Settler, Andika putra Riandy (B-03121003028), Riski julianda (B-03031281419156), Ulfa fitrializa (B-03031181419061) 4



Classifier,



Angga



Kurniawan



(A-03031181320034),



M.



Zaki



Shofahaudi



(A-



03031181320080) Size Enlargement (Coagulation/Flocculation), Arina (A-03031181419043), Hersya Agung (A-03031281419081), Siwitri (A-03031181419145) Fluidization, M. Aidil defitra (B-03031181419040), Siti Nurhayati (B-03031181419020), Sri Yunita Hayati (B-03031281419152) Ion Exchanger, Vera Dona (A-03031381419115), Camelia Maharani (A-03031281419083), Damar Setyo Ismoro (A- 03031281419161), Reaktor, Zulkarnain Ariko (A-03031181419007), M. Iqbal Septiady (A-03031181419029), Fitra Armando (A-03031281419079)



5



PIPING A. Definisi Piping atau pipa adalah benda yang digunakan untuk mengalirkan berbagai jenis fluida. Lebih detail lagi, piping atau pipa adalah suatu sistem yang terintegrasi dengan yang lainnya dari satu dengan laainya yang difungsikan untuk mentransportasikan fluida dari lokasi satu dengan lokasi lainnya. B. Fungsi Fungsi utama dari piping ini adalah untuk mengalirkan aliran feed yang akan masuk ke dalam ataupun yang keluar alat hingga menjadi produk. Dalam industri ini biasanya piping ada didalam data yang disebut Diagram P&I.Diagram ini menunjukkan susunan proses peralatan, pipa, pompa, instrumen, katup dan peralatan lain yakni termasuk:



1. 2. 3. 4. 5. 6.



C. Prinsip Kerja Kecepatan jalur dan pressure drop, dengan diameter jalur D dalam inci; discharge pompa cairan, (5+D/3) ft/sec, 2.0 psi/100 ft; suction Globe valve digunakan untuk gas, diperlukan kontrol dan penutup ketat dimanapun. Gate valve digunakan untuk keperluan lainnya. Fitting dengan sekrup ddigunakan hanya jika ukuran 1.5 in. dan yang lebih kecil dari itu, bisa juga dengan flange atau pengelasan. Flange dan fitting dibuat peringkat 150, 300, 600, 900, 1500, atau 2500 psig. Nomor schedule pipa mendekati = 1000P/S, , dimana P adalah tekanan internal psig dan S adalah tegangan kerja yang diperbolehkan (sekitar 10,000 psi untuk A120 baja karbon pada 500 0F). Pada umumnya schedule 40.



D. Rule of Thumb 1. Pedoman Untuk bisa menentukan sistem perpipaan yang baik maka ada kriteria yang perlu diperhatikan yakni antara lain: 1.1. Memilih Ketebalan Pipa Ketebalan dinding pipa dipilih untuk menahan tekanan internal, dengan kemudahan untuk korosi. Proses pipa biasanya dapat dianggap sebagai silinder tipis; hanya pipa tekanan tinggi, seperti garis uap bertekanan tinggi , kemungkinan akan diklasifikasikan sebagai tebalbsilinder dan harus diberikan pertimbangan khusus.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 1



�=



𝑃� 200��𝑑 +𝑃



1.1



Pipa seringkali ditentukan oleh schedule number ( berdasarkan rumus silinder tipis). Biasanya mengunanakan Sch 40 karena Sch 80 memerlukan energy yang besar (heavy duty) Schedule number didefinisikan sebagaiberikut: P x 1000 Schedule Number = s σs 1.2 Dimana, P = internal pressure, bar d = pipa outside diameter, mm ���= design stress at working temperature, N/mm2 Ps = safe working pressure, lb/in2 atau N/mm2 ��� = safe working stress. lb/in2 atau N/mm2 1.2 Fitting Ada beberapa cara penyambungan fitting yang bisa dipilih, yaitu: a. Butt-weld (BW) Digunakan pada secara luas untuk proses, keperluan umum, dsb. Cocok untuk pipa dan fitting berukuran besar, dengan reliabilitas yang tinggi (leak-proof). Prosedur fabrikasinya adalah dengan menyatukan masing-masing ujung sambungan (bevel), diluruskan (align), tack-weld, lalu las kontinu. Beberapa contoh fitting yang menggunakan BW antara lain: 



BW Tee, dipakai untuk membuat percabangan 900 dari pipa utama. Cabang dapat berukuran lebih kecil (reduced tee) atau sama dengan pipa utama (equal tee)  Stub-in digunakan untuk membuat cabang langsung ke pipa utama. Cabang berukuran lebih kecil.  Weldolet digunakan untuk membuat percabangan 900 pada pipa utama. b. Socket-weld (SW) SW digunakan untuk ukuran kecil. Ujung pipa dibuat rata, lalu didorong masuk ke dalam fitting, valve atau flange. Dibandingkan dengan BW, SW memiliki kelebihan dalam hal penyambungan dan pelurusan yang lebih mudah, terutama untuk ukuran kecil. Tetapi, adanya sisa jarak 1/16 in antara pertemuan ujung pipa dan fittings, valve, atau flange dapat menyebabkan kantung cairan. Penggunaan SW juga dilarang per ASME B31.1.0-1967 jika terdapat erosi atau korosi cresive.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 2



Beberapa contoh SW fittings:  



Ful-coupling untuk menyambung pipa ke pipa Swage Nipples (Plain Both Ends/PBE) digunakan untuk menyambung SW item ke BW pipa atau fitting berukuran lebih besar  SW Elbow digunakan untuk menghasilkan perubahan arah 900 atau 450.  Nipolet digunakan untuk sambungan ke valve berukuran kecil. c. Screwed Seperti SW, screwed piping digunakan untuk pipa berukuran kecil. Umumnya tidak dipakai untuk proses, meskipun mungkin pressure-temperature ratingnya memenuhi. SW dan screwed fitting umumnya berkelas 2000, 3000, dan 6000 PSI. d. Quick Connector and Couplings Digunakan baik untuk koneksi permanen atau sementara, tergantung pada kondisi servis, dan jenis sambungan. Biasanya cocok dipakai pada saat perbaikan jalur, dan modifikasi proses. 1.3. Stress pada Pipa Sistem perpipaan harus dirancang agar tidak memaksakan tekanan yang tidak dapat diterima pada peralatan yang mereka terhubung. Beban akan timbul dari : a. Ekspansi termal pipa dan peralatan b. Berat dari pipa, aliran yang mrngalir dalam pipa, isolasi dan perlengkapan lain c. Reaksi aliran fluida dan pressure drop d. Beban yang dikenakan oleh pengoperasian peralatan pendukung , seperti relief valve e. Getaran 1.4 Valve Valve yang digunakan untuk proses pabrik kimia dapat dibagi menjadi dua kelas yang luas, tergantung pada fungsi utama mereka : 1. Shut - off katup( blokkatup ) , yang tujuannya adalah untuk menutup aliran . 2. Kontrol katup, baik manual dan otomatis, digunakan untuk mengatur aliran



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 3



Sebuah katup yang dipilih untuk menutup harus memberikan tanda positif dalam posisi tertutup danresistensi minimal mengalir ketika terbuka. Gate , plug dan bola katup yang paling seringdigunakan untuk tujuan ini . Pemilihan nilai dibahas oleh Merrick (1986 ) (1990 ) , Smith dan Vivian (1995 ) dan Smith dan Zappe ( 2003). Jika kontrol aliran diperlukan , katup harus mampu memberikan kontrol halus atas berbagai macam aliran , dari sepenuhnya terbuka sampai tertutup . Globe katup biasanya digunakan , meskipunjenis lainnya dapat digunakan . Katup kupukupu sering digunakan untuk kontrol gas danaliranuap.Katup kontrol otomatis pada dasarnya globe valve dengan desain special. 1.5. Memilih ukuran pipa Jika kekuatan motif untuk mendorong cairan melalui pipa tersedia gratis, misalnya saat tekanan mengalir dari satu vessel ke yang lain atau jika ada kepala cukup untuk gravitasi aliran, diameter pipa terkecil yang memberikan flowrate yang perlu digunakan. Jika cairan harus dipompa melalui pipa, ukuran harus dipilih untuk memberikan biaya operasional tahunan setidaknya Kecepatan maksimum harus disimpan di bawah di mana erosi mungkin terjadi : 0,45 0,13 � �= 3,9� 1.3 � �� Untuk gas dan uap kecepatan tidak bisa melebihi kecepatan kritis (kecepatan sonik).



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 4



SOLID DRYING A. Definisi Solid drying merupakan perlakuan penghilangan atau pengurangan kadar air (dewatering) terhadap partikel solid, dimana proses ini dilakukan tergantung dari keperluan proses. B. Fungsi Pengeringan (drying) zat padat berfungsi untuk pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair lain dari bahan padat, sehingga mengurangi kandungan moisture zat padat, pada industry makanan. C. Prinsip Kerja Rotary dryer bekerja menggunakan aliran panas yang mengalir dimana terjadi kontak dengan bahan yang akan dikeringkan. Pengering rotary dryer digunakan untuk mengeringkan bahan yang berbentuk bubuk, granula, gumpalan partikel padat dalam ukuran besar. Pengeringan pada rotary dryer dilakukan pemutaran berkali-kali sehingga tidak hanya permukaan atas yang mengalami proses pengeringan, namun juga pada seluruh bagian yaitu atas dan bawah secara bergantian, sehingga pengeringan menggunakan alat ini lebih merata dan lebih banyak mengalami penyusutan.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 5



D. Rule of Thumb 1. Pedoman 1. Range waktu pengeringan adalah beberapa detik pada spray dryer hingga satu jam atau lebih cepat dibanding rotary dryer dan beberapa jam atau beberapa hari pada tunnel shelf atau belt dryer. 2. Continous tray dan belt dryer untuk material yang berukuran kecil (granural) atau pellet yang berukuran 3‐15 mm memiliki waktu pengeringan antara 10‐ 200 menit. 3. Rotary cylindrical dryer terdiri dari shell silinder, motor, drive, intake hopper, dan discharge yang beroperasi dengan kecepatan superficial udara sekitar 1‐10 ft/detik. Namun jika materialnya kasar kecepatannya bisa melebihi 35 ft tiap detiknya. Pengeringan dilakukan dengan mengontakkaan udara panas secara paralel yang alirannya countercurrent. Waktu tinggal (residence time) rotary cylindrical dryer sekitar 5‐90 menit. Holdup padatannya sekitar 7‐8 %. Cross section 85 % untuk tujuan perancangan. Pada aliran countercurrent, temperatur gas keluar sekitar 10‐20OC di atas padatan. Kecepatan putar yang digunakan sekitar 4 rpm, tetapi untuk produknya sekitar 15 rpm dengan diameter sekitar 25 ft. 4. Drum dryer untuk pasta dan slurry beroperasi dengan waktu kontak sekitar 3‐12 detik, menghasilkan kepingan/flake dengan mm dengan laju evaporasi 15‐30 kg/m2.jam. Diameternya sekitarketebalan 1.5‐5.0 ft; 1‐3 laju rotasinya sekitar 2‐10 rpm. Kapasitas evaporasi terbesarnya sekitar 3000 lb/jam pada aplikasi industri. 5. Pneumatic conveying dryer secara normal digunakan untuk partikel yang berdiameter 1‐3 mm tetapi dapat pula digunakan untuk ukuran partikel yang berdiameter lebih dari 10 mm ketika kebanyakan uap (lembab) berada di atas permukaan. Kecepatan udaranya 10‐30 m/detik. Waktu tinggal (single pass) sekitar 0.5‐3.0 detik, tetapi normalnya waktu tinggal rata‐rata termasuk recycle sekitar di atas 60 detik. Kebutuhan udaranya beberapa SCFM/lb produk kering/jam. 6. Fludized bed dryer beroperasi paling baik untuk ukuran partikel berdiameter sekitar 10 mm, tetapi untuk diameter lebih dari 4 mm telah diproses. Kecepatan gas yang dua kali kecepatan fluidisasi minimum memenuhi aturan keamanan proses. Pada operasi kontinyu, waktu pengeringan sekitar 1‐2 menit cukup, tetapi untuk proses pengeringan secara batch, beberapa produk farmasi dioperasikan dengan waktu pengeringan sekitar 2‐3 jam. 7. Spray dryer: uap (lembab) yang berada di atas permukaan dihilangkan selama 5 detik, dan kebanyakan pengeringan selesai selama kurang dari 60 detik. Aliran paralel udara dan stock umumnya banyak digunakan. Atomizing nozzle



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 6



memiliki bukaan 0.012‐0.15 in dan beroperasi pada tekanan 300‐4000 psi. Kecepatan putar roda atomizing spray sekitar 20,000 rpm dengan kecepatan periferal sekitar 250‐600 ft/detik. Untuk nozzle, panjang rasio diameter dryer sekitar 4‐5; dengan roda spray, rasionya 0.5‐1.0. Untuk perancangan akhir, para ahli berkata, pada pilot test dalam sebuah unit sebaiknya dibuat berdiameter 2 meter.



Bagian Shell Rotary



2. Perancangan 2.1. Tentukan batch atau kontinyu Peralatan rotary dryer dapat diaplikasikan untuk pemrosesan material solid secara batch maupun kontinyu. Jika digunakan secara batch, kapasitas per batch mesin pengering ditentukan oleh diameter mesin itu. Penggunaan secara batch sendiri dilakukan apabila alat ini hanya menghasilkan produk tidak lebih dari 0.1 kg/s, jika lebih dari itu bisa lebih baik menggunakan alat ini secara kontinyu. 2.2. Menentukan tujuan. Tujuan penggunaan rotary dryer adalah untuk mengeringkan bahan yang berbentuk bubuk, granula, gumpalan partikel padat dalam ukuran besar. Pengeringan pada rotary dryer dilakukan pemutaran berkali-kali. 2.3. Memantau kondisi Dalam merencanakan alat rotary dryer hendaklah diketahui kadar air input, kadar air output, densiti material, ukuran material, maksimum panas yang diijinkan, sifat fisika atau kimia, kapasitas output, dan ketersediaan jenis bahan bakar sehingga dapat ditentukan dimensi rotary dryer, sistem pemanas (langsung atau tidak langsung), arah gas panas (co-current atau counter current), volume dan tekanan udara, kecepatan dan tenaga putar, dan dimensi siklon. 2.4. Memeriksa recycle massa.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 7



Pemasukkan dan pengeluaran bahan terjadi secara otomatis dan berkesinambungan akibat gerakan vibrator, putaran lubang umpan, gerakan berputar dan gaya gravitasi. a. Memeriksa pemisahan. Cobalah untuk menghindari penambahan agent pemisahan. b. Memeriksa integrasi energi. Gunakan prinsip thermal pinch. 2.5. Metode Perancangan Pengering langsung pada direct-heat Rotary Dryer sangat cocok ditunjukkan sebagai mekanisme heat transfer sebagai berikut : Qt = Ua .V .(Dt)m 2.1. dimana : V = Volume dryer, m3 (Dt)m = True mean temperature difference antara gas panas dan material Qt = Panas total yang ditransfer (J/s) Ua = Koefisien transfer panas volumetrik (J / (s.m3.K) Bila kuantitas uap yang diinginkan dipindah dari permukaan material dan temperatur material tidak diketahui, pendekatan yang baik untuk D tm adalah ratarata logaritmik antara wet bulk udara pengering di inlet dan outlet pengering. Hubungan yang direkomendasikan untuk pengering komersial yang di produksi di United States yang biasanya mempunyai flight count per circle 2.4 sampai 3.0 D dan kecepatan shell peripheral 60 sampai 75 ft/min : Qt = (0.5G0.67 / D) V Dtm = 0.4 L D G0.67 Dtm



2.2.



dimana : Qt L G Dtm



=Total panas yang ditransfer (Btu / hr) = Panjang dryer (ft) D = Diameter dryer (ft) = Kecepatan massa gas (lb/h.ft2 luas penampang) = Rata-rata logaritmik gas masuk dan keluar shell.



Karakteristik material dibatasi temperatur gas, temperatur masuk biasanya ditetapkan oleh medium pemanas (400 K sampai 450 K untuk uap dan 800 K sampai 1100 K untuk pemanas gas atau minyak). Temperatur gas sebenarnya sangat tergantung pada fungsi ekonomis. Nilainya ditentukan sebagai :



Nt t1 t2



Nt = (t1 − t2 /()∆t) m = Jumlah unit transfer panas berdasar gas. = Temperatur gas awal (K) = Temperatur gas keluar (K)



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 8



Persamaan diatas dapat digunakan untuk menentukan temperatur gas keluar. Secara ekonomis, Nt Rotary Dryer adalah antara 1.5 dan 2.5. Rasio L/D yang paling efisien untuk keperluan komersial berada antara 4 sampai 10. Rotary Dryer biasanya dioperasikan dengan 10 sampai 15 % dari volumenya diisi dengan material. Waktu yang dibutuhkan untuk melalui Rotary Dryer dapat diestimasikan menggunakan hubungan Friedman dan Marshall : 𝜽=



𝟎. ��𝑳 � 𝑵��.𝟗 𝑫



∓ 𝟎. �



����� �



(𝑫𝒑)−��.� 𝑩=� dimana



B Dp F Ø S N L G D + -



:



= Konstanta tergantung dari materialnya = Ukuran rata-rata partikel menurut prosentasi beratnya (µm) = Kecepatan rata-rata dryer (lbdrymaterial/h.ft2) = Waktu lewat (min) = Slope (ft/ft) = Kecepatan (r/min) = Panjang dryer (ft) = Kecepatan massa udara (lb/h.ft2) = Diameter dryer (ft) = Cuntercurrent = Cocurrent



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 9



PUMPS DAN VACUUM PUMPS A. Definisi Pompa adalah suatu peralatan mekanik yang digerakkan oleh suatu sumber tenaga yang digunakkan untuk memindahkan cairan (fluida) dari suatu tempat ke tempat lain, dimana cairan tersebut hanya mengalir apabila terdapat perbedaan tekanan. B. Fungsi 1. Mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga (penggerak) menjadi tenaga kinetis (kecepatan), dimana tenaga ini berguna untuk mengalirkan cairan dan mengatasi hambatan yang ada sepanjang pengaliran. 2. Meningkatkan kecepatan dan tekanan. 3. Mempertinggi energi mekanik dari suatu sistem aliran fluida sehingga fluida ini akan mengalir secara konstan. C. Prinsip Kerja Pompa beroperasi dengan prinsip kerja yaitu membuat perbedaan tekanan antara bagian masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge) dimana bahan cair yang akan di alirkan ke dalam badan pompa dan dari badan pompa bahan cair ditekan ke saluran tekan.



D. Rule of Thumb (Transpor Gas) 1. Ranah Aplikasi Untuk transport gas dengan fasilitas vakum : Pompa vakum cair-piston: dibawah 12 kPa mutlak ; 0,01-1.000 kg / h udara; Rotary geser baling-baling pompa vakum: dibawah 4 kPa abs ; 01-300 Kg / jam; Pompa reciprocating vakum basah: dibawah 3 kPa abs ; 01-100 Kg / jam;



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 10



Pompa reciprocating vakum kering: dibawah 0,1 kPa abs ; 01-300 Kg / jam; Pompa vakum mekanik: dibawah 0,01 kPa abs ; 0,01-40 kg / jam; Steam ejector: Untuk sebagian besar aplikasi steam ejector, kondensor kontak langsung antara tahap yang sering digunakan. 2. Pedoman Kebocoran udara ke dalam unit: 50 kg / jam. Pompa cair-piston: 100 sampai 200 kW / m3 / s udara terpakai. Rotary geser baling-baling: 130-250 kW / m3 / s udara terpakai. Reciprocating basah: 2 sampai 50 kW / m3 / s udara terpakai. Reciprocating kering: 2 sampai 50 kW / m3 / s udara terpakai. Teknik vakum: 2 sampai 50 kW / m3 / s udara terpakai. Steam ejector: Tahap 1: 002-10 kg uap/kg udara terpakai/ kPa abs. Tahap 2: 100 kg uap/kg udara terpakai/ kPa abs. Tahap 3: 1 Mg uap/kg udara terpakai/kPa abs. Tahap 4: 2 Mg uap /kg udara terpakai/ kPa abs. Tahap 5: 40 Mg uap/kg udara terpakai/ kPa abs. Steam ejector, secara umum: Rasio kompresi ejector tahap pertama diatur oleh kondensor antar pendinginan suhu air. Asumsikan tekanan discharge ke atmosfer tahap akhir = rata- rata tekanan udara 7 kPa. 3. Penerapan yang Direkomendasikan Liquid pompa vakum piston: 0,03 L/s air pendingin bersih pada tekanan 35 kPa lebih besar dari tekanan discharge pompa. Pompa vakum kering: Jika tekanan discharge adalah 35 kPa, tambahkan blower perpindahan positif (dirancang untuk 6 Ndm3/s untuk pompa vakum) dengan bypass terbuka untuk startup. Ejector uap: Operabilitas ejector uap sangat sensitif terhadap stabilitas di tekanan cairan (uap).



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 11



4. Permasalahan Pompa vakum piston cair: "Bising": tingkat servis cairan terlalu tinggi."Kapasitas rendah": servis suhu cairan terlalu tinggi / kecepatan terlalu rendah. Pompa vakum kering: "Overheating": aliran air pendingin ."Amp Tinggi.": Penumpukan polimer yang disebabkan oleh suhu operasi terlalu tinggi. Ejector uap:"operasi tidak stabil atau rugi vakum ": tekanan uap < 95% atau > 120% dari desain. E. Rule of Thumb (Transpor Liquid) Analisis dimulai dengan laju alir, kontaminan, kepadatan dan hukum Newton pada cairan. Laju aliran berkaitan dengan kecepatan cairan yang diusulkan dan diameter pipa. Penurunan tekanan tergantung pada diameter, panjang dan Jenis pipa dan alat kelengkapan, unsur-unsur untuk pengendalian proses, konfigurasi, kecepatan dan tata letak untuk NPSH NPSH tergantung pada uap tekanan, suhu, desain dari pemutus pusaran, NPSH yang dibutuhkan oleh pompa, komponen vertikal dari konfigurasi. Pompa dipilih berdasarkan jenis, rpm, tekanan flens dapat menahan, bahan konstruksi, segel dan emisi, pendingin / pelumas dan jenis drive; perumahan,rpm dan jenis koneksi antara drive dan pompa.



1.



2. 3. 4. 5. 6.



1. Ranah Aplikasi Pompa sentrifugal : viskositas fluida < 300 mPa.s akhir hisap, satu tahap: 0,2-100 m; 0,05-4.000 L / s; 0,05-0,7 kW / L / s; efisiensi 40 sampai 60%; akhir hisap, multistage: 50-800 m; 10-400 L / s; 0,2 sampai 10 kW / L / s; efisiensi 40 sampai 60%. Pompa perifer: 10 sampai 300 m; 0,1-2 L / s; 4 kW / L / s. Sentrifugal pompa aksial: viskositas fluida < 300 mPa.s: 0,3 sampai 10 m; > 150 L / s; 0,1 kW / L / s. Reciprocating pompa: viskositas fluida < 5000 mPa.s diafragma atau piston: 1 untuk 1000 m; < 50 L / s; 0,1-3 kW / L / s. Gear pumps: viskositas fluida, biasanya di atas 10 Pa.s; 60 m; Kapasitas tergantung pada viskositas cairan I 50 L /s Rotary screw pumps (Progressing cavity pump; moyno pump) :untuk pergeseran sensitif; lumpur; diameter partikel < 5 cm, suhu < 80 sdM.; viskositas fluida biasanya di atas 10 Pa.s; kepala 0,2-300 m; < 125 L / s; berbusa minimum; denyut aliran bebas.Gunakan jenis sentrifugal ketika harus mencocokkan laju aliran variabel dengan permintaan Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 12



1.



2.



3. 4.



variabel.Gunakan jenis perpindahan positif untuk memasok laju aliran konstan relatif independen dari perubahan tekanan; saat priming diri diperlukan, dan untuk ketidakpekaan variasi besar dalam viskositas dan densitas. 2. Pedoman Pompa Sentrifugal: ukuran optimum pipa luar antara lain: cairan pompa pada > 1,5 m / s, hidrokarbon dengan konduktivitas rendah < 0,3 m / s , pipa suction berdiameter yang lebih besar untuk mencegah kavitasi. persyaratan NPSH [m] = {� � �/ (5400 �� ��� ��� � �� � �� � � �� ��[�/ �])}1.33 . Untuk pompa sentrifugal, kekuatan drive yang diperlukan dan tekanan pada flens keluar bergantung pada densitas fluida. Positive displacement reciprocating pumps: : "head" -kapasitas "kurva" hampir vertikal: debit menurun hanya sedikit dengan tekanan discharge yang lebih tinggi. meskipun biasanya mempertimbangkan "head" untuk pompa sentrifugal, tekanan lebih tepat untuk perpindahan positif. kecepatan hisap < 1 m / s. Gear pumps: daya: untuk tekanan < 20 MPa: 58 W.s / g; untuk tekanan >20 MPa: 120 W.s / g. Rotary screw (moyno) pumps : geser biasanya 50-70 �−1 /100 rpm. Untuk yang sangat abrasif (Plester nat, bubur debu ampelas menjaga kecepatan rata-rata 1-1,5 m / s; mediumly abrasif (tanah liat lumpur, lumpur) kecepatan rata-rata 1,8-3 m / s; ringan abrasif 3-4,5 m / s. Mengurangi rpm kapasitas meningkat: menggunakan 1.200 rpm untuk < 0,8 L / rev (15 L / s); < 300 rpm untuk > 10 L / rev (50 L / s).



3. Penerapan yang direkomendasikan 1. Pompa sentrifugal: Kurva kapasitas kepala tidak boleh terlalu datar jika kapasitas pompa dikontrol oleh valve positioner. Pilih pompa sehingga diameter impeller yang lebih besar bisa diinstal nanti. Peningkatan debit menyebabkan peningkatan diperlukan NPSH dan penurunan NPSH tersedia. 2. Pompa rotary: Kadang-kadang NPSH dinyatakan sebagai Net Inlet Pressure Diperlukan, NIPR, (atau tersedia LAN), dinyatakan sebagai kPa mutlak. 3. Gear pumps : Tinggi viskositas, semakin rendah dinilai rpm. Pada debit instalasi check valve dan ruang ekspansi atau denyut dampener, yang terakhir untuk mengurangi kebisingan. Untuk operasi jarang, tekanan operasi harus 20-30%, < tekanan. Untuk operasi terus-menerus, tekanan operasi 5000 mPa.s. masalah NPSH biasanya tidak penting kecuali untuk hisap angkat, memompa dari tekanan vakum dan uap cairan > 15 kPa. 4. Permasalahan 1. Pompa sentrifugal : Tidak ada pengiriman cair (tidak prima /kavitasi /tangki pasokan kosong), Debit Liquid rendah ( / kavitasi / inlet tersumbat), Operasi Intermittent (kavitasi / tidak prima), Discharge tekanan rendah (speed terlalu rendah / arah yang salah rotasi ), Permintaan Tenaga berlebihan (kecepatan terlalu tinggi / densitas cairan tinggi / viskositas tinggi). 2. Pompa Peripheral: Tidak ada pengiriman cair (katup hisap menutup), Liquid debit rendah , Discharge tekanan rendah (speed terlalu rendah ), Kekuasaan menuntut berlebihan (kecepatan terlalu tinggi). 3. Reciprocating pompa: sama seperti pompa peripheral . 4. Pompa rotary: Tidak ada aliran untuk memompa ( tidak prima), operasi bising ( udara atau gas dalam cairan), Power < desain(cairan menumpuk di permukaan pompa /korosi). 5. Gear Pumps : biasanya kinerja tidak rusak secara tiba-tiba; penurunan bertahap dalam kinerja. Sangat rentan terhadap kavitasi dan erosi. 6. Rotary screw (moyno) pompa: Tidak ada pengiriman cairan : error instrumen / arah yang salah rotasi / hisap cukup angkat / tersumbat inlet / kebocoran udara pada suction / rusak tekanan lega katup / pompa dipakai. F. Rule of Thumb (Transpor Dua Fasa) 1. Pedoman Desain aliran dua fase adalah aturan yang benar. ∆p untuk aliran dua fase sulit untuk terprediksi karena nilai tergantung pada aturan aliran, dimana individual gas dan aliran cairan yang laminar atau turbulen, pada tekanan (karena ini mempengaruhi densitas gas), fraksi massa aliran adalah gas, x, dan dimana aliran adalah horizontal, vertikal, cocurrent atau countercurrent. Secara umum kehilangan tekanan aktual per unit panjang pipa dirumuskan sebagai berikut=



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 14



dengan asumsi hanya gas atau hanya cairan yang mengalir dalam pipa. Biasanya, ketika fraksi massa gas, x > 0.75 kita cenderung untuk menggunakan former dan sebaliknya. Faktor koreksi, , ɸG2 atau ɸL2 biasanya > 1 dan > 1000. 2. Pemompaan Lumpur : Sistem Liquid-Solid Konsentrasi padatan 25-65% w / w; ukuran partikel padat: 20-300 mm. Untuk ukuran partikel halus, lihat hukum non-Newtonian. Untuk konsentrasi yang lebih tinggi, pertimbangkan pompa pendek yang berjalan; untuk konsentrasi kecil, berhati-hatilah pada settling out. Untuk partikel yang lebih besar, perhatikan settling out. Kecepatan pemompaan : 1 sampai 4 m / s, biasanya 1,4-1,8 m / s; 0,06-0,7 kW / Mg / h per km jarak. Memuat 0,3-1,7 kg padatan / air kg. Economic tradeoff antara muatan padatan dan biaya memompa . Cobalah untuk menggunakan aturan aliran heterogen dan pertimbangkan penyesuaian pH untuk mengubah stabilitas suspensi. Diameter pipa minimum adalah sepuluh kali diameter partikel terbesar dalam lumpur. Termasuk tekanan tinggi air untuk kedua aliran baik maju ataupun mundur pada kecepatan> 1 m / s. Hindari pemberhentian aliran. Mengatur aliran dengan air; menempatkan nozel di atas loop utama. Hindari pembatasan aliran, termasuk lubang.



\



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 15



VESSEL (DRUMS) A. Definisi Vessel (Drums) adalah vessel yang relatif lebih kecil untuk menyediakan kapasitas mendesak atau pemisahan dari Fasa entrained. B. Fungsi Vessel (Drums) adalah jenis vessel yang digunakan untuk menampung fluida, Fungsi utamanya adalah menampung fluida baik dari destilator atau condenser. C. Prinsip kerja Fluida yang telah ditampung tersebut kemudian dipompakan ke proses yang lain, ke pembuangan atau bahkan ke unit produksi. Yang termasuk di dalam kategori drum adalah type yang digunakan untuk refluxing (mengalirkan kembali), surge, suction dan jenis pengumpul cairan lainya. Kalau di bagi secara umum, drum seperti halnya vessel dapat dibedakan menjadi drum horizontal atau vertical. Drum ini, ada yang dapat berdiri sendiri ada pula yang berhubungan dengan ekuipment lain. Misalnya refluxdrum, karena ia mengalirkan kembali fluida, maka letaknya biasanya bederkatan dengan pompa sebagai alat untuk mengalirkan fluida.



Drum ini dapat di bagi menjadi beberapa jenis,diataranya adalah : 1. Separator Drum Sebagian reverensi menyebutkan kalau separator termasuk jenis drum, karena menampung fluida. Namun saya tidak memperdebatkannya, dan saya sudah menjelaskan sebelumnya.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 16



2. Reflux Accumulator Drum Pada umumnya reflux accumulator adalah jenis horizontal vessel tanpa internal part (vessel kosong, dalemnya tidak di isi apa apa) yang bertugas untuk mengumpulkan fluida dan kemudian mengalirkannya sebagain kembali ke fractionation top tray 3. Knockout Drum Drum jenis ini bertugas mengumpulkan fluida dari pipa yang masih memiliki kandungan gas. Fluida dipisahkan dengan mengunakan demister, suatu pengumpul fluida seperti layaknya saringan, setelah fluida terkumpul maka ia akan jatuh ke bawah oleh gaya grafitasi. 4. Flash Drum Adalah tipe vessel yang digunakan untuk menguapakan seluruh atau sebagian dari cairan (liquid) yang bertekanan tinggi dengan menempatkannya pada vessel yang bertekanan rendah. 5. Blowdown Drum Adalah tipe dari vessel yang digunakan untuk mengumpulkan dan mengeluarkan gas sisa yang terjadi dari sebuah system ke udara bebas secara aman. 6. Reactor Reactor adalah jenis vessel yang digunakan untuk reaksi kimia. Vessel ini memuat katalis (suatu zat seperti tepung yang berfungsi sebagai perantara zat lainnya) kemudian katalis tersebut dikembalikan (regenerates) ke dalam reactor untuk digunakan kembali. Berikut beberapa keuntungan dari drum horizonal dan vertical Tipe Horisontal Tipe Vertikal lebih mudah untuk mengakomodasi plot area yang diperlukan lebih kecil sejumlah besar slug cairan head yang diperlukan lebih kecil laju turunnya cairan lebih rendah, sehingga meningkatkan de-gassing dan pemecahan buih



penghilangan padatan lebih mudah efisiensi penghilangan cairan tidak dipengaruhi oleh ketinggian cairan, karena luasan vesel cukup membuat aliran uap tetap konstan umumnya volume vesel lebih kecil



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 17



D. Rule of Thumb 1. Ranah Aplikasi Digunakan untuk berbagai suhu, tekanan dan aplikasi. Bisa dekanter, drum refluks, penyimpanan menengah, kolom, pot KO, reaktor.



1. 2. 3. 4. 5.



6. 7. 8.



2. Pedoman Drum adalah vessel yang relatif lebih kecil untuk menyediakan kapas itas mendesak atau pemisahan dari fasa entrained. Drum cairan biasanya horisontal. Pemisah gas/cairan bentuknya vertikal. Panjang/diameter yang optimum = 3, tetapi dalam rentang 2.5-5.0 adalah biasa. Waktu untuk menahan adalah 5 menit untuk mengisi setengah penuh untuk reflux drum, 5 -10 menit untuk produk yang menjadi umpan untuk tower lainnya. Drum umpan dapur, 30 menit untuk setengah penuh diperbolehkan. Knockout drum sebelum kompresor sebaiknya tidak boleh lebih dari 10 kali darivolume cairan yang melaluinya untuk setiap menitnya. Pemisah cairan/cairan didisain untuk settling velocity 2-3 in./min.



9. Kecepatan gas pada pemisah gas/cairan V = √ 10. 11. 12. 13. 14.



𝜌l



− 1� �/�dengan



𝜌�



k = 0.35 dengan mesh deentrainer, k = 0.1 tanpa mesh dentrainer. Pemisahan entrainment dari 99% dicapai dengan ketebalan mesh pad dari 4-12 in. ; ketebalan 6 in. populer. Untuk pad vertikal, nilai dari koefisien dari Langkah 9 dikurangi ole h faktor 2/3. Performa yang bagus dapat diharapkan pada kecepatan 30100% dari hasil perhitungan dengan k yang diberikan ; 75% populer. Jarak pelepasan yang cocok adalah 6-18 in. sebelum pad dan 12 in diatas pad. Siklon separator dapat didisain untuk pengumpulan 95% partikel beru kuran 5 µm, tetapi biasanya hanya droplet yang lebih besar dari 50 µm yang perlu dipisahkan.



Tekanan operasi dan suhu membatasi ukuran vessel. Desain kode untuk tekanan vessel sedikit berbeda sesuai dengan negara. Secara umum, untuk operasi tekanan lebih besar dari 10 Mpa dengan volume vessel biasanya 1 m3. Tekanan menurun karena suhu melebihi 250 sdM. Untuk suhu di atas 350 sdM



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 18



diperhitungkan karbon / molibdenum dan untuk suhu > 500 sdM diperhitungkan baja austenitik. 1. Korosi penyisihan : 1,5 mm untuk tingkat korosi 0,08 mm / a ; 3 mm untuk tingkat 0,09-0,3 mm / a; 4,5 mm untuk 0,31-0,4 mm /a ; 6 mm untuk > 0,4 mm /a. Jika tekanan < 400 kPa digunakan L / D untuk 2-3:1; untuk tekanan > 400 kPa digunakan L/D untuk 4-5:1. 2. Berkaitan vessel massa untuk dimensi : produk (tinggi kapal, m) (diameter, m) 1,5 = 100 sesuai dengan massa vessel 30 Mg untuk vessel dirancang pada tekanan 0,8 MPa dengan n=1.0 untuk berbagai produk kisaran 1-500. Tekanan koreksi:0,8 MPa q 1.0; 2,7 MPa x 1.9. 3. Untuk kapal lonjakan :memperhitungkan 2 menit waktu tinggal pada cairan; untuk mengalirkan membutuhkan waktu 15 menit;untuk menyurutkan membutuhkan waktu 5 menit yang tersedia yang memperhitungkan waktu untuk pengendali berfungsi. Total volume = 1,3 x kemampatan jika volume kemampatan adalah > 3 m3. 4. Untuk cekungan pemerataan :memperhitungkan14 jam hambatan waktu. 5. Silinder vertikal , atmosfer , tangki terbuka atau beratap rata : bagian bawah yang rata termasuk lubang masuk , satu 12 cm nozzle , satu 15 cm nozzle dan empat 5 cm nozzel , tidak termasuk pondasi, biaya FOB c/s $ 17.000 untuk volume = 1,5 m3 dengan n = 0,93 untuk rentang 0,03-7 ; untuk massa = 1,3 Mg dengan n = 0,51 untuk rentang 0,2-10 . L + M * = 2.3 . L / M = 0,4 . faktor biaya alloy : c / s , x 1,0 ; aluminium , x 1,4 ; kawat timah , x 1,5 ; kayu merah , x 0,5 ; kawat kaca , x 4,3 ; 304 s / s berpakaian , x 1,5 , paduan , x 3 ; 316 s / s clad , x 2,5 , alloy , x 2,5 ; Inconel clad , x 3 , alloy , x 5,8 ; nikel berpakaian , x 3 , paduan , x 5,9 ; Monel berpakaian , x 3 , paduan , x 5.1 ; fiberglass yang diperkuat , wound filamen , x 0,75 ; ditambah 40 mil lapisan vinyl ester , x 1,68 ;ditambah 6,5 mm karet berjajar , x 1,84 ; ditambah 6,5 mm chloroprene berbaris , x 2.04 ; ditambah lapisan polimer florin , x 6.3 . Faktor-faktor lain , tidak berjaket , x 1 ; berjaket , x 1,2 ; tidak ada agitator , x 1,00 ; sisi- masuk mixer termasukmotor , x 6. Silinder vertikal , atmosfer : terbuka , c / s tangki untuk sedimentasi atau aerasi tidak termasuk internal dan pengecatan ,biaya FOB $ 132.000 pada umpan silang mendatar - luas penampang = 325 m2 dengan n = 0,49 untuk rentang 60 h 500 m2. 7. Silinder vertikal , atmosfer : terbuka , diperkuat tank beton untuk sedimentasi atau aerasi tidak termasuk pekerjaan tanah dan mekanisme , biaya diinstal $ 240.000 pada umpan silang mendatar - luas penampang = 325 m2 dengan n = 0,55 untuk rentang 60-325 m2 , dengan n = 0,84 untuk rentang 325-650 , dengan n = 0,74 untuk rentang 650-10000. Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 19



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 20



PRESSURE VESSEL A. Definisi Pressure Vessel adalah tempat penampungan suatu fluida baik berupa cairan maupun gas dengan tekanan yang lebih tinggi dari tekanan atmosfir. B. Fungsi Pressure Vessel berfungsi sebagai media penampung fluida cairan uap air atau gas pada tingkatan tekanan lebih besar dari tekanan udara. Pressure Vessel juga berfungsi menampung suatu unsur yang digunakan secara luas untuk berbagai aplikasi industri yang mencakup bahan kimia, farmasi, industri plastik, makanan dan minuman, perminyakan dan bahan bakar. C. Prinsip Kerja Prinsip kerja dari pressure vessel yaitu melibatkan fluida bertekanan dengan memproses fluida cairan pada tingkatan tekanan lebih besar dari tekanan udara dan mengkonversi kondisi fluida yang setelahnya dapat digunakan sesuai kebutuhan. Pressure Vessel pada umumnya bekerja pada suhu antara -350 oF hingga diatas 1000 oF dengan kapasitas yang sangat besar.



D. Rule of Thumbs 1. Pedoman Proses perancangan dan pengoprasian pada Pressure vessel , Rule of thumbs yaitu : 1. Temperatur disain antara –20 0F dan 650 0F adalah diatas temperatur operasi; margin aman yang lebih tinggi digunakan diluar rentang temperatur yang diberikan. 2. Tekanan disain adalah 10% atau 10‐25 psi melebihi tekanan operasi maksimum, yang mana lebih besar. Tekanan operasi maksimum, pada gilirannya, diambil sebesar 25 psi diatas operasi normal. 3. Tekanan disain dari vessel yang beroperasi pada 0‐10 psig dan 600‐1000 °F adalah 40 psig.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 21



4. Untuk operasi vakum, tekanan disain adalah 15 psig dan vakum penuh. 5. Ketebalan minimum dinding untuk ketegaran : 0.25 in. untuk diameter 42



in dan dibawahnya, 0.32 in. untuk diameter 42‐60 in., dan 0.38 in. untuk diameter lebih dari 60 in. 6. Korosi yang diperbolehkan 0.35 in. untuk kondisi korosi yang diketahui, 0.15 untuk aliran non‐korosif, dan 0.006 in. untuk steam drum dan penerima udara. 7. Tegangan kerja yang diperbolehkan adalah seperempat dari kekuatan ultimate dari material. 8. Tegangan maksimal yang diperbolehkan bergantung dengan tajam terhadap temperature Temperature (0F) ‐20‐650 Low alloy steel 18,750 SA203 (psi) Type 302 stainless 18,750 steel



750 15,650



850 9550



1000 2500



18,750



15,900



6250



Klasifikasi Pressure Vessel di bagi menurut posisi atau tata letak bejana tekan yang terdiri dari dua ( 2 ) macam posisi yaitu: 1. Posisi horizontal 2. Posisi vertical Posisi Horizontal Bejana tekan pada posisi horizontal banyak ditemukan dan digunakan pada ladang sumur minyak didaratan karena mempunyai kapasitas produksi yang lebih besar. Jenis bejana tekan dengan posisi horizontal ini biasanya berfungsi sebagai separator 3-Phase, yaitu pemisahan antara minyak mentah (crude oil), air (water) dan gas.



Horizontal position Posisi Vertikal Posisi vertikal yaitu posisi tegak lurus terhadap sumbu netral axis, dimana posisi ini banyak digunakan didalam installasi anjungan minyak lepas pantai



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 22



(offshore), yang tidak mempunyai tempat yang tidak begitu luas. Jenis pressure vessel vertikal ini, banyak di fungsikan sebagai jenis 2-Phase, yaitu pemisahan antara minyak mentah dan gas saja yang mana hasil utama yang akan diproses adalah gas dan cair, sehingga gas yang akan dihasilkan lebih kering (dry gas) di bandingkan dengan separator dengan posisi horizontal.



Komponen Utama Pressure Vessel Bagian-bagian utama dari pressure vessel antara lain: 1. Kepala bejana tekan yaitu sebagai penutup bagian samping atau bawah dan atas dari suatu pressure vessel tersebut, bentuk dari kepala bejana tekan ini adalah setengah lingkaran atau ellipsoidal 2:1



Head 2. Dinding (Shell), berbentuk silindar yang dapat menahan tekanan dari dalam maupun tekanan dari luar. 3. Lubang orang (Manhole), yaitu suatu lubang yang berfungsi untuk keluar masuknya orang untuk membersihkan atau merawat .



Manhole 4. Penyangga (saddle),berfungsi sebagai penyangga bejana tekan. Terdiri dari dua tipe yaitu: a. Penyangga permanen (Fix saddle). b. Penyangga peluncur (Sliding saddle)



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 23



5. Nosel atau flanges yaitu yang berfungsi sebagai penghubung antara bejana tekan dengan proses pemipaan aliran fluida



3. Metode Perancangan 1. Deformasi elastic: terjadi ketika benda mendapat beban dalam batas elastisnya. Hubungan antara stress f dan strain ε adalah linier dengan slope E (modulus Elastisitas). Begitu juga dengan lenturan (defleksi) harus dibatasi . 2. Instabilitas elastic yaitu suatu fenomena yang berkaitan dengan struktur yang memiliki kekakuan yang terbatas yang terkena beban tekan, momen lentur dan kombinasi beban tersebut.Stress kritis (fcr)yang terjadi diperkirakan dengan rumus EULER : fcr = c2 E / (j/k)2 dimana: c adalah konstanta yang harganya di pengaruhi kondisi ujung-ujung kolom & j/k yairu rasio 3. Instabilitas plastis yaitu kriteria yang paling banyak digunakan adalah mempertahankan stress yang terjadi berada dalam daerah elastis bejana konstruksi untuk mencegah deformasi plastis yang terjadi jika yield point terlewati. 4. Brittle rupture yaitu Kecenderungan untuk mempergunakan bejana berkonstruksi baja berkekuatan tinggi dengan kualitas yang lebih rendah menaikkan kemungkinan failure karena “rupture”. 5. Creep yaitu kriteria perencanaan yang telah diuraikan pada keadaan strain (regangan) dibawah beban tidak berubah dengan waktu dan untuk bahan ferrous dibawah beban sampai suhu 650O R. diluar suhu tersebut maka material akan mengalami “creep” dibawah beban. Laju creep tergantung pada material stress dan suhu operasi. 6. Korosi adalah peristiwa pengrusakkan pada metal yang disebabkan karena peristiwa kimiawi dan electron kimia. Berbagai macam korosi yang dikenal, yaitu :  Uniform corrosion  Intergranular corrosion  Galvanic corrosion  Stress corrosion Salah satu pencegahan korosi adalah penambahan tebal metal pada dinding bejana.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 24



Perancangan Pressure vessel Keberhasilan bejana tekan tergantung dari beberapa hal: 1. Kehandalan pengangkutan 2. Kehandalan ahli pengangkatan peralatan berat (rigger) beserta seluruh peralatan, perlengkapan, dan metodenya 3. Mutu pendasi yang memenuhi persyaratan 4. Posisi baut anker yang tepat 5. Desain kupuing pengangkat (lifting lug) yang memadai 6. Pelaksana instalasi yang professional. Hal-hal yang harus diperhatikan didalam merencanakan pressure vessel yaitu : 1. Tekanan kerja (operating pressure), dimana tekanan maksimum kerja yang diizinkan pada pengukur puncak bejana lengkap dalam posisi operasinya pada suhu yang telah ditentukan. Tekanan ini ditentukan atas dasar kalkulasi terhadap setiap elemen bejana tekan dengan menggunakan tebal nominal, tidak termasuk untuk korosi yang diijinkan pada bahan yang yang akan digunakan dan tebal dinding yang diperlukan 2. Tekanan perencanaan (design pressure), tekanan perencanaan digunakan untuk mendisain pressure vessel, untuk menghitung tebal maksimum yang diizinkan atau menentukan karekteristik fisik bahan-bahan yang akan digunakan didalam pressure vessel, selain itu dapat menentukan tekanan kerja maksimum yang diizinkan sesuai dengan bahan atau material yang akan dipakai. tekanan perencanaan ini lebih besar sedikit sekitar 10% lebih tinggi dari tekanan kerja (operating pressure) atau tekanan normal pada saat terjadi proses pemisahan di dalam bejana tekan. 3. Tekanan kerja maximum yang diizinkan (maximum allowable working pressure), yaitu tekanan yang timbul dari presuure vessel yang terjadi pada bagian titik terlemah, dalam perencanaan pressure vessel jenis separator akan diasumsikan bekerja pada kondisi-kondisi sebagai berikut : a. dalam kondisi berkarat/terjadinya korosi b. dibawah pengaruh temparatur perencanaan (design temperature) c. dalam posisi operasi normal (working pressure) d. dibawah pengaruh-pengaruh beban-beban yang lainnya (beban angin, tekanan dari dalam, tekanan hydrosatik, dll).



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 25



KOMPRESSOR A. Definisi Kompresor adalah alat mekanik yang digunakan untuk meningkatkan maupun memampatkan tekanan fluida khususnya gas. Fungsi kompresor adalah untuk menaikkan tekanan suatu gas. B. Fungsi Fungsi compressor adalah untuk meningkatkan energi suatu compressible fluid dengan memberikan tekanan yang tinggi atau kecepatan yang tinggi atau juga ketinggian yang tinggi kepada fluida tersebut sesuai dengan hukum bernoulli. Dengan tekanan atau kecepatan yang tinggi, maka kita bisa menggunakan energi ini untuk menggerakkan sebuah benda, contoh nya: pada mesin-mesin pneumatik, kulkas, AC (Air Conditioner) dan sebagainya. Selain itu, compressor juga bisa digunakan untuk menghisap udara atau gas yang bertekanan lebih rendah dari tekanan atmosfir yang biasa disebut dengan compressor vacuum. C. Prinsip Kerja Dengan mengambil contoh compressor sederhana, yaitu pompa ban sepeda atau mobil. Jika piston compressor ditarik naik ke atas maka tekanan silinder bagian bawah akan turun sampai di bawah tekanan atmosfer sehingga udara luar akan masuk melalui celah katup hisap. Setelah itu, udara masuk ke dalam pompa kemudian piston turun ke bawah untuk memampatkan udara tersebut sehingga volume nya menjadi kecil atau udara tersebut mengalir ke tempat yang tekanan nya lebih rendah. Jika Anda menghubungkan outlet valve dengan sebuah ban maka tekanan di dalam ban Anda akan terus meningkat hingga mencapai tekanan yang Anda inginkan. Jadi jelas dari contoh tersebut, proses pemampatan terjadi karena perubahan volume pada udara yang menjadi lebih kecil dari kondisi awal.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 26



D. Rule of Thumb Compressor Adiabatic pVk = konstan Isothermal pV = konstan Politropik pV0 = constant: untuk bagian dalam yang tidak didinginkan n > k; untuk bagian dalam yang didinginkan 1 100. Nilai k bertambah menjadi 1.67 sementara massa molar menurun. Untuk udara = 1.4 dan untuk gas seperti etilen, karbon dioksida, uap air, sulfur dioksida, metana, ammonia = 1.2-1.3. Kenaikan temperatur antara umpan 1 dan keluaran 2: T2/T1 = (p2/p1) (n-1)/n (n-1)/n = (k -1)k ἠp ἠP = Efisiensi Politropik Untuk setiap tingkat menjaga temperature keluaran (T2-298) < 120-150oC. Untuk gas diatomic, k =1.4, rasio kompresi terbatas ini (p2-p1) menjadi 4; untuk gas triatomik, 6. ἠp > ἠadiabatik. Untuk compressor yang tidak didinginkan, politropik, hidrolik dan peningkatan efisiensi temperature sama dan jaraknya dari 0.7-0.8 dengan nilai 0.72. Rotary Srew Kompressor : Power : 100-750 kW/m3/s Kompressor Sentrifugal : Kompresor sentrifugal mengirimkan laju volumetric yang sebenarnya ( dm3/s dan pertunjukan tidak seharusnya diungkapkan sebagai massa, mol, atau laju volumetric standar).Anggap rasio kompressi sama di setiap tingkat. Jumlah maksimal tingkat yang bisa dalam satu corong atau muat dalam “kerangka (susunan)” = 8 – (1 tingkat dari tiap nozzle samping). Rasio kompresi 2.5-4. Koefisien tekanan = 0.5-0.65; dianggap 0.55. Tekanan diferensial meningkat dengan peningkatan pada suction densitas gas (peningkatan molar mass, suction tekanan atau penurunan temperature masuk, penurunan nilai k). Power : sampai 7.5 kW/m3/s. Efisiensi compressor sentrifugas besar : 76-78 %. Kompresor sentrifugal beroperasi antara laju volumetric rendah kondisi yang “bergelombang” dan laju volumetric yang tinggi dibatasi dengan kecepatan sonic pada mata impeller. Pada kondisi yang “bergelombang” , aliran gas kembali ke compressor menyebabkan kerusakan di hubungan pedorong. Poin bergelombang biasanya 0.33-0.5 dari kapasitas operasi normal dari kompresor. Selama dihidupkan, mesin menuju bagian yang bergelombang. Nilai gelombang minimum untuk satu impeller. Massa molar yang tinggi menyebabkan turunnya jarak dari operasi. Gelombang bisa disebabkan oleh gangguan system (terutama menggantikan massa molar pada umpan gas) dan aliran yang tidak cukup.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 27



Gelombang berkaitan dengan power yang digunakan. Ketika massa molar dari gas masuk bertambah, ampere mesin bertambah. Jika massa molar bertambah 20% dan kita bisa mengontrol tekanan drum suction dengan mendaur ulang gas keluaran menuju ke gas masukan, ampere mesin bertambah 20%; jika controlnya oleh katup penutup pada batas suction, ampere mesin meningkat 10%. Untuk setiap turunnya 10% pada total mol terkompresi, beban ampere pada mesin menurun 5%. Untuk control valve pada bagian suction atau discharge, mengizikan ∆p 5% dari tekanan suction absolute atau 50% dari dinamik loss, yang lebih besar. Kompresor piston reciprocating : rasio kompresi 1,2-6; dipilih untuk menjaga suhu outlet agar kurang dari 150°C. Efisiensi untuk kompresor reciprocating sebesar 65% dengan rasio kompresi 1,5; 75% dengan rasio kompresi 2, 80-85% untuk rasio kompresi 3-6. Daya yang digunakan sebesar 70-1200 kW/ m3 / s. Kompresor aksial : rasio kompresi dari 1,2-1,5 per tahap dan 5-6,5 per mesin. Efisiensi 70% kecuali untuk cincin liquid, dengan efisiensi 50%. Daya yang digunakan sebesar 35-950 kW/m3/s. Kompresor pada umumnya: Kecepatan: - memompa gas 30 sampai 60 m / s - memompa oksigen / chlorine 20 m / s - memompa 60 steam m / s Penurunan tekanan untuk aliran gas melalui pipa sebesar 1 kecepatan alir (energi kinetik) per 45 sampai 50 panjang/diameter pipa -



melalui penukar shell & tube: 5 kPa / laju melalui wet sieve tray : 0,3-0,65 kPa / tahap teoritis melalui menara packing: 0,2-0,75 kPa / m packing moderat untuk distilasi tekanan tinggi: 0,3-0,6 kPa / m distilasi vakum: 0,08-0,16 kPa / m absorber: 0,15-0,5 kPa / m melalui poros bed: 2 sampai 50 kPa 3 (porous bed diam., mm)3/ tiap m melalui siklon: 0,5-1,6 kPa. melalui scrubber venturi: 0,5-6 kPa. Lihat bagian tersendiri dari equipment tersebut untuk lebih spesifik.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 28



1. Penerapan yang Direkomendasikan Biasanya didorong oleh motor listrik kecuali untuk kompresor yang lebih besar yang didorong oleh turbin uap Gas keluar kompresor: dikatakan dingin jika suhu dibawah 175°C; termasuk minyak knock out pot dan filter jika kompresor adalah minyak pelumas. Jangan biarkan minyak pelumas/mist collector tetap untuk waktu yang lama di sisi discharge yang panas dari kompresor. Dibandingkan dengan pembuatan keadaan dimana satu kompresor bekerja dan kompresor kedua dalam keadaan standby. Akan lebih baik jika digunakan dua kompresor dengan masing-masing menangani 60% dari muatan. Hal itu akan mengurangi recycle dalam operasi kompresor. Untuk kompresor reciprocating, jika kenaikan suhu terjadi kurang dari kenaikan suhu teoritis, masalah mungkin ada pada katup kompresor atau ring piston. Untuk reciprocating: anggap downstream pulsation dampeners atau akumulator digunakan dalam pengiriman volume dan tekanan keluar, gunakan variabel kecepatan drive, terutama jika muatan bervariasi atau unit mungkin kebesaran. Untuk meminimalkan getaran untuk peralatan reciprocating, konstruksi kompresor harus berukuran 1,5 x massa mesin. Gas inlet kompresor: mempertimbangkan penggunaan mist knockout pot. Kipas : pilih backward blade karena penggunaan listrik lebih kecil. Blower: Untuk lobus rotary: bila digunakan untuk conveyor tekanan pneumatik akan memasang check valve di discharge blower. Sentrifugal. Pemakaian yang benar: memungkinkan margin keselamatan desain kecepatan sebesar 5%, desain alir sebesar 10% dan desain daya sebesar 15%. Kecepatan sonik menurun dengan peningkatan masa molar gas. Piston reciprocating: Pemakaian yang benar: desain kecepatan melalui katup kurang dari 40 m / s. 2. Permasalahan Kipas: "Kebisingan": vortex, pemisahan aliran / bantalan longgar. "Discharge tekanan rendah": instrumen error / kipas dalam perputaran ke arah yang sama / operasi di bawah stall point / densitas meningkat. "Laju aliran rendah": error instrumen / pemisahan aliran / sudut gerak maju baling-baling dari pisau terlalu rendah / kecepatan lambat / diperlukan sistem discharge tinggi.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 29



Blower: "Discharge tekanan tinggi": instrumen error / pembatasan di garis downstream / katup macet dalam posisi tertutup / saringan intake kotor. "Tekanan Discharge rendah ": instrumen error / drive belts selip / katup macet dalam keadaan terbuka / peningkatan hilangnya udara pada katup rotary karena celah katup lebih besar daripada yang seharusnya / hilangnya udara yang disebabkan oleh celah lobus yang lebih besar dalam blower daripada yang seharusnya / kebocoran, seperti saat selang pecah, dalam sistem vakum / pecahnya kantung dalam tempat kantung downstream Sentrifugal: "Gelombang": tidak cukupnya jumlah aliran / peningkatan tekanan discharge yang dibutuhkan oleh sistem / penumpukan terjadi di diffuser. "Tekanan Discharge rendah": instrumen kesalahan / kurangnya kompresor memberi kecepatan/ inlet suhu berlebihan / kebocoran dalam sistem pembuangan. Sediakan sistem terpisah anti-surge untuk kompresor beroperasi secara paralel; cermati desain suction (hisap) pipa untuk kompresor aliran ganda. Reciprocating piston: kesalahan terbesar biasanya pada katup dan cincin piston: "Ketukan": bingkai pelumasan tidak memadai / celah pembukaan katup awal terlalu kecil / celah katup crosshead terlalu tinggi; "Getaran": dukungan pipa yang tidak memadai / flywheel atau katrol longgar / sistem katup bongkar LP yang rusak. "Tekanan Discharge tinggi": instrumen error / sistem katup bongkar LP yang rusak / diperlukan sistem discharge yang tinggi. "Discharge tekanan rendah": instrumen Kesalahan / sistem katup bongkar LP rusak / valve (katup) LP terpakai / sistem bocor. "Discharge Suhu tinggi": error instrumen / valve LP terpakai / sistem katup bongkar LP yang rusak / diperlukan sistem discharge tekanan tinggi. "Cooling water temperature high": instrumen error / laju alir air rendah / fouled area / katup LP terpakai. "Katup suhu tinggi ": instrumen error / diperlukan sistem pembuangan tekanan tinggi / proses pembongkaran terlalu lama / katup LP terpakai. "Cylinder suhu tinggi": error instrumen / diperlukan sistem discharge tekanan tinggi / LP katup terpakai / kecepatan yang salah. "Aliran rendah ": instrumen error / valve LP terpakai / sistem katup bongkar LP yang rusak / suction filter kotor.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 30



STORAGE TANK A. Definisi Storage tank merupakan alat yang digunakan untuk menyimpan bahan. Bahan yang dapat disimpan berupa zat cair, zat padat, dan gas. Bentuk dari storange tank menyesuaikan dengan bahan yang disimpannya. B. Fungsi Storage tank biasa digunakan untuk menyimpan bahan sebelum di lanjutkan ke proses selanjutnya atau sebelum di distribusikan ke konsumen. Storage tank juga berfungsi untuk menjaga tercemarnya bahan oleh lingkungan dan menjaga tercemarnya lingkungan oleh bahan yang berbahaya. C. Prinsip Kerja Berdasarkan bentuknya secara umum storage tank terbagi dua, yaitu berbentuk silinder untuk menyimpan zat padat dan cair serta berbentuk sperikal untuk penyimpanan gas.



a) Silinder b) Sperikal Penggunaan storage tank sangat sederhana. Bahan masuk melalui manhole yang biasanya terdapat dibagian atas bejana. Kemudian bahan akan terkumpul di dalam bejana yang dapat di keluarkan melalui katup (nozzle). Rumus Untuk Perhitungan Kekuatan Kode ASME menyediakan rumus yang berhubungan dengan ketebalan dinding untuk diameter, tekanan, tegangan yang diijinkan, dan efisiensi las. Rumus:



Keterangan: P D t S



= Tekanan (psig) = Diameter (in) = Ketebalan head atau shell = Tegangan yang diizinkan (psi)



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 31



E Do



= Efisiensi Sambungan (0.6-1.0) = Diameter luat (in)



D. Rule of Thumbs 1. Untuk yang kurang dari 1000 gal, gunakan tangki vertikal dengan kaki‐kaki. 2. Antara 1000 dan 10,000 gal, gunakan tangki horisontal dengan support beton. 3. Diatas 10,000 gal, gunakan tangki vertikal dengan pondasi beton. 4. Cairan mengacu ke breathing losses dapat disimpan dalam tangki dengan atap mengapung atau mengembang untuk konservasi. 5. Freeboard adalah 15% dibawah kapasitas 500 gal dan 10% diatas kapasitas 500 gal. 6. Kapasitas tiga puluh hari sering dispesifikasi untuk bahan mentah dan produk, tetapi tergantung pada jadwal perlengkapan transportasi penghubung. 7. Kapasitas tanki penyimpanan paling tidak 1.5 kali dari ukuran dariperlengkapan transportasi penghubung ; sebagai contoh, truk tangki 7500 gal,34,500 gal mobil tangki, dan kapasitas tongkang dan tanker yang tidak terbatas secara virtual 1. Pedoman Untuk liquids, pertimbangkan silinder vertikal head untuk tekanan 106 menggunakan ekstruder, pengaduk banburry, dan mesin pengaduk. Dengan tingkat pengdifusian udara 0,3-0,5 Ndm3/s m3. 2. Permasalahan Shaft yang bergoyang atau bergetar = pendukung tidak memadai/ kecepatan impeller terlalu dekat dengan kecepatan kritikal. Gagal dalam mengunci mesin = oli mesin terlalu kotor/ tekanan pada oli mesin tidak kuat. Berkurangnya daya = viskositas terlalu tinggi/ diameter impeller terlalu besar/ kecepatan perputaran terlalu besar.  Cairan - Cairan (Tidak Dapat Bercampur) 1. Ranah Aplikasi Secara umum ada tiga area, yaitu dispersi emulsi dengan ukuran < 10 um, ekstraksi pelarut dengan ukuran 1 – 3 mm, dan reaksi antara cairan-cairan dengan ukuran yang sedang. Viskositas fluida, tegangan permukaan dan volume yang dicampurkan tergantung dari : 1. Propeller : viskositas < 3.000 mPa.s dan volume < 750 m3. 2. Paddle : viskositas < 300.000 mPa.s dan volume < 75 m3. 3. Static mixes : viskositas < 50 mPa.s . 2. Pedoman Untuk dispersi emulsi, impeller dioperasikan diatas permukaan untuk fase kontinu dengan tenaganya 1 – 4 kW/m3 untuk emulsifikasi dan perpindahan massa. Untuk ekstraksi pelarut, dibutuhkan diameter yang sesuai untuk perpindahan massa dan kecepatan settling dengan tenaganya 0,2 – 1,5 kW/m3. Untuk reaktor, diunakan kecepatan 2,5 – 3,3 m/s dan 0,1 kW/m3 dan untuk reaksi yang belangsung cepat, kecepatannya 5 – 6 m/s dan 2 kW/m3.



3. Permasalahan Ukuran terlalu besar = rpm terlalu rendah/ pemilihan impeller/ tenaga terlalu lemah/ tegangan permukaan yang begitu tinggi. Perpindahan massa < design = pengadukan tidak merata/ waktu tinggal hanya sebentar/ impeller dioperasikan pada keadaan kontinu/ flowrate > design/ pemilihan impeller.  Cairan - Padatan Untuk cairan-padatan, pencampuran dapat dilakukan dengan 6 cara yaitu padatan tersuspensi, padatan terdispersi, pelarutan padatan, flokulasi padatan, pembentukan padatan (kristalisasi), dan reaksi untuk padatan atau liquid fluidized bed. A. Padatan Tersuspensi 1. Ranah Aplikasi 1. Padatan tersuspensi dengan konsentrasi seragam. 2. Padatan yang berasal dari bawah tapi konsentrasi suspensi tidak seragam. 3. Partikel dibagian bawah dengan keadaan partikel selalu bergerak. 2. Pedoman Biasanya, baffle 4 @90o =0,015 x diameter tangki atau 50-100 mm. Untuk viskositas rendah < 500 MPa.s. Lebar buffle = 0,10 - 0,09 kali diameter tangki. Untuk pengolahan mineral, biasanya dengan tangki berdiameter 5-10 m, ketinggiannya 10-15m dan volume ratusan m3. Untuk tangki yang sangat besar rpmnya antara 16-20 rpm. Desain aliran dengan kecepatan 2-3 x kecepatan pengendapan. Desain untuk kecepatan aliran vertical = ketetapan kecepatan. Daya = 1 kW di pusat luas penampang, 35m2 dengan n = 0,44 untuk rentang 2-400 m2. B. Padatan Terdispersi 1. Ranah Aplikasi Untuk konsentrasi padatan di dalam cairan > 50% pada padatan tersuspensi untuk mendapatkan konsentrasi yang seragam. 2. Pedoman Ketika mencampurkan bubuk ke dalam cairan, keterbasahan bubuk penting diperhatikan. Jika bubuk mengambang, gunakan pengaduk hingga terjadi pusaran. Misalnya menambah turbin 0,5Di dibawah permukaan cairan, mengurangi ketinggian buffle agar terjadi pusaran untuk mendapatkan keseragaman.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 4545



3. Permasalahan Padatan mengambang di permukaan = Densitas partikel dekat dengan kerapatan cairan / diameter partikel kecil / tidak terjadi pusaran / baffle yg tidak tepat / impeller aliran radial bukan aliran aksial. C. Pelarutan Padatan Masalah utama ketika melarutkan polimer dalam pelarut adalah terbentuknya gumpalan kecil polimer dalam cairan kental. Untuk memecahkannya kita butuh geser yang cukup dengan kombinasi aliran aksial. 1. Permasalahan 1. Setelah proses Batch, banyak polimer berada di bagian bawah = cukup geser / kurangi urutan operasi/ pengaturan impeller yang salah atau terlalu besar. 2. Analisis cairan menunjukkan polimer tidak larut = polimer ditambahkan ke tangki sebelum pelarut / pelarut cukup ditambahkan sebelum memulai proses. D. Flokulasi Padatan 1. Ranah Aplikasi Putaran pengaduk / stator-rotor : pencampuran mekanis yang halus untuk koagulasi, viskositas < 20 MPa.s, volumenya besar. Pencampuran mekanis yang halus, seperti paddle untuk flokulasi, 0,035-0,04 hingga 0,001-0,009 kW/m3.



E. Liquid Fluidized Bed Diameter partikel umumnya 0,5 - 5 mm dengan kerapatan dan diameter partikel tergantung pada penggunaan. Fluidized adsorpsi : bed memperluas 20-30%; kecepatan superfisial cairan biasanya untuk adsorben karbon = 8-14 mm/s. Fluidized ion exchanger : bed memperluas 50-200%; kecepatan cairan biasanyauntuk resin pertukaran ion = 40 mm/s. Operasi backwash : fixed bed adsorpsi: kecepatan cairan superfisial = 8- 14 mm / s. 4. Padatan Kering Indeks Johanson untuk mengkarakterisasi partikel kering : Partikel bebas mengalir: AI < 0,06 m; RI < 0,3 m Cukup bebas mengalir: AI < 0,18 m dan campuran partikel denganperbedaan angle of repose atau RAS dengan > 4°. Cukup kohesif: 0,15 m < AI1.2 m/s  Udara: 180C dengan suhu maksium otlet 500C  Steam: 1.7 Mpa: 203-2200C; 4.3 Mpa 2600C Untuk tekanan antara 0.1-0.2 Mpa:  



Untuk suhu 1000C, plih etana Untuk suhu 500C, pilih propana atau propilena



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 5151



 Untuk suhu 300C pilih amonia  Untuk suhu 00C pilih butana  Untuk suhu 1750C pilih Dowtherm J  Untuk suhu 200-4000C pilih garam cair  Untuk suhu 2750C pilih Dowtherm A  Untuk suhu 3100C Pilih Dowtherm G Petunjuk untuk shell and tube exchanger:     



Surface compatcness: untuk ordinary tubes: 70-500 m2/m3; untuk finned tubes 65-3300 m2/m2 Kecepatan tube > 1 m/s, untuk crude preheat exchanger kecepatan tube-nya 1-2 m/s; untuk overhead water condensers, kecepatan tube-nya 1-3,5 m/s Kecepatan nozzel < 2 m/s Baffel cut < 30 % Ketahanan terhadap: air bersih < 50 C, 0.0002 m2 K/W; steam, 0.0001 m2 K/W; bahan bakar minyak 0.0008 m2 K/W, amina, 0.00035 m2 K/W, hidrokarbon umum 0.0003 m2 K/W; refrigeran, 0.0002 m2 K/W; minyak sayur 0.0005 m2 K/W



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 5252



REFRIGERATOR A. Definisi Refrigerator adalah seperangkat peralatan yang terdiri dari alat isolasi termal dan pompa untuk perpindahan panas dari dari sistem ke lingkungan. Refrigeran adalah fluida kerja di dalam mesin refrigerasi, pengkondisian udara, dan sistem pompa kalor. Refrigeran menyerap panas dari satu lokasi dan membuangnya ke lokasi yang lain, biasanya melalui mekanisme evaporasi dan kondensasi. Sistem refrigerasi adalah kombinasi komponen dan peralatan yang dihubungkan secara berurutan untuk menghasilkan efek refrigerasi yang diinginkan, yaitu temperatur panas atau pendinginan. Sistem refrigerasi akan menjaga temperatur panas pada lingkungan sambil memindahkan panas dan energi input yang diperlukan.



B. Fungsi Penggunaan refrigerator yaitu untuk: 1) Pemisahan gas-gas dari udara, yaitu gas N2, O2, dan Ar. 2) Pencairan gas Amoniak, yaitu dengan cara gas ammoniak dikondensasikan pada suhu 0 oF – 50 oF. 3) Dehumidifikasi udara, yaitu penurunan kadar uap air di udara. 4) Air Conditioning digunakan untuk mendapatkan kesegaran udara yang nyaman sesuai kondisi udara yang dinginkan. C. Prinsip Kerja Uap refrigerant masuk ke kompresor dan menaikkan tekanan dari refrigerant tersebut sehingga temperatur jenuh (saturation temperature) lebih tinggi daripada temperatur media pendinginan yang ada. Perbedaan ini mengakibatkan terjadinya perpindahan panas dari uap ke media pendinginan sehingga uap dapat berkondensasi menjadi cairan, kemudian mengalir melalui perangkat ekspansi, yaitu expansion valve dan menjadi uap, mendinginkan sisa cairan refrigerant dibawah temperatur dari produk yang akan didinginkan. Perbedaan pada temperatur ini membuat panas dialirkan dari produk ke refrigerant, sehingga refrigerant menguap. Uap yang terbentuk harus dihilangkan dengan kompresor pada laju alir tertentu untuk menjaga tekanan rendah pada evaporator dan menjaga refrigerant tetap mengalir. Proses secara berkelanjutan ini dapat disebut dengan refrigeration cycle. Siklus ini dapat juga disebut dengan reverse rankine cycle yang mengacu pada hukum termodinamika. Penjelasan sistem ini dapat digambarkan berikut.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 5353



Keterangan: a) Ekspansi : Refrigeran cair mengalir di katup kontrol atau perangkat lain ke temperatur dan tekanan yang lebih rendah menjadi dua fase. Entalpi cairan dan uap yang dihasilkan harus sama dengan entalpi cairan awal atau isenthalpic (garis vertical pada diagram tekanan-entalpi pada gambar). b) Evaporasi : Cairan dua fase yang terbentuk pada langkah ekspansi dikirim ke penukar panas (biasanya chiller atau evaporator) dengan tekanan dan suhu rendah, kemudian refrigerant dan fluida proses bertukar panas. Temperature fluida proses menurun tetapi suhu refrigeran tetap konstan karena menguap (Panas yang diserap oleh refrigeran sama dengan panas laten penguapan). c) Kompresi : Uap jenuh dari step sebelumnya dikirim ke kompresor untuk meningkatkan suhu dan tekanan pada uap. Adanya gaya gesek antara evaporator dan pipa menyebabkan uap hisap bersifat sedikit superheated. d) Kondensasi : Tekanan tinggi superheated vapor dari kompresor kemudian didinginkan dan terkondensasi pada tekanan yang relatif konstan. Media kondensasi di kondensor biasanya air, udara, dan refrigeran lain tergantung pada kondensasi tekanan yang dibutuhkan. Sehingga siap untuk dikirim kembali ke langkah ekspansi untuk memulai siklus lagi.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 5454



D. Rules of Thumb Tabel dibawah ini menunjukkan 3 sistem refrigerasi yang sering digunakan dengan perkiraan temperatur.



System Stream jet Absorption Water-Lithium Bromide Ammonia Mechanical compression Reciprocating Centifungal or rotary Screw Cryogenics



Tipe sistem refrigerasi Aprrox Temp. Coolant Range, oF 35 to 70 oF



Refrigerant Water



40 to 70 oF



Lithium Bromide solution



-40 to +30 oF



Ammonia



o



-200 to + 40 F -150 to -200 oF



Ammonia halogented Hydrocarbons, propane, Ethylene and others. Liqufaction of gases



(Sumber: Rule of Thumb Of Chemical Engineering) 1. Perkiraan Energi Sistem Refrigerasi Grafik dibawah ini menunjukkan berapa banyak energi (Hp/ton) yang dibutuhkan untuk sistem refrigerasi dengan menggunakan refrigerant untuk temperatur yang diinginkan.



Grafik 1. Menentukan Energi (Hp/ton) dari Refrigerasi (Sumber: Rule of Thumb Of Chemical Engineering) 2. Energi (Hp) dan Energi Kondenser untuk beberapa Refrigrant Banyak refrigerant yang sering digunakan dan memiliki grafik masingmasing yang terdapat di banyak literature. Grafik berdasarkan parameter suhu evaporator dan kondensasi yaitu dalam kondisi single stage, two stage, dan three Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 5555



stage yang digunakan pada sistem refrigerasi. Seperti yang terdapat di buku Rule Of Thumbs of Chemical Engineering. Salah satu contoh grafik untuk ethane, yaitu pada grafik 2-5. 3. Refrigerant Pengganti Kebanyakan negara mengurangi jumlah refrigerant tertentu (misal, CFC, HCFC). Pengganti refrigerant seperti hydrofluorocarbon. Website DuPont (www.dupont.com) menyediakan tabel refrigerant pengganti untuk berbagai pemakaian.



Gambar Refrigerant pengganti Dupont



Gambar Aplikasi Refrigerant



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 5656



THICKENER A. Definisi Thickener merupakan suatu alat dengan perlakuan pemisahan antara partikel solid dan liquid terhadap suatu campuran solid-liquid, dimana proses ini dilakukan tergantung dari keperluan proses. B. Fungsi Di dalam suatu thickener terdapat sebuah pengaduk (rate) yang berfungsi untuk mengumpulkan padatan ke bagian bawah sehingga mengakibatkan terjadinya pengendapan. Pengaduk (rate) ini berputar dengan kecepatan rendah (kurang dari 1 rpm). C. Prinsip Kerja Operasi pengendapan dalam industri dapat terjadi secara batch atau kontinu didalam thickener. Batch thickener beroperasi sama seperti batch sedimentation, alatnya berupa tanki silinder dengan bukaan masuk umpan slurry dan bukaan keluar untuk produk. Tanki diisi dengan slurry dan padatan akan mengendap di bottom tanki. Operasi continuous thickener partikel solid akan melalui lapisan-lapisan dengan berbagai konsentrasi. Jika solid masuk melalui lapisan perlapisan dengan kecepatan yang sama lapisan tersebut akan mulai menebal, sampai partikel-partikel yang lebih halus terlihat pada lapisan atas.



Gambar (1). Sketsa proses pengoperasian Thickener secara umum



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 5757



D. Rule of Thumbs 1. Ranah Aplikasi Ukuran partikel yang masuk ke thickener bekisar 0.1 sampai 300 μm. Untuk diameter > 200 μm thickener tidak dapat digunakan apalagi bila densitas nya > 2 Mg/m3. Konsentrasi feed solid 0.01 sampai 20% v/v; kontaminasi keluaran liquid dalam keluaran padatan bekisar 80 hingga 90 %v/v liquid; Deep cone thickener: kontaminasi keluaran liquid 30 hingga 40% v/v liquid. 2. Pedoman Fluks solid pada bagian bawah bekisar 0.2 hingga 500 g/s m2 dengan nilai rendah 0.2 hingga 2 untuk pengolahan water treatment, sementara nilai yang lebih tinggi dari 40 hingga 70 untuk pengolahan mineral. Laju fluks yang lebih tinggi dari 3 ke 10 hingga ke fluks-fluks 800 g/s m2 bisa diperoleh dengan penambahan flokulan. Waktu tinggal fluida antara 2–4 jam. Sedangkan waktu tinggal solid antara 4–24 jam. Torsi untuk pembersihan [Nm] = K (diameter ketebalan, m)2 dimana K = 15 hingga 30 untuk memuat fluks solid < 2 g/s m2; 70 hingga 130 untuk memuat fluks solid 2 sampai 7 g/s m2; 150 hingga 300 untuk memuat fluks solid 7 sampai 23 g/s m2; dan > 300 untuk memuat fluks solid > 23 g/s m2. Operasikan rake pada range 1–20% dari desain torsi pada drive head. Kecepatan ujung rake mencapai 15–25 cm/s tetapi sudah cukup bila diameter partikel > 200 μm, kemudian naikkan kecepatan ujung rake hingga mencapai 25– 40 cm/s. Tenaga 0.06 kW/m2. Pompa aliran bawah (underflow) pada 1–2.4 m/s. 3. Penerapan yang Direkomendasikan Pertimbangkan penggunaan flokulan atau deep cone. Takaran flokulan harus seimbang dengan konsentrasi feed inlet. Termasuk saluran pembersihan air bertekanan tinggi agar dapat diteruskan dan direverse flow pada > 1 m/s. Naikkan dan turunkan rake sekali setiap shift atau setiap perubahannya. Untuk startup, pompa feed ke dalam tangki kosong dan recycle aliran bawah (underflow) hingga densitas desain underflow tercapai. 4. Permasalahan “Stalled rake”: tidak meratanya distribusi feed atau flokulan berlebih menyebabkan pembentukan endapan/konsentrasi underflow > desain/underflow tidak terpompa /terjaganya konsentrasi underflow saat feed mengandung partikel



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 5858



kecil > desain/Terlalu banyak solidan dalam thickener/“sanding out”/bentuk partikel berbeda dari yang didesain. “Plugged underflow lines”: partikel kecil yang belum cukup/menargetkan konsentrasi underflow > desain/perubahan temperatur/masalah pompa, lihat Sections 2.3 dan 2.5/suction velocity < 0.6–2.5 m/s. Konsentrasi underflow solid terlalu rendah”: penghilangan underflow yang terlalu banyak/masalah flokulasi menyebabkan endapan berpengaruh pada konsentrasi feed langsung ke underflow. “Supernatant cloudy”: kecepatan feed yang berlebih menyebabkan pecahnya koloidal floks/perubahan pada pH atau konsentrasi elektrolit yang menyebabkan flok pecah/ turbulence feed berlebih/feed berlebih jatuh secara vertikal/flokulan yang belum cukup ditambah atau feedrate flokulan konstan alihalih sebanding dengan konsentrasi solid di salam feed. “Sanding out”: konsentrasi underflow yang terlalu tinggi/konsentrasi feed partikel > 200 μm adalah > desain/tenaga



5. Metode Perancangan 1. Luas Penampang Thickener Ada dua dasar pertimbangan yang digunakan untuk menentukan luas penampang thickener yang dibutuhkan, yaitu didasarkan atas hasil beningan dan hasil sludge.  Dasar Perancangan 1 Butiran padat tidak boleh ada pada aliran atas atau overflow, oleh sebab itu luas penampang harus cukup luas. Butiran tidak bergerak ke atas bila kecepatan terminal butir padat lebih besar dari kecepatan aliran cairan ke atas (Vm >Vf ). Oleh sebab itu luas pemampang minimum yang harus dirancang didapatkan dari persamaan berikut : ������ ��� � �� � � �� � � � � �� = � �= = �� � �� � � � � � � � �� � � �� � � �� � � �� � �



�� � � �� � � =



� � �



 Dasar Perancangan 2



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 5959



Luas penampang harus cukup untuk dilewati partikel padatan ke bawah. Jumlah total padatan yang bergerak (FL) ke bawah terdiri dari padatan yang terbawa



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 6060



(terangkut oleh bulk flow) dan padatan yang kebawah karena mempunyai kecepatan pengendapan, atau dapat dituliskan dengan persamaan berikut : � . �+ � .� .� �= � � (� ) �= � Nilai FL = f(C) = berubah terhadap ketinggian thickener. Total padatan yang ada dalam thickener adalah sama dengan padatan yang ada dalam arus umpan (FCF ) sehingga bila nilai FL > FCF maka batasan di atas sudah terpenuhi. Luas penampang minimum yang dibutuhkan adalah bila FL = FCF , sehingga luas penampang minimum yang dibutuhkan didasarkan atas batasan ini, dapat ditentukan dengan persamaan berikut: � . �+ �� � � �� � � .� .� �= �� �= � atau �� � � �� � � =



� . ��− � .� � .�



Karena nilai C dan V berubah pada setiap posisi ketinggian thickener maka akan diperoleh beberapa nilai A minimum. A minimum yang dipilih sebagai dasar perancangan adalah A minimum yang nilainya paling besar.



2. Kedalaman Thickener Salah satu dasar pertimbangan untuk menentukan kedalaman thickener ditentukan berdasarkan kecepatan hasil aliran bawah (underflow). Dasar perancangan kedalaman thickener adalah waktu tinggal slurry dalam thickener. � � � � � � � �� � � = � � � � � ���� � � � �= � � � � � � �� � � ⁄� ⁄� � � � � � � � �



Waktu tinggal rata-rata padatan pada bagian bawah = �= Sehingga, �=



� � � � � � 𝐹



�� 𝐹 ɸ� � � �



Bila nilai ɸu diketahui maka nilai H dapat ditemukan.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 6161



a. Penentuan ɸ Nilai φu dapat ditentukan secara grafis berdasarkan data laboratorium. Urutan penentuannya sebagai berikut: Tarik garis singgung yang besarnya tetap pada kondisi awal dan kondisi akhir, buat garis bagi sudut yang terbentuk dari perpotongan kedua garis singgung tersebut. Titik potong antara garis bagi sudut dan kurva H vs t , diberi nama titik C (HC dan tC). Dibuat garis singgung melalui titik C, Nilai φu merupakan titik potong antara garis singgung melalui C dengan garis horisontal melalui HU. Nilai HU ditentukan berdasarkan persamaan neraca massa padatan dalam kolom percobaan batch, sebagai berikut: A Co Ho = A Cu Hu sehingga Hu =



� ����



=



� �



� � ���



� �



6. Pengoperasian Thickener Secara umum thickener merupakan alat yang digunakan untuk memisahkan padatan yang tercampur dalam larutan. Proses pengoperasiannya yaitu pada saat umpan (campuran larutan solid-liquid) memasuki thickener, padatan akan mengendap kebagian bawah sedangkan air untuk clarifier akan mengalami overflow dibagian atas. Kemudian padatan yang mengendap di bagian bawah akan di buang.



Gambar (2). Skema pengoperasian thickener secara umum Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 6262



EVAPORATOR



A. Definisi Evaporator adalah alat untuk mengubah bentuk likuid sebuah spesies kimia menjadi bentuk gasnya. Likuid dievaporasi atau diuapkan menjadi gas. Evaporasi adalah proses perubahan molekul di dalam keadaan cair (contohnya air) dengan spontan menjadi gas (contohnya uap air). B. Fungsi Sebuah evaporator digunakan dalam sistem pendingin udara untuk membuat bahan kimia pendingin terkompresi seperti R-22 (Freon) atau R-410A, agar terevaporasi dari likuid menjadi gas sementara ia akan menyerap panas selama proses. Evaporator juga dapat digunakan untuk menghilangkan air atau likuid lainnya dari sebuah campuran. C. Prinsip Kerja Larutan yang berisi produk yang diinginkan diumpankan ke dalam evaporator dan melewati sejumlah sumber panas. Panas yang diberikan mengubah air dalam larutan menjadi uap. Uap kemudian dikeluarkan dari larutan dan dikondensasi sementara larutan dengan konsentrasi tinggi dapat diumpankan kembali dalam evaporator lain atau dikeluarkan sebagai produk. Evaporator sebagai sebuah alat memiliki empat seksi utama. Pertama adalah seksi pemanasan yang berisi media pemanas, yang dapat bervariasi apapun medianya. Steam diumpankan kedalam bagian ini. Kebanyakan media yang umum digunakan adalah terdiri dari pipa kecil paralel tapi yang lain dapat menggunakan plat atau koil terdiri dari tembaga atau aluminium. Seksi konsentrsi dan pemisahan menghilangkan uap yang diproduksi dalam larutan.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 6363



Kondenser mengkondensasi uap yang terpisah dan sebuah tekanan vakum atau pompa menyediakan tekanan untuk meningkatkan sirkulasi.



D. Rule of Thumbs 1. Long tube vertical evaporator dengan sirkulasi alami maupun paksa sangat terkenal. Diameter tube‐nya sekitar 19‐63 mm dan panjang tube sekitar 12‐ 30 ft. 2. Pada sirkulasi paksa, kecepatan linier di dalam tube sekitar 15‐20 ft/detik. 3. Tingginya boiling point oleh padatan terlarut menghasilkan perbedaan 3‐ 10OFantara larutan dan uap jenuh. 4. Jika kenaikan tidik didih cukup besar, jumlah evaporator yang dipasang secara seri 4‐6 dengan umpan diletakkan di depannya. 5. Jika kenaikan tidik didih kecil, biaya minimum diperoleh denganevaporator yang dipasang secara seri 8‐10. 6. Pada backward feed, larutan yang lebih terkonsentrasi dipanaskan oleh steam yang bertemperatur paling tinggi sehingga pemanasan permukaan dikurangi, tetapi larutan harus dipompa diantara stage. 7. Steam yang ekonomis untuk jumlah N‐stage sekitar 0.8N lb evaporasi/lb lb steam keluaran. 8. Tekanan steam interstage dapat didorong oleh steam jet compressor dengan efisiensi 20‐30 % atau dengan kompresor mesin dengan efisiensi sekitar 70‐ 75 %. 1. Ranah Aplikasi avp = 20 ke 5000 umpan target konsentrasi zat terlarut cair dari 2 sampai 50%, 1 sampai 40 kg / s rate umpan. Satu produk biasanya digunakan ketika tidak ada zat padat. Tidak berbusa dan tidak mendegradasi secara termal walaupun desain khususnya dapat mengakomodasinya. Dapat dioperasikan sebagai operasi bertingkat dengan 3 sampai 10 tahap.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 6464



2. Pedoman Padatan terlarut meningkatkan titik didih antara larutan dan uap jenuh antara 1.5-5.5 oC. Bahan sensitif temperatur : Gunakan Hickman Decomposition Hazard Index (HDHI), dinyatakan sebagai jumlah dari waktu dimana bahan terjaga di bawah suhu (diukur sebagai tekanan, Pa) dalam unit Pa s.  Tabung pendek eksternal, penukar vertikal, sirkulasi alami baik untuk berbusa, tidak untuk pengotoran, penyusunan kristal, atau padatan tersuspensi. Viskositas < 20 mPa s. Sehubungan dengan waktu retensi lapisan yang teragitasi pd 16:1 dan volume 10:1. Rata-rata koefisien transfer panas 11.5 kW/m2 oC. HDHI = 108 ke 109 Pa s. Area 3-1000 m2



 Tabung pendek eksternal, penukar vertikal, sirkulasi paksa Baik untuk berbusa, pengotoran, penyusunan kristal dan beberapa padatan tersuspensi. Viskositas < 150 mPa s. Sehubungan dengan waktu retensi lapisan yang teragitasi pd 42:1 dan volume 13:1. Rata-rata koefisien transfer panas 0.753 kW/m2 oC, menurunkan dengan meningkatkan viskositas. Daya 0.13-0.5 kW/m2. HDHI = 107 ke 108 Pa s. Area 3-600 m2.  Ketel reboiler eksternal, sirkulasi alami Viskositas 14℃. Rata-rata koefisien transfer panas 2-5 kW/m2 oC menurunkan dengan meningkatkan viskositas. HDHI = 106 ke 107 Pa s. Area 3-300 m2.  Tabung panjang, falling film Khusus untuk umpan yang sensitif terhadap panas dan cukup kental. Tidak untuk berbusa, pengotoran, penyusunan kristal dan padatan tersuspensi. Viskositas antara 150-1000 mPa s. ∆� > 3℃. Suhu di luar 5-6.5 oC < suhu uap. Rata-rata



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 6565



koefisien transfer panas 2.5-5.6 kW/m2 oC menurunkan dengan meningkatkan viskositas. Waktu diam 15 sampai 30 s per tahap. HDHI = 103 ke 109 Pa s. Anggap tahapan bertingkat dengan optimal. Area 3-1000 m2. Untuk kondensor U =1.1-1.25 kW/m2 K.  Evaporator bertingkat ; lapisan naik atau turun Ketika kenaikan titik didih besar, gunakan 4-6 tahap dengan beberapa efek dengan umpan ke depan. Ketika kenaikan titik didih kecil, gunakan delapan sampai sepuluh beberapa efek. Untuk multistage, umpan ke depan adalah yang paling umum, tetapi umpan ke belakang digunakan untuk cairan yang sangat kental.  Falling film yang teragitasi Terutama untuk umpan yang kental. baik untuk berbusa, pengotoran, penyusunan kristal dan padatan tersuspensi. Viskositas > 1000 mPa s. Sehubungan dengan waktu retensi lapisan yang teragitasi pd 1:1 dan volume 1:1. Waktu diam 1 sampai 30 s per tahap. Jaga ∇�tetap tinggi antara 27-50 oC unuk menjaga perpindahan panas tetap tinggi. Rata-rata koefisien transfer panas 2.55.6 kW/m2 oC menurunkan dengan meningkatkan viskositas, meskipun koefisien perpindahan panas sebesar 150 kW/m2 telah tertulis. Daya 1.8-4 kW/m2. HDHI = 104 ke 106 Pa s.  Lapisan horizontal yang permukaannya tergores (votator) Terutama untuk umpan yang kental. baik untuk berbusa, pengotoran, penyusunan kristal dan padatan tersuspensi. Viskositas > 2000 mPa s. Sehubungan dengan waktu retensi lapisan yang teragitasi pd 1:1 dan volume 1:1. Rata-rata koefisien transfer panas 2 kW/m2 oC menurunkan dengan meningkatkan viskositas. Daya 3-12 kW/m2.  Lapisan yang naik dan turun Terutama untuk yang sensitif terhadap panas. baik untuk berbusa, tidak untuk pengotoran, penyusunan kristal, atau padatan tersuspensi. Viskositas < 1500 mPa s. Sehubungan dengan waktu retensi lapisan yang teragitasi pd 0.5:1 dan volume 0.8:1 . 3. Penerapan yang Direkomendasikan Menjaga penurunan tekanan antara efek terakhir dan inlet ke alat vakum < 3 kPa. Anggap bahwa re-kompresi uap untuk evaporator dengan ∆� konvensional yang rendah seperti falling film, sirkulasi paksa, dan tabung horizontal falling film. Re-kompresi uap jarang digunakan untuk sistem ∆�yang tinggi seperti rising film, calandria, dan tabung yang tenggelam. Saat merancang



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 6666



evaporator, jumlah uap yang diperlukan tiap unit massa pada konsentrasi yang telah ditentukan. Keseimbangan energi harus digunakan dengan asumsi panas yang hilang keluar sistem sangat kecil. Panas yang harus dipasok oleh uap pendingin sama dengan panas yang dibutuhkan untuk memanaskan larutan dan menguapkan air. 4. Permasalahan Kontaminasi Produk :    



katup bocor bahan mentah yang tersisa di tangki penyimpanan produk korosi reaksi kimia yang tak terduga.



Evaporator Re-kompresi Uap Evaporation rate < desain : pengotoran perpindahan panas permukaan, gerakan yang tidak rata dari cairan melebihi dari perpindahan panas permukaan, perubahan properti umpan masuk. Efisiensi pemulihan-boiler yang rendah : pengotoran. Vibrasi : kecepatan uap yang tinggi melalui baris pertama dari tabung. Evaporator Falling Film Evaporation rate < desain :



maldistribusi cairan kerusakan steam trap.



Evaporator Sirkulasi Paksa Masalah yang biasa adalah pengotoran , scaling dan viskositas cairan yang tinggi. Pengotoran : kecepatan tubular terlalu kecil. Maldistribusi cairan : tidak vertikal, variasi tinggi bendung.



Evaporator Multi-Efek Penggunaan uap yang lebih tinggi dari kadaan normal :



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 6767



 uap kebocoran yang mengarah ke efek  tingkat aliran terlalu tinggi  kinerja perangkap yang buruk. Pengotoran : kecepatan tubular terlalu kecil. Berbuih : Tingkat penguapan terlalu cepat Aliran bawah cairan di atas busa terlalu rendah.



CRYSTALLIZER A.



Definisi Crystallizer adalah suatu alat yang digunakan untuk memperoleh atau membuat kristal-kristal padat dalam suatu fase yang homogen, dimana senyawa kimia dilarutkan dalam sautu pelarut (solvent) dan pada kondisi tertentu akan terpresipitasi dan terpisah diantara fasa B.



Fungsi Fungsi dari Crystallizer adalah untuk mendapatkan bahan-bahan kimia murni dalam kondisi yang memenuhi syarat untuk pengemasan dan penyimpanan, dan berfungsi untuk pembentukan partikel-partikel zat padat (kristal) didalam suatu fase yang homogen. C. Prinsip Kerja Prinsip kerja dari crystallizer dimana senyawa padat akan mudah terlarut dalam pelarut panas bila dibangingkan pada pelarut yang lebih dingin. Jika suatu senyawa larutan tersebut dijenuhkan dalam keadaan panas dan kemudian didinginkan, senyawa terlarut akan berkurang kelarutannya dan mulai mengendap, membantu kristal yang murni dan bebas dari pengotor, kemurnian zat disebabkan oleh pertumbuhan kristal zat terlarut, sehingga zat dapat dipisahkan dari zat-zat pengotornya



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 6868



D. Rule of Thumb 1. Ranah Aplikasi Konsentrasi cairan 60 sampai 90% w/w. Beroperasi pada suhu rendah untuk memantapkan zat terlarut sasaran. Kapasitas biasanya < 3 kg/s. Digunakan untuk bahan suhu-sensitif, ketika αvp < 1.4, pada bentuk azeotrop atau produk yang solid. Pembekuan terseebutt menunjukkan > 50% pegurangan dalam kotoran. 2. Pedoman Desain berdasarkan perpindahan panas. Dibatasi oleh pembentukan eutektik. Kemungkinan banyak tahap tapi biasanya < 10 tahap. Suspensi pencairkan kristalisasi : kristal dan cairan pada suhu yang sama, desain pada derajat kejenuhan, pemisahan kristal dari lelehan tergantung pada perbedaan kepadatan dalam operasi lawan. Metode suspensi memiliki aliran lebih lambat daripada pertumbuhan Kristal dibandingkan dengan proses lapisan padatan. Lapisan padatan atau pembekuan progresif adalah kristalisasi statis pada tingkat pertumbuhan kristal dari 5 x 10-7 m/s; kristalisasi jatuh pada tingkat pertumbuhan kristal dari 5 x 10-6 m/s. Rasio refluks 1.3:1 D. Rule Of Thumb Zona Pemurnian 1. Ranah Aplikasi Beroperasi di bawah suhu rendah. Umpan padat masuk dengan konsentrasi dari 20 sampai 70%, tetapi biasanya 95 menjadi 99,9% w/w; dapat diperoleh kemurnian 99,999999%. Suhu 480 sampai 600oC. Pengotor harus dihilangkan dengan suhu rendah untuk metode menjadi efektif. Kotoran partikulat tidak harus dikemas dengan pemadatan. 2. Pedoman Berdasarkan perpindahan panas dengan  T = 50 sampai 100oC dari suhu rendah dan berhenti sebelum suhu eutektik. Ultra-kemurnian padatan, lebih rendah pada 10-7sampai 10-6 kg/s. Mungkin Banyaknya siklus yang diperlukan untuk menghasilkan tingkat kemurnian. E. Rule Of Thumb Solusi Kristalisasi 1. Ranah Aplikasi Umpan cair 20 sampai 60% w/w; Target zat terlarut menjadi tidak larut dengan memproduksi uap jenuh. Beroperasi denagn suhu pembekuan zat terlarut. Digunakan untuk bahan panas sensitif, ketika  vp< 1.4 atau bila ingin produk yang solid. Biasanya suhu operasi 50-120oC. Kemurnian produk sangat tinggi dengan penggunaan energi yang rendah. 2. Pedoman



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 6969



1. Perubahan kelarutan dengan suhu biasanya karakteristik paling signifikan untuk memilih "jenis crystallizer". Jika suhu kelarutan zat terlarut relatif independen atau berbanding terbalik tergantung pada suhu: maka penambahan panas untuk menghapus pelarut (yaitu, harus menggunakan penguapan kristalisasi) . Jika kelarutan zat terlarut menunjukkan ketergantungan dengan beberapa suhu, gunakan vakum pendingin, ditambah panas eksternal. Jika kelarutan zat terlarut sangat bergantung pada suhu: penggunaan pendingin (misal, tergoresnya permukaan) Batasi oleh Ksp dan pembentukan hidrat. Berdasarkan perpindahan massa. 2. Untuk pertumbuhan kristal, harus mengontrol pembuatan dan pengendalian tingkat kejenuhan. Artinya, operasi tetap di wilayah meta stabil. Bagi kebanyakan produk, desain dengan  T = 1 sampai 3oC dari kurva kelarutan 3. Memilih pertumbuhan nukleasi. Proses karena benih nukleasi yang biasanya menetapkan pada kristal dan pengaruh distribusi ukuran kristal. Ukuran kristal nukleasi yang biasanya 0,1 sampai 10  m. Misalnya 10% benih dengan 10 kristal  m. 4. Suhu dan kondisi yang dipilih sehingga laju pertumbuhan kristal pada setiap permukaan adalah sekitar 0,3 sampai 2,4 x 10-7 m/s (0,1-0,8 mm/jam). Pertumbuhan kristal kinetika meningkat dengan kenaikan suhu. Untuk kebanyakan tingkat sistem pertumbuhan 10-7 m/sterjadi sekitar 30oC, 5. Pencampuran yang berlebih biasanya menghambat pertumbuhan. Pencampuran juga mempengaruhi distribusi ukuran kristal, CSD, karena sekunder "kontak nukleasi" dimana kristal menyerang pompa dan pengaduk, terutama perhatian di kristalisasi reaktif. 6. Target ukuran tipe kristal adalah 0,075 sampai 3 mm persegi atau bentuk lingkaran dengan 1 sampai 1,5 mm. 7. Pencucian kristal sangat penting: terlalu sedikit produk yang terkontaminasi; dan terlalu banyak Kristal yang larut kembali dan kehilangan hasil. 8. Konsentrasi Solusi/konsentrasi saturasi = 1,02-1,05. 9. Jika pembusukan adalah masalah dari draft tube suspensi campuran untuk penghapusan produk campuran, MCPR, unit. 10. Lima opsi (i) pendinginan, (ii)panas penguapan, (iii) penggabungan panas ditambah pendinginan "adiabatik", (iv) garam ditambahkan dengan pelarut atau (v) bereaksi: 11. Umumnya pertukaran panas dan ide-ide desain: untuk pendinginan menggunakan 2,9kJ/kg K ditambahpanas kristalisasi dari 75-230 kJ/kg produk pengkristalan. Penguapan air membutuhkan 4,6 MJ/kg produk pengkristalan (untuk produk yangkelarutan33%). Batch : Ukuran berdasarkan siklus waktu : isi dari pengkristalan kotoran yang bersih. Di gunakan untuk kapasitas produksi < 0.15 kg/s, (ii) dimana target



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 7070



yang relative untuk disamakan dan terbatas CSD (meskipun memproduksi kembali lebih susah di bandingkan dengan Batch). (iii) Harga material yang sangat mahal untuk di gunakan dan kita tetap menjaga angka kerugian di titik minimum. (iv) dimana pendingin sangat melebar : suhu yang tinggi pada feed tetapi liquid yang keluar akan mendekati pada suhu kamar, atau (v) Ketika cairan liquid yang keluar sangat rendah maka kita perlu vacuum yang sangat tinggi dan/ atau pengkompressian uap yang ekstensif. Batch memberikan sebuah pembatasan CSD di bandingkan dengan continuous. Solusi dari daya larut ini adalah dengan sedang atau bergantung pada suhu susah. Menuju kepada pembersihan sendiri. Tipikal produk yang di hasilkan antara 0.15 sampai 0.8mmm. Continuous: Forced circulation (sirkulasi paksa), FC paling banyak digunakan (atau dicampur suspensi, produk campuran penghapusan MCPR; Kristal yang tidak terklasifikasikan). Feed dipompakan melalui pemanas dan mengalirkan ke dalam separator gas-cair. (Bisa dihilangkan pemanas jika pendinginan adiabatic telah menghasilkan kristal). Uap bagian atas akan terkondensasi keluar dan mungkin pergi ke VAC. pompa; produk secara terus menerus akan dibuang sebelum feed memasuki garis keluar dari separator. Gunakan intermediet, datar atau kebalikkan atau di mana scaling(kerak) menjadi masalah. Draft tube baffle: DTB atau draft tube, DT (baik pendinginan adiabatik atau tipe penguapkan; juga disebut pertumbuhan kilat atau Pachuca) MSMPR. Larutan induk dipompakan ke sebuah rancangan pusat tabung vertikal; cairan akan meluap dan mengalir ke bawah anulus. Batas jumlah jenuh dibuat per pemanasan permukaan untuk 1 hC dan karena itu membatasi laju nukleasi nilai-nilai yang sangat rendah. Beroperasi dengan suspense padatan yang 25-50% volume yang menetap. Digunakan juga kelarutan zat terlarut yang suhu independen atau sedang tergantung dan di mana kelebihan pada nukleasi akan mempersulit untuk mencapai kristal dalam ukuran 0,6-2 mm. Tipikal produk yang khas memiliki diameter 0.3 sampai 3 mm. Sangat berguna untuk operasi pendinginan multistage, untuk batch dan untuk crystallizer reaksi. Oslo atau suspensi fluidized, CPR, mengklasifikasikan kristal. Mencampur feed panas dengan beredar larutan induk, ML; pompa untuk vaporizer pelarut menguap secara adiabatik; kristal dan pembuangan ML melalui downcomer ke ruang fluidized; kristal besar dihapuskan(dibuang). Jarak batas antara bagian bawah downcomer dan bawah ruang suspensi dapat menyebabkan penyumbatan oleh pertumbuhan kristal. Digunakan di mana kelarutan suatu zat terlarut adalah mencapai suhu independen atau cukup tergantung. Direct contact refrigeration (Pendinginan kontak langsung): Suntikkan refrigeran langsung di hubungkan pada larutan induk ML. Menghindari masalah dengan pendingin permukaan. Sedikit fouling. Produk yang khas memiliki



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 7171



diameter 0,3-3 mm. Contoh, dihidrat kaustik dihubungi dengan freon atau propana; paraxylene dengan propana. Multi Staging: aliran besar pada suhu dan konsentrasi yang tinggi didinginkan untuk menghasilkan Kristal dan Larutan induk yang terkonsentrasi. Misalnya. lima tahap pendinginan kristal kalium menggunakan Draft Tube. Multi Stage dalam seri ini memberikan kristal yang lebih besar dan CSD yang kecil. Vapor Recompression : uap dikompresi dan digunakan untuk memanaskan feed pada efek sirkulasi paksa atau MSMPR; digunakan untuk bahan yang memiliki titik didih yang relatif rendah , titik elevasi dan di mana banyak panas yang diperlukan untuk penguapan. Misalnya. Sodium sulfat, NaCl, natrium karbonat monohidrat. Lihat juga Bagian 4.1. Batch Vacuum Crystalizer : 0,035 kg / s kristal kering jus jeruk. Peralatan 2,7 m diameter ruang vakum silinder panjang 3,6 m dengan 900 kW pendingin ammonia. Penilaian: 0.5 mg air evap./s . Biasanya terbatas pada konsentrasi Kristal 25% w / w kristal. Lihat Bagian 4.1 untuk evaporator lainnya 3. Penerapan yang Direkomendasikan Untuk mencegah penyumbatan yang terjadi, dengan cara menghidari genangan air dari alam untuk suspensi tipe crystalizer, dengan mengontrol tingkat kejenuhan. Untuk mengoprasikan kristalizer dengan pendingin atau uap dari kristalisasi, pada uap jenuh yang terjadi didekat permukan penukar panas. 4. Permasalahan Pendekatan dasar pada massa dan keseimbangan, dari jumah atau bilangan keseimbangan. Ikuti pada jumlah densitas pada bilangan dan ukuran. Perlu diketahui tipe dari kristal dan cara pengoprasiannya. “yield xA,1 dan yB,1< xB,1,Bila dibandingkan dengan keadaan mula : yA,1 > xA,1> xA,2 dan yB,1< xB,1 < xB,2. 3. Uap dipisahkan dari cairannya dan dikondensasi; maka didapat dua cairan, cairan I dan cairan II. Cairan I mengandung lebih sedikit komponen A (lebih mudah menguap) dibandingkan cairan II



D. Rule of Thumb Secara keseluruhan seleksi dan sizing faktor diringkas dalam Gambar. 4.1. Kita mulai di top LH sudut dengan pemisahan sasaran. Tujuannya ditampilkan di bagian bawah RHS di mana rasio refluks untuk kolom yang dipilih untuk menyediakan minimum biaya tahunan. rute kami akan menghubungkan target ke tujuan dengan menghitung refluks ratio (dekat bagian atas RHS) dan modal dan biaya operasi berdasarkan operasi kondisi di kolom (mid-LHS); jumlah tahap teoritis diperlukan (Top RHS); jenis internal (pusat), konfigurasi (bawah LHS) dan ukuran dan biaya peralatan (kondensor, reboiler, pipa, pompa, kolom dan internal). Kami mulai LHS atas: pemisahan Target membutuhkan pengetahuan tentang sifat-sifat spesies untuk dipisahkan, terhubung ke uap-cair keseimbangan dan karakteristik unik dari pemisahan ini. Terkadang sebuah entrainer, gas inert atau uap ditambahkan untuk memudahkan pemisahan.Berdasarkan data kesetimbangan uapcair dan kompleksitas pemisahan kita menentukan jumlah tahap teoritis diperlukan untuk berbagai refluks rasio (top RHS). Target pemisahan, spesies, pemanasan dan pendinginan. Media mendikte jendela operasi temperatur dan tekanan (midLHS).Keputusan sentral adalah jenis internal: nampan, kemasan atau packing terstruktur.Pilihan tergantung pada debit, karakteristik cairan, operasi suhu dan tekanan, pressure drop yang diijinkan di kolom, bahan konstruksi dan fouling dan korosivitas sistem.Pilihan internal menentukan tinggi kolom dan diameter (tengah bawah).Operasi dan biaya modal dari semua komponen yang pada akhirnya pilihan rasio refluks yang dipilih. Rasio refluks yang menghasilkan biaya minimum yang dipilih (Bawah RHS).



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 7979



Dalam banyak operasi perpindahan massa dua konsep yang berbeda sering digunakan: tahap teoritis atau unit transfer. Untuk ukuran kontaktor tray, kita biasanya menggunakan "Tahap teoritis". Tahap teoritis adalah jumlah Menghubungi dibutuhkan untuk pintu keluar sungai untuk meninggalkan dengan konsentrasi kesetimbangan. Untuk menentukan tinggi total "menghubungi" kami memperkirakan jumlah tahap teoritis, NTS dan kemudian kalikan dengan ketinggian tahap teoritis, HETS (beberapa penulis sebut HETP ini). Untuk distilasi, HETS = jarak tray / efisiensi tray. Karena tray spasi biasanya 0,6 m dan efisiensi tray biasanya 60%, HETS = 1 m. Secara umum, HETS untuk nampan adalah di kisaran 0,6-1,2 m. Untuk ukuran kontaktor terus menerus, (seperti kolom dikemas, kolom gelembung, pelarut perangkat ekstraksi), kita biasanya menggunakan konsep unit transfer. Transfer unit didefinisikan sebagai jumlah menghubungi diperlukan untuk satu fase untuk menerima pengayaan sama dengan gaya mengemudi rata-rata di fase itu. Untuk menghitung jumlah unit transfer yang dibutuhkan, NTU, kita perlu membangun kekuatan pendorong rata untuk perpindahan massa di seluruh peralatan. Hal ini membutuhkan pengetahuan dari kekuatan pendorong di inlet dan keluar dari unit. Untuk menentukan total ketinggian "menghubungi" kita kalikan jumlah unit pengalihan NTU oleh tinggi dari unit transfer, HTU. Perawatan yang dibutuhkan dengan unit pengukuran (Fraksi biasanya mol, y dan x digunakan) dan



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 8080



fase yang menarik karena kita mendefinisikan unit transfer dalam hal fase menarik. Dengan demikian, kita memiliki NTU didasarkan pada perpindahan massa fasa gas keseluruhan, NTUOG, atau kita dapat menentukan transfer Unit dalam hal fasa cair, NTUOL. Apakah ada hubungan antara panggung dan transfer teoritis unit? Iya nih. Di umum, jika operasi dan keseimbangan garis menyimpang dengan meningkatnya konsentrasi,kemudian NTU i NTS dan sebaliknya. Namun, untuk distilasi, garis menyimpangpada kolom di bawah pakan dan garis bertemu di atas feed. Hasil bersih adalah bahwa sebagai pendekatan NTU = NTS dan HETS = HTU. (Penyederhanaan tersebu ttidak berlaku untuk penyerapan, pengupasan dan operasi perpindahan massa lainnya.Rincian diberikan dalam Bagian 4.8, dan 4.9.) 1. Distilasi merupakan metode pemisahan liquid yang paling ekonomis dibandingkan dengan metode pemisahan lainnya seperti ekstraksi,adsorpsi, dan kristalisasi. 2. Untuk campuran ideal, relative volatility adalah rasio tekanan uap α12 =P2/P1. 3. Tekanan operasi tower sering ditentukan oleh temperatur kondenser, 100‐120OF jika air pendingin; atau dengan temperatur maksimum reboiler yang diperbolehkan, 150 psig steam, 366OF. 4. Secara ekonomis, rasio reflux (R) optimum =1.2 x Rmin. 5. Secara ekonomis, jumlah tray (N) optimum mendekati 2 x Nmin. 6. Jumlah tray minimum dapat ditentukan dengan persamaan Fenske‐Underwood Nm = log {[x / (1‐x)]ovhd / [x/(1‐x)]btms} / log α 7. Reflux minimum (Rm) untuk campuran biner atau pseudobiner dapat ditentukan dengan persamaan berikut, dimana xD = 1 dan D/F adalah rasio laju produk overhead dan umpan : RmD/F = 1/(α‐1), dimana kondisi umpan berada pada bubble point, (Rm+1)D/F = α/(α+1), dimana kondisi umpan berada pada dew point. 8. Dianjurkan menambahkan faktor keamanan 10 % untuk jumlah tray yang dihitung. 9. Pompa reflux dibuat 25 % dari ukuran akhir. 10. Ukuran tray spacing yang dibuat 20‐24 in. 11. Efisien puncak tray adalah pada harga vapour factor FS = u (ρv)1/2 pada range 1‐1.2 (ft/detik)(lb/ft3)1/2. Range FS ini menentukan diameter tower. Kecepatan linier sekitar 2 ft/detik pada tekanan sedang dan 6 ft/detik pada kondisi vakum. 12. Nilai optimum faktor absorbsi Kremser‐Brown, A = K(V/L), adalah antara1.25‐ 2. 13. Pressure drop per tray sekitar 0.1 psi. 14. Efisiensi tray untuk distilasi hidrokarbon ringan dan larutan cair adalah 60‐90 %; untuk proses stripping dan absorbsi gas adalah 10‐20 %. 15. Sieve tray memiliki ukuran diameter hole sekitar 0.25‐5.0 in, luas hole 10 % dari cross section aktif.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 8181



16. Valve tray memiliki ukuran diameter in danaktif. masing‐masing dilengkapi dengan sebuah liftable cap, 12‐14 cap/ft2 hole cross1.5 section Valve tray biasanya lebih murah dari sieve tray. 17. Bubblecap tray hanya digunakan ketika ketinggian cairan yang diinginkan harus dijaga pada rasio turndown yang rendah; dan dapat dirancang untuk pressure drop yang lebih rendah dibandingkan dengan sieve dan valve tray. 18. Tinggi weir sekitar 2 in, panjang weir sekitar 75 % dari diameter tray, maksimum laju liquid sekitar 8 gpm/in weir; susunan multipass digunakan pada laju liquid yang tinggi. 19. Packing random cocok digunakan untuk tower yang memiliki diameter kolom di bawah 3 in dan pressure drop rendah. 20. Untuk laju gas sebesar 500 cfm gunakan packing yang berukuran 1 in; untuk laju gas sebesar 2000 cfm atau lebih gunakan packing yang berukuran 2 in. 21. Rasio diameter tower dan packing sebaiknya 15 : 1. 22. Karena faktor deformabilitas, packing yang berasal dari bahan plastic digunakan untuk kedalaman kolom 10‐15 ft (unsupported), untuk logam 20‐25 ft. 23. Liquid redistributor dibutuhkan untuk setiap 5‐10 diameter tower dengan pallring atau setiap 20 ft. jumlah aliran liquid sebaiknya 3‐5/ft2 dalam tower yang memiliki diameter lebih besar dari 3 ft (beberapa ahli mengatakan 9‐12/ft2), dan lebih banyak untuk tower yang berdiameter lebih kecil. 24. HETP (Height Equivalent to ring a Theoritical Plate) untuk untuk kontak uap‐cair bernilai 1.3‐1.8 ft untuk jenis pall yang berdiameter 1 in dan 2.5‐3.0 untuk pall ring yang berdiameter 2 in. 25. Packed tower sebaiknya dipoerasikan kira‐kira 70 % dari laju flooding yang diberikan oleh korelasi Sherwood, Lobo, d.l.l. 26. Reflux drum biasanya diletakkan horizontal, dengan waktu liquid holdup 5 menit.untuk fasa liquid kedua, misalnya sistem hidrokarbon‐air, kecepatan linier fasa tersebut 0.5 ft/detik, dengan diameter minimal 16 in. 27. Untuk tower yang berdiameter 3 ft,tambahkan 4 ft pada bagian atas untuk melepaskan uap dan 6 ft pada bagian bawah untuk mengatur tinggi cairan dan umpan yang berasal dari reboiler. 28. Ukuran ketinggian tower maksimal 175 ft karena pertimbangan pondasi dan faktor angin. Selain itu nilai L/D harus kurang dari 30.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 8282



GAS ABSORPTION Gas absorption atau absorpsi gas merupakan operasi di mana campuran gas dikontakkan dengan liquid yang bertujuan untuk melarutkan satu atau lebih komponen gas sehingga terbentuk larutan gas dalam liquid. Sebagai contoh gas dari produk coke dicuci dengan water untuk melepaskan amonia kemudian dengan oil untuk melepaskan benzena dan toluena. Pada operasi ini memerlukan perpindahan massa substans dari aliran gas ke liquid. Ketika perpindahan massa terjadi dengan arah berlawanan, misalnya dari liquid ke gas, operasi ini disebut desorption atau stripping. Sebagai contoh, benzena dan toluena dilepaskan dari oil absorpsi dengan mengontakkan larutan liquid dengan steam. Uap akan masuk ke aliran gas dan dibawa keluar, kemudian oil absorpsi dapat digunakan lagi. Alat yang digunakan dalam absorpsi gas yaitu packed column. Alat ini terdiri dari suatu kolom silinder atau tower yang dilengkapi dengan: gas inlet dan distributing space pada bagian bawah, liquid inlet dan distributor pada bagian atas, gas dan liquid outlet pada bagian atas dan bawah, supported mass of inert solid shapes yang disebut tower packing. Inlet liquid, yang merupakan pelarut murni atau dilute solution terlarut dalam pelarut, disebut weak liquor. Liquid yang mengandung gas mengalir ke bagian bawah tower, disebut strong liquor.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 8383



A. Rule of Thumbs Karakteristik umum dengan mengkontakkan gas-cair dijelaskan pada Section 1.6.1. Operasi lainnya menggunakan tipe ini pada kontaktor termasuk gas desorption/stripping, Section 4.9; pemisahan gas-cair, Section 5.1: turbulen bed contactor (TCA, TVA), Section 5.2, destilasi, Section 4.2 reaktor, Section 6.13-6.16 dan 6.19 dan kontak langsung pada perubahan panas Section 3.7-3.9. Pengaplikasian Area α = 2000 sampai 100.000 dan konsentrasi gas dari solute target adalah 0.1 ke 20%; 98% kemungkinan kemurnian. Target jenisnya dapat dilarutkan. Pemilihan semprotan, tray vs Pemilihan semprotan, tray vs packing dalam efisiensi.Untuk konsentrasi tinggi dan daya larut partikulat tambahan menggunakan: 1. Jets, venturies scrubbers: gas yang sangat solute hanya dengan jenis target pada konstanta hukum Henry < 103 kPa/mol fraksi; konsentrasi feed gas > 1 vol%. Efisiensi 50 sampai 85%. 2. Turbulent bed contactor : keduanya yaitu penyerapan gas dan penghilangan berat, partikulat yang lengket. Ketika jumlah penyerapan yang besar dibutuhkan dengan tidak membutuhkan kemurnian yang tinggi : venturi scrubber dengan intensitas campuran yang tinggi (biasanya 1 theoritical stage).Untuk konsentrasi dan daya larut tinggi menggunakan: Spray column : jenis target Hukum Henry konstan 103 sama 104 kPa/mol fraksi; konsentrasi feed gas 0.3 sampai 0.4 vol%. Efisiensi 85 sampai 95%. Spray chamber: jenis target Hukum Henry konstan < 104 kPa/mol fraksi; konsentrasi feed gas > 1 vol%. Efisiensi 50 sampai 85%. Untuk konsentrasi rendah, jarak dari daya larut dan partikulat tidak digunakan Countercurrent packed column : jenis target Hukum Henry konstan 30 µm sebaiknya dalam keadaan vacuum kumpulan partikel kecilnya sedikit ( < 50% dengan diameter < 5 µm ) dan permeabilitas bed antara 0,1 – 1000 (µm)2 .Sebaiknya filter tekanan untuk partikel berdiameter 1 - 70 µm, bila kumpulan partikel kecilnya banyak ( denga >50% w/w dan diameter < 10 µm ) dan permeabilitas bed atara 0,001 dan 0,1 (µm)2.  Sebaiknya Continous, jika cake formation > 0,01 mm/s (konsentrasi partikel berdiameter besar tinggi ); viskositas : 50 mPa s. Continous biasanya beroperasi dengan gravitasi atau vacuum. Untuk gravitasi ukuran partikel > 1 mm dan permeabilitas bed > 1000 (µm)2. Untuk vacuum, biasanya diameter partikel > 30 µm dan permeabilitas bed antara 0,1 dan 1000 (µm)2. Membran: Ultrafiltrasi, UF 1. Pengaplikasian α= k2 D2/k1 D1 = 6 to 60; konsentrasi feed liquid 0,04 – 20 % w/w 99,9% kemurnian yang mungkin , k = koefisien partisi, D = difusifitas. Diameter dari target 0,8 – 200 nm biasanya 1 – 10 nm; memisahkan macro molekul yang dapat larut, koloid, garam, dan gula tapi tidak dapat memisahkan garam terlarut, zat dengan molar mass < 1000 atau zat penghambat dengan tekanan osmosis tinggi. konstrasi feed < 20 % organis terlarut. MMCO = 0,3 – 500 kDa. 2. Pedoman  Penggerak kecepatan separasi : tekanan hidrostatis  Membran: kebanyakan UF membran adalah polisulfat diatas lapisan porous; microporous asimetris dengan tebal 0,1 ke 1 µm diatas lapisa porous 50 sampai 250 µm, ukuran pori – pori 0,001 – 0,2 µm. ukura ini terlalu berpori untuk RO. ukuran pori mecegan kosentrasi bercampur (limiting RO) tapi performa terbatas oleh gel polarisasi dengan x gel 0,2 – 0,4. xgel = 0,25 – 0,35 untuk macromolekul, xgel = 0,75 ntuk koloid. perlu membran life > 1 tahun. Tekanan 0,1 sampai 0,7 Mpa. Permeabilitas hidrolik, A: 0,8 – 800 g/s m2 MPa. Konsentrasi feed: 0,05 – 15% w/w. Temperatur < 90oC dan pH 0,5 – 13 untuk polisulfonat. Kapasitas/unit: 0,1 – 25 L/s dari diameter atau celah channel; kecuali untuk spiral wound dimana untuk 0,75 mm celah partikelnya harus < 5 – 25 µm atau untuk 0,006 – 0,034 untuk celah diameter 1 mm celah partikel harus < 25 – 50 µm atau 0,025 – 0,05 diameter ata celah channel. Permeate flux : tergantung dengan konfigurasi membran: fiber hollow/polisulfonat:



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 9090



0.005–0.016 L/s m2; spiral wound/polysulfone: 0.08–0.14 L/s m2; tubes/polysulfone: 0.06–0.2 L/s m2, Permeabilitas liquid bertambah 25% setiap 10oC pertambahan termperatur/daya tergantung dengan yang disaring dan konfigurasi: water treatment 1.8 kJ/L permeate; food application: 32 kJ/L permeate; electropaint: 60 kJ/L permeate. Configuration: hollow fiber 6 kJ/L; plate and frame 9 kJ/L; spiral 3–6 kJ/L; tube 15 kJ/L; or hollow fibers: 100– 280 W/m2; plate and frame: 180–280 W/m2; spiral wound 25–120 W/m2 biasanya fiber hollow membuat tidak ada partikel. Opsi lainnya antara lain spiral wound, plate and frame, and tubular ( digunakan untuk aliran kecil, harga tinggi dan severe fouling) untuk aliran laminer operasi fiber gollow, plate, dan frame dan spiral wound, jaga tekanan operasi 0,1 – 0,2 MPa; utuk turbulen 0,5 – 0,7 Mpa. Gunakan deadend penutup untuk konsentrasi partikel >0,1 µm. Gunakan cross flow batch dengan 100% retentate recycle, continous bleed dengan recycle rasio 15 – 30/1 dan multistage: ketika retentate terkonsentrasi di inginkan saat diameter partikel < 0,1 µm. Kriteria untuk backwash/ clean : saat 90% volume retentate berkurang: dengan kualitas atau volume permeate; permeate flux < 15% dari awal flux atau ketika viskositas retentate adalah 100 – 300 mPa s. Hal ini sesuai dengan konsentrasi pigments dari 30 – 70% mikroorganisme dari 1 – 10%  Membrane life 2 – 4 tahun. Waktu siklus : pembersihan dengan backwashing dengan menembus seluruhnya 6, 24, 170, 360, 1000 h (tergantung kriteria, membran, kondisi operasi dan pretreatment), contoh 8 h operasi dan 1 – 2 h untuk cleaning; atau short pulses setiap 150 – 300 s jadi steadystate flux operation tidak pernah terjadi pembersihan dengan steam, detergent, solven, asam atau basa. Opsi lain untuk menambah waktu siklus adalah dengan menambah solids ke feed untuk mengganti lapisan gel. Pilihan ini berefek pada membrane life. Steam cleaning memberikan 5- - 150 siklus sebelum membran di ganti: non-steam cleaning memberikan 200 – 500 siklus. Membrane : Microfiltrasi 1. Ranah Aplikasi Diameter partikel 0,05 sampai 800 µm dan biasanya 0,1 – 10 µm; konsenntrasi solid feed < 75% w/w < 50% v/v. memisahkan solid ata partikel gel dengan menggunakan pori di membran. ukuran pori 0,2 – 1 µm dengan range pemisahan membran 0,05 – 10 µm



2. Pedoman  Penggerak kecepatan separasi : tekanan



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 9191



 Membran: simetris atau asimetris keramik mikroporous, logam berpori (di sinter) atau polimer dengan poru 0,2 – 1 µm. polimer simetris memoliki porositas 60 – 85% sedangkan membran keramik asimetris 30 – 40 %, digunakan untuk tekanan dan temperatur yang lebih tinggi < 200 oC tekanan 0,03 – 0,35 Mpa. Tekanan 0,3 – 0,5 MPa untuk keramik. permeabilitas hidrolik A: 70 sampai 10000 g.s m2 MPa, kapasitas/unit : 0,001 – 1 L/s. Liquid permeate flux: 0.001–0.2 L/s m2 dengan permeate flux melalu membran keramik 2 – 3 kai lebih tinggi dibanding melalu polimer simetris atau logam berpori dan 5 – 10 kali lebih tinggi dibanding polimer asimetris karena keramik beroperasi pada tekanan yang lebih tinggi Gunakan tubulara untuk konsentrasi feed 10 – 80% w/w/, spiral wound ata channel tipis untuk konsentrasi rendah dengan partikel < 100 µm. untuk lebih lanjut lihat UF Membran dan Konfigurasi Membran Membran dapat di buat dari bermacam material dengan ukuran pori yang berbeda dan distribusi ukuran porinya serta sifat permukaannya. Material: umumnya materialnya adalah polimer, keramik dan logam berpori, polimer terbagi menjadi elastomeric dan glassy. Material umum untuk sistem liquid meliputi polietersulfonat, polisulfonat, selulosa asetat, dan selulosa regenerasi. Ukuran pori membran dan distribusi pori: ukuran pori adalah rata – rata ukuran pori di membran atau tergantung molar mass yang di pisah, MMCO (dan kadang disebut berat molekul di pisah, MWCO). MMCO di ukur dalam daltons. Definisi standar performa membran berdasarkan 90% rejeksi. Artinya 50kDa membran akan menolak sampai 90% molekul dengan ukuran molar mass50 kDa. untuk rejeksi komplit ( complete rejection) suatu zat, pilih membran dengan MMCO 0,2 MM dari zat tersebut, contoh 10 kDa membran akan menolak 100% zat dengan 50 kDa atau gunakan ukuran pori yang lebih kecil dari zat target. Berdasarkan ukuran pori, membran di deskripsikan secara kualitatif sebagai nonporous, dense atau homogenous ( dengan ukuran pori antara 1 nm); microporous ( 0,001 – 20 µm) dan macroporous ( 100 – 500 µm) sedangkan distribusi pori di membran ada 7 pembagian simetris : (ketika ukuran pori uniform contoh polyolefins, fluoropolymers, nylons with porosity as high as 85% throughout membrane; sintered metals dengan porositas 25 – 30 %) 1. Porous simetris denga pori panjang tubular atau isoporous 2. Microporous simetris 3. Non-porous simetris ata dense (homogenous) Asimetris : (ketika ukuran pori berbeda – beda; hal ini memberikan surface area / volume yang kecil sehingga perlu filter lebih besar dengan flowrate tertentu) contoh : keramik yang sangat berpori di lapisan tipisnya dengan porositas 30–40%,; dan polimer, porositas di lapisan tipis 1–9%.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 9292



4. Microporous asimetris di atas porous tapi dari satu polimer 5. Nonporous asimetris (homogenous) diatas porous tapi dari satu polimer 6. Komposit asimetris : non-porous (homogenous) lapisan dari satu material diatas material support lain. 7. Komposit asimetris di tipiskan : lapisan tipis dari satu material di atas dan bawah membran dengan membran porous ata microporous diantaranya Karakteristik permukaan membran : dua key karakteristiknya adalah hidrofobikna dan muatan permukaan. permukaan hidrofobik ( anti air ) adalah membran dengan tegangan permukaan < air. Kebanyakan polimer termasuk disini contohnya : Most polymers fall into this category, for example, polysulfones, polyolefins, polyvinylidine fluoride, PVDF, dan carbon, sebaliknya hidrofilik ( suka air) akan basah karena air dan memiliki tegangan permukaan kritis > air. Steel, alumina, cellulosic (temperature I 30hC), polyacrylic, Nylon 66, polyethersulfone, metallic oxides, dan ceramic masuk ke kategori ini. terkadang kita men treatmet permukaan membran agar hidrofilik material di sinter tidaklah hidrofilik maupun hidrofobik. Muatan permukaan bergantung dengan pH dari liquid apakah lebih tinggi atau rendah dari zpc dari permukaan. Untuk pH > zpc, muatanya negatif begitu pula sebaliknya. contoh nilai zpc alumina, 9.2; carbon, 3.8; polysulfone I 4.5; teflon (PTFE), 3; and silica, 1–2. Operasi Membran dan Konfigurasi Operasi : dapat di operasikan deadend atau cross flow : “batch” dengan 100% recycle retentate, “continous” dengan recycle rasio 15 – 30/1 dan purge dan “multistage” dimana purge dari 1 stage menjadi feed berikutnya. Dead End: feed masuk ke membran dan hanya keluar melalu membran mejadi permeate. Cross Flow: feed mengalir melalui membran sekaligus beberapa liquid untuk membuat permeate. Gunakan cross flow untuk compressible cakes. Batch : Proses : Stop feed karena performa membran sudah berkurang (dikarenakan terkumpulnya partikel, biological deposit “dapat dibersihkan dengan backflushing, detergent, asam dan basa” atau karena membran perlu di ganti “waktu pakai membran 1 – 10 tahun tergantung dengan kondisi operasi dan tipe membran”) atau karena konsentrasi yang di inginkan telah di dapat.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 9393



SCREENING (SIZE SEPARATION) A. Definisi Pengayakan atau penyaringan adalah proses pemisahan secara mekanik berdasarkan perbedaan ukuran partikel. Pengayakan (screening) dipakai dalam skala industri, sedangkan penyaringan (sieving) dipakai untuk skala laboratorium. B. Fungsi Fungsi utama screening adalah memisahkan partikel satu dengan lainnya berdasarkan ukuran partikel. dalam industri, screening berfungsi untuk mempersiapkan produk umpan (feed) yang ukurannya sesuai untuk beberapa proses berikutnya. Mencegah masuknya mineral yang tidak sempurna dalam peremukan (Primary crushing) atau oversize ke dalam proses pengolahan berikutnya. Untuk meningkatkan spesifikasi suatu material sebagai produk akhir. C. Prinsip Kerja Prinsip Kerja Utama dari Screening adalah memisahkan beberapa parikel menjadi beberapa fraksi. Feed yang dialirkan diatas permukaan alat pengayak akan terpisah dengan bantuan mekanis alat tersebut. Fraksi yang diinginkan diatur dengan memilih mesh atau ukuran pengayak yang sesuai. sehingga partikel yang diinginkan dalam lolos dari mesh. Grizzlies Screen adalah salah satu alat screening yang dalam penggolongannya termasuk dalam dalam jenis Stationer Screening. Grizzly, merupakan jenis ayakan statis, dimana material yang akan diayak mengikuti aliran pada posisi kemiringan tertentu. Permukaannya sangat keras dan terbuat dari batangan baja yang dirangkai sejajar dipasang miring disesuaikan dengan angle of repose material (sudut barang) agar material yang kecil lolos dan yang besar menggelinding



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 9494



D. Rule of Thumb Rules of Thumb berdasarkan Process Equipment. Dalam praktiknya, proses penggunaan screening ikut ditentukan oleh kondisi feed atau material yang akan diolah. Jika material dalam keadaan lengket, penegeringan terlebih dahulu atau penggunaah heater sebelum mesin screening diperlukan untuk mengurangi kandungan air hingga 13 %. menghindari frekuensi resonansi. Sudut yang biasanya digunakan untuk operasi alat 12 hingga 18 h ; untuk material basah, inclined vibrating screen 7 hingga 11 h. Penurunan kapasitas jika sudut inklanasi terlalu tinggi. Penyebab utama penyumbatan lubang ayakan atau blinding dikarenakan material 1 hingga 1.5 kali lebih besar dari ukuran lubang ayakan. Ketebalan feed yang masuk seharusnya tidak melebihi 4 q ukuran lubang untuk 1.6 mg/m3; dan tidak lebih 2 hingga 3 q ukuran lubang untuk 0.8 mg/m3. Contoh untuk Grizzlies screen.  Grizzlies terdiri dari sebuah set bar parallel dengan penangkap pada bagian ujung.  Kemiringan bar 20 ² 50 derajat horizontal, tergantung material apa yang akan diayak.  Bar terbuat dari baja mangan  Lebar ayakan biasanya 3 ² 4 ft dengan panjang bar 8 ² 10 ft.  Biasa digunakan sebelum material dikirim ke crusher untuk memisahkan partikel kecildari umpan crusher.  Kapasitas ayakan umumnya 100 ² 150 ton material per luas ft kuadrat per 24 jam jika jarak antar bar 1 in.  Cara kerjanya : material diumpankan dari bagian atas dan turun. Bagian oversize keluar melalui bagian ujung dan partikel kecil akan melewati slot antar bar masuk kedalam hopper yang terdapat dibawahnya Rules of Thumb berkaitan dengan Area Aplikasi Alat  Grizzlies yang konstruksinya terdiri dari palang pararel pada jarak yang cukup digunakan untuk memisahkan produk yang diameternya lebih besar dari 5 cm. Saringan silinder yang berputar berotasi pada 15‐20 rpm dan dibawah kecepatan kritis; cocok untuk penyaringan basah atau kering pada rentang 10‐60 mm.  Penyaring datar yang bergetar atau dikocok atau dipengaruhi bola yang melompat‐lompat. Penyaring cenderung bergetar pada 600‐7000 strokes/min dan digunakan untuk 38 μm kebawah meskipun kapasitas turun dengan tajam dibawah 200 μm.  Penyaring reciprocating beroperasi dalam rentang 30‐1000 strokes/min dan menangani ukuran dibawah 0.25 mm pada kecepatan yang lebih tinggi.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 9595



 Ayakan berputar beroperasi pada 500‐600 rpm dan cocok untuk rentang 12 mmhingga 50 μm.  Pengkategorian udara dipilih untuk ukuran yang bagus karena saringan dengan 150 mesh dan finer mudah rusak dan lambat.  Kategori basah kebanyakan digunakan untuk membuat dua rentang produk, ukuran berlebih dan ukuran kurang, dengan pemisahan umumnya pada rentang antara 28 dan 200 mesh.  Kategori rake beroperasi pada sekitar 9 strokes/min dan ketika melakukan pemisahan pada 200 mesh, dan 32 strokes/min pada 28 mesh. Kandungan padatan tidak kritis, dan overflow mungkin sebesar 2‐20% atau lebih.  Hidrosiklon menangani hingga 600 cuft/min dan dapat memisahkan partikel dalam rentang 300‐5 μm dari suspensi terlarut. Dalam sebuah kasus, unit berdiameter 20 in. memiliki kapasitas 1000 gpm dengan pressure drop sebesar 5psi dan potongan antara 50‐150 μm.  Ayakan Revolving Tromel : memisahkan partikel dengan diameter 3 mm – 50 cm. material yang masuk berupa konsentrasi padatan 5 hingga 25 %  Ayakan Revolving Centrifugal : diameter partikel yang dipisahkan 4001200 mm. Penggunaannya untuk pemisahan air, dan pemisahan inteermediet diameter dan menggunakan kecepatan tinggi untuk partikel halus.  Ayakan Revolving Probability; diameter partikel dipisahkan 6 mm.  Rod Grizzly digunakan untuk partikel 8-30 cm  Ayakan Rod Deck digunakan untuk partikel 0.75 – 8 cm  Sieve bend digunakan untuk partikel berdiameter 45-2000 mm. Digunakan untuk pemisahan Intermediet dan halus yaitu 45-4750 mm. Rules of Thumb about the Thinking Process : Design 1. Mekanisme Mesin Berdasarkan proses alat. gerakan pengayak dibutuhkan untuk kerjanya. hal tersebut akan mempengaruhi batas kapasitas, dalam hal ini laju undersize pada setiap luasan pengayak. Jenis jenis gerakan yang berbeda diterapkan dalam perancangan mesin screening. Setiap gerakan memiliki karakteristiknya masing masing. A The Gyratory Screen : 285 rpm, 2-1/2” horizontal circle dia. B. The Shaking Screen : 475 rpm, 1” stroke, zero pitch, 6 deg. slope. C. The Inclined Vibrating Screen : 1200 rpm, 1/4” vertical circle dia. D. The Horizontal Vibrating Screen : 840 rpm , 1/2” stroke at 45°. Selain pembagian diatas, ada beberapa sub divisinya :



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 9696



 Ayakan bergetar mendatar kecepatan tinggi (600 - 3000 rpm dengan amplitudo rendah I 2.5 cm): 3 to 100 mm. Digunakan untuk granular dengan kerapatan 0.3 Mg/m3.  Ayakan bergetar dengan ketinggian kecepatan tinggi (600 - 7000 rpm dengan amplitudo rendah I 2.5 cm): 200 to 100 000 mm. Digunakan untuk granular dengan kerapatan 0.3 Mg/m3.  Ayakan berputar kecepatan rendah (25 - 500 rpm dengan amplitudo 15 to 30 mm ): 74 to 12 000 mm terkhusus untuk padatan dengan densitas lebih rendah; walaaupun beberapa suplier merekomendasikan alat ini hanya untuk. 12 000 mm.  Ayakan mendatar Gyratory (500 - 600 rpm; 5h kemiringan): pemisahan partikel halus dengan partikel diameter 50 - 4000 mm. 2. Media Pengayak  Punched Plate Plat yang berlubang (punched plate), bahan dapat berupa baja ataupun karet keras  Woven Wire Anyaman kawat (woven wire), bahan dapat berupa baja, nikel, perunggu, tembaga, atau logam lainnya.  Pararel Rods Susunan batangan logam, biasanya digunakan batang baja (pararel rods). Sistem bukaan dari permukaan ayakan juga bervariasi, seperti bentuk lingkaran, persegi ataupun persegi panjang. Penggunaan bentuk bukaan ini tergantung dari ukuran, karakteristik material, dan kecepan gerakan screen. 3. Kapasitas dan Efisiensi Pengayakan Kapasitas Pengayakan Rumusan dasar untuk menghitung luas area pengayakan (per deck) : Luas area pengayak = U / (A x B x C x D x E x F x G x H x J) U A B C D E F G



: Luas Area yang dibutuhkan (Sq.ft.) : Kapasitas nominal pemisahan : % Oversize (.33 – 1.21) : % Halfsize (.40 – 2.40) : Lokasi Deck (.80 – 1.0) : pengayakan basah (1.0 – 1.25) : Berat Material(.30 – 1.50) lbs/cu.ft : Media pengayak



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 9797



H



: Bentuk bukaan (1.00 – 1.20) sq-short-long L: Akurasi (.70 – 1.70)



Efisiensi Pengayakan Efisiensi dari suatu pengayakan yang diharapkan adalah 85-95 %. Dengan panjang/lebar dari permukaan ayakan 2:1 hingga 1,5:1. Laju perpindahan dari padatan sepanjang permukaan ayakan 0.3 hingga 0.5 m/s. Flux dari padatan yang melewati ayakan untuk diameter partikel kasar 2 hingga 5 kg/s m2; untuk partikel intermediet 0.4 hingga 4 kg/s m2; untuk diameter partikel halus 0.08 hingga 0.4 kg/s m2 dengan flux menurun seiring dengan menurunnya densitas. Untuk Trommels kecepatan perputaran alat harus cukup rendah dimana partikel dapat jatuh bebas (sekitar 45% dari rpm transisi). L/D = 2:1 hingga 5:1; waktu tinggal 30 hingga 60 s dengan laju flux 0.03 to 0.1 kg/s m2. Untuk mendesain alat screening, efisiensinya dapat ditentukan berdasarkan beberapa faktor : Metode of feed, Merupakan suatu cara untuk memperoleh kapasitas maksimum dan untuk mempunyai efisiensi yaitu harus dialirkan rate material yang merata ke seluruh permukaan screen dengan sejajar terhadap permukaan dan kecepatan aliran rendah. Angle of slope, menambahkan angle of slope yang tepat akan memperbesar rate material sehingga kapasitas efisiensinya tinggi dan terjadi pemisahan material yang sempurna. Screening surface, kapasitas dan efisiensi akan lebih tinggi bila permukaan screen di letakkan seri antara satu dengan yang lainnya sehingga material akan rata pada permukaan screen. Direction of rotation, Screen yang berputar efisien akan lebih tinggi jika dilakukan rotasi yang berlawan antara aliran rata material dengan arah perputaran screen. Vibration amplitude dan frekuensi, Jumlah getaran rate luas permukaan screen mempengaruhi efisien,makin besar jumlah getaran dan luas areanya,maka makin besar efisiennya.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 9898



FURNACE A. Definisi Furnace Furnace adalah alat pemanas yang memanaskan secara langsung dari hasil pembakaran bahan bakar. Kapasitas furnace berkisar antara 3-100 MW. B. Fungsi Furnace berfungsi untuk memanaskan dan mentransfer panas pada suhu tertentu. Aplikasi dari api pemanas adalah : 1. Pemanas aliran masuk. 2. Reboiler untuk kolom, ukuran unit pembakaran langsung relatif kecil 3. Reaktor direct-fired;contoh: pirolisis diklorometana menjadi vinil klorida. 4. Pembaru untuk produk hidrogen, temperatur outlet 800-900°C. 5. Ketel uap. C. Prinsip Kerja Di dalam furnace, panas dihasilkan dari pembakaran bahan bakar menuju ke udara dan ditransfer ke fluida di dalam tube yang bergerak disepanjang dinding dan atap ruang pembakaran. Panas ditransfer secara langsung melalui radiasi dan konveksi dan juga refleksi dari dinding tahan panas yang melapisi ruang pembakaran.



Beberapa Tipe dari Furnace (a) Radiant, shield, dan convection section dari tipe kota pemanas. (b) Pemanas dengan convection section untuk preheating sebelum dan perendaman setelah radiant section. (c) Radian tubes vertikal di dalam ruang silinder. (d) Dua ruang radian dengan convection section yang sama.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 9999



D. Rule of Thumb Area aplikasi Fase: Gas ditambah bereaksi padat. diameter partikel padat 8-300 mm. Kapasitas 0,2-1 kg / s. Dapat beroperasi sebagai shaft furnace di mana produk adalah solid, furnace memiliki aliran gas-padat yang berlawanan arah dan dimana produk blash furnace adalah cairan logam panas; furnace memiliki aliran padat cair gas berlawanan. blash furnace: Gas (aliran ke atas untuk mengurangi gas) cairan (aliran ke bawah logam akan melebur) padat (arang): 4.5–200 kg iron/s or 2–3.5 net tones hotmetal/day m3 kerja m3 volume. Pedoman Fundamental: produktivitas dibatasi oleh aliran gas. persamaan Ergun: tekanan menurun melalui packed bed dari partikel diameter volume Dv dan sphericity ψ yang sama. (



𝛥� )( �



ḱ



) = 150 (



𝝔 < �> 2



1– ԑ



) + 1.75



��



Dimana ḱ = ԑ3 ψ



� � 1– ԑ



Untuk kondisi turbulen dengan Re > 1000 ini menjadi persamaan Burke–Plummer (



��� )( �



atau (



ḱ



) = 1,75



𝝔 < �> 2



��� 1,75 ) = 𝝔 < �> 2 ( ) � ḱ



Beberapa menyarankan bahwa untuk aliran udara dalam blast furnace dengan faktor 1,75 harus dua atau tiga kali nilai ini. Dalam literatur blast furnace, istilah ḱ / 1,75 disebut beban permeabilitas dengan nilai 0,15-0,35 cm. Watktu tinggal padtan, 20 000-360 000 s; gas waktu tinggal, sekitar 5 s. untuk reaksi yang cepat, difusi bulk phase film dapat mengontrol dan difusi pori dapat mengontrol jika diameter padat > 1,5 mm.  Shaft furnace: tempat pembakaran kapur secara continu 0,3 kg / sm2 luas penampang; 0,035 kg / SM3 Volume furnace. Untuk pengurangan bijih besi, DRI, temperatur gas masuk menurun 780-1000 ᵒC, tergantung pada praktik Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 100100



injeksi oksigen. Temperature beban di shaft furnace 790-900 0C; waktu tinggal padatan 6-8 jam. Diameter furnace 5,5 m. pengurangan aliran gas



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 101101







yang berlawanan. gas alam 260 Nm3 /ton; oksigen 0 sampai 40 Nm3 / ton; % gas alam pada aliran masuk mengalami penurunan: 3-4,5%. Blast furnace: bijih besi blast furnace 0,35-0,8 kg / s m2 area hearth biasanya dengan nilai 0,65-0,70, 0,2-0,3 kg coke / s m2 area hearth. Untuk produksi bijih besi dari 70 kg / s; Tingkat kokas 0,45 Mg / Mg logam panas; tingkat bahan bakar 0,09 Mg / Mg; total beban 1,4 - 1,7 Mg / Mg logam panas; Volume slag 0,16-0,29 Mg / Mg; blast volume 95 m3 / s. Ketinggian 32 m. Δpbosch = 90-100 kPa; Δpoverall = 30 kPa.



Good practice Blast Furnace: Peningkatan suhu blast akan meningkatkan produksi dan menurunkan tingkat penggunaan coke tetapi suhu dibatasi oleh besi di furnace. Peningkatan % sinter akan meningkatkan produksi +5%; kenaikan suhu blast 1250 - 1300 0C akan meningkatkan produksi +5%; naiknya tekanan atas dari 0,12 - 0,2 MPa g meningkatkan produksi sebesar 10-15%. Produksi Coke merupakan tantangan karena masalah lingkungan yang terkait dengan produksi dan merubahnya dengan menyuntikkan bahan bakar untuk mengurangi jumlah coke yang dibutuhkan dari 500 kg menjadi 330 kg. Bahan bakar yang diinjeksikan bervariasi antara minyak; gas alam dan fine coal. - Top 193 0C api temp. 1995 0C - Top 160 0C api temp. 2040 0C - Top 116 0C, api temp. 2090 0C Top temperatur harus serendah mungkin tetapi > titik embun Tuyere kecepatan udara 195-250 m / s; untuk injeksi batubara, 165-195 m / s. Kelembaban 6,8 - 9 g moisture di atas keadaan lingkungan / m3 angin. Contoh kondisi: Api temp. = 2175 0C; logam panas = 1500 0C; top gas=72 0C; H2 = 2,8 ; CO / CO2 = 1.13. Permasalahan  Top temperature dan CO > harapan : masalah distribusi beban.  logam sulfur sangat panas : coke dan atau beban mempunyai S > desain / tekanan atas juga tinggi / terak kebasaan rendah / komposisi slag memiliki CaO yang tidak cukup / volume slag rendah.  Logam silikon sangat panas : temperatur nyalasangat tinggi / coke > SiO2 / atas suhu atas rendah / angin terlalu rendah / waktu kontak lama / slag kimia (khususnya CaO dan SiO2) yang salah / kohesif zona ketinggian sangat tinggi.  Produktivitas sangat rendah : Permeabilitas furnace sangat rendah / laju udara atau udara yang kaya oksigen sangat rendah/ kebutuhan laju karbon sangat tinggi/ marterial memiliki kandungan logam yang sedikit.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 100100100



   



 



      











Hanging (beban bergerak sangat lambat atau turun karena berhenti) : furnace terisi secara tidak rata/ tidak teratur / kebocoran pipa air. Tergelincir (ruang kosong di bawah beban diisi dengan cepat) : furnace terisi secara tidak rata /furnace terisi secara rata tapi tidak teratur / kebocoran pipa air. Indeks Stockline > 32 : permintaan karbon bervariasi / beban kebasaan bervariasi / furnace terisi secara tidak teratur. Δp sangat tinggi : Volume udara sangat tinggi / oksigen sangat rendah / kandungan hidrogen dari gas yang rendah/ beban permeabilitas rendah/ Tekanan atas sangat rendah / beban berlebihan yang rendah / distribusi beban yang salah/ tingkat cairan tinggi/ viskositas slag tinggi / viskositas tinggi injeksi slag / steaminjeksi kecil. Top temperatur rendah : kandungan kadar air dalam feed charge tinggi/saluran furnace/ distribusi beban kecil/ bahan bakar rendah / temperatur api tinggi. Top temperatur > 116 0C : penyaluran furnace / furnace hanging / distribusin beban kecil / tingkat coke lebih tinggi dari yang diperlukan / energi input tinggi / bosch gas Volume tinggi / temperatur api rendah / reduksi langsung tidak cukup. Peningkatan CO tetapi tidak mengalami perubahan di logam dan silika bertemperatur panas : injeksi bahan bakar sangat tinggi atau sangat rendah/ kesalahan pada distribusi beban. Perbandingan antara ETAH2 dan ETACO mengalami perubahan atau berubah dengan standar deviasi >2 : kebocoran air ke furnace/ kegagalan fungsi peralatan yang mengandung air. Peningkatan gas hidrogen : kebocoran pipa air Nyala kuning / orange : kabocoran pipa air kehilangan beban : kebocoran pipa air Bau Amonia : Kebocoran pipa air Teperatur besi 1399-1400°C; logam silika panas, 0,4 vs. 0,7; logam sulfur panas, 0,075 vs. 0,05%, tuyere terlihat suram, blast pressure>normal, slag lebih kental, beban turun secara tidak rata” : kebocoran air/ beban terdistribusi secara tidak merata/ kesalahan pada kontrol proses menyebabkan error. Temperatur besi 1371-1399°C; logam silika panas 0,2-0,3 vs. 0,7%; logam sulfur panas 0,1 vs 0,05%, beban tergantung dan terselip” : keboran air/ beban terdistribusi secara tidak merata/ kesalahan pada proses kontrol menyebabkan error. Temperatur besi < 1371°C; logam silika panas 0,08 vs 0,7%; logam sulfur panas >0,1 vs. 0,05%, gagal koneksi antara tuyure dan tap hole, beban yang tergantung dan terselip tidak dapat dikontrol”: kebocoran air/ beban yang tidak terdistribusi secara merata/ kesalahan pada kontrol proses menyebabkan error.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 101101101



BOILER A. Definisi Boiler adalah bejana bertekanan dengan bentuk dan ukuran yang didesain untuk menghasilkan uap panas atau steam. Steam dengan tekanan tertentu kemudian digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses. B. Fungsi Pada dasarnya boiler adalah alat yang berfungsi untuk memanaskan air dengan menggunakan panas dari hasil pembakaran bahan bakar, panas hasil pembakaran selanjutnya panas hasil pembakaran dialirkan ke air sehingga menghasilkan steam (uap air yang memiliki temperatur tinggi). Dari pengertian tersebut berarti kita dapat menyimpulkan bahwa boiler berfungsi untuk memproduksi steam (uap) yang dapat digunakan untuk proses/kebutuhan selanjutnya. Seperti yang kita ketahui bahwa steam dapat digunakan untuk menjaga suhu dalam kolom destilasi minyak bumi dan proses evaporasi pada evaporator. Umumnya bakar yang digunakan untuk memanaskan boiler yaitu batu bara, gas, dan bahan bakar minyak. C. Prinsip Kerja  







 



Air umpan setelah melalui proses pretreatment di softener atau air condensate dipompakan ke economizer. Di economizer terjadi pemanasan awal yang memanfaatkan panas buang di chimney. Pemanasan awal dimaksudkan untuk meningkatkan efisiensi dari boiler. Selanjutnya air umpan masuk ke dalam ketel tapi sebelumnya diberikan chemichal sesuai dosis yang ditentukan. Setelah itu air umpan yang mengalami pemanasan didalam ketel uap berubah fasa menjadi steam dan siap didistribusikan. Setelah steam berubah fasa kembali menjadi air (air condensat) maka bisa kembali dipompakan kedalam ketel kembali. Air make up hanya digunakan untuk menggantikan hilangnya air akibat proses blowdown. Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 102102102



D. Rule Of Thumbs Power Plant Battelle membahas pemanfaatan batubara pembangkit listrik dengan rinci. efisiensi termal 80-83% untuk pembangkit uap dan 37-38% efisiensi termal untuk pembangkit listrik pada beban dasar (sekitar 70%). Sebuah pabrik beban dasar dirancang untuk sekitar 400 dan akan berjalan pada tekanan uap 2.400 atau 3.600 psi dan 1.000 ° F dengan memanaskan ke 1.000 ° F dan pemanasan regeneratif dari air umpan oleh uap diekstrak dari turbin. Sebuah efisiensi termal dari 40% memiliki pada beban penuh dan 38% pada tinggi load factor tahunan. Controls Tiga bagian dasar yang dibahas pada boiler : 1. Level control 2. Firing control (also applies to heaters) 3. Master control Untuk steam drum level control, modern 3-elemen sistem aliran-steam, aliran air umpan, dan drum yang level- harus dipilih. Uap dan air umpan arus dibandingkan, dengan air umpan yang diminta sesuai dan dipangkas oleh lever drum signal. Sistem ini lebih baik daripada memiliki level drum langsung mengendalikan air umpan, karena perubahan kondisi steam drum bisa menyebabkan misleading indikasi tingkat. Juga, 3-elemen kontroler merespon lebih cepat terhadap perubahan permintaan. Firing control harus dirancang untuk memastikan campuran udara pada setiap saat, terutama selama perubahan beban atas atau ke bawah. Firing kontrol yang terbaik memastikan campuran kaya udara sering disebut sebagai tipe metering kontrol, karena aliran gas dan aliran udara yang diukur, sehingga rasio bahan bakar udara dikendalikan. Sebuah controller master diperlukan untuk mengontrol satu Tekanan header steam dari beberapa boiler paralel. Itu boiler meningkat atau menurun pada beban bersama-sama. Itu dalah stasiun Bias pada setiap boiler jika respon tidak merata adalah diinginkan. "Master boiler," perangkat yang digunakan secara luas, juga dapat digunakan untuk mengontrol unit paralel lain dari peralatan.Oleh karena itu, tidak boleh dianggap sebagai hanya boiler kontroler jika aplikasi lain muncul, seperti mengontrol paralel unit gasifikasi batubara.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 103103103



Thermal Efficiency Berikut adalah grafik yang menunjukkan efisiensi bagaimana termal bisa ditentukan dari kelebihan suhu udara dan gas tumpukan.



Steam Drum Stability Ellison telah menerbitkan sebuah faktor yang sangat penting bagi desain steam drum disebut Drum-Level-Stabilitas Faktor. Sebagai produsen telah belajar bagaimana meningkatkan peringkat desain boiler, kriteria untuk desain steam drum telah tertinggal. Tiga kriteria desain steam drum : 1. Drum adalah ukuran untuk tingkat mengukus yang diperlukan. 2. Drum harus cukup mengandung cangkupan besar dan pemisah diperlukan untuk mempertahankan pemisahan dan uap kemurnian. 3. Drum harus memperpanjang jarak minimum tungku untuk mekanis menginstal tabung. 4. Kriteria keempat adalah bertemu dengan mengharuskan bahwa DrumLevel-Stabilitas Factor (D.L.S.F.) sama dengan 1,0 minimum D.L.S.F. = Va/Vm dimana Va = daya ikat air dari drum antara tingkat air normal dan tingkat di yang tabung Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 104104104



harus kritis terkena, gal. Vm = daya ikat air minimum yang dibutuhkan untuk mengganti semua gelembung uap di anak tangga, gal. Vm = [(%SBV) G (HR)]/[4 (150,000)] dimana G = Volume air yang dibutuhkan untuk mengisi seluruh boiler ke tingkat air normal, gal. HR= Rilis tungku panas per square foot dariprojek efekyif radiasi surface, BTU / ft2 %SBV = Vs/[(C - 1)Vw + Vs], dimensionless dimana C



= Rata-rata rasio sirkulasi boiler pada beban penuh, lbs campuran air-uap beredar di sirkuit per lb uap meninggalkan sirkuit itu. (C adalah Rata-rata dari semua sirkuit di boiler.) Vs,Vw = Volume spesifik dari pon uap atau air pada suhu saturasi dan tekanan dari steam drum pada kondisi operasi. Blowdown control Asosiasi Boiler Amerika Manufacturers '(ABMA) telah menetapkan batas untuk komposisi air boiler. Batas-batas yang ditetapkan untuk membantu menjamin uap berkualitas baik (Misalnya, membatasi silika di steam untuk 0,02-0,03 ppm). Blowdown biasanya didasarkan pada paling ketat dari batas-batas ini ditunjukkan pada Tabel 1.



Conductivity Versus Dissolved Solids Untuk perkiraan cepat dari total dissolved solids (TDS) di salah satu air dapat menjalankan pengukuran konduktivitas .dalam supplay airmemiliki konduktifitas sekitar 10-6S/cm atau 1µS/cm. TDS (ppm) = Conductivity (µS / cm) /2



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 105105105



Namun, pemasok air setempat sering akan memasok TDS dan konduktivitas sehingga Anda dapat memperoleh faktor yang benar untuk daerah . Tabel 1 memberikan faktor konduktivitas untuk ion umum ditemukan dalam persediaan air .



Waste Heat Metoda DesignEnergi yang ditransfer , Q :



U = 0.95 hi



(2)



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 106106106



GRINDING A. Definisi Grinding adalah proses pengurangan ukuran partikel bahan olahan dari bentuk besar/kasar di ubah menjadi ukuran yang lebih kecil. Dengan kata lain grinding adalah proses pemecahan atau penggilingan. Proses pengecilan ukuran (communition) dapat dibagi dalam 3 tahap berdasarkan ukuran dari produk yang dihasilkan : 1. Primary crushing (Penghancuran tingkat pertama) 2. Secondary crushing (Penghancuran tingkat kedua) 3. Tertiary crushing (Penggilingan / grinding). Proses grinding banyak digunakan dalam industri seperti diantaranya proses penghancuran batu-batuan, bijih, pembuatan tepung, pembuatan obat-obatan dll. Grinding penghancurannya oleh gaya gesekan (rubbing) dan biasanya dipakai untuk material yang halus (max. 6 mesh) B. Fungsi Tertiary Crushing (grinding) dilakukan untuk mendapatkan ukuran batuan yang lebih halus, sehingga derajat leberasi mineral dapat lebih tinggi. Hal ini dilakukan apabila dipandang perlu untuk mengolah mineral dengan proses konsentrasi, dimana dibutuhkan butiran mineral dengan ukuran yang halus. C. Prinsip Kerja Tertiary crushing (Grinding) umumnya dilakukan dengan menggunakan alat giling (mill), yaitu silinder dari baja yang didalamnya diisi grinding media, dan apabila silinder diputar pada as-nya akan terjadi grinding action. Dalam pengertiannya grinding berbeda dengan crushing. Pada mulanya grinding menunjukkan cara penghancuran dimana suatu benda berat meluncur atau bergeludung diatas benda lain, sedangkan benda yang akan dihancurkan berada diantaranya. Alat yang melakukan grinding media yang bersama-sama batuan yang akan dihancurkan dibuat jungkir balik (tumble) didalam silinder yang berputar, disebut tumbling mill atau Revolving Mill



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 107107107



D. Rule of Thumb Grinding 9. Persentase berat dari material lebih besar dari 50% dari ukuran maksimal sekitar 50% untuk roll mills, 15% untuk tumbling mills dan 5% untuk closedcircuit ball mills 10. Grinding closed-circuit menggunakan klasifikasi ukuran eksternal dan mengembalikan ukuran yang berlebih itu untuk digiling ulang 11. Hammer mills menghancurkan material sampai cukup kecil untuk melewati saringan pada bagian bawah. Rasio pengurangan hingga 40 adalah hal yang mungkin dilakukan. Unit besar beroperasi pada 900 rpm, sedangkan unit yang lebih kecil beroperasi pada 16,000 rpm. Untuk 12. Rod mills dapat mengambil umpan sebesar 50 mm dan mengubahnya menjadi ukuran 300 mesh, namun normalnya produknya berkisar di 8-65 mesh. Rods memiliki diameter 25-150 mm. Rasio dari panjang batang ke penggiling sekitar 1.5. SEkitar 45% dari volume mill terisi oleh rods. Rotasinya berada pada kisaran 50%-65% dari kecepatan kritis 13. Ball mills lebih baik dibanding rod mills untuk penggilingan yang halus. Beban nya setara dengan bobot 1.5, 2 dan 3 inchi ball untuk penggilingan yang paling halus. Volumenya terisi oleh bola sekitar 50% dari volume mill. Rotasinya sekitar 70%-80% dari kecepatan kritis. Ball mills mempunyai rasio panjang ke diameter sekitar 1-1.5 14. Tube mills memiliki rasio dari 4-5 dan sangat cocok untuk penggilingan yang sangat halus 15. Pebble mills mempunyai elemen penggiling keramik untuk menghindari kontaminasi logam 16. Roller mills menggunakan permukaan silinder atau meruncing yang menggulung sepanjang permukaan yang lebih datar dan menghancurkan material serta menghasilkan produk pada 20-200 mesh . Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 108108108



Area Aplikasi Hammer mills ; diameter umpan 10 mm, rasio reduksi 10: 1 sampai 50: 1, kapasitas kerja 0,01 sampai 5 kg / s; kekerasan dengan Mohs 4.5. kemampuan maksimum dari hammer mill pada umpan abrasif. Ball and rod mills ; diameter umpan 0,5 mm, rasio reduksi 10: 1 sampai 50: 1 ; kekerasan dengan Mohs < 9. Autogenous, semi-autogenous mills; diameter umpan 200 mm, rasio reduksi 10: 1 sampai 50:1 ; kapasitas 0,1-100 kg /s; kekerasan dengan Mohs< 6. Fluid energy mills ; diameter umpan 50 mm; rasio reduksi 10:1 sampai 50:1; kapasitas dari mill dengan energi fluida sebesar 12 kg s; kekerasan Mohs < 4.5. Communitor ; untuk memperkecil ukuran material padat pada air limbah. Panduan Grinding dengan dua tahapan memiliki capital cost yang lebih rendah namun operating cost yang lebih tinggi dibandingkan grinding satu tahapan. Ball mills memiliki capital cost yang lebih rendah namun biaya oprasi yang lebih tinggi dibanding pebble mils. Semi-autogenous biasanya memiliki capital cost dan operating cost yang lebih rendah dibanding autogenous. Kerusakan oleh kompresi energi yang dibutuhkan meningkat yang dibutuhkan dengan meningkatnya kekerasan dari solid yang sedang diproses. Kerusakan oleh tumbling, kekuatan meningkat dengan menigkatnya rasio reduksi dan relative bebas terhadap tingkat kekerasan. Roller mill : 50 hingga 500 kPa. Berhenti oleh kompresi, diameter produk ditentukan oleh celah antara rollers. Kecepatan ditentukan oleh kapasitasnya. Shredders : kekuatannya 25 hingga 250 MJ/Mg. Hammer mill : kekuatannya 2 hingga 80 Mj/Mg. Berhenti oleh tumbukan terhadap plate traveling pada 20 hingga 60 m/s, diameter produk ditentukan oleh ukuran keluaran saringan. Cage mll : berhenti oleh tumbukan terhadap plate traveling pada 20 hingga 30 m/s, diameter produk ditentukan oleh ukuran keluaran saringan. Menangani material yang tak berbentuk. Pin-disc mill : berhenti oleh tumbukan terhadap plate traveling pada 200 m/s, diameter produk ditentukan oleh rate aliran umpan dan kecepatan dari pinnya. Cocok untuk material lunak. Impact mill : Berhenti oleh tumbukan terhadap plate traveling pada 50 hingga 100 m/s, diameter produk ditentukan oleh ukuran keluaran saringan Autogenous mill : panjang : diameter 0.2 hingga 0.5, biasanya 0.33. Berhenti oleh tumbukan antar partikel. Rod mill : kekuatannya 5 hingga 80 MJ/Mg, panjang : diameter 1.4:1 hingga 1.6:1 dengan panjang 6.8 m ; 35 hingga 40% v/v beban batang untuk



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 109109109



memberikan total beban 45% v/v. Berhenti oleh berbagai mekanisme oleh media bergulir. Ball mill : kekuatannya 30 hingga 10,000 Mj/Mg; panjang : diameter 1:1 hingga 2:1; 50% v/v beban dari balls. Berehenti oleh berbagai mekanisme oleh media bergulir, balls yang besar menghasilkan partikel kasar, balls yang kecil menghasilkan partikel halus. Fluid Energy mill : sekitar 6 hingga 9 kg air/kg dari padatan atau 1 hingga 4 kg steam/ kg padatan. Berhenti oleh tumbukan dengan partikel lain pada 100 hingga 300 m/s, ukuran produk ditentukan oleh rate umpan. Kekuatannya 700 hingga 1000 MJ/Mg. Communitor : digunakan untuk mereduksi ukuran partikel pada air limbah. Penerapan yang Baik Untuk material yang lebih rapuh, mempertimbangkan tumbukan yang sangat abrasif (seperti silica) atau material lengket (seperti clay). Rod mills dapat menyemburkan feeder dengan head 1.5 m diatas garis tengah mill dengan panjag dari rods setidaknya 15 cm lebih pendek dibanding dengan panjang kerja dari mill. Ball mills biasanya mempunyai feeder scoop ganda khususnya dengan pemuatan yang lebih tinggi, operasi closed circuit dengan classifier penggaruk atau melingkar. Penambahan balls dapat diumpankan secara langsung jika semburan feeder digunakan, tetapi penambahan balls ke dalam kotak scoop dapat menyebabkan kemacetan. Menggunakan pipa pusat umpan penambahan balls. Mengukur dari Indeks Kerja eksperimental pada atau dekat produk yang dituju Data Detail Biaya Peralatan Berdasarkan Tipe Peralatan Cage Mills : (penabrak; micropulverizer): c / s tidak termasuk drive dan motorik. Biaya FOB = $ 87 000 untuk kapasitas padatan grinding = 90 Mg / h dengan n 0.60 ; untuk rentang 9-360 Mg / h. L + M * = 1.70. L / M = 0,34. Faktor paduan: c / s, q =1,00; 316 s / s, q =2,28. Fluid Energy Mills : mill termasuk semua peralatan bantu (kompresor, bag filter). biaya FOB = $ 330 000 untuk aliran udara-jet 500 dm3 / s dengan n 0.88 = untuk rentang 400-700. L + M * = 1,7. L / M = 0,4. Roller (twin atau roller cincin ) Mills : hanya mill tidak termasuk drive dan motorik. FOB biaya $ 260 000 untuk drive listrik = 75 kW dengan n 0.62 = untuk rentang 7-450 kW. L + M * = 2,7-2,8. L / M = 0,34. Ball Mills : c / s tidak termasuk kapal, drive motor, penjaga dan beban bola. biaya FOB = $ 285 000 untuk drive listrik = 75 kW dengan n = 0,70 untuk rentang 4,5-4500 kW. L + M * = 2,7-2,8. L / M = 0,34.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 110110110



Rod Mills : c / s tidak termasuk kapal, drive motor, penjaga dan beban bola. biaya FOB = $ 290 000 untuk drive listrik = 75 kW dengan n = 0,74 untuk rentang 4,5-4500 kW. L + M * = 2,7-2,8. L / M = 0,34. Autogenous, medium autogenous Mills : backing karet dan lapisan, mill ditambah drive tetapi tidak termasuk bermotor dan starter. FOB biaya $ 1 700 000 untuk drive listrik = 300 kW dengan n 0.71 = untuk rentang 38-300 dan n = 0,31 untuk rentang 300- 4500. L + M * = 1,7-2,0. L / M = 0,34. TM = 2,4-3,2. Grinding sirkuit Mills : rangkaian terbuka ball mill, produk kering Mesh 100, termasuk classifier, motor, drive, pabrik, instalasi dan ereksi dalam BL tetapi tidak termasuk pengumpulan debu, pengumpan dan penampungan padatan . biaya PM = $ 460 000 untuk kapasitas 4,5 Mg / h dengan n = 0,65 untuk rentang 0,7150. Faktor: rangkaian terbuka, umpan kering, q 1,00; terbuka,umpan basah, q 1,00; sirkuit tertutup,umpan kering, q 1,00; sirkuit tertutup, umpan basah, q 0,90. Produk ukuran: Mesh 325, sirkuit tertutup , umpan basah atau kering, q 1,8 ; Mesh 48, rangkaian terbuka, umpan kering atau basah, q 0,65; rangkaian tertutup umpan kering, q 0,75; rangkaian tertutup , umpan basah, q 0,6; Mesh 10, rangkaian terbuka, umpan kering atau basah, q 0,35. Keselamatan Kerja 1. Proses grinding menghasilkan debu yang beterbangan, praktikan harus menggunakan alat pelindung diri berupa masker debu dan kacamata. 2. Mesin grinding pada saat dioperasikan mengalami pergerakan mekanik, saat dioperasikan tidak boleh dipegang/disentuh kecuali setelah peralatan tersebut benar-benar berhenti.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 111111111



CRUSHING A. Definisi Crusher adalah mesin berkecepatan lambat yang digunakan untuk membuat pecahan kasar dalam jumlah besar dengan ukuran umpan antara 2-96 in. B. Fungsi Crusher Mesin Pemecah (Crusher) bertugas melakukan kerja berat yaitu untuk memecah bongkahan-bongkahan besar menjadi kepinan-kepingan kecil. C. Prinsip Kerja Secara Umum Crushing pada umumnya dialakukan dengan menggunakan prinsip tekanan pada permukaan padatan dengan media yang kaku ataupun dengan beban impak dalam suatu wadah kaku yang dipaksa yaitu, partikel dipecahkan antara dua pelat, dimana posisi salah pelat adalah tetap (fixed) dan posisi pelat yang lain bergerak pada titik sumbunya.



Gambar. Crusher



Gambar. Bagian-bagian crusher



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 112112112



Pada pengoperasian crushing ini, biasanya diperlukan beberapa kali pengerjaan pemecahan, tahap-tahap pekerjaan itu beserta jenis crusher yang dipergunakan antara lain : 1. Pemecahan tahap pertama oleh jenis primary crusher 2. Pemecahan tahap kedua oleh jenis secondary crusher 3. Pemecahan tahap ketiga oleh jenis tertiary crusher Untuk pemecahan-pemecahan pertama biasanya dipergunakan :  Jaw crusher (pemecah tipe rahang)  Gyratory crusher (pemecah giratori)  Impact crusher (pemecah tipe pukulan) Untuk pemecahan kedua (secondary), dipergunakan :  Cone crusher (pemecah tipe konus)  Roll crusher (pemecah tipe silinder  Hammer mill (pemecah tipe pukulan) Sedangkan untuk pemecah lanjutan, dipergunakan :  Roll crusher (pemecah tipe silinder)  Roll mill (pemecah tipe batang)  Ball mill (pemecah tipe bola) Kapasitas ditunjukkan untuk operasi sistem yang terbuka. Untuk sistem yang tertutup dengan rasio reduksi yang sama, daya serta mengurangi kapasitas menggunakan sebuah faktor. Produk rod mill biasanya mempunyai ukuran diameter yang lebih besar daripada ball mill. Pengerjaan dari crusher ini bergantung pada ukuran umpan, rasio reduksi, diameter, kapasitas, kekerasan, serat dan kelengketan bahan. Ball mill dan rod mill dapat digunakan untuk bahan yang lebih keras seperti serat dan bahan lain yang lengket. Gunakan jaw crusher untuk material yang keras dan gunakan cone crusher ketika kekerasan Mohs < 8 tetapi tidak untuk material yang lengket. Impact mill memberikan produk yang mempunyai luas area per unit massa lebih kecil daripada ball atau rod mill.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 113113113







Aplikasi dari Luas Jaw crusher: Diameter umpan 0.1 sampai 1.5 m; rasio reduksi 5:1 sampai 10:1; capasitas 1 adalah 300 kg/s; kekerasan Mohs < 9. Dayanya 0.5 sampai 5 MJ/Mg; 300-100 rpm Gyratory crusher: Diameter umpan 0.75 sampai 1.5 m; rasio reduksi 5:1 sampai 10:1; biasanya 8:1; capasitasnya adalah 140 sampai 1000 kg/s; kekerasan Mohs < 9. Dayanya 3 sampai 10 MJ/Mg; 450-110 rpm Roll crusher: Diameter umpan 1 cm; rasio reduksi 5:1 sampai 10:1; capasitasnya adalah 0.3 sampai 20 kg/s; kekerasan Mohs < 7.5. Dayanya 3 sampai 15 MJ/Mg Cone crusher dan short head cone: Diameter umpan 2; ketika zat target sulit untuk dikondensasikan. Pedoman Pilih adsorben berdasarkan ukuran pori zat target (adsorbat).  Alumina, luas permukaan:: 210-350 m2/g; volume pori 0,21 cm3/g, suhu < 320 °C; kecepatan gas superfisial 125-500 dm3/dm2s; biasanya menyerap 800 kg/m3 atau 0,14-0,22 kg organik/kg kering padat; 0,15 kg air/kg kering padat. Lifetime: 150 siklus.  Silika, luas permuakaan 750-830 m2/g; volume pori 0,4-0,45 cm3/g, suhu s < 230 °C; kecepatan superfisial gas 125-500 dm3/dm2s: biasanya menyerap 720 kg / m3; 0,3-06 kg organik/kg kering padat; 0,4 kg air/kg kering padat.  Molekul (sieve) saringan, luas permukaan: 640-80 m2/g; volume pori 0,27 cm3/g, suhu < 300 °C: kecepatan gas superfisial 150 sampai 250 dm3/dm2s; biasanya menyerap 480-720 kg/m3; 0,05 kg nitrogen/kg kering padat; 0,220,36 kg air/kg padatan kering. Lifetime: 400 siklus.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 130130130











Karbon aktif: luas permukaan: 1000-1500 m2 / g; volume pori 0,6-0,8 cm3 / g, suhu 20 L/s. Fluidized bed: Gunakan jika ada lumpus atau partikel mengganggu dalam feed, kecepatannya 8014 L/m2s. Feed kontak dnegan bed selama 30 menit atau 0.8 BV/h. (reaktor bab 6.30, dan dry bab 5.6). Slurry approach: Gunakan Apabila pemakaian karbon 14*C Penentuan deltaT untuk membentuk aliran annular atau mist-annular  Kapasitas panas total = 2 – 5 kW/m^2*C berkurang seiring dengan kenaikan viskositas.  HDHI = 10^6 -10^7 Pa s  Luas Area = 3-300 m^2 Long tube falling film Khusus untuk feed yang memilii panas yang sensitive dan viskositas ratarata. Tidak dapat digunakan pada larutan berbusa,fouling, pemebntukan kristal atau solid tersuspensi.  Viskositas = 150 – 1000 mPa s  DeltaT > 3*C Penentuan deltaT untuk membentuk aliran annular atau mist-annular  Temperatur outlet 5-6.5*C< steam temperature.  Kapasitas panas total = 2.5 – 5.6 kW/m^2*C berkurang seiring dengan kenaikan viskositas.  Waktu tinggal = 15-30 tiap stage.  HDHI = 10^3 -10^9 Pa s  Luas Area = 3-1000 m^2  Untuk condenser,U=1.1-1.25 kW/m^2K Agitated falling film Khusus untuk feed kental. Dapat digunakan pada larutan berbusa, pembentukan kristal dan solid tersuspensi.  Viskositas > 1000 mPa s  Waktu penyimpanan relative 1:1, Volume 1:1  Waktu tinggal 1 -30 s  Kapasitas panas total = 1-2 kW/m^2*C berkurang seiring dengan kenaikan viskositas  Daya = 1.8-4 kW/m^2  HDHI = 10^4-10^6 Pa.s



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 139139139



Good Practice Jaga peurunan tekanan antara efek terakhir dan inlet untuk alat vakum sebesar < 3 kPa. Pertimbangkan rekompresi uap untuk evaporator konvensional dengan film. ∆� rendah, sepertiuap falling forced untuk circulation, horizontal tube falling Rekompresi jarangfilm, digunakan sistemdan dengan ∆�tinggi, seperti rising film, calandria, dan submerged tubes.  Multiple Effect Evaporator Kapasitas satu atau lebih efek dalam seri sebanding untuk (suhu kondensasi dari steam yang disuplai – suhu liquid yang mendidih di efek terakhir) dan keseluruhan koefisien perpindahan panas. Jika terjadi foaming (busa), kurangi tingkat liquid dalam efek.  Vertical Falling Film Evaporator Selalu mengecek distibusi feed liquid dengan air sebelum menempatkan pada proses. Trouble Shooting “Kontaminasi Produk” : kebocoran valve / crud tertinggal dalam tangki penyimpanan / crud tertinggal di sepanjang pipa / korosi produk / reaksi kimia yang tidak terduga / kesalahan pengambilan sampel / kesalahan analisa / efek kelarutan yang tidak terduga.  Vapor Recompression Evaporator “ Laju evaporasi < desain “ : Perpindahan panas yang mengotori permukaan / Gerakan yang tidak merata dari liquid melebihi perpindahan panas permukaan / perubahan sifat feed / kelebihan zat yang tidak dapat terkondensasi (noncondensible) dari kebocoran atau terkandung dalam feed / kelebihan kondensat / kerusakan trap / temperatur feed < desain / kebocoran air ke dalam sistem / tekanan rendah pada suction kompresor. “ Steam rendah secara ekonomi “ : keslahan instrumen / kelebihan vent (lubang angin) pada efek pertama, kedua, dan ketiga / uap keluar melalui kondensat, masalah trap / uap menuju tangki flash produk melalui jalur cairan / kebocoran internal setelah pemanasan / skala pemanasan, sehingga liquid dari efek dingin tidak sebenarnya dipanaskan sebelumnya untuk efek selanjutnya / entrainment (desain buruk pada deflector/ tingkat cairan di atas tabung / kelebihan vakum / fouling (endapan Na2SO4 terutama pada efek pertama / endapan lignin terutama pada efek pertama dan kedua / sulfurisasi uap dan kondensasi dalam efek ketiga dan keempat / kecepatan terlalu kecil .



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 140140140



“ Efisiensi recovery boiler rendah “ : fouling (endapan Na2SO4 terutama pada efek pertama / endapan lignin terutama pada efek pertama dan kedua / sulfurisasi uap dan kondensasi dalam efek ketiga dan keempat / kecepatan terlalu kecil . “ Getaran “ : kecepatan uap yang tinggi melalui bagian pertama tube. 



Falling Film Evaporator “Laju evaporasi < desain “ : maldistribusi liquid (pemakaian feed yang tidak memadai) / kerusakan trap steam / Laju alir steam terlalu kecil







Forced Circulation Evaporator Masalah yang biasa terjadi adalah fouling / scaling dan viskositas fluida yang tinggi.  Fouling terjadi karena :  kecepatan tabung terlalu kecil : untuk 5 cm diameter tabung, kecepatan yang direkomendasikan adalah :  Viskositas fluida 3 m/s  Efek akhir 2-2,7 m/s  Efek pertengahan 1,5-1,8 m/s  Efek awal 1,2-1,5 m/s  Masalah pompa.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 141141141



GAS LIQUID SEPARATOR A. Definisi Gas liquid separator adalah suatu alat berbentuk tabung dan memiliki tekanan yang berfungsi sebagai pemisah antara zat cair dan gas yang terdapat pada campuran cairan dan gas. Alat ini bisa digunakan untuk memisahkan dua fasa (misalnya air dan gas) dan atau tiga fasa (misalnya air, minyak dan gas) yang memiliki densitas yang berbeda. B. Fungsi Gas liquid separator digunakan untuk memisahkan fraksi minyak dan air sebelum dibuang ke lingkungan sekitar agar tidak menimbulkan pencemaran maupun dengan tujuan menghasilkan liquid tertentu. C. Prinsip kerja secara umum Prinsip kerjanya memanfaatkan prinsip gravitasi. Campuran cairan dan gas masuk melalui feed inlet kemudian terus ke dalam vessel dan menumbuk bagian dinding tabung sehingga terjadi pemisahan fasa cairan dan gas akibat pengaruh tumbukan fluida dan gravitasi. Fasa yang memiliki massa jenis lebih berat (cair) akan jatuh ke bawah dan keluar melalui bagian liquid outlet sedangkan fasa yang massa jenisnya lebih ringan (gas) naik ke atas melewati bagian pemisah (mist extractor) dan keluar melalui bagian gas outlet. Pada bagian mist extractor terjadi pemisahan selanjutnya yaitu cairan yang masih terkandung dalam campuran yang berupa embun atau uap air akan disaring lagi sehingga campuran cairan dan gas benar-benar terpisah antara fasa cair dan gas. Pada bagian ini fasa cair akan jatuh ke bagian bawah berupa tetesan-tetesan kecil.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 142142142



D. Rule of Thumb Area Aplikasi Drum horisontal: Memisahkan gas, minyak dan air; seperti pemisahan awal dari gas alam untuk pengeringan atau untuk menangani air asam. bebannya relatif kecil dari hidrokarbon. Sering disebut "Flash Drum". Biasanya drum flash dengan tangki penyimpanan untuk pemisahan lebih lanjut dari air dan hidrokarbon. Pedoman Ukuran fase cair terdispersi biasanya ukuran 200 mm; tegangan antar muka 30 mN/m. Dispersi utama untuk diameter 100 mm. Dispersi sekunder jika penurunan diameter 1mm). Bejana silinder horisontal dengan penyisihan 20 menit waktu tinggal untuk fase air. Menjaga kecepatan cairan 10 L/s m2. Ukuran yang cocok ke distributor inlet untuk cairan sehingga kecepatan inlet adalah 0,4 m/s. Jika beberapa hidrokarbon lebih berat dari air, maka termasuk boot. Memasukkan pemutus pusaran dan demister. Untuk tangki buffer, desain 3-5 hari waktu tinggal dan memberikan pencampuran untuk mencegah stratifikasi dan feed melewati langsung ke exit nozzle. Misalnya luas penampang horisontal dibandingkan volume yang diberikan dalam decanter. Efek Kontaminasi dari alam, surfaktan sintetis, polimer dan produk korosi dari proses aliran atas dapat menyebabkan busa stabil atau pembentukan emulsi. Permasalahan  Cairan yang dimasukkan ke dalam gas alam atau tidak lengkapnya pemisahan minyak dari air disebabkan oleh kesalahan desain pemisahan, waktu tinggal dalam fasa cair terlalu singkat, ketidakstabilan Marangoni , distribusi cairan feed terlalu sedikit dan kecepatan cairan terlalu tinggi  Pemisahan yang singkat disebabkan oleh kesalahan tingkat kontrol, kecepatan fase terlalu tinggi, kontaminan menyebabkan kestabilan dispersi, ukuran feed lebih kecil dari desain, perubahan temperatur, perubahan pH, penurunan konsentrasi elektrolit.  Pemisahan gas liquid : diameter bejana yang terlalu kecil untuk aliran gas, tidak demister atau demister rusak, tekanan bejana lebih kecil dari tekanan desain dapat mengakibatkan berbusa, aliran masuk cairan atau distributor berada dibawah ukuran.  Pemisahan liquid - liquid : kecepatan cairan terlalu tinggi misalnya lebih besar dari 10 L/s.m2, untuk amina lebih besar dari 0,8 m/ s; untuk hidrokarbon lebih besar dari 0,4 m/s , exit kecepatan fluida keluar lebih



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 143143143



besar dari desain, waktu tinggalnya cukup terjadi pembentukan emulsi stabil. Terbentuknya busa, pembentukan emulsi dapat di lihat pada Bagian 1.12 untuk penyebab umumnya dan pada bagian 5.3.1 untuk penyebab yang khususnya.  Fase terdispersi tidak harus membasahi bahan konstruksi seluruhnya. Koalesensi terjadi secara tak terduga, efek marangoni dan perubahan fasa terdispersi. Perlakukan penumpukan dari kerak di permukaan didasarkan pada penyebabnya seperti produk korosi atau menstabilkan partikulat, surfaktan, atau amfoter endapan dari aluminium atau besi. Atur pH partikel padat cenderung menumpuk pada permukaan cairan.  Untuk kolom extractors : Penurunan dalam efisiensi ekstraksi karena pengadukan terlalu cepat.  Meluap : pengadukan terlalu cepat, kecepatan umpan terlalu tinggi, diameter umpan lebih kecil dari desain. Jenis separator berdasarkan bentuk dan posisinya. a. Vertical Separator Biasanya digunakan untuk memisahkan fluida produksi yang mempunyai Gas Liquid Ratio (perbandingan fasa gas dan cair) rendah dan/atau kadar padatan tinggi, separator ini sudah dibersihkan serta mempunyai kapasitas cairan dan gas yang besar. Kelebihannya :  Pengontrolan level cairan tidak terlalu rumit  Dapat menanggung pasir dalam jumlah yang besar  Mudah dibersihkan  Sedikit sekali kecenderungan akan penguapan kembali dari cairan  Mempunyai surge cairan yang besar Kekurangannya :  Lebih mahal  Bagian-bagiannya lebih sukar dikapalkan (pengiriman)  Membutuhkan diameter yang lebih besar untuk kapasitas gas tertentu b. Horizontal Separator Sangat baik untuk memisahkan fluida produksi yang mempunyai Gas Liquid Ratio tinggi dan cairan berbusa. Separator ini dibedakan menjadi dua jenis, yaitu single tube horizontal separator dan double tube horizontal separator. Karena bentuknya yang panjang, separator ini banyak memakan tempat dan sulit dibersihkan, namun demikian kebanyakan fasilitas pemisahan dilepas pantai menggunakan separator ini dan untuk fluida produksi yang banyak mengandung pasir, separator ini tidak menguntungkan. Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 144144144



Kelebihannya :  Lebih murah dari separator vertical  Lebih mudah pengiriman bagian-bagiannya  Baik untuk minyak berbuih (foaming)  Lebih ekonomis dan efisien untuk mengolah volume gas yang lebih besar  Lebih luas untuk setting bila terdapat dua fasa cair Kekurangannya :  Pengontrolan level cairan lebih rumit daripada separator vertical  Sukar dalam membersihkan Lumpur, pasir, paraffin  Diameter lebih kecil untuk kapasitas gas tertentu c. Spherical Separator Separator jenis ini mempunyai kapasitas gas terbatas sehingga umumnya digunakan untuk memisahkan fluida produksi dengan Gas Liquid Ratio kecil sampai sedang namun separator ini dapat bekerja pada tekanan tinggi. Berdasarkan fasa hasil pemisahanya jenis separator dibagi dua, yaitu: a. Separator dua fasa Separator yang memisahkan fluida menjadi cairan dan gas, gas keluar dari atas sedangkan cairan keluar dari bawah. b. Separator tiga fasa Separator yang memisahkan fluida menjadi minyak, air dan gas. Gas keluar dari bagian atas, minyak dari tengah dan air dari bawah. Jenis separator berdasarkan fungsinya a. Gas scrubber Jenis ini dirancang untuk memisahkan butir cairan yang masih terikut gas hasil pemisahan tingkat pertama, karenanya alat ini ditempatkan setelah separator, atau sebelum dehydrator, extraction plant atau kompresor untuk mencegah masuknya cairan kedalam alat tersebut. b. Knock-out Jenis ini dapat dibedakan menjadi dua, yaitu free water knock-out (FWKO) yang digunakan untuk memisahkan udara bebas dari hidrokarbon cair dan total liquid knock-out (TLKO) yang digunakan untuk memisahkan cairan dari aliran gas bertekanan tinggi ( > 125 psi ). c. Flash chamber Alat ini digunakan pada tahap ianjut dari proses pemisahan secara kilat (flash) dari separator. Flash chamber ini digunakan sebagai separator, tingkat kedua dan dirancang untuk bekerja pada tekanan rendah ( > 125 psi).



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 145145145



SETTLER A. Definisi Settler Settler atau yang juga dikenal dengan decanter merupakan sebuah tangki atau vessel yang dapat memberikan waktu tinggal yang cukup bagi droplet cairan terdispersi untuk naik atau turun (settle) dari antarmuka (interface) campuran beda fasa. B. Fungsi Settler Pada umumnya settler digunakan dalam skala industri untuk memisahkan campuran likuid yang immiscible (tidak saling campur) atau beda fasa berdasarkan perbedaan densitasnya. Contoh sederhana penggunaan alat industri ini adalah ketika hendak memisahkan air dari light oil. C. Prinsip Kerja Settler Prinsip kerja dari settler yaitu memanfaatkan gaya gravitasi serta perbedaan densitas dari komponen-komponen yang terkandung pada suatu campuran likuid untuk memisahkan campuran tersebut ke dalam dua aliran produk terpisah yaitu light liquid dan heavy liquid. Ketika beroperasi, campuran likuid di dalam settler atau dekanter akan terbagi ke dalam tiga zona yaitu clear light liquid, dispersion zone, dan clear heavy liquid. Gambar 1 berikut adalah ilustrasi prinsip kerja settler atau dekanter.



Gambar 1. Prinsip Kerja Dekanter (Settler) Tipe Vertikal dan Horizontal



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 146146146



Dekanter (settler) dirancang untuk proses kontinyu. Namun desain yang sama juga dapat berlaku untuk proses batch. Desain bentuk vessel yang biasa digunakan untuk settler yaitu silinder vessel karena desainnya sangat cocok digunakan dan bentuknya juga sederhana (seperti pada Gambar 1.) Ketinggian dari take-off dekanter dapat ditentukan dengan membuat keseimbangan tekanan. Dengan mengabaikan friction loss pada pipa, tekanan yang diberikan oleh kombinasi tinggi dari likuid berat dan likuid ringan di vessel harus diseimbangkan dengan ketinggian likuid berat pada bagian take-off (gambar 10.38). Ketinggian dari take off dapat dihitung dengan formulasi berikut.



dimana: kg m3 kg ρ2 = densitas cairan ringan, 3 m z1 = tinggi dari permukaan tanah ke ��� ℎ���� � � �� � � � ��� � , m, z2 = tinggi dari permukaan tanah ke ℎ� � � ���� � � �� � � ���� � , m, z3 = tinggi dari permukaan tanah ke �� �� � � � � �, m. ρ1 = densitas cairan berat,



Ketinggian permukaan cairan harus diukur secara akurat ketika perbedaan densitas cairan sangat kecil, atau salah satu komponen campuran berada dalam jumlah kecil, atau ketika throughput yang sangat kecil. Sebuah skema khusus untuk kontrol otomatis interface dengan menggunakan instrumen pengukur level yang dapat mendeteksi posisi interface ditunjukkan pada Gambar 2. Dalam hal ini salah satu fase hadir dalam jumlah kecil sering di-recycle ke umpan dekanter untuk memberikan operasi yang lebih stabil.



Gambar 2. Sistem Kontrol Level Interface pada Dekanter



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 147147147



D. Desain Settler Perkiraan kasar volume dekanter (settler) yang diperlukan dapat ditentukan dengan mengasumsikan waktu hold-up selama 5 sampai dengan 10 menit, dimana biasanya emulsi tidak mungkin terbentuk. Metode untuk mendesain dekanter (settler) diberikan oleh Hooper (1997) dan Signales (1975). Ukuran vessel dekanter (settler) berdasarkan kecepatan fase kontinyu harus kurang dari kecepatan tetesan dari fase terdispersi. Aliran plug diasumsikan, dan kecepatan dari fasa kontinyu dihitung dengan menggunakan luas permukaan area :



dimana: Ud = kecepatan settling droplet fase terdispersi, m/s, m Uc = kecepatan fase kontinyu, , s m3 Lc = volumetric flow rate fase kontinyu, , s Ai = luas interface, m2. Berdasarkan hukum stoke, digunakan untuk menentukan kecepatan settling droplet:



dimana: dd = droplet diameter, m, ud = kecepatan settling droplet fase terdispersi dengan diameter d, m/s, ρc = densitas fase kontinyu, kg/m3, ρd = densitas fase terdispersi, kg/m3, μc = viskositas fase kontinyu, N s/m2, m g = percepatan ggravitasi, 9.81 s2 Contoh Soal Desain Dekanter (Settler): Desainlah sebuah dekanter untuk memisahkan minyak ringan dari air. Minyak adalah fase terdispersi. Laju alir minyak 1000 kg/jam, densitas 900 kg/m3, viskositas 3 mNs/m2. Laju alir air 5000 kg/jam, densitas 1.000 kg/m3, viskositas 1 mNs/m2. Penyelesaian: ��= 150 𝜇�



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 148148148



Karena laju aliran kecil, maka gunakan bejana silinder vertikal.



Ambil tinggi sebagai dua kali diameter, maka diperoleh tinggi silinder, h= 2.4 m Ambil tinggi zona dispersi sebagai 10% dari tinggi silinder, maka diperoleh hdispersion = 0.24 m 0.24 0.24 Waktu tinggal droplet pada zona dispersi = = = 200 � �� 0.0012



Kecepatan fase minyak = = 2.7 × 10−4 � /�



1000 1 1 × × 900 3600 1.16



Maka ukuran droplet keluaran yaitu:



Posisi interface diasumsikan berada pada bagian tengah vessel pipa keluaran likuid ringan berada pada 90% dari tinggi vessel, maka:



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 149149149



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 150



CLASSIFIER A. Definisi Classifier didefinisikan sebagai alat untuk memisahkan partikel solid yang terdapat dalam campuran solid-liquid menurut ukuran partikel atau densitasnya dengan metode penyaringan. B. Fungsi Fungsi classifier adalah untuk memishakan partikel-partikel solid dalam campuran produksi padatan liquid) yang akan menjadi fraksi-fraksi yang berbeda. Proses initergantung pada partikelnya. Perbedaan sifat dalam partikel dalam fluidadipengaruhi oleh ukuran partikel dan densitas partikel (perbedaan sifat partikel dalam fluida yang bergerak). C. Prinsip Kerja Prinsip pemisahan dengan sorting classifier dengan metode Sink and Float. Metode ini menggunakan suatu medium pemisahan liquid yang densitasnya berada diantara densitas material berat dan material ringan. Secara prinsip, pemisahan tergantung pada densitas dari dua substansi dan tidak tergantung pada ukuran partikel. Gambar ilustrasi clarrifier :



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 151151151



D. Rule of Thumbs Proses pemisahan secara klasifikasi dibagi menjadi dua jenis. Proses pertama yaitu Sizing merupakan proses pemisahan dimana perbedaan laju alir material dalam fluida digunakan untuk memisahkan material-material dengan densitas yang sama tetapi dengan bentuk dan ukuran yang berbeda. dan Sorting merupakan proses pemisahan secara klasifikasi terhadap material yang mempunyai bentuk dan ukuran ekivalen yang sama tetapi densitasnya berbeda. Dari dua macam proses pemisahan pada classifier tersebut, berikut mekanisme proses pemisahannya: 1. Feed masuk kekolom yang berisi air yang bertekanan, air tersebut memiliki tekanan diantara 2 massa yang dipisahkan. 2. Partikel dengan densitas lebih besar dari tekanan air akan turun dan mengendap, sedangkan patikel yang lebih ringan akan terangkat keatas dan masuk kekolom selanjutnya. 3. Pada kolom selanjutnya, partikel yang akan dipisahkan sudah jadi lebih halus, maka tekanan airnya pun tidak sebesar kolom sebelumnya. 4. Begitu seterusnya sehingga akhirnya diperoleh partikel halus yang diinginkan sebagai outlet proses. Berdasarkan prinsip kerja, classifier terbagi menjadi dua jenis umum, yaitu: 1.



Wet Classifier Wet classifier adalah pemisahan partikel-partikel solid dalam campuran produksi padatan liquid) yang akan menjadi fraksi-fraksi yang berbeda. Proses ini tergantung pada partikelnya. Perbedaan sifat dalam partikel dalam fluida dipengaruhi oleh Ukuran partikel dan Densitas partikel. Misalnya ada dua partikel yang berbeda, A lebih berat dari B, ukuran rangenya lebih besar, kecepatan jatuh bebas partikel B yang terbesar lebih besar dari partikel A yang terkecil range max dari ukuran yang dipisahkan dihitung dari ratio ukuran partikel dua material yang mempunyai bata kecepatan jatuh yang sama. Peralatan pada Wet Classifier, Type Classifier terbagi atas tiga kategori dasar Mekanik Classifier, Non Mekanik Classifier dan Hydraulic Classifier. Berdasarkan fungsi 1 dan 2 sama, yang berbeda hanyalah pada kandungan partikel yang terpisah. 2. Dry Classifier Penarikkan dan penghisap terhadap udara dan partikel yang tergantung pada ukuran partikel adalah prinsip kerja dari dry classifier. Untuk dry classification, FFE mineralnya menggunakan technology FLSmidth (O-sepa) yang merupakan mesin pemisah dengan efisiensi yang tinggi. Untuk sistem



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 152152152



kapasitas yang maksimal proses penghalusan akan dikombinasikan untuk menggiling sehingga menjadi sesuai dengan ukuran yang diinginkan. Jet abrasion atau yang disebut juga dengan proses pemisahan friksi akan berputar-putar dengan bantuan O-sepa sebagai pelumas. O-sepa dapat diterapkan didalam berbagai sistem yang cocok dengan kebutuhan proses yang ada. Mesin O-sepa separator akan bekerja dengan menjaga keseimbangan untuk partikel jenis tertentu. Pengisian feed dilakukan dari puncak bagian luar balingbaling. Udara akan masuk melalui gais singgung pada baling-baling tersebut. Partikel yang tidak dipengaruhi gaya gravitasi akan bergerak menuju pusat. Partikel yang butirannya lebih besar akan bergerak menuju pusat dengan bantuan gaya gravitasi yang akan melintasi baling-baling. Cut-point pada O- sepa dapat disesuaikan dengan keinginan kita. Berikut ini adalah contoh dry classifier: 2.1. Sloping Tank Classifier (Spiral, Rake, Drag)



Klasifikasi terjadi di dekat bagian dalam bidang miring dengan bagian yang memanjang dimana densitas yang rendah akan terpisah. Size (m), Diameter Max. length : 0.3 - 7.0, 2.4 (spiral), 14 Limiting size (max. feed size) : 1 mm - 45 m (25 mm) Feed rate (t/hr) : 5 – 850 Power (kW) : 0.4 -110 2.2.



Log Washer



Pada dasarnya sebuah classifier spiral dengan pengaduk mengganti spiral Size (m), Diameter Max. length : 0.8 - 2.6, 0.6 - 1.1, 4.6 - 11 Limiting size (max. feed size) : (100 mm) Feed rate (t/hr) : 40 - 50 Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 153153153



: 7,5 –60



Power (kW) 2.3.



Bowl Classifier



Pengklasifikasi tangki landai, dengan settling terjadi di kolam lingkaran besar, yang telah berputar mekanisme dengan cara mengikis ke dalam pasir (keluar di Desiltor Bowl) untuk debit spiral. Size (m), Diameter Max. length : 0.5 - 6.0, 1.2 - 15, 12 Limiting size (max. feed size) : 150m - 45 m (12 mm) Feed rate (t/hr) : 5 – 225 Power (kW) : Bowl (0.75-7.5) Rake (0.75- 20) 2.4.



Hydraulic Bowl Classifier



Pada dasarnya classifier mangkuk hidrolik. Vibrating plate menggantikan mekanisme berputar di kolam. Size (m), Diameter Max. length : 1.2 - 3.7, 1.2 - 4.3 .12 Limiting size (max. feed size) : 1mm -100 um (12 mm) Feed rate (t/hr) : 5 – 225 Power (kW) : Vib (2.2 to 7.5) Rake (3.7 to 15)



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 154154154



2.5.



Cylindrical Tank Classifier



Hidrolik air melewati perforasi dalam pasir. Efektif dalam sebuah pengentalan, kelebihan beban, memutar feed agar turun. Size (m), Diameter Max. length : 3-45 Limiting size (max. feed size) : 150μm- 45 μm (6 mm) Feed rate (t/hr) : 5-625 Power (kW) : 0,75-11



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 155155155



SIZE ENLARGEMENT (PEMBESARAN UKURAN PARTIKEL) : KOAGULASI DAN FLOKULASI A. Definisi Proses pembesaran (size enlargement) umumnya dianggap sebagai proses di mana partikel-partikel kecil digabungkan menjadi massa yang lebih besar tetapi partikel individu masih dapat dibedakan. Koagulasi secara umum didefinisikan sebagai penambahan zat kimia (koagulan) ke dalam air baku dengan maksud mengurangi gaya tolak-menolak antar partikel koloid, sehingga partikel–partikel tersebut dapat bergabung menjadi flok-flok halus, sedangkan flokulasi yaitu penggabungan inti flok yang terbentuk dalam proses koagulasi menjadi flok berukuran lebih besar yang memungkinkan partikel dapat mengendap. B. Fungsi Koagulasi dan flokulasi dilakukan untuk menghilangkan suspended solid (SS) anorganik dari air. C. Prinsip Kerja 1) Prinsip kerja koagulasi adalah untuk mendestabilisasi partikel tersuspensi (koloid) dan memperbesar laju pembentukan flok. 2) Prinsip kerja flokulasi adalah memanfaatkan ketidakstabilan dari partikelpartikel koloid sehingga flok-flok tersebut dapat berikatan satu sama lain (Azwarali, 2012).



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 156156156



D. Rule of Thumbs Penentuan Ukuran Partikel 1. Terdapat lima tipe proses utama yang digunakan pada industri untuk pembesaran ukuran partikel , yang didefinisikan sebagai berikut: a) Compaction (pemadatan) dapat dilakukan oleh kompresi atau ekstrusi. Kompresi dilakukan ke dalam mold untuk mendapatkan bentuk akhir atau menjadi lembaran atau blok yang kemudian dipecah dengan ukuran yang tepat. Exstrudates terbentuk di bawah tekanan dari berbagai penampang. b) Aglomerasi dapat dicapai dalam kondisi under tumbling atau agitated, dengan atau tanpa agents pengikat. Ukuran dikendalikan dengan cara menyesuaikan waktu tinggal dan dengan penambahan secara bertahap pakan dan pengikat, slurry atau solusi. c) Globulasi adalah pembentukan tetesan liquid, slurry, atau pencairan yang diikuti oleh pembekuan oleh prilling, pengeringan, atau operasi fluidized bed. Pengendalian ukuran partikel yang terbaik dicapai di fluidized beds. d) Pengaruh panas terdiri dari dua jenis: nodulization di mana material jatuh saat dipanaskan untuk menghasilkan butiran bulat yang keras dan sintering yang mana produk ini memiliki massa terintegrasi yang kemudian ukurannya rusak. e) Flokulasi, koagulasi dan pertumbuhan partikel dalam lumpur encer, untuk membantu dalam proses sedimentasi dan filtrasi. 2.



3. 4.



5.



6.



Rotating granulator drum memiliki panjang rasio diameter 2 - 3, kecepatan 10 - 20 rpm. Ukurannya dipengaruhi oleh kecepatan, waktu tinggal, dan jumlah pengikat; 2 - 5 mm Rotary granulators disk menghasilkan produk yang lebih seragam dibanding drum granulators. Pupuk dibuat 1,5 - 3,5 mm; bijih besi 10 – 25 mm. Roll compacting dan pembuatan briket dilakukan dengan putaran kisaran 130 mm dan 50 mm untuk lebar 910 mm dan 550 mm. Ekstrudat dibuat 1 - 10 mm tebalnya dan dipecah hingga ukuran yang dibutuhkan dalam proses sebagai feed mesin tablet (tabletting machines) atau pengering (dryers). Tablet dibuat di mesin kompresi rotary (rotary compression machines) yang mengkonversi bubuk dan butiran kedalam ukuran yang seragam. Biasanya diameter maksimum sekitar 1.5 in., Tetapi ukuran khusus hingga 4 in. Mesin beroperasi pada 100 rpm atau lebih dan membuat tablet hingga 10.000 tablet / min. Extruders membuat pelet dengan menekan bubuknya, merekatkan, dan peleburan melalaui die kemudian dipotong.menjadi 8 in. Screw memiliki



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 157157157



kapasitas 2000 lb/hr plastik cair dan kemampuan pipanya 150-300 ft/min serta potong hingga ukurannya sekecil ring 8000/min Ring pellet extrusion mills memiliki diameter lubang 1.6 – 32 mm. Tingkat produksi dapat mencapai 30 – 200 lb/(hr) (HP). 7. Prilling towers mengkonversi bahan cair menjadi tetesan dan memungkinkannya untuk memperkuat kontak dengan aliran udara. Tinggi tower 60 m. Secara ekonomis proses menjadi kompetitif dengan proses granulasi lain ketika kapasitasnya 200 – 400 tons/hari tercapai. Misalnya, Amonium nitrat prill dengan diameter 1.6-3.5 mm di kisaran 5-95%. 8. Fluidized bed granulasi dilakukan di tempat penampungan dangkal yakni 12 – 24 in. Pada kecepatan udara 0,1 – 2,5 m/s atau 3 - 10 kali kecepatan fluidisasi minimum, dengan tingkat penguapan 0 : 005 --- 1 : 0 kg = m2sec. Salah satu produk memiliki berbagai ukuran 0,7 - 2,4 mm. Luas Aplikasi 1. Diameter partikel < 1 mm 2. Konsentrasi padatan 0,1% Pedoman atau Panduan 1. Tambahkan koagulan: biasanya koagulan yang sering digunakan alumunium (Al2(SO4)3) yang dikenal secara komersil dengan sebutan tawas. Untuk menyerap flok konsentrasinya mulai dari 20 sampai 50 mg/L 2. pH 6 sampai 9. 3. Campuran cepat (rapid mixing) : waktu tinggal 45 s dengan 1,5 kW/m3 turbin agitasi. 4. Basin: kecepatan gradien, G, di inlet 150 sampai 200 s-1 diperkecil menjadi 50 s-1 kemudian di basin. Biasanya 150, 110 dan 70 1/s. Memungkinkan waktu tinggal untuk Gt = 105. (Gunakan mixer dengan spesifikasi diatas). 5. Trouble Shooting Berikut beberapa hal menjadi penyebab proses koagulasi-flokulasi tidak berjalan baik, diantaranya : 1. Koagulasi dan flokulasi secara umum Ada beberapa penyebab saat supernatan yang dihasilkan tidak bersih yakni: a) Tidak terjadinya koagulasi, yang disebabkan oleh:  Takaran yang salah dari koagulan-flokulan  Salah counterion (ion lawan)  pH berbeda dari yang diinginkan  pH jauh dari ZPC



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 158158158



b)



c)



d)



e)



 Rusaknya pencampuran di campuran cepat (rapid mixing)  Valensi pada ion counterion terlalu kecil Tidak terjadinya flokulasi, karena  Rusaknya dinamika fluida di basin  Kesalahan pada saat perputaran (rpm)  Waktu tinggal yang terlalu pendek  Pencampuran tidak meruncing  Turbulensi yang tak terduga  Waktu tinggal yang terlalu pendek antara koagulan kemudian kadar flokulan  Pemilihan flokulan yang salah. Flok tidak tinggal di luar, penyebabnya  Flok yang terbentuk terlalu longgar  melihat desain pemukim Bagian 5.8. Flok terbentuk tapi memecah, yang disebabkan oleh  Turbulensi lokal  Kekuatan geser dari flok. Kesalahan desain yang menyebabkan overflow atau karena arusnya pendek.



2.



Pada Pengolahan Air: Ada beberapa penyebab koagulasi-flokulasi tidak efektif atau supernatannya keruh diantaranya: a) pH > 10 atau pH < 4 seharusnya pH-nya antara 6-9 b) Pemberian tawas atau koagulan dalam dosis yang salah c) Peningkatan konsentrasi partikel dalam pakan d) Perputaran (rpm) di flokulasi basin terlalu cepat atau terlalu lambat e) Temperatur umpan < 12 OC.



3.



Pada Lateks: a) Keluar serpihan yang terlalu kecil, penyebabnya  Konsentrasi garam terlalu tinggi  Suhu terlalu rendah  Daya yang diberikan terlalu tinggi  pH yang salah. b) Jumlah fines yang berlebih dalam supernatant,penyebabnya  Konsentrasi garam terlalu tinggi  Salah pH  Suhu terlalu rendah



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 159159159



c) Kekuatan dari serpihan, spesifikasinya  pH terlalu tinggi  Konsentrasi garam terlalu tinggi.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 160160160



FLUIDIZATION A. Definisi Fluidisasi adalah metoda pengontakan butiran-butiran padat dengan fluida baik cair maupun gas. Dengan metoda ini diharapkan butiran-butiran padat memiliki sifat seperti fluida dengan viskositas tinggi. Fluidisasi (dari fluidisasi) merupakan proses yang sama untuk pencairan dimana bahan granular dikonversi dari statis padat menjadi cairan dinamis. Proses ini terjadi ketika cairan (cairan atau gas) dilewatkan melalui bahan granular. B. Fungsi Fluidisasi dipakai untuk menerangkan atau menggambarkan salah satu cara mengontakkan butiran-butiran padat dengan fluida (gas/cair). C. Prinsip Kerja Ditinjau dari suatu bejana dimana ditempatkan sejumlah partikel padat berbentuk bola. Melalui unggun padatan ini kemudian dialirkan gas dengan arah aliran dari bawah ke atas. Pada laju alir yang cukup rendah, partikel padat akan diam. Keadaan demikian disebut sebagai unggun diam atau “fixed bed”. Kalau laju alir dinaikkan, maka akan sampai pada suatu keadaan dimana unggun padatan tadi tersuspensi di dalam aliran gas yang melaluinya. Pada kondisi partikel yang mobil ini, sifat unggun akan menyerupai sifat-sifat suatu cairan dengan viskositas tinggi, misalnya ada kecenderungan untuk mengalir, mempunyai sifat hidrostatik. Keadaan tersebut dinamakan “fluidized bed”.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 161161161



D. Rule of Thumbs Fluidisasi pada bejana atau vessel memiliki dua kondisi operasi, yaitu pada saat diam (fixed bed) dan tersuspensi (fluidized bed). Fenomena-fenomena fluidisasi tersebut sangat dipengaruhi oleh faktorfaktor: 1. Laju alir fluida dan jenis fluida 2. Ukuran partikel dan bentuk partikel 3. Jenis dan densitas partikel serta faktor interlok antar partikel 4. Porositas unggun 5. Distribusi aliran, 6. Distribusi bentuk ukuran fluida 7. Diameter kolom 8. Tinggi unggun. Faktor-faktor di atas merupakan variabel-variabel dalam proses fluidisasi yang akan menentukan karakteristik proses fluidisasi tersebut. Densitas Partikel Penentuan densitas partikel untuk zat padat yang tidak menyerap air atau zat cair lain bisa dilakukan dengan memakai piknometer. Sedangkan untuk partikel berpori, cara di atas akan menimbulkan kesalahan yang cukup besar karena air atau cairan akan memasuki pori-pori di dalam partikel, sehingga yang diukur bukan lagi densitas partikel (berikut pori-porinya) seperti yang diperlukan di dalam persamaanpersamaan yang ditulis di muka, tetapi densitas bahan padatnya (tidak termasuk pori-pori di dalamnya). Untuk partikel-partikel yang demikian, ada cara lain yang biasa digunakan, yaitu dengan memakai metoda yang diturunkan Ergun. Bentuk Partikel Didalam persamaan-persamaan yang telah diturunkan sebelumnya partikelpartikel padatnya dianggap sebagai butiran-butiran yang berbentuk bola dengan diameter rata-rata dp. Untuk partikel-partikel yang mempunyai bentuk lain, harus diadakan suatu koreksi yang menyatakan bentuk sebenarnya partikel yang ditinjau. Faktor koreksi ini disebut sebagai faktor bentuk atau derajat kebolaan suatu partikel yang didefinisikan sebagai: ɸ5 =



�𝑃 �



=



�����𝑃�� � ����������𝑎 �����𝑃�� � �������𝑃��� �𝑖���



pada voume yang sama



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 162162162



Derajat kebolaan (θs) bisa dipakai langsung dalam persamaan-persamaan terdahulu dengan mengganti dp menjadi θs.dp, sehingga persamaan Ergun dapat ditulis menjadi: ∆𝑃 �



�= 150 �



(1−����)²



𝜇�



2 + 1,75



� 𝑝 ��² .����³ ɸ�.�



(1−����)𝜌



𝜌�



� 𝑝 .��𝑓³



(ɸ�.� 𝑝)



u²



dimana θs = 1 untuk partikel berbentuk bola, θs < 1 untuk partikel berbentuk bola Diameter Partikel Diameter partikel biasanya diukur berdasarkan analisa ayakan. Porositas Unggun Porositas unggun menyatakan fraksi kosong di dalam unggun yang secara matematik bisa ditulis sebagai berikut: ε=



��𝑈 − ��𝑃 ��𝑈



dimana ε = porositas unggun Vu = volume unggun Vp = volume partikel Harga porositas unggun ini sangat dipengaruhi oleh bentuk geometri butiran padat yang membentuk unggun tersebut, atau dengan perkataan lain, porositas unggun merupakan fungsi dari faktor bentuk atau derajat kebolaan partikel-partikelnya. 1.



Fluidisasi Heterogen (Agregative Fluidization) Apabila dalam fluidisasi partikel-partikel padatnya terpisahnya secara sempurna tetapi berkelompok membentuk suatu agregat. Keadaan yang seperti ini disebut sebagai fluidisasi heterogen (agregative fluidization). Tiga jenis fluidisasi yang biasa terjadi adalah karena timbulnya: a. Bubbling Dimana saat fluidisasi terjadi di kolom fluidisasi, pada permukaan unggun padat terjadi ledakan-ledakan kecil (gelembung- gelembung pecah pada permukaan unggun padat) b. Slugging Pada saat fluidisasi terjadi di dalam kolom fluidisasi, pada permukaan partikel unggun padat terjadi ledakan-ledakan kecil menyerupai payung, tetapi letaknya tidak beraturan (berpindah tempat).



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 163163163



c.



2.



Keuntungan dan Kerugian Fluidisasi a. Keuntungan yang akan terjadi  Kebocoran seperti pada aliaran cairan dan partikel-partikel memberikan kontrol secara kontinyu.  Kecepatan pencampuran solid mendekati kondisi isothermal, tekanan melalui reaktor dimana operasi dapat dikontroldengan mudah.  Sirkulasi solid oleh fluidized bed membuatnya mungkin untuk transportasi dengan jumlah yang sangat banyak. b.



3.



Channeling Pada saat fluidisasi terjadi dalam kolom fluidisasi, pada permukaan unggun padat terjadi ledakan-ledakan kecil menyerupai payung, teatpi letaknya tetap.



Problem yang mungkin terjadi  Sulit menggambarkan aliran gas dengan deviasi besar dari sumber aliran dan dengan passing dari solute dan gelembunggelembung menyebabkan tidak efisiennya sistem kontak. Hal ini menjadi serius bila konversi tinggi dan reaktan-reaktan dibutuhkan.  Kecepatan penguapan solid dalam uniformnya. Waktu tinggal solid ini memberikan konversi lebih efektif dengan kata lain untuk mengerjakan solid secara batch. Pencampuran ini menolong karena memberikan produk solid seragam untuk reaksi-reaksi katalitik.  Erosi pipa dan tempat abrasi partikel.  Untuk pengoperasian luas katalitik pada tempat operasi yang berpengaruh terhadap kecepatan reaksi.



Penggunaan Proses Fluidisasi Dalam Industri Operasi Secara Fisik (Physical Operation), seperti: a. Transportasi: Sifat fluidisasi pada fluidized bed juga merupakan sifat yang sama dengan cairan dan sifat ini sangat efektif digunakan untuk alat transportasi dari bubuk padatan. b. Heat Exchanger (HE): Fluidized bed dapat digunakan untuk HE operasi fisik dan kimia kareana kemampuannya untuk mempercepat perpindahan panas dan menjaga suhu menjadi konstan dengan ditunjukkan sebagian kecil dari bermacam penggunaan dalam lingkup ini.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 164164164



c.



Adsorpsi: Proses adsorpsi multistages fluid chart untuk pemisahan dan pemurnian kembali komponen gas.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 165165165



ION EXCHANGER A. Definisi Ion exchanger adalah penukar ion sebagai tempat terjadinya proses ion exchange (pertukaran ion-ion elektrolit dengan ion-ion zat padat/resin) untuk memisahan ion-ion yang tidak diinginkan dalam suatu larutan. B. Fungsi Ion exchanger biasa digunakan sebagai water softener; soft water tersebut digunakan sebagai boiler feed water guna mencegah terjadinya endapan (scaling) pada pipa saluran air baik pada sistem boiler maupun pada sistem pendingin. Ion exchanger juga berfungsi untuk : a. Demineralisi air; b. Penyisihan amoniak; c. Penyisihan logam berat; d. Pengolahan radioaktif tingkat tinggi dan tingkat rendah. C. Prinsip Kerja Jika suatu larutan yang mengandung anion atau kation dikontakkan dengan media penukar ion, maka akan terjadi pertukaran anion dengan mekanisme reaksi sebagai berikut : dimana : A = ion yang akan dipisahkan (pada larutan) 1. Mekanisme pertukaran anion B = ion yang menggantikan ion A A– + R+ B– B– + R+ A– (pada padatan/media penukar ion) 2. Mekanisme pertukaran kation R = bagian ionic/gugus fungsional pada A+ + R– B+ B+ + R–A+ penukar ion. Pertukaran ion didasarkan pada penyerapan, transfer zat terlarut dari cairan untuk partikel padat. Anion/kation yang tidak diinginkan bertukar dengan ion bermuatan sama dalam resin.



(Ilustrasi Alat)



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 166166166



D. Rule of Thumbs Ion exchanger adalah salah satu alat pemisah untuk campuran homogen. Pemisahan oleh ion exchanger didasarkan pada perbedaan muatan ion; oleh karena itu, alat ini efektif digunakan untuk homogeneous mixture ataupun polimer berpori mikro yang memiliki muatan positif atau negatif. Penggunaan optimum ion exchanger terjadi untuk campuran dengan besar muatan ion fase liquid (a IX) sebesar 1.01 – 1.04. aIX = F+ (1 – c+ )/c+ (1 – F+) dimana : F+ : Konsentrasi permukaan kation + c : Bulk concentration kation dengan syarat konsentrasi feed yag masuk adalah sebesar 0,02 % - 2% w/w (berat). Rekomendasi penggunaan : Gunakan upstream degasser untuk memisahkan asam karbonat. Pemilihan Resin Ion Exchanger Resin ion exchanger biasanya digunakan sebagai katalis pada reaktor. Pemilihan resin ini didasarkan pada pH lingkungan (campuran yang hendak dipisahkan) dan pada besar muatan ion dari target pemisah. Untuk memperoleh tingkat efisiensi yang tinggi, gunakan resin elektrolit lemah. 1. Resin Kation Exchange Asam Lemah / WAC (Weak Acid Cation) Biasanya berupa asam karboksilat dan cocok diterapkan pada kondisi : pH :>4 Temperatur : < 100°C Jumlah load : 3,5 eq/L resin Pada resin ini, hidrogen atau sodium dapat terbentuk (tergantung pada cara regenerasi yang dipilih). Kelebihan : Mempunyai affinitas terbesar dengan logam alkali tanah dan dapat digunakan pada kondisi basa. 2. Resin Kation Exchange Asam Kuat / SAC (Strong Acid Cation) Biasanya merupakan golongan sulfonic dan diterapkan pada kondisi : pH : full range (seluruh derajat keasaman) Temperatur : < 120°C Jumlah load : 1,9 eq/L resin Kelebihan : Memiliki kapasitas dan nilai activity tinggi. Urutan logam-logam ionnya yaitu : Ba > Pb > Sr > Ca > Ni > Mn > Be > Cd2+ > Cu > Co > Zn > Mg



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 167167167



3. Resin Anion Basa Lemah / WBA (Weak Base Anion) Terdiri dari komponen aromatik poliamina dan diterapkan pada kondisi : pH : 80 m3 .  Waktu loading dan waktu elusi-regenerasi kurang lebih sama.  Untuk sistem WAC dan WBA, siklus backwash, regenerasi dan pencucian (rinse) adalah 30 - 60 menit. Penggunaan Ion Exchanger pada Proses Continues Terdapat dua jenis bed : moving bed digunakan apabila feed yang masuk > 20 L/s dan fluidized bed digunakan apabila ada slimes ataupun partikel-partikel kecil dalam feed. jauh lebih besar dibandingkan waktu IX. Hal ini menyebabkan proses elusi memakan biaya besar. Ukuran resin : 16 – 20 mesh Supervicial velocity : 40 L/m2 Ekspansi bed : 50 – 200 % Troubleshooting Masalah biasanya timbul bila terjadi perubahan ion pada feed. Perubahan ion ini menyebabkan kesalahan operasi pada multiport valve sehingga menyebabkan feed atau regenerant langsung ter-bypass menuju effluent. Hal ini menyebabkan penyumbatan pada cairan distribusi sehingga menyebabkan penyumbatan pada underdrain. Selain itu, masalah dan penyebab kesalahan lainnya dapat berupa : 1. Throughput capacity < desain : Disebabkan kesalahan pada instrumentasi, adanya penambahan pada konsentrasi feed, volume resin < desain, konsentrasi regenerant < desain, volume regenerant < desain (0,5 - 3,5 L/s), laju alir regenerant < desain, kesalahan pada ion regenerant, kontaminasi regenerant oleh ion bervalensi tinggi. 2. Pada musim semi, pengurangan laju alir pada unit demineralizing river water : Disebabkan adanya partikulat berkonsentrasi tinggi, air sungai mengandung lempung (clay). 3. Pada musim panas, throughput penukar kationik pada unit demineralizing water berkurang, kapasitas penukaran kalsium dan magnesium berkurang, tetapi penukaran anionik tidak berubah : Terdapat besi atau kation bervalensi tinggi lain pada feed. 4. Pada musim panas, throughput penukar anionik pada unit demineralizing water berkurang, kapasitas penukaran berkurang tetapi penukaran kationik tidak berubah : Terdapat pupuk yang mengalir membawa fosfat, kontaminasi anion sulfat berkonsentrasi tinggi. 5. Kotaminasi liquid luaran > desain : Adanya kesalahan pada instrumentasi, kesalahan pada sampel, on-line terlalu lama, kesalahan pada regenerasi,



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 169169169



6.



7.



8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.



19.



konsentrasi ion target terlalu tinggi, kesalahan konsentrasi dari co-ion (konsentrasi co-ion tinggi). ∆�> desain : Kotoran (dirt) pada feed, kesalahan pada instrumentasi, temperatur, perubahan volume void dari resin, penyumbatan pada sistem distribusi inlet, degradasi resin dan backwash ke dalam inlet, laju alir backwash terlalu tinggi, penyumbatan underbed. �ouling pada resin : Adanya besi dan ion bervalensi tinggi lainnya, minyak, lumpur, polielektrolit, presipitat kalsium sulfat, silica, barium sulfat, asam karbonat, sulfat atau fosfat, materi organic, alga dan fouling bakteri. Poison resin : Adanya sianida kobalt, politionat, sianida besi, asam humid kompleks. Resin fines : Thermal atau physical shock, produk terkorosi, membeku atau mencair. Kebocoran alkalinitas selama siklus pembuangan (WAC) : Regenerasi tidak memadai. Kebocoran sadah selama siklus pembuangan : Kesalahan regenerasi oleh presipitat kalsium sulfat (jika asam sulfat digunakan sebagai regenerant). Kebocoran asam mineral (WBA) : Regenerasi < desain, malfungsi SAC upstream. Kebocoran sodium, pH dan konduktivitas terlalu tinggi : Resin-resin SAC mengkontaminasi bed. Permasalahan silika : pH siklus regenerasi dengan SBA jatuh di bawah titik isoelektrik silika di bed resin. Kebocoran silika bertambah (SBA) : Degradasi resin. Kebocoran ion target : Fouling oleh bahan organik. Kuantitas pencucian (rinse) bertambah : Fouling oleh bahan organik.. pH rendah (5,5), konduktivitas bertambah, kebocoran silika bertambah, volume pencucian bertambah, rugi-rugi pada kapasitas throughput : Fouling oleh bahan organik. Kontaminasi pada produk : Valve bocor, crud tertinggal di tanki penyimpanan, crud tertinggal di dead legs pipa, produk terkorosi, reaksi kimia yang tidak terduga terjadi, kesalahan sampel, kesalahan analisis, efek-efek solubilitas yang tidak terduga terjadi.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 170170



REAKTOR A. Definisi Reaktor adalah suatu alat proses tempat di mana terjadinya suatu reaksi berlangsung, baik itu reaksi kimia atau nuklir dan bukan secara fisika. B. Fungsi Reaktor berfungsi untuk mensintesa senyawa dan menghasilkan produk jadi atau produk intermediate. Reaktor dapat mereaksikan senyawa dalam fase liquid- liquid, liquid- gas, solid- gas, dll. C. Prinsip Kerja Reaktor beroperasi secara batch, semi batch, dan continouos. Reaktor jenis batch tidak mengalami perpindahan massa masuk ataupun keluar ketika reaksi terjadi, reaktor jenis ini beroperasi untuk residence time yang lama. Sementara untuk semibatch reaktor ketika reaksi berlangsung hanya terjadi 1 aliran, bisa aliran bahan baku, ataupun aliran produk. Sedangkan untuk reaktor jenis continouos ketika reaksi berlangsung bahan baku selalu dimasukan tiap waktu dan produk dikeluarkan setiap saat, reaktor jenis ini beroperasi pada reaksi yang memiliki residence time yang rendah.



Gambar Reaktor CSTR sumber fitri, 2013



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 171171



D. Rule of Thumbs Reaktor merupakan suatu alat tempat terjadinya reaksi, dimana pada alat ini perlu dilakukan pengontrolan mengenai kondisi operasi untuk menghindari adanya produk samping yang tidak diinginkan, dan rusaknya produk yang kita inginkan. Penentuan reaksi berhubungan dengan reaksi eksoterm dan endoterm, untuk reaksi endoterm reaksi dapat terjadi jika ditambahkan panas kedalamnya sedangkan untuk eksoterm merupakan panas yang dilepaskan dari reaksi Pemilihan jenis reaktor yang digunakan pada umumnya berdasarkan fase reaktan. Tiap fase memerlukan perlakuan yang berbeda misal pada reaksi gas dan liquid, jika temperatur terlalu tinggi, maka kecepatan reaksi akan menurun ½ tiap peningkatan 35 °C. Reaksi pada reaktor 1. Reaksi gas- gas Untuk reaksi gas, biasanya digunakan plug flow tabular reactor(PFTR), static mixer atau fluidized bed. untuk gas, fixed bed catalytic reaction, menggunakan L/Dp > 100 and Dp/D < 0.10 untuk memastikan gas terdistribusi dengan baik dan mengabaikan pencampurannya. L = panjang, D = tube diameter, dan DP = diameter katalis 2. Reaksi Liquid - Liquid Untuk reaksi liquid, biasanya menggunakan continuous stirred tank reactors (CSTR), kecuali kalau tekanan terlalu tinggi batang pengaduk pada agitator tidak bisa di tutup. Untuk tekanan tinggi mempertimbangkan menggunakan static mixer. Kebanyakan reaksi liquid eksoterm. Untuk operasi maksimal lebih baik termperatur operasi dibawah titik didih atau di encerkan denga pelarut yang baik. 3. Reaksi Gas - Liquid Untuk reaksi gas liquid biasanya menggunakan aerasi CSTR atau bubble column. Terdapat 2 parameter menunjukan reaksi terjadi adalah hatta number, Ha, dan rasio volume total liquid dengan volume lapisan,δ+. Hatta number memodifikasi Thiele modulus untuk GL sistem untuk pembenaran transfer massa untuk reaksi kimia. Karena rasio melibatkan kecepatan reaksi, bentuk Hatta number bergantung kinetika reaksi. Untuk reaksi orde 1 persamaanya: Ha2 = KA CA δ/KL (CA – 0) Dimana KA = kecepatan reaksi per luas area δ = ketebalan lapisan liquid disebabkan resistansi transfer massa pada permukaan yang mana, secara teori lapisan = D/KL D = kemampuan difusi reaktan gas dalam liquid Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 172172



KL = koefisien transfer massa dalam fase liquid Untuk reaksi orde lebih dari 1. Rasio total fase liquid dengan volume lapisan adalah: δ + = bulk/rasio = (1 – ɛ)/a δ = (1 – ɛ) KL /a ɛ nilai δ + diberikan untuk beberapa tipe reaktor δ + = 1 untuk peralatan sangat kering lapisannya 10 < δ + < 200 lapisan tipis 10 < δ + < 100 packed column δ + > 100 secara mekanis merupakan reaktor berpengaduk. 4. Reaksi Padat – Gas Ketika solid bereaksi dengan gas, biasanya yang dikontrol ialah perpindahan paqnasnya karena eksotermis dan endotermis yang tinggi. Ukuran partikel dan ukuran distribusinya harus critical, ini adalah beberapa pola reaksi: a) Untuk reaksi butiran, waktu untuk bereaksi = kebebasan partikel diameter, b) Untuk penyusutan ini tanpa reaksi ber abu, waktu untuk reaksi α partikel diameter (untuk kontrol reaksi), α1.5 (untuk kontrol difusi fluida dengan fluidized, fix atau moving bed), α D2 (untuk kontrol difusi ion dengan transported bed), c) Untuk mengecilkan inti dengan abu, waktu reaksi α DP (untuk reaksi terkontrol), α DP (untuk difusi fluida terkontrol), α DP 2 (untuk difusi fluida abu terkontrol). Pertimbangan dalam Desain Reaktor Dalam desain reaktor memang yang paling utama ialah memperhatikan fase reaktan, karena pemilihan reaktor yang salah menyebabkan reaksi tidak terjadi. Optimasi reaktor berdasarkan kriteria tertentu. Misal tidak seperti kebanyak peralatan proses lainya, dimana optimasi fungsinya adalah biaya, untuk reaktor kriteria optimasinya harus selektivitas, hasil, flexibilitas, kemampuan untuk kontrol, biaya atau kesehatan dan keselamatan. Secara umum pertimbangannya ialah:  Tekanan dan temperatur berpengaruh terhadap kekuatan material kontruksi reaktor. Jika digunakan sebuah katalis terjadi peningkatan temperatur dan kekuatan material juga meningkat  Untuk reaksi yang kecepatan kinetiknya dikontrol, pada temperatur rendah dan energi aktivasi sedang, kecepatan reaksi meningkat 2x untuk peningkatan temperatur 10 °C. Sementara untuk energi aktivasi rendah atau untuk temperatur diatas 500 °C, kecepatan meningkat 2x untuk setiap peningkatan 25- 30 °C. Untuk reaksi dalam fase liquid perpindahan massanya meningkat 2x ketika temperatur meningkat 35 °C. Untuk gas



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 173173



 







 



liquid perpindahan massanya terkontrol, dimana kemampuan untuk melarut akan berkurang 2x ketika temperatur meningkat 35 °C. Variasi stok bahan baku yang dimasukan, dan spesifikasi produk yang dihasilkan harus sangat bervariasi Jika sebuah katalis digunakan maka akan ada siklus reaksi dan penggantian/ pembuatan katalis menjadi penting. Jika sebuah reaktor batch atau semi batch reaktor yang dipilih maka jumlah siklus penggunaan katalis menjadi masalah. Katalis memperbaiki kecepatan reaksi dan selectivity reaksi. Katalis mengurangi energi aktivitasi untuk reaksi. Katalis bisa heterogenous, homogeneous, atau enzim. Lebih lanjut umur katalis bergantung pada stability termal. Racun diminimalisir dengan menghilangkan racun dari aliran umpan. Sintering diminimalkan dengan mengoperasikannya pada temperatur rendah. Regenerasi bisa digunakan secara berkala untuk mengilangkan coke dan karbon. Enzim katalis deactivate terutama pada temperatur 150 °C perlu kontrol pH. Biaya di identifikasi melalui kondisi operasi dan konfigurasi dan kebutuhan peralatan tambahan. Reaksi eksotermis menjadi perhatian untuk keselamatan. 3 opsi untuk mengontrol panas yang dilepaskan: 1). Penambahan inert untuk pelepasan panas perlahan dan lebih mudah di kontrol, 2). Gunakan reaktan yang pekat dan kontrol kecepatan reaksi dengan mengunakan temperatur rendah dan 3). Menggunakan reaktan pekat dan kontrol panas yang dilepas dengan desain reaktor dan proses kontrol operasi non adiabatis.



Heat of reaction Endoterm



Eksoterm



Tabel Kontrol panas pada reaktor Reversible Inlet Control of temperature reaction temperature Adiabatik Non adiabatik T=max Penambahan Gunakan metode Iya katalis temp inert penambahan panas - 25°C Penambahan Tidak reaktan berlebih Gunakan metode Penambahan Iya untuk penghilangan inert dan rcycle panas T= max Tidak katalis temp - 25°C



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 174174



Sementara untuk kondisi supercritical, ketika fuida dikompres dan dipanaskan diatas kondisi kritikal, perbedaan gas dan liquid mulai hilang. Misal untuk karbon dioksida, kondisi ini terjadi pada temperatur diatas 31 °C dan tekanan diatas 7,3 Mpa. Untuk reaksi seperti( alkilasi, aminasi, hidroformilasi, hidrogenasi, dan sintesis Fischer tropsch) terjadi dalam suprecritical fluida, kecepatan reaksinya sering meningkat secara dramatis di akibatkan desorpsi molekul berat, meminimalkan kelarutan oksigen dan hidrgoen, memperbaiki perpindahan panas, dan memperbaiki selektivitas oleh sebuah katalis dengan meminimalkan batasan difusi. Ukuran reaktor didapat dengan mempertimbangkan tipe reaksi yang terjadi. Dengan mempertimbangkan residence time kita bisa menentukan ukuran reaktor. Untuk continouos proses residence time biasanya didasarkan pada volume reaktor atau volumetrik reaktan yang masuk ke reaktor. Untuk batch atau semibatch proses, residence time berdasarkan panjang waktu batch dioperasikan. Mempertimbangkan Rules of thumb tentang residence time sebagai sebuah penaksiran, sebuah opsi memperkirakan residence time yang diperlukan sama jika energi ikatan bersih yang diperlukan juga sama. Untuk beberapa reaksi panas dari reaksi ditentukan dengan mempertimbangkan jumlah energi ikatan reaktan ditambah dengan ikatan produk terbentuk. untuk menentukan residence terdapat dua cara: opsi pertama dengan membuat plot residence time sebagai fungsi temperatur dengan panas reaksi sebagai parameter, opsi kedua dengan memperkirakan residence time berhubungan dengan tipe reaksi. Temperatur yang diberikan , contoh semua fase gas pada klorinasi, diperlukan untuk residence time yang sama. Untuk spesifik. Rules of thumb memberikan mengenai residence time berdasar dari:  Fase: G,L,Gl  Katalis atau tanpa katalis  Temperatur masuk Panas reaksi atau tipe reaksi(eksoterm/endoterm) Untuk menentukan residence time secara industri bisa dilakukan dengan 2 cara: pertama mengetahui fase, asumsikan panas reaksi yang sama memiliki residence time yang sama, dengan trajectory plot untuk membuat plot residence time versus temperatur reaksi. Pada gambar 6.5(woods dalam Rules of Thumb in Engineering Practice, 2007). Menunjukan data untuk gas, dengan reaksi katalitik untuk 3 ukuran panas reaksi berbeda: 5-100 MJ/kmol : 150-300 MJ/kmol; dan 600- 900 MJ/kmol. Untuk temperatur reaksi yang diberikan, semakin besar panas reaksi, maka residence time yang dibutuhkan juga lebih lama, opsi kedua identifikasi reaksi dan detail yang diberikan.



Rules of Thumbs for Chemical Engineers | 175175