Spek Separator [PDF]

Citation preview

Spesifikasi Separator



20



19



22 Neraca Massa Separator Output(kg/jam) Input(kg/jam) Komponen 20 22 19 𝐶2 𝐻4 O 82,797 0 82,797 5.701,416 0,000 5.701,416 𝑁𝐻3 2.474,817 0,000 2.474,817 𝐶2 𝐻7 NO 𝐶4 𝐻11 𝑁𝑂2 1.258,616 0,000 1.258,616 𝐶6 𝐻15 𝑁𝑂3 1.373,874 0,000 1.373,874 𝐻2 O 17.318,828 0,000 17.318,828 Total 28.210,349 5.701,416 22.508,933 Balance 28.210,349 28.210,349



Kondisi operasi dari Separator T 96,9709372 C P 15 atm



369,9709372



Pada suhu 96 C, tekanan 15 atm didapatkan kondisi komponen di bawah ini: Komponen Feed(kg/jam) Vapour (kg/jam) Liquid(kg/jam)Vapour(kmol/jam) Liquid(kmol/jam) ethylene oksida 82,7974934 81,502898 1,294595628 1,852339 0,001648 0,029423 0,00012732 monoethanolamine 2474,81708 516,13294 1958,684136 8,461196 0,007528 32,10958 0,13895166 diethanolamine 1258,61599 2,9921046 1255,623883 0,028496 2,54E-05 11,95832 0,0517487 triethanolamine 1373,87386 0,6985174 1373,175344 0,004688 4,17E-06 9,215942 0,03988126 air 17207,0515 14007,848 3199,20375 778,2138 0,692422 177,7335 0,76912791 amoniak 5701,41601 5700,7751 0,640908948 335,3397 0,298371 0,037701 0,00016315 20309,949 7788,622617 1123,9 231,0845 Total 28098,5719 28098,5719 A. Perhitungan Design Menentukan laju alir dan Densitas Umpan Umpan = Liquid dan uap Berat molekul campuran= 20,7371876 Umpan = 28098,572 kg/jam Umpan = 61816,858 lb/jam Laju alir uap = 20.309,949 kg/jam 44681,888 lb/jam



Menentukan Z umpan uap Komponen yi Tc Pc etilen oksida 0,00164813 469,15 monoethanolamine 0,00752842 638 diethanolamine 2,5355E-05 715 triethanolamine 4,1712E-06 787 air 0,69242248 647,13 amoniak 0,29837143 405,65 Jumlah Tr = T/Tc 0,64374175 Pr = P/Pc 0,08101569 0,422 Bo = 0,083 − 1,6 𝑇𝑟 Bo = -0,77083464 B1 =



0,139 −



0,172 𝑇𝑟4,2



B1 = -0,95480375 Z = 1  B.Pc x Pr    R.Tc  Tr  Dimana 𝐵𝑃𝐶 = 𝐵0 𝑅 𝑇𝑐 𝐵𝑃𝐶 = 𝑅 𝑇𝑐



− 𝜔𝐵1 -0,46488405



Z= 1  B.Pc x Pr    R.Tc  Tr  Z= 0,94149377 𝜌



𝑣=



𝐵𝑀 𝑥 𝑃 𝑍 𝑥 𝑅𝑥𝑇



𝑘𝑔 𝑥 15𝑎𝑡𝑚 𝑘𝑚𝑜𝑙 𝜌𝑣 = 3 𝑚 𝑎𝑡𝑚 0,9414𝑥 0,08206 𝐾 𝑥 369,97 𝐾 𝑘𝑚𝑜𝑙 𝑘𝑔 𝜌𝑣 = 10,8797357 𝑚3 𝑙𝑏 0,67778837 𝑓𝑡 3 20,73



Laju alir liquid 𝜌𝑙 = 𝜌𝑙 =



7788,623 kg/jam 17134,97 lb/jam 966,154676 𝑘𝑔 𝑚3 60,1897346 𝑙𝑏 𝑓𝑡 3



71,94 68,7 32,7 24,5 220,55 112,78



Omega 0,198 0,797 1,046 1,101 0,345 0,252



Yi X Tc 0,773222 4,803134 0,018129 0,003283 448,0874 121,0344 574,7195



Yi X Pc Yi X Omega 0,118567 0,00032633 0,517203 0,00600015 0,000829 2,6521E-05 0,000102 4,5925E-06 152,7138 0,23888576 33,65033 0,0751896 187,0008 0,32043296



Menghitung faktor pemisah Uap - cair



=  WL W  V



FLV



FLV



 ρV   ρL



0,04069468



=



Untuk FLV = 0,040693 didapat Kv = 0,4 (fig.5.1, Evans) Menghitung Kecepatan Uap Maksimum (UV maks) (Uv)maks = K . ρL - ρV V ρV 3,74813316 fps



Menghitung Debit Uap (QV) Qv 𝑄𝑉



= WV ρV 1866,7686 𝑚3 /𝑗𝑎𝑚 18,311963 𝑓𝑡 3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘



Menghitung Luas Penampang dan Diameter Tangki Minimum QV Amin = (U V ) max 4,88562236 𝑓𝑡 2



Dmin



= 4 . A min  2,49473901 ft



29,93686817 inch



0,760359 m



Menghitung Debit Cairan (QL) =W



𝑄𝐿



QL



ρ



L L



8,0614655 𝑚3 /𝑗𝑎𝑚 0,0790785 𝑓𝑡 3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘



4



Menghitung Volume Cairan Dalam Tangki (VL) Dengan thold (holding time ) = 5 menit (300 s), maka : VL QL x thold 23,723549 𝑓𝑡 3



Menentukan tinggi vapor (HV) & tinggi liquid (HL) Ø Tinggi vapor (Hv) HV minimum = 48 in (4 ft) HV = 48in (4 Ft) HL



Ø Tinggi liquid (HL)  4  =  VL  2   . D   4,85578863 ft



Jadi tinggi total atau panjang silinder separator (L), L=



8,8557886 ft



(Evans, 1979)



Cek geometri Jika 3 < L D < 5, maka desain separator sudah benar. L



D=



3,5497856



Menghitung Tebal Dinding shell Untuk menentukan tebal shell, persamaan yang digunakan adalah : P . rs ts =  C f . ε  0.6 P (Pers. 13.1 Brownell and Young, 1959) ts = Tebal shell , in Dimana : P = Tekanan dalam tangki, psi f = Allowable stress , psi r = jari–jari kolom E = Efisiensi pengelasan c = Faktor korosi, in Material : Stainless Steel AISI 316 Dari Tabel 13.1 & 13.2 pada -20 sampai 650 oF, Brownell and Young, 1959 diperoleh data: 84848,4 F= 85% (single-welded butt joint with backing strip ) E= 0,125 in C= (Brownell and Young, 1959, Tabel 13.2) Tekanan desain (Pdesain) 16,5 247,5



Psi



14,968434 in Jari-jari kolom (rs) ts = 0,17647355 in



Digunakan tebal standar, ts =



1 4



in



a. Desain Head & Bottom Bentuk head & bottom yang digunakan adalah elliptical dished head , karena tekanan operasinya lebih dari 200 Psi. Tebal head dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : P . rc . W th = design  C (Pers, 7,77 Brownell and Young, 1959) 2 . f . ε  0.2 P design dimana,



0,5   W = 1 3   rc  



4 



 icr  



(Pers, 7,76 Brownell and Young, 1959)



Dari tabel 5,7 Brownell untuk : = IDs + 2ts OD shell OD shell 30,436868 in Dipilih OD shell = 24 in Didapat : icr : 1,5 rc : 24 (Table 5.7 Brownell and Young,1959) Sehingga, W=



1,75



th =



0,19709099



Digunakan Tebal head standar (th) = 0,25 in Menghitung Tinggi Head (OA) OA b + th + sf dimana, 2 b = 2 ID rc  rc  icr    h  icr  2   b = 3,39221465



(Brownell and Young,1959)



Straight flange (sf) untuk Elliptical head adalah 2 in (Megyesy, 1983). Jadi, tinggi head (OA) : in OA = 5,642 0,47018455 ft 0,14331225 m



Mencari diameter pipa pemasukan dan pengeluaran : Pipa feed inlet separator Menghitung densitas feed: T = 96,97oC = 369,97 K 829,31648 𝑘𝑔/𝑚3 51,664956 𝑙𝑏/𝑓𝑡 3 0,2506789 cP 0,0002507 𝑁𝑠/𝑚2 28.210,349 kg/jam 7,8362079 kg/s 17,239657 lb/s



densitas feed : Viskositas feed: G



Menghitung Diameter Optimum : Di opt = 352,8 G0,52.μ0,03.ρ-0.37 66,759134 mm 6,6759134 cm 2,6283123 in Sehingga NPS OD ID A Sc



3 3,5 3,068 7,38 40



in in in in2



Menghitung Reynold Number : DG = 12995,32763 (turbulent) A  Pipa outlet liquid separator 966,1546758 𝑘𝑔/𝑚3 Menghitung densitas liquid: Viskositas liquid G



:



2,81E+00 cP 0,002807 𝑁𝑠/𝑚2 7788,623 kg/jam 2,163506 kg/s



Menghitung Diameter Optimum :



= 352,8 G0,52.μ0,03.ρ-0.37



Di opt



34,73682 mm 1,3675913 inch Sehingga NPS OD ID A Sc



1,25 1,66 1,38 1,5 40



in in in in2



0,03175 m 0,042164 m 0,035052 m



Menghitung Reynold Number : DG = 709,1358313 (turbulent) A  Menghitung Pressure drop liquid : f 0,025 ΔP liquid = 3,36 f L W2 (10-6)/d5 ρ Pipa outlet gas separator Menghitung densitas gas:10,880 Viskositas 1,20E-02 cP G



𝑘𝑔/𝑚3



1,20E-05 𝑁𝑠/𝑚2 20.309,949 kg/jam 5,6416526 kg/s



Menghitung Diameter Optimum : Di opt = 352,8 G0,52.μ0,03.ρ-0.37 255,34533 mm 10 inch Sehingga NPS OD ID A Sc



10 10,75 10,02 78,8 40



in in in in2



Menghitung Reynold Number :



DG A 



=



5,96E+04 (turbulent)



(App C-3 Foust)



SPESIFIKASI SEPARATOR Fungsi memisahkan uap dan liquid yang berasal dari vaporizer. Jenis Vertical Separator Kondisi Operasi T 96,970937 ℃ P 15 atm Dimensi Shell Diameter 2,49 ft 29,88 inch Tinggi 8,85 ft 106,2 inch Ketebalan 0,25 inch Tutup atas Bentuk elliptical dished head Bottom and head Tinggi 5,642 inch Tebal 0,25 inch Bahan konstruksi Stainless Steal AISI 316 Jumlah 1 buah



Produk(V)



5,642 in



106,2 in Umpan 1/ 4



Produk (L)



29,88in