Spesifikasi Alat Furnace [PDF]

Citation preview

Spesifikasi Alat Furnace ( halaman 116 s.d 119 ) Fungsi



: Mendekomposisi aseton menjadi metana dan keton pada suhu 700°C sebelum masuk reaktor (R-201)



Bentuk



: Rectangular box type furnace



Bahan konstruksi : Refractory dengan tube terbuat dari bahan chrome-nickel (25 % Cr, 20 % Ni, 0,35 – 0,45 % C grade HK-40) Data : Panas yang diperlukan



= 1921489,8213 kJ/jam = 1821213,7900 Btu/jam



Temperatur keluar



= 700 °C = 1292°F



Panas yang dilepaskan bahan bakar = 11733,3776 kJ/jam = 11121,0524 Btu/jam Massa solar yang diperlukan



= 41595,7307 kg/jam = 163,7627 kmol/jam = 91701,9479 lb/jam



Jumlah O2 yang diperlukan



= 2,4 x mol solar = 2,4 x 163,7627 kmol/jam = 393,0305 kmol/jam



Jumlah N2 yang diperlukan



= ( 79/21 ) x mol O2 = (79/21) x 393,0305 = 1478,5434 kmol/jam



Jumlah udara yang diperlukan



= 393,0305 + 1478,5434 = 1871,5739 kmol/jam = 1871,5739 kmol/jam x 28,84 kg/kmol = 53976,1923 kg/jam = 118995,9135 lb/jam



Radiant average flux



= 12000 Btu/jam.ft2



Q 2 =2 x average flux=2 x 12000=24000 Btu/ jam ft α A Cp Overall exchange factor ( ƽ ) = 0,57 Q 24.000 2 = =42105,2631 Btu / jam ft α A Cp ƽ 0,57



(Kern,1965)



Jika temperatur tube ts = 12912°F (700 °C) maka dari Fig 19.14 (Kern,1965) diperoleh temperatur flue gas keluar TG = 1900°F = 2359,67 R QF = 11121,0524 Btu/jam Udara dipanaskan awal (preheat) pada 400°F. o



Specific heat udara pada 400°F = 0,245 Btu/lbm. F o



QA



(Geankoplis,1997) o



= 118995,9135 lb/jam x (0,245 Btu / lbm F x 400 F) = 118995,9135 lb/jam x 82 Btu/lbm = 9757664,9068 Btu/jam



Asumsi : QR = QS = 0 QW



= 2 % QF = 0,02 x 11121,0524 = 222,4210 Btu/jam



QG



= W (1+G‟) Cav (TG –520) ''



G =



Massa solar yang diperlukan Massa Udara yang diperlukan



QG=91701,9479 x 1+



91701,9479 x 0,247 x (2359,67−520) 118995,9135



= 73780827,2957 Btu/jam Q



= QF + QA – Qw - QG = 64012263,7575 Btu/jam



Keterangan : Q



= Kebutuhan panas total (Btu/jam)



o QA = Panas sensibel di atas 60 F pada pembakaran udara (Btu/jam) o QR = Panas sensibel di atas 60 F pada resirkulasi gas bakar (Btu/jam) QS



o = Panas sensibel di atas 60 F pada steam yang digunakan (Btu/jam



QG = Panas yang meninggalkan furnace pada bagian gas bakar (Btu/jam) QF



= Panas yang dilepaskan bahan bakar (Btu/jam)



QW = Panas yang hilang melalui dinding furnace (Btu/jam) Perencanaan desain: OD tube



= 2 – 8 in



Bahan konstruksi = chrome-nickel (25% Cr, 20% Ni, 0,35–0,45% C grade HK-40)



Panjang tube



= 10 – 40 ft



Diambil: OD tube



= 7 in



Panjang tube



= 35 ft



Centre to centre distance = 8,5in = 35 ft x  x 7/12 ft = 64,1409 ft



Luas permukaan/tube Jumlah tube , Nt =



2



64012263,7575 =83,1663 buah ≈ 84 buah 12000 x 64,1409



Coba 84 tube Acp per tube=



85 x 35=24,7917 ft 2 12



Total  untuk single row refractory backed dari Fig. 19.11 Kern, hal: 688 dengan rasio dari centre to centre / OD 2



Acp / tube = 24,7917 ft x 0,99 = 24,5483 ft 



Acp



= 1,2143 diperoleh  = 0,99.



= 8,5/7



2



= 24,5483 ft x 84



2 2



= 2061,6750 ft



Permukaan refractory : 2



= 1275,4132 ft End walls Side walls



= 2 x 29,0417 x 21,9583 = 21,9583 x 35



Bridge walls Floor and



= 10,625 x 35 = 2 x 29,0417 x 35



arch



2



= 768,5417 ft



2



= 371,8750 ft



2



= 2032,9167 ft AT



2



= 4448,7464 ft 2



AR = AT - Acp = 4448,7464 – 2061,6750 = 2387,0715 ft AR 2387,0715 = =1,1578 α A Cp 2061,6750 L=



23 √ Vol. furnace 3



L=



23 √ 35 x 29,0417 x 21,9538=18,7703 ft 3



PCO₂



= 0,1084



PH₂O



= 0,1284



PCO₂.L



= 0,1084 x 18,7703 = 2,0347



PH₂O.L



= 0,1284 x 18,7703 = 2,3425



Dari Fig 19.12 dan Fig 19.13, Kern, hal: 693 dan 694 diperoleh: (q pada PCO2.L)TG = 10.000 Btu/jam.ft (q pada PCO2.L)ts = 2.700 Btu/jam.ft



2



(q pada PH2O.L)TG = 20.000 Btu/jam.ft (q p



ada PH2O.L)ts = 6.200 Btu/jam.ft



2



2



2



2



T (qb)TG =0,173 ε b G dan ε b=1,00 100 (qb)TG =53635,3585 4



(qb)ts =0,173 ε b



ts 100



(qb)ts =16287,5316 asumsi : % koreksi = 8 %



(Kern,1965)



Overall exchange factor ( ƽ ) pada ε G =0,5198 dan



AR =1,1578 α A Cp



Dari fig 19.15 Kern, hal : 700, diperoleh j = 0,7 ∑Q 64012263,7575 = =44355,2408 α A Cp. j 2061,6750 x 0,7 Karena haslinya mendekati



∑Q =44355,2408 maka desain dapat diterima α A Cp . ƽ