Tugas Perancangan Decanter [PDF]

Citation preview

PERANCANGAN UNIT DECANTER Tugas I: ICE 212 – Mekanika Fluida dan Partikel Dosen: Ratna Frida Susanti, Ph.D.



Nama Kelompok:



Miki Suharman



(2014620073)



Juan Christopher



(2014620081) Kelas: E



PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN BANDUNG 2018



I.



Soal yang diberikan



Sebuah alat pemisah minyak dan air (decanter), digunakan untuk memisahkan hidrokarbon dan air yang dihasilkan dari reaksi Fischer Tropsch. Jika decanter beroperasi pada 270oC, dan datadata yang diperoleh adalah Densitas hidrokarbon pada 270oC Laju alir molar air Laju alir molar hidrokarbon Berat molekul rata-rata hidrokarbon Viskositas hidrokarbon



= 512,018 Kg/m3 = 84,779 Kgmol/hr = 2953,921 Kmol/hr =145 Kg/Kmol = 0,167 centipoise.



Properti liquid water dicari pada kondisi jenuhnya (kondisi saturation) (1) (2) (3)



Pelajari literatur dan gambarkan alat decanter dan bagian-bagiannya Carilah persamaan di literature dan ujilah mana fase terdispersi dan mana fase kontinyu Tentukan spesifikasi alat decanter yang diperlukan untuk pemisahan tersebut dan isikan dalam spec sheet di table. Jelaskan cara perhitungannya dan asumsi-asumsi yang digunakan



II.



Jawab



1. Gambar alat decanter dan bagian-bagiannya yaitu:



Sumber yang diambil: http://www.dccleaningsystem.com/working-principle-and-features-ofdecanter-centrifuge/



2. Persamaan yang digunakan ialah: ψ=



QL ρL μH 0,3 ( ) QH ρH μL



Di mana: QL = Volumetric flow rate light stream, m3/jam QH = Volumetric flow rate heavy stream, m3/jam ρL = Densitas light stream, kg/m3 ρH = Densitas heavy stream, kg/m3 μL = Viskositas light stream, Nms/m2 μH = Viskositas heavy stream, Nms/m2 Berikut merupakan tabel penentuan fase terdispersi dan fase kontinu berdasarkan nilai ψ (Walas, 2005) ψ < 0,3 0,3-0,5 0,5-2,0 2,0-3,3 3,3



Hasil Light phase always dispersed Light phase probably dispersed Phase inversion probable, design for worst case Heavy phase probably dispersed Heavy phase always dispersed



Data yang diperoleh dari soal sebagai berikut (Geankoplis, 3rd Edition): Hidrokarbon



Air



Densitas 270°C (kg/m3)



512,018



765,889



Laju alir molar (kmol/h)



2953,921



84,779



Berat Molekul (kg/kmol)



145



18



Laju alir massa (kg/h)



428318,545



1526,022



Laju alir volumetrik (m3/h)



836,5302489



1,992484551



0,000167



0.000108254



Viskositas (kg/m.s)



Untuk menentukan heavy phase dan light phase, dapat dilihat dari besarnya densitas. Densitas



yang lebih besar akan disebut sebagai heavy phase dan densitas yang lebih kecil akan disebut sebagai light phase. Pada soal ini, dapat dilihat bahwa densitas air lebih besar dibandingkan dengan densitas hidrokarbon, sehingga dapat disimpulkan bahwa air adalah heavy phase dan hidrokarbon adalah light phase. Selain itu dapat ditentukan juga nilai ψ sebagai berikut: ψ=



QL ρL μH 0,3 ( ) QH ρH μL



836,5302489 m3/h 512,018 kg/m3 𝑥 0.000108254 kg/m. s 0,3 ψ= ( ) 1,992484551 m3/h 765,889 kg/m3 𝑥 0,000167 kg/m. s ψ = 326,6936931 karena nilai ψ > 3,3 maka heavy phase selalu terdispersi 3. Spesifikasi Alat Decanter:







Laju alir volumetrik total (Q) = Q air + Q hidrokarbon = 1,992484551 m3/h + 836,5302489 m3/h = 838,5227335 m3/h







Waktu tinggal (𝜏) =



100 μ ρA−ρB



=



100 . 0,167 cP (765,889−512,018)kg/m3



= 0,06578 h







Volume cairan = τ . Q = 0,06578 h . 838,5227335 m3/h = 55,15802541 m3







Volume decanter =



Volume cairan



*)



0,95



*)



Rule of Thumb dari decanter ialah 0,95 (McCabe, 1993) =



55,15802541 𝑚3 0,95



= 58,06107938 m3 



Volume decanter = 58,06107938 m3 1 4







𝜋 𝐷2 5𝐷 = 58,06107938 m3



(Rule of Thumb L/D = 5)



Diameter (D)



= 2,455438 m



Panjang (L)



= 5D = 12,27189821 m



Ketinggian cairan (Zt) = Diameter decanter . 0,9**) **)



Rule of Thumb dari ketinggian cairan pada decanter ialah 0,9 (McCabe, 1993) = 2,455348 m . 0,9 = 2,2098132 m







Ketinggian aliran air (Za1)



= 0,5 Zt = 0,5 . 2,2098132 m = 1,1049066 m







Ketinggian aliran hidrokarbon (Zb) = Za1 = 1,105 m



Specification sheet decanter (Satuan SI) Alat pemisah Minyak-Air Flow rate



838,5227335 m3/h



Fase kontinyu



Hidrokarbon (836,5302489 m3/h)



Fase terdispersi



Air (1,992484551 m3/h) Spesifikasi



Volume vessel



55,15802541 m3



Tinggi Vessel



2,455348 m



Ketinggian cairan



2,2098132 m



Ketinggian airan hidrokarbon



1,105 m



Ketinggian aliran air



1,105 m



Waktu tinggal



0,06578 h