Rule of Thumb PAP

5/20/2018 Rule of Thumb PAP

1/32

Perancangan Alat Proses

1

RINGKASAN:RULEOFTHUMB

PERANCANGANALATPROSES

Disaduroleh

AsepHandayaSaputra

dari

ChemicalProcessEquipment

SelectionandDesign

StanlyM.Walas


2/32


2

KOMPRESORDANPOMPAVAKUM

1. Fan digunakan hingga tekanannya mencapai 3% (12 inc. air), blower

digunakanhingga tekanannyakurangdari40psig,dankompresoruntuk

tekananyang lebihbesar, tetapibatasanpenggunaan blowersecaraumum

termasukkedalambatasanpenggunaankompresor.

2. Pompavakum :untuk tipe reciprocatingpiston tekanannya turun sekitar1

Torr;rotarypistonsekitar0.001Torr;twoloberotarypistonsekitar0.0001Torr:

steamjetejector,untuk1stageturunsekitar100Torr,untuk3stagesekitar1

Torr,danuntuk5stagesekitar0.05Torr.

3.

Ejectoryangmemiliki3 stagemembutuhkan 100 lb steam/lbudarauntuk

menjagatekanan1Torr.

4.

tergantungtekananabsolut,Torr,danvolumperalatan,V(ft3),dimanaw=

kV2/3 lb/jam,dengan k = 0.2untukPbernilai lebih dari 90Torr, 0.08 3

untukP=20Torr,dan0.025untukPkurangdari1Torr.

5. THP (Theoritical adiabatic Horse Power) = [(SCFM)T1 / 8130a] [(P2/P1)a1],

dimanaT1

adalah

suhu

inlet

(OF+460)

dan

a

=

(k

1)/k,

k=Cp/Cv.

6.

SuhuoutletT2=T1(P2/P1)a

7. Untukmengkompresudarayangmemilikitemperatur100OF,k=1.4,rasio

kompresi = 3, daya teoritis yang dibutuhkan = 62 HP/juta ft3/hari, suhu

outletnyasekitar306OF.

8. Temperatur keluaran sebaiknya tidak melebihi 350400OF; untuk gas

diatomik(Cp/Cv

=

1.4)

rasio

kompresi

=

4.

9.

Di dalam unit multistage, rasio kompresi untuk setiap stage sebaiknya

sama,rasio=(Pn/P1)1/n,dengann=stage.


3/32


3

10.

Efisiensireciprocatingcompressor:65%untukrasiokompresi1.5,75%untuk

rasiokompresi2,dan8085%untukrasiokompresi36.

11.

Efisiensicentrifugalcompressor(6000100,000ACFMpadasuction):7678%

12.Rotarycompressormemilikiefisiensi70%,kecualitipe liquidlinersekitar50

%.


4/32


4

CONVEYORUNTUKPARTIKELPADATAN

1. Screwconveyorcocokdigunakanuntukmemindahkanpadatanabrasifpada

upincline20O.Conveyorinidapatdigunakanhinggaberjarak150ftConveyor

jenis ini yangberdiameter 12 inc. ini dapatmenangani laju alir sebesar

10003000ft3/jamdengankecepatanantara40s.d.60rpm.

2. Beltconveyordigunakanuntukkapasitastinggidanjarakjauh(1mil,tetapi

hanya beberapa ratus ft dalam sebuah plant), up incline maksimal 30O.

Conveyorjenis iniyangmemilikilebar24inc.dapatmembawa3000ft3/jam

dengankecepatan100ft/menit,tetapiuntukkecepatanlebihbesardari600

ft/menitcocok

digunakan

untuk

beberapa

bahan.

Konnsumsi

energinya

relatifrendah.

3. Bucket elevator : untuk transportasibahanbahan abrasifdan sticky secara

vertikal. Dengan kapasitas conveyor jenis ini sekitar 20 x 20 inc., dapat

membawa1000ft3/jamdengankecepatan100300ft/menit.

4.

Dragtypeconveyor(Redler)cocokdigunakanuntukjarakdekat.Kapasitas

jenisini

antara

3

19

in

2

dengan

laju

30

ft/menit

(fly

ash)

hingga

250

ft/menit

(grain).Kebutuhanenerginyatinggi.

5. Pneumaticconveyor:digunakanuntukkapasitastinggi,jarakdekat(400ft),

dan tranportasisecarasimultandaribeberapasumberkebeberapa tujuan.

Baik tekanan vakum maupun rendah (612 psig) dioperasikan dengan

batasan kecepatan udara antara 35120 ft/detik tergantung tekanan dan

material,kebutuhanudarasekitar17ft3/ft3padatanyangdipindahkan.


5/32


5

COOLINGTOWER

1. Airyangkontakdenganudaradibawahkondisiadiabatisakhirnyadingin

padatemperaturwetbulb.

2. Padaunitkomersil,90%penjenuhanudaradapatdikatakanlayak.

3. Ukuranrelatifcoolingwatersensitifterhadapperbedaanantaratemperatur

wetbulbdankeluaran:

T(OF) 5 15 25

Volum

relatif

2.4

1.00.55

4.

Pengisian tower memiliki struktur terbuka untuk meminimisasipressure

drop,secarastandartmaksimumnilainyasekitar2inair.

5. Laju sirkulasi air sekitar 14 gpm/ft2 dan laju udara sekitar 13001800

lb/(jam)(ft2)atau

300

400

ft/menit.

6. Towerberjenis aliranudara alami Chimneyassistedberbentuk hiperboloid

karenajenis inimemilikikekuatanyang lebihbesaruntukketebalanyang

diberikan;toweryangmemilikitinggi250ftmemilkitembokbetondengan

ketebalan 56 in. Cross section yang diperluas pada bagian puncak

membantudalamdispersiudaralembabkeluarkeatmosfir.

7.

Towerberjenis

aliran

udara

terinduksi

secara

countercurrent

paling

banyak

digunakan di dalam industri. Tipe ini mampu untuk mendinginkan air

hingga2OFdariwetbulb.


6/32


6

DISTILASIDANABSORBSIGAS

1. Distilasi merupakan metode pemisahan liquid yang paling ekonomis

dibandingkan dengan metode pemisahan lainnya seperti ekstraksi,

adsorpsi,dankristalisasi.

2.

Untuk campuran ideal, relative volatility adalah rasio tekanan uap 12 =

P2/P1.

3. Tekananoperasi towerseringditentukanoleh temperaturkondenser,100

120OFjikaairpendingin;ataudengantemperaturmaksimumreboileryang

diperbolehkan,150psigsteam,366OF.

4. Secaraekonomis,rasioreflux(R)optimum=1.2xRmin.

5.

Secaraekonomis,jumlahtray(N)optimummendekati2 xNmin.

6. Jumlah tray minimum dapat ditentukan dengan persamaan Fenske

Underwood:

Nm=log{[x/(1x)]ovhd/[x/(1x)]btms}/log

7.

Refluxminimum

(Rm)

untuk

campuran

biner

atau

pseudobiner

dapat

ditentukandenganpersamaanberikut,dimanaxD=1danD/Fadalahrasio

lajuprodukoverheaddanumpan:

RmD/F=1/(1), dimanakondisiumpanberadapadabubblepoint,

(Rm+1)D/F=/(+1), dimanakondisiumpanberadapadadewpoint.

8.

Dianjurkanmenambahkan faktorkeamanan10%untukjumlah trayyang

dihitung.

9. Pomparefluxdibuat25%dariukuranakhir.

10.Ukurantrayspacingyangdibuat2024in.


7/32


7

11.

EfisienpuncaktrayadalahpadahargavapourfactorFS=u(v)1/2padarange

11.2(ft/detik)(lb/ft3)1/2.RangeFSinimenentukandiametertower.Kecepatan

linier sekitar 2 ft/detik pada tekanan sedang dan 6 ft/detik pada kondisi

vakum.

12.Nilaioptimum faktorabsorbsiKremserBrown,A=K(V/L),adalahantara

1.252.

13.Pressuredroppertraysekitar0.1psi.

14.Efisiensitrayuntukdistilasihidrokarbonringandanlarutancairadalah60

90%;untukprosesstrippingdanabsorbsigasadalah1020%.

15.Sievetraymemilikiukurandiameterholesekitar0.255.0 in, luashole10%

daricrosssectionaktif.

16.Valve tray memiliki ukuran diameter hole 1.5 in dan masingmasing

dilengkapidengansebuah liftablecap,1214cap/ft2 crosssectionaktif. Valve

traybiasanyalebihmurahdarisievetray.

17.Bubblecap trayhanyadigunakan ketikaketinggian cairan yangdiinginkan

harusdijagapadarasioturndownyangrendah;dandapatdirancanguntuk

pressuredropyanglebihrendahdibandingkandengansievedanvalvetray.

18.Tinggi weir sekitar 2 in, panjang weir sekitar 75 % dari diameter tray,

maksimum laju liquid sekitar 8gpm/in weir; susunan multipassdigunakan

padalajuliquidyangtinggi.

19.Packing random cocok digunakan untuk tower yang memiliki diameter

kolomdi

bawah

3

in

dan

pressure

drop

rendah.

20.

Untuklajugassebesar500cfmgunakanpackingyangberukuran1in;untuk

lajugassebesar2000cfmataulebihgunakanpackingyangberukuran2in.

21.

Rasiodiametertowerdanpackingsebaiknya15:1.


8/32


8

22.

Karena faktor deformabilitas, packing yang berasal dari bahan plastik

digunakanuntukkedalamankolom1015ft(unsupported),untuklogam20

25ft.

23.Liquidredistributordibutuhkanuntuksetiap510diametertowerdenganpall

ring atau setiap 20 ft.jumlah aliran liquid sebaiknya 35/ft2 dalam tower

yangmemilikidiameterlebihbesardari3ft(beberapaahlimengatakan9

12/ft2),danlebihbanyakuntuktoweryangberdiameterlebihkecil.

24.

HETP (HeightEquivalenttoaTheoriticalPlate)untukuntukkontakuapcair

bernilai 1.31.8 ft untukjenispall ring yangberdiameter 1 in dan 2.53.0

untukpall

ring

yang

berdiameter

2

in.

25.

Packed tower sebaiknyadipoerasikankirakira70%dari lajufloodingyang

diberikanolehkorelasiSherwood,Lobo,d.l.l.

26.Refluxdrumbiasanyadiletakkanhorizontal,denganwaktu liquidholdup 5

menit.untukfasaliquidkedua,misalnyasistemhidrokarbonair,kecepatan

linierfasatersebut0.5ft/detik,dengandiameterminimal16in.

27.

Untuktower

yang

berdiameter

3

ft,

tambahkan

4

ft

pada

bagian

atas

untuk

melepaskanuapdan6ftpadabagianbawahuntukmengaturtinggicairan

danumpanyangberasaldarireboiler.

28.Ukuran ketinggian tower maksimal 175 ft karena pertimbangan pondasi

danfaktorangin.SelainitunilaiL/Dharuskurangdari30.


9/32


9

DRIVERDANPERALATANRECOVERYENERGI

1. Nilai efisiensi lebihbesar didapatkan pada mesin yangberukuran lebih

besar. Efisiensi motor 8595 %; steam turbine 4278 %;gas engine dangas

turbine2838%.

2.

Untuk daya di bawah 100 HP, motor listrik hampir digunakan secara

terpisah/eksklusifdandapatmenggerakanalathinggaberdaya20,000HP.

3. Motor induksi sangat terkenal. Synchronousmotordibuatuntukkecepatan

rendahsekitar150rpmdancocokdigunakanuntukreciprocatingcompressor

yangmemiliki kecepatan rendah, tetapi tidak dibuat untuk ukuran lebih

kecildari50HP.

4. Steam turbine untuk daya lebihbesar dari 100 HP. Kecepatannya dapat

dikontrol.Seringdioperasikansebagaialternatifpadakasuspowerfailure.

5. Combustion enginedan turbinedapatdigunakan terbataspada lokasi yang

terpencil.

6. Gas expander untuk recovery energi dapat dibenarkan pada kapasitas

beberaparatusHP;sebaliknyareduksitekananyangdibutuhkandidalam

prosesdipengaruhiolehthrottlingvalve.


10/32


10

DRYINGPADATAN

1. Rangewaktupengeringan adalahbeberapadetikpada spraydryer hingga

satujamataukurangpadarotarydryerdanbeberapajamataubeberapahari

padatunnelshelfataubeltdryer.

2. Continoustraydanbeltdryeruntukmaterialyangberukurankecil(granural)

ataupelletyangberukuran315mmmemilikiwaktupengeringanantara10

200menit.

3. Rotarycylindricaldryerberoperasidengankecepatansuperficialudarasekitar

110 ft/detik,kadangkadang lebihdari 35 ft/detikjikamaterialnyakasar.

Waktu tinggal (residence time) nya sekitar 590 menit. Holdup padatannya

sekitar 78 %. Cross section 85 % untuk tujuan perancangan. Pada aliran

countercurrent, temperatur gas keluar sekitar 1020OC di atas padatan.

Kecepatan putar yang digunakan sekitar 4 rpm, tetapi untuk produknya

sekitar15rpmdengandiametersekitar25ft.

4.

Drumdryeruntukpastadanslurryberoperasidenganwaktukontaksekitar

312

detik,

menghasilkan

kepingan/flake

dengan

ketebalan

1

3

mm

dengan

lajuevaporasi1530kg/m2.jam.Diameternyasekitar1.55.0ft;lajurotasinya

sekitar210rpm.Kapasitasevaporasiterbesarnyasekitar3000lb/jampada

aplikasiindustri.

5. Pneumatic conveying dryer secara normal digunakan untuk partikel yang

berdiameter 13 mm tetapi dapat pula digunakan untuk ukuran partikel

yangberdiameterlebihdari10mmketikakebanyakanuap(lembab)berada

di atas permukaan. Kecepatan udaranya 1030 m/detik. Waktu tinggal

(singlepass) sekitar 0.53.0detik, tetapinormalnyawaktu tinggal ratarata

termasuk recycle sekitar di atas 60 detik. Kebutuhan udaranyabeberapa

SCFM/lbprodukkering/jam.


11/32


11

6. Fludizedbeddryerberoperasipalingbaikuntukukuranpartikelberdiameter

sekitar 10 mm, tetapi untuk diameter lebih dari 4 mm telah diproses.

Kecepatan gas yang dua kali kecepatan fluidisasi minimum memenuhi

aturankeamanan

proses.

Pada

operasi

kontinyu,

waktu

pengeringan

sekitar

12menit cukup, tetapi untuk prosespengeringan secara batch,beberapa

produkfarmasidioperasikandenganwaktupengeringansekitar23jam.

7. Spray dryer: uap (lembab) yang berada di atas permukaan dihilangkan

selama5detik,dankebanyakanpengeringanselesaiselamakurangdari60

detik. Aliran paralel udara dan stock umumnya banyak digunakan.

Atomizing

nozzle

memiliki

bukaan

0.012

0.15

in

dan

beroperasi

pada

tekanan

3004000 psi. Kecepatan putar roda atomizing spray sekitar 20,000 rpm

dengankecepatanperiferal sekitar250600 ft/detik.Untuk nozzle,panjang

rasiodiameterdryersekitar45;denganrodaspray,rasionya0.51.0.Untuk

perancangan akhir, para ahliberkata, padapilot test dalam sebuah unit

sebaiknyadibuatberdiameter2meter.


12/32


12

EVAPORATOR

1. Long tube vertical evaporator dengan sirkulasi alami maupun paksa sangat

terkenal.Diametertubenyasekitar1963mmdanpanjangtubesekitar1230

ft.

2.

Padasirkulasipaksa,kecepatanlinierdidalamtubesekitar1520ft/detik.

3. Tingginyaboilingpointolehpadatanterlarutmenghasilkanperbedaan310OF

antaralarutandanuapjenuh.

4. Jika kenaikan tidik didih cukupbesar,jumlah evaporator yang dipasang

secaraseri46denganumpandiletakkandidepannya.

5.

Jikakenaikantidikdidihkecil,biayaminimumdiperolehdenganevaporator

yangdipasangsecaraseri810.

6. Padabackwardfeed,larutanyanglebihterkonsentrasidipanaskanolehsteam

yang bertemperatur paling tinggi sehingga pemanasan permukaan

dikurangi,tetapilarutanharusdipompadiantarastage.

7. SteamyangekonomisuntukjumlahNstagesekitar0.8N lbevaporasi/lb lb

steamkeluaran.

8. Tekanan steam interstage dapat didorong oleh steamjet compressor dengan

efisiensi2030%ataudengankompresormesindenganefisiensisekitar70

75%.


13/32


13

EKSTRAKSI,LIQUID LIQUID

1.

Fasa terdispersi sebaiknya berada dalam satu fasa yang memiliki laju volumetrik

yang lebih besar kecuali pada peralatan backmixing yang juga berada dalam satu

fasa tetapi memilki laju volumetrik yang lebih kecil. Karena holdup fasa kontinyu

biasanya lebih besar, maka fasa tersebut sebaiknya dibuat dari material yang kurang

berbahaya dan cukup murah.

2. Tidak ada aplikasi komersial yang diketahui dari proses refluks ke ekstraksi,

meskipun secara teori diinginkan (Treybal).

3.

Pengaturan mixer-settler dibatasi hingga lima stages. Mixing terlaksana dengan

impeler yang berputar atau pompa sirkulasi. Settler didesain pada asumsi bahwa

ukuran droplet sekitar 150m diameter. Pada vessel terbuka, waktu tinggal 30-60

menit atau kecepatan supervicialsekitar 0.5-1.5 ft/min diadakan di vessel. Efisiensi

stageekstraksi biasanya diambil 80%.

4.

Spray tower meski tingginya 20-40 ft tidak dapat dianggap memiliki fungsi lebih

dari satu stages.

5. Packed tower digunakan bila 5-10 stagesmencukupi. Pall ringdengan ukuran 1-1.5

in. adalah terbaik. Loadingfasa terdispersi tidak boleh melebihi 25 gal/(min)(sqft).

HETS 5-10 ft dimungkinkan. Fasa terdispersi harus didistribusikan kembali setiap 5-7 ft. Packed tower tidak memuaskan ketika tegangan permukaan lebih dari 10

dyn/cm.

6. Sieve tray towerhanya memiliki diameter lubang 3-8 mm Kecepatan yang melalui

lubang dijaga dibawah 0.8 ft/sec untuk menghinadri pembentukan dropyang kecil.

Redispersi kedua fasa pada tiap tray dapat didisain. Tray spacing adalah 6-24 in.

Efisiensi tray ada pada rentang 20-30%.

7. Pulsed packeddan sieve tray towerdapat beroperasi pada frekuensi 90 siklus/menit

dan amplitudo 6-25 mm. Pada towerdengan diameter besar, HETS sekitar 1m telah

diselidiki. Tegangan permukaan sebesar 30-40 dyn/cm tidak memiliki efek yang

merugikan.

8. Reciprocating tray tower dapat memiliki diameter lubang 9/16 in. , 50-60 area

terbuka, panjang stroke0.75 in., 100-150 strokes/min, plate spacingbiasanya 2 in.


14/32


14

tetapi pada rentang 1-6 in. Pada towerdengan diameter 30 in., HETS adalah 20-25

in. dan aliran keluar adalah 2000 gal/(hr)(sqft). Daya yang dibutuhkan lebih kecil

daripada yang dibutuhkanpulsed tower.

9.

Rotating disk contactor atau rotary agitated tower lainnya merealisasi HETS pada

rentang 0.1-0.5 m. Efisiensi Kuhni terutama dengan cakram pelubang dari 40 % luas

permukaan bebas memiliki HETS 0.2 m dan kapasitas 50 m3/m2hr.


15/32


15

FILTRASI

1. Prosesdiklasifikasiolehlajupembentukancakedisebuahlaboratoryvacuumleaf

filter:cepat0.110.0cm/sec;medium,0.110.0cm/min;lambat,0.110.0cm/hr.

2.

Filtrasi secara kontinu tidakboleh dicobajika cake dengan ketebalan 1/8 in.

tidakdapatdibentukkurangdari5menit.

3. Filtrasisecaracepatterlaksanadenganbelts,topfeeddrums,atausentrifugejenis

pusher.

4. Filtrasi dengan laju medium terlaksana dengan sentrifuge tipe vacuum drum

ataudisksataupeeler.

5.

Filtrasi sluri yang lambat ditangani dalam filterbertekanan atau sentrifuge

sedimentasi.

6. Penjelasan dengan pembentukan cake yang tidak dapat diabaikan terlaksana

dengancartridge,drumberlapis,ataufilterpasir.

7. Tes laboratorium disarankan ketika permukaan filter diharapkan melebihi

beberapameterpersegi,ketikapencuciancakeyangkritis,ketikapengeringan

cakemenjadimasalah,ataupelapisanmungkindiperlukan.

8. Untukbijihdanmineral tanahyangbaik, laju filtrasirotarydrumsekitar1500

lb/(day)(sqft),pada20rev/hrdan1825in.Hgvakum.

9. Padatankasardankristaldapatdifiltrasipadalaju6000lb/(day)(sqft)pada20

rev/hr,26in.Hgvakum.


16/32


16

FLUIDISASIPARTIKELDENGANGAS

1. Yang termasuk properti dari partikel yang membantu untuk melancarkan

fluidisasi :bentukbulat atau halus, kekuatan yang cukup untuk menahan

kikisan,ukuranpada rentangdiameter 50500m, spektrumukurandengan

rasioterbesardanterkecildalamrentang1025.

2. Katalis perengkahan adalah anggota dari kelas yang luas yang

dikarakterisasikan oleh diameter 30150 m, densitas 1.5 g/mL atau lebih,

ekspansibedyangdapatditerima sebelum fluidisasiberlangsung,kecepatan

gelembung minimum lebih besar dari kecepatan fluidisasi, dan pelepasan

gelembungyang

cepat.

3.

Partikel fluidisasisecarahalus lainnyadilambangkandenganpasirkasardan

beadskacayangkeduanya telahditelitidikebanyakan laboratorium.Ukuran

mereka pada rentang 150500 m, densitas 1.54.0 g/mL, ekspansibed yang

kecil,kirakirasamadenganmagnitudedarikecepatangelembungminimum

dan kecepatan fluidisasiminimum,danjugamemilikipelepasan gelembung

yangcepat.

4.

Partikelkohesifdanpartikeldenganbesar1mmatau lebihtidak terfluidisasi

denganbaikdanbiasanyadiprosesdengancaralain.

5.

Hubungan kasar telah ditemukan antara kecepatan fluidisasi minimum,

kecepatan gelembung minimum, dan tinggi pelepasan. Lagi pula pakar

menyarankanbahwa desain sebenarnya akanberdasarkan atas kinerjapilot

plant.

6.

Operasipraktisdilakukanpadakecepatan fluidisasiminimumkelipatandua

atau lebih. Dalam reaktor, material yang keluar diperoleh kembali dengan

siklon dan dikembalikan ke proses. Pada dryers, partikel yangbagus kering

palingcepatsehinggamaterialyangkeluartidakdirecycle.


17/32


17

PENUKARPANAS

1. Ambilaliranberlawananarahyangnyatadalamshellandtubeexchangersebagai

basis.

2. TubestandarmemilkiOD3/4in.triangularspacing1in.,danpanjang16ft;shell

dengan diameter 1 ft mengakomodasi 100 sqft ; diameter 2 ft, 400 sqft ;

diameter3ft,1100sqft.

3. Sisi tube untuk fluida yang menyebabkan korosi,fouling, scaling dan fluida

bertekanantinggi.

4.

Sisishelluntukfluidayangkentaldanuntukmengkondensasifluida.

5. Pressuredropadalah1.5psiuntukmendidihkandan39psiuntukkeperluan

lain.

6. Temperaturminimummendekati20 0Fdenganpendinginnormal,10 0Fatau

lebihkecildenganrefrigeran.

7. Temperaturairmasukadalah900F,temperaturkeluaranmaksimum1200F.

8.

Koefisien

pertukaran

panas

untuk

tujuan

estimasi,

Btu/(hr)(sqft)(0

F)

:

air

ke

cairan,150;kondenser,150;cairankecairan,50;cairankegas,5;gaskegas,5

;reboiler,200.Fluksmaksimumdalamreboiler,10,000Btu/(hr)(sqft).

9. Doublepipeexchangerkompetitifpadakerjayangmembutuhkan100200sqft.

10.Compact(flateandfin)exchangermemiliki350sqft/cuft,dankirakiraempatkali

transferpanasnyadariunitshellandtubepercuft.

11.

Plateand

frame

exchanger

cocok

untuk

operasi

yang

bersih,

dan

lebih

murah

25

50%ddalamkonstruksibajadaripadaunitshellandtube.

12.Aircooler :ODtubeadalah0.751.00 in. totalpermukaanberfin1520sqft/sqft

permukaan terbuka, U = 80100 Btu/(hr)(sqft permukaan terbuka)(0F), daya

masukankipas25HP/(Mbtu/hr),mendekati500Fataulebih.


18/32


18

13.Firedheaters:lajuradiasi,12,000Btu/(hr)(sqft);lajukonveksi,4000;kecepatan

minyakdinginditube,6ft/sec;mendekatitransferpanasyangsamadalamdua

bagian;efisiensitermal7075%;temperaturfluegas2503500Fdiatasmasukan

umpan;temperatur

stack

gas

650

950

0F.


19/32


19

INSULASI

1. Sampai6500F,kebanyakandigunakan85%magnesia.

2. Sampai160019000F,digunakancampuranasbesdantanahdiatomik.

3. Refraktorikeramikpadatemperaturyanglebihtinggi.

4. Perlengkapankriogenik(2000F)bekerjauntukinsulasidenganporiporiyang

baikdimanaakanmemerangkapudara.

5. Ketebalanoptimumbervariasidengan temperatur : 0.5 in.pada 200 0F, 1 in.

pada4000F,1.25in.padaa6000F.

6.

Padakondisi

berangin

(7.5

miles/hr),

dibenarkan

untuk

menambah

ketebalan

1020%.

PENCAMPURANDANPENGADUKAN

1. Agitasi yang ringan dicapai dengan mensirkulasikan cairan dengan impeler

padakecepatansuperfisialsebesar0.10.2ft/sec,danagitasiintensifsebesar0.7

1.0ft/sec.

2. Intensitasdariagitasidenganimpelerdalamtangkiberpenghalangdiukuroleh

masukandaya,HP/1000gal,dankecepatantipimpeler:

Operasi HP/1000gal Tip speed

(ft/min)

Pencampuran 0.20.5

ReaksiHomogen 0.51.5 7.510

Reaksi dengan Pertukaran

Panas

1.55.0 10.15


20/32


20

Campurancairancairan 5 1520

Campurancairangas 5.10 1520

Slurry

10

3. ProporsirelatiftangkiberpengadukterhadapdiameterD:ketinggiancairan=

D;diameterimpelerturbin=D/3;ketinggianimpelerdiatasdasar=D/3 ;lebar

bilahimpeler=D/15;empatpenghalangvertikaldenganlebar=D/10.

4. Balingbalingdibuatmaksimum18in.,impelerturbinsampai9ft.

5.

Gelembunggas

muncul

di

dasar

vessel

akan

terjadi

di

agitasi

ringan

pada

kecepatansuperfisialgas1ft/min,agitasiyangberatpada4ft/min.

6. Suspensipadatandengansettlingvelocitysebesar0.003ft/secdilaksanakanbaik

dengan impeler turbin atau impelerbalingbaling, tetapijika settling velocity

diatas0.15ft/secdiperlukanagitasiintensifdenganbalingbaling.

7.

Dayauntukmencampurkan gasdan cairanbisa lebih kecil 2550%daripada

dayayang

diperlukan

untuk

mencampurkan

cairan

saja.

8.

Inline blender memadai ketika waktu kontak kedua atau dua mencukupi,

denganmasukandaya0.10.2HP/gal.


21/32


21

PEMBESARANUKURANPARTIKEL

1. Metode utama dari pembesaran ukuran partikel adalah : kompresi menjadi

butiran,diekstrusi (dibentukdenganmengeluarkannyamelalui lubang kecil)

melalui cetakan dilanjutkan dengan pemotongan atau pemecahan menjadi

ukuranyangdiinginkan,pembutiranmaterialcairdiikutidengansolidifikasi,

aglomerasi dibawah kondisi berputar atau bisa juga pada kondisi teraduk

denganatautanpabahanpengikat.

2. Rotatingdrumgranulatormemiliki rasiopanjangdandiameter 23, kecepatan

1020 rpm, sudut sebesar 100. Ukuran dikendalikan oleh kecepatan, waktu

tinggal,dan

jumlah

pengikat;

pada

umumnya

berdiameter

2

5

mm.

3.

Rotarydiskgranulatormenghasilkanlebihbanyakprodukyanghampirseragam

dibandingdrumgranulator.Fertilizerdibuat1.53.5mm ;bijihbesiberdiameter

1025mm.

4.

Pemadatan bergulung dan pembriketan dilakukan dengan penggulung

berkisardaridiameter130mmdengan lebar50mmhinggadiameterdengan

lebar550

mm.

Ekstrudat

dibuat

dengan

ketebalan

1

10

mm

dan

dikurangi

hingga ukuran yang diperlukan oleh proses manapun seperti umpan mesin

pembuattabletataukedryer.

5.

Tablet dibuat dimesin rotary kompresor yangmengkonversikanbubuk dan

butiranmenjadi seragamukurannya.Diametermaksimumumumnya sekitar

1.5 in., tetapi ukuran khusus hingga diameter 4 in. mungkin saja. Mesin

beroperasi pada 100 rpm atau sekitar itu dan membuat hingga 10,000

tablet/min.

6. Ekstrudermebuatpeletdenganmemaksabubuk,pasta,dan lelehanmelalui

cetakandlanjutkandenganpemotongan.Screw8 in.memilikikapasitas2000

lb/hr dari plastik cair dan dapat mengekstrudat pipa tabung pada 150300


22/32


22

ft/mindanuntukmemotonghinggasekecilpencucipada8000/min.Penggiling

ekstrusi ring pellet memiliki diameter lubang 1.632 mm. Laju produksi

mencakuprentang30200lb/(hr)(HP).

7. Prilling tower mengkonversikan material cair menjadi droplet dan

memungkinkannya untuk tersolidkan dengan mengontakkan dengan aliran

udara. Digunakan tower setinggi 60 m. Secara ekonomi proses menjadi

kompetitifdenganprosespembutiran lainketikakapasitasmencapai 200400

ton/day. Sebagai contoh prill amonium nitrat berdiameter 1.6.5 mm pada

rentang595%.

8.

Pembutirandengan

fluidized

bed

dilakukan

di

bed

yang

dangkal

sedalam

12

24

in. pada kecepatan udara 0.12.5 m/s atau tiga kali kecepatan minimum

fluidisasi, dengan laju evaporasi 0.0051.0 kg/m2sec. Satu produk memiliki

rentangukurandiameter0.72.4mm.


23/32


23

PEMIPAAN

1. Kecepatanjalurdanpressuredrop,dengandiameterjalurDdalaminci;discharge

pompacairan,(5+D/3)ft/sec,2.0psi/100ft;suctionpompacairan,(1.3+D/)ft/sec,

0.4psi/100ft;steamataugas,20Dft/sec,0.5psi/100ft.

2. Controlvalvemembutuhkansetidaknya10psidropuntukkontrolyangbagus.

3. Globe valve digunakan untuk gas, diperlukan kontrol dan penutup ketat

dimanapun.

4. Gatevalvedigunakanuntukkeperluanlainnya.

5.

Fitting

dengan

sekrup

ddigunakan

hanya

jika

ukuran

1.5

in.

dan

yang

lebih

kecildariitu,bisajugadenganflangeataupengelasan.

6. Flangedanfittingdibuatperingkat150,300,600,900,1500,atau2500psig.

7. Nomorschedulepipamendekati=1000P/S,,dimanaPadalahtekananinternal

psigdanSadalahtegangankerjayangdiperbolehkan(sekitar10,000psiuntuk

A120bajakarbonpada5000F).Padaumumnyaschedule40.


24/32


24

POMPA

1. Daya untuk memompa cairan; HP = (gpm)(psi difference)/1714)(fractional

efficiency). Normalpump suctionhead (NPSH)daripompa harusmelebihidari

angka tertentu, tergantung pada jenis pompa dan kondisinya, jika ingin

menghindari kerusakan. NPSH = (tekanan pada mata impelertekanan

uap)/(densitas).Rentangyangumumadalaah420ft.

2.

Kecepatan spesifik Ns = (rpm)(gpm)0.5/(head in ft)0.75. Pompa mungkin rusak

jika melewati batas tertentu dari Ns, dan efisiensi terbaik pada beberapa

rentang.

3.

Pompa sentrifugal ; Single stage utnuk 15000 gpm, head maksimum 500 ft ;

multistageuntuk2011,000gpm,maksimumhead5500 ft.Efisiensiadalah45%

pada100gpm,70%pada500gpm,80%padaa10,000gpm.

4. Pompaaksialuntuk20100,000gpm,head50,000ft,efisiensi5080%.

5. Pompareciprocatinguntuk1010,000gpm,headmaksimum1,000,000ft.Efisiensi

70%pada10HP,90%pada500HP.


25/32


25

REAKTOR

1. Lajureaksidalamsetiaptahapawalharusdilaksanakandi laboratorium,dan

waktu tinggal atau spacevelocitydandistribusiprodukpada saatyang sama

harusditemukandalampilotplant.

2.

Dimensipartikelkatalisadalah0.1mmdalamfluidizedbed,1mmdalamslurry

bed,dan25mmdalamfixedbed.

3. Proporsi optimum dari reaktor tangki berpengaduk adalah dengan tinggi

cairanyangsetaradengandiametertangki,tetapipadatekanantinggiproporsi

yanglebihrampingadalahekonomis.

4. Masukandayaketangkireaksihomogenberpengadukadalah0.51.5HP/1000

gal,tetapitigakalidarijumlahiniketikapanasakanditransfer.

5. SifatCSTR(ContinousStirredTankReactor)idealdigunakansebagaipendekatan

ketika waktu tinggal ratarata 510 kali dari waktu yang dibutuhkan untuk

mencapai homogenitas, yang dilakukan dengan 5002000 revolusi dari

pengadukyangdidisainmencukupi.

6. Reaksibatchdilakukandalamtangkiberpengadukuntuklajuproduksiharian

yangkecilataujikawaktu reaksi lamaataujikabeberapakondisiseperti laju

umpanatautemperaturharusdiprogramdengansuatucara.

7.

Reaksicairandanslurryyangrelatif lambatdilakukandi tangkiyangdiaduk

kontinu. Empat atau lima baterai yang disusun seri adalah yang paling

ekonomis.

8.

Reaktortubular

flow

cocok

untuk

laju

produksi

tinggi

pada

waktu

tinggal

yang

sebentar (detik ataumenit)dandibutuhkan transferpanas yang substansial.

Kemudiandigunakankonstruksitubeyangdapatdisisipkanataushellandtube.


26/32


26

9.

Padareaktorpackedkatalisbutiran,distribusiwaktutinggalseringtidak lebih

baikdaripadalimastagebateraiCSTR.

10.

Untukkonversidibwah sekitar 95%dari kesetimbangan,performadari lima

stagebateraiCSTRmendekatiplugflow.


27/32


27

REFRIGERASI

1. Satutonrefrigerasiadalahmemindahkan12,000Btu/hrpanas.

2. Padaketinggiantemperaturyangbervariasi:0500F,garamdingindanlarutan

glikol;50400F,amonia,freon,butane;150 500F,ethaneataupropane.

3. Refrigerasiterkompresidengankondenser1000FmemerlukanHP/tonberikut

padaberbagaiketinggiantemperatur:1.24pada200F;1.75pada00F;3.1pada

400F;5.2pada800F.

4. Dibawah800F,diperlukancascadedariduaatautigarefrigeran.

5.

Pada

kompresi

single

stage,

rasio

kompresi

dibatasi

hingga

4.

6. Padakompresimultistage,ekonomiditingkatkandenganflashingdanrecycling

diantarastage,sehinggadisebutoperasipengekonomis.

7. Refrigerasi absorpsi (amonia sampai 0 0F, litium bromida hingga +45 0F)

adalahekonomisketikabuangansteamtersediapada12psigatausekitaritu.


28/32


28

PEMISAHANUKURANPARTIKEL

1. Grizzliesyangkonstruksinyaterdiridaripalangpararelpadajarakyangcukup

digunakanuntukmemisahkanprodukyangdiameternyalebihbesardari5cm.

2.

Saringan silinder yang berputar berotasi pada 1520 rpm dan dibawah

kecepatankritis;cocokuntukpenyaringanbasahataukeringpadarentang10

60mm.

3. Penyaring datar yang bergetar atau dikocok atau dipengaruhi bola yang

melompatlompat. Penyaring cenderungbergetar pada 6007000 strokes/min

dandigunakanuntuk38mkebawahmeskipunkapasitasturundengantajam

dibawah 200 m. Penyaring reciprocatingberoperasi dalam rentang 301000

strokes/mindanmenanganiukurandibawah 0.25mmpada kecepatan yang

lebihtinggi.

4. Ayakanberputarberoperasipada500600rpmdancocokuntukrentang12mm

hingga50m.

5. Pengkategorian udara dipilih untuk ukuran yang bagus karena saringan

dengan150

mesh

dan

finer

mudah

rusak

dan

lambat.

6.

Kategoribasahkebanyakandigunakanuntukmembuatdua rentangproduk,

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

mungkinsebesar220%ataulebih.

7.

Hidrosiklonmenanganihingga 600 cuft/mindandapatmemisahkanpartikel

dalam rentang 3005 m dari suspensi terlarut. Dalam sebuah kasus, unit

berdiameter20in.memilikikapasitas1000gpmdenganpressuredropsebesar5

psidanpotonganantara50150m.


29/32


29

UTILITAS:SPESIFIKASIUMUM

1. Steam:1530psig,2502750F;150psig,3660F;400psig,4480F;600psig,4880F

ataudengansuperheat1001500F.

2.

Airpendingin:Suplaipada80900Fdaricoolingtower,kembalipada1151250F

;airlautyangkembalipada1100F,airdengansifattertentuyangkembaliatau

kondensatsteamdiatas1250F.

3. Suplaiudarapendinginpada85950F;temperaturmendekatiproses,400F.

4. Udaraterkompresipada45,150,300,atau450psig.

5.

Udara

instrumen

pada

45

psig,

titik

embun

00

F.

6. Bahanbakar :gas sebesar 1000Btu/SCFpada 510psig, atauhingga 25psig

untukbeberapatipeburner;cairanpada6millionBtu/barrel.

7. Fluidapenukarpanas :petroleumoildibawah6000F,Dowthermsdibawah750

0F,leburangaramdibawah11000F,directfireatautenagalistrikdiatas4500F.

8. Tenagalistrik:1100HP,220550V;2002500HP,23004000V.


30/32


30

VESSEL(DRUMS)

1. Drum adalah vessel yang relatif lebih kecil untuk menyediakan kapasitas

mendesakataupemisahandarifasaentrained.

2. Drumcairanbiasanyahorisontal.

3. Pemisahgas/cairanbentuknyavertikal.

4. Panjang/diameteryangoptimum=3,tetapidalamrentang2.55.0adalahbiasa.

5. Waktuuntukmenahanadalah5menituntukmengisi setengahpenuhuntuk

reflux drum, 510 menit untuk produk yang menjadi umpan untuk tower

lainnya.

6. Drumumpandapur,30menituntuksetengahpenuhdiperbolehkan.

7. Knockoutdrumsebelumkompresorsebaiknyatidakbolehlebihdari10kalidari

volumecairanyangmelaluinyauntuksetiapmenitnya.

8. Pemisahcairan/cairandidisainuntuksettlingvelocity23in./min.

9.

Kecepatangaspadapemisahgas/cairan, sec/1/ ftV VL = dengank=0.35

denganmeshdeentrainer,k=0.1tanpameshdentrainer.

10.Pemisahan entrainmentdari99%dicapaidenganketebalan meshpaddari412

in.;ketebalan6in.populer.

11.

Untukpadvertikal,nilaidarikoefisiendariLangkah 9dikurangioleh faktor

2/3.

12.

Performa yangbagus dapat diharapkan pada kecepatan 30100% dari hasil

perhitungandengankyangdiberikan;75%populer.

13.

Jarakpelepasanyangcocokadalah618in.sebelumpaddan12in.diataspad.


31/32


31

14.

Siklonseparatordapatdidisainuntukpengumpulan95%partikelberukuran5

m, tetapibiasanya hanya droplet yang lebihbesar dari 50 m yang perlu

dipisahkan.

VESSEL(BERTEKANAN)

1.

Temperaturdisainantara200Fdan6500Fadalahdiatastemperaturoperasi;

margin aman yang lebih tinggi digunakan diluar rentang temperatur yang

diberikan.

2.

Tekanan disain adalah 10% atau 1025 psi melebihi tekanan operasi

maksimum, yang mana lebih besar. Tekanan operasi maksimum, pada

gilirannya,diambilsebesar25psidiatasoperasinormal.

3. Tekanan disain dari vessel yangberoperasi pada 010 psig dan 6001000 0F

adalah40psig.

4.

Untukoperasivakum,tekanandisainadalah15psigdanvakumpenuh.

5. Ketebalanminimumdindinguntukketegaran :0.25 in.untukdiameter42 in.

dandibawahnya,0.32in.untukdiameter4260in.,dan0.38in.untukdiameter

lebihdari60in.

6. Korosiyangdiperbolehkan0.35 in.untukkondisikorosiyangdiketahui,0.15

untukalirannonkorosif,dan0.006in.untuksteamdrumdanpenerimaudara.

7.

Tegangankerjayangdiperbolehkanadalahseperempatdarikekuatanultimate

darimaterial.

8. Teganganmaksimal yang diperbolehkanbergantungdengan tajam terhadap

temperatur.


32/32


32

Temperature(0F) 20650 750 850 1000

Low alloy steel SA203

(psi)

18,750 15,650 9550 2500

Type302stainlesssteel 18,750 18,750 15,900 6250

VESSEL(TANGKIPENYIMPANAN)

1.

Untukyangkurangdari1000gal,gunakantangkivertikaldengankakikaki.

2.

Antara1000dan10,000gal,gunakantangkihorisontaldengansupportbeton.

3. Diatas10,000gal,gunakantangkivertikaldenganpondasibeton.

4. Cairanmengacukebreathinglossesdapatdisimpandalam tangkidenganatap

mengapungataumengembanguntukkonservasi.

5.

Freeboardadalah15%dibawahkapasitas500galdan10%diataskapasitas500

gal.

6.

Kapasitastigapuluhhariseringdispesifikasiuntukbahanmentahdanproduk,

tetapitergantungpadajadwalperlengkapantransportasipenghubung.

7. Kapasitas tanki penyimpanan paling tidak 1.5 kali dari ukuran dari

perlengkapantransportasipenghubung;sebagaicontoh,truktangki7500gal,

34,500galmobiltangki,dankapasitastongkangdantankeryangtidakterbatas

secaravirtual.

Documents

Rule of Thumb PAP