TUGAS UKD 4PERANCANGAN REAKTOR

PEMBUATAN TRIOXANE DARI FORMALDEHIDKAPASITAS 30.000TON/ TAHUNDosen Pengampu : Ir. Arif Jumari, M.Sc

Disusun Oleh :Intan Khotimah (I0512028)

TUGAS ALATMereaksikan formaldehid (CH2O) menjadi trioxan (C3H6O3) dengan katalis asam sulfat

(H2SO4).

JENIS ALATReaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB).

KONDISI OPERASI

Fasa : Cair Temperatur : 90 oC Tekanan : 1 atm Waktu tinggal : 2,83 jam Kondisi : non-adiabatik dan

isothermal Katalis : H2SO4

REAKSI YANG TERJADIReaksi trimerisasi :

MEKANISME REAKSI

TINJAUAN TERMODINAMIKA

Komponen Harga ∆Hf (kJ/mol) Harga ∆ Gf(kJ/mol)

Formaldehid (CH2O) –115,871 –109,91

Trioxan (C3H6O3) –465,991 –337,22

∆ = ∆ produk – ∆ reaktan = ∆ trioxan – ∆ formaldehid = –465,991 – 3 (–115,871) = –118,378 kJ/mol

Karena harga ∆H363 negatif, maka reaksi bersifat eksotermis

TINJAUAN KINETIKA

dimana:Ea = Energi aktivasi (1,11 x 105 J/mol)A = Konstanta (4,78 x 1015)Treff = 298,15 Kn = 1R = Konstanta gas ideal (8,314472 J/mol K)(US Patent 4504670)

NERACA MASSA

1 (Umpan

2

3

KomponenInput Output

kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jamCH2O 4734,85 157,83 946,97 31,57

H2O 3120,33 173,35 3120,33 173,35

C3H6O3 0,00 0,00 3787,88 42,09

CH3OH 39,46 1,23 39,46 1,23

H2SO4 157,83 1,61 157,83 1,61

Total 8052,46 334,02 8052,46 249,85

MENGHITUNG KECEPATAN REAKSI

A B-rA = kCA

-rA = kCA0(1-XA)

–rA sebesar 0,00487 kmol/Ls atau 17,5195 kmol/L·jam

NERACA PANASInput = Output

Panas masuk + Panas Reaksi = Panas Keluar + Panas pendingin

1903727,4804 + 5922164,1479 = 1540890,02 + Panas Pendingin

Panas Pendingin = 6285001,6001 kJ/jam

WAKTU TINGGAL DALAM REAKTOR

= 2,83 jam

MENENTUKAN VOLUME REAKTORVolume reaktor = τ ∙ Fv = 25.945 L

PERANCANGAN DIMENSI REAKTORKondisi OperasiT = 90oCP = 1 atm

Over design = 20%

P operasi = P reaksi (1 + Over design)= 1,2 atm= 17,6400 psi

Volume perancangan= Volume operasi (1 + Over design)= 25.945,0690 L x 1,2= 31.134,0828 L= 31,1341 m3

= 1099,4908 ft3

RESUMEPERANCANGAN REAKTOR

1. Waktu Tinggal = 2,83Jam2. Volume Reaktor = 25945,29L3. Diameter Reaktor = 3,203765m4. Tinggi Reaktor = 3,203765m5. Tinggi Cairan dalam Shell (Zl) = 2,889919mTebal Dinding Reaktorbahan konstruksi dipilih dari Stainless steel SA -240 Grade C type 347 (18-Cr-8 Ni-Cb)6. Tebal dinding reaktor (ts) = 0,00635m7. OD reaktor = 3,216465mTebal Head8. OD head = 3,3528m9. t head = 0,007938mTinggi head10. Tinggi reaktor total = 4,42027m

Dimensi Pengaduk

11. Jenis pengaduk = turbin dengan flat blade

12. Baffle = turbin dengan 6 blade dengan 4 baffle

13. Diameter dalam reaktor = 3,203765m

14. Diameter pengaduk = 1,067922m

15. Tinggi cairan dalam reaktor = 2,889919m

16. Lebar baffel = 0,26698m

17. Jarak pengaduk dari dasar reaktor = 1,067922m

18. Tinggi impeller = 0,213584m

19. Lebar impeller = 0,26698m

Kecepatan rotasi pengaduk

20. Jumlah turbin = 1

21. N = 68rpm

Power Pengaduk

22. Daya pengaduk = 15HP

PERANCANGAN JAKET

1. ∆T LMTD = 54,84815C

2. Massa pendingin untuk reaktor = 15151,86kg/jam

3. Koefisien transfer panas dalam reaktor = 298,8656Btu/j ft2.F

4.

Koefisien transfer dalam jaket ke dinding reaktor = 228,8278Btu/j ft2.F

5. Koefisien transfer panas luar reaktor = 287,2335Btu/j ft2.F

6. Uc = 112,7202Btu/j ft2.F

7. Rd = 0,001

8. Koefisien transfer panas overall = 101,3015Btu/j ft2.F

9. Lebar jaket = 6in

10. Tinggi jaket = 3,027146m

11. Tebal jaket = 0,007938m

PERANCANGAN PIPA PENGELUARAN DAN PIPA PEMASUKAN

Di optimum = 3,9 Q0,43 ρ0,13

Pipa Pemasukan ReaktanDi optimum = 2,2029 inDiamater dalam (ID) = 2,469 inDiameter luar (OD) = 2,88 inNormal pipe size, IPS = 2 ½ inFlow area per pipe = 4,79 in2

Number schedule = 40Pipa Pemasukan H2SO4Di optimum = 1,4192 inDiameter dalam (ID) = 1,5 inDiamter luar (OD) = 1,66 inNormal pipe size, IPS = 1 ¼ inFlow area per pipe = 1,5 in2

Number schedule = 40

Pipa Pengeluaran ProdukDi optimum = 1,9201 inDiamater dalam (ID) = 2,067 inDiameter luar (OD) = 2,38 inNormal pipe size, IPS = 2 inFlow area per pipe = 3,35 in2

Number schedule = 40

Pipa Pemasukan Air PendinginDi optimum = 0,4503 inDiamater dalam (ID) = 1,049 inDiameter luar (OD) = 1,32 inNormal pipe size, IPS = 1 inFlow area per pipe = 0,864 in2

Number schedule = 40Perancangan ManholeAsumsi lebar manusia rata-rata = 40-55 cm

= 15,75-21,65 inDipakai pipa standar, dari tabel 11 Kern (1950) dengan spesifikasi:

IPS = 24SN = 20OD = 24 inID = 23,25

TERIMA KASIH