LATAR BELAKANG Pabrik AG yang merupakan salah satu anak perusahaan PT. Eterindo Wahana Tama selain PT. Petrowidada akan membuat plant baru untuk kolom recovery metanol. Pabrik penghasil biodiesel ini akan menambahkan satu buah kolom recovery metanol di sebelah kolom recovery metanol yang lama. Tujuan dari penambahan ini adalah agar semakin banyak metanol yang ter-recovery sehingga akan menghemat biaya pembelian bahan baku yaitu metanol. Oleh sebab itulah kami diberikan tugas khusus untuk merancang spesifikasi kolom recovery metanol dengan neraca massa yang telah diberikan sesuai yang ada di plant. TUJUAN Untuk merancang spesifikasi kolom recovery methanol berdasarkan kinerja dan kapasitas di PT. AG APPENDIKS A. Menghitung Kinerja 1. Neraca Massa Komponen

XD = 0,999983 Xf = 0,34955

XB = 0,000069 Gambar 1 Skema Alat Distilasi Continue

A-1

Neraca Massa KomponenKomp Metanol Air NaCl Glyserin Jumlah Feed X Mass x D Mass x L Mass x V Mass

0,3495 5 0,3133 3 0,0165 24 0,3205 96 1

2947,7 55 2642,3 12 139,34 69 2703,5 86 8433B

0,9999 83 1,7x105

2946,9 5 0,0500 99 0 0 2947L bar

0,9999 83 1,7x105

3831,9 35 0,0651 44 0 0 3832V bar

0,9999 83 1,7x105

6778,8 85 0,1152 43 0 0 6779

0 0 1

0 0 1

0 0 1

Komp Metanol Air NaCl Glyserin Jumlah

X

Mass

x

Mass

x

Mass

0,0000 69 0,4816 77 0,0254 03 0,4928 51 1

0,378465 2641,998 345 139,3354 55 2703,287 735 5485

0,0000 69 0,4816 77 0,0254 03 0,4928 51 1

2,168256 15136,21 805 798,2638 72 15487,34 982 31424

0,0000 69 0,4816 77 0,0254 03 0,4928 51 1

2,168256 15136,21 805 798,2638 72 15487,34 982 31424

Neraca Mol KomponenKomp Metanol Air NaCl Glyserin Jumlah Feed X Kmol x D Kmol x L Kmol x V Kmol

0,3390 29 0,5402 65 0,0126 63 0,1080 44 1

92,117 35 146,79 51 3,4406 64 29,356 49 271,70 96B

0,9999 7 3,02x1 05 0 0 1

92,09218 441 0,002783 278 0 0 92,09496 768L bar

0,9999 7 3,02x1 05 0 0 1

119,74 8 0,0036 19 0 0 119,75 16V bar

0,9999 7 3,02x1 05 0 0 1

211,8401 487 0,006402 389 0 0 211,8465 51

Komp Metanol Air NaCl Glyserin

X

Kmol

x

Kmol

x

Kmol

6,58582x 105 0,817324 391 0,019157 597 0,163452

0,0118 27 146,77 77 3,4403 82 29,353

6,58582x 105 0,817324 391 0,019157 597 0,163452

0,0677 58 840,90 1 19,710 22 168,16

6,58582x 105 0,817324 391 0,019157 597 0,163452

0,0677 58 840,90 1 19,710 22 168,16

A-2

153Jumlah

1

25 179,58 31

153 1

71 1028,8 46

153 1

71 1028,8 46

Data Feed (suhu 80 C) P= rho= surten = kg/cm 1,6 2 948 kg/m3 dyne/c 47,48 m

Destilat (suhu 64,7 C) P= rho= surten = kg/cm 3 2 746,6 kg/m3 dyne/c 18,89 m

Bottom (suhu 111,6 C) P= rho= surten = kg/cm 3 2 kg/cm 1067,1 3 dyne/c 57,38 m

Reflux C-2800 (L) (suhu 64,5 C) P= rho= surten = rho= kg/cm 2,5 2 kg/cm 746,6 3 dyne/c 18,89 m 46,610 24 lb/ft3

Top Vapor (V) (suhu 64,7 C)

A-3

P= rho= surten = rho=

kg/cm 1,01 2 kg/cm 1,2 3 dyne/c m 0,0749 16 lb/ft3

To E-2802 (L bar) (suhu 111,6C) P= rho= surten = kg/cm 1,2 2 kg/cm 1057,1 3 dyne/c 57,38 m

Return from E-2802 (V bar) (suhu 113,6C) kg/cm P= 1,2 2 kg/cm rho= 6,1 3 surten dyne/c = 57,37 m

Campuran Metanol-Air dengan feed masuk pada kondisi liquid jenuh Adapun langkah pengerjaan adalah sebagai berikut: Start

Neraca Massa (L, D, B, V) Surface Tension, , Tekanan (P), effisiensi, tray spacing, % flooding

Neraca Mol (L, D, B, V)

Slope minimum, reflux minimum, reflux operasi, slope operasi, plate ideal, plate nyata

A-4

Flow Rate (U) m 3 / hr

Flow Parameter (lb/hr)

Flow Rate Actual (lb/hr) Koreksi surface tension Flow Rate teoritis (ft/s)

Flow Rate Actual (ft/s)

Luas permukaan (ft2) Diameter (m), tinggi (m)

End Slope Minimum Slope Minimum yang didapat adalah sebesar 0,541 Refluks MinimumxD = slope Minimum Rm +10,99997 = 0,541 R m +1Rm = 0,848373

Refluks OperasiRop =1,5 Rm Rop =1,5 0,848373 Rop =1,272559

A-5

Slope operasixD = slope Rop +10,99997 = slope 1,272559 +1slope = 0,44

Jumlah Plate Ideal Jumah plate ideal= 19 buah Jumlah Plate Nyataplate nyata =plateplate

plate ideal effisiensi19 0,8

nyata

=

nyata

= 24

buah

B. Menghitung Kapasitas 1. Menghitung Nilai Flow Rate Flow Rate Feed:U = m

8433kg/hr 948 kg / m 3

U =

U = 8,89556962 m 3 / hr

Dengan cara yang sama dihitung flow rate untuk masing masing aliran dan didapatkan nilai flow rate untuk masing-masing aliran sebagai berikut: Aliran Feed D L V B U (m3/hr)8,89556962 3,947227431 5,132601125 176,5387925 5,140099335

U (ft3/hr)314,1423746 139,394266 181,2551162 199489,874 181,5199115

A-6

L bar V bar

29,72661054 5151,47541

1049,779657 181921,6517

2. Menghitung Diameter Kolom Flowparameter

L Flow Parameter = V V L

0,5

8448,027lb /hr Flow Parameter = 14944,98lb /hr

0,074916lb /ft 3 46,61024lb /ft 3

0,5

Flow Parameter = 0,02266243 1lb/hr Trayspacin g Tray spacing yang digunakan dalam desain kolom ini adalah= 12 in Flowrateac tual Dari Fig 13.21 dengan plate spacing 12-in di dapatkan V U V L 0,5

= 0,15

Surface Tension Rata-rata Surface Tension Rata-rata=36,77 Koreksi Surface Tension V Koreksi Surface Tension= U V L 0 ,5

rata rata 20

Koreksi Surface Tension= 0,15

36 ,77 20

Koreksi Surface Tension= 0,16942753 2 Flow Rate Teoritis V U = koreksi L V 0,5

V U = 0,169427532 L V U = 4,22267889

0,5

ft/s

Flow Rate Actual

A-7

Percent Flooding=80%U actual = 0,8U U actual = 0,8 4,22267889 ft/s U actual = 3,37814311 2 ft/s

Luas PermukaanA= V ( ft 3 / s ) U actual ( ft / s )55,4138538 9( ft 3 / s ) 3,378143112 ( ft / s )8

A=

A =16,4036430

ft2

Diameter d= d=4A

4 * 16,4036430 8

d= 4,571253725 ft = 1,393335078 m 3. Menghitung Tinggi Kolom Tinggi Kolom= plate trayspacin g Tinggi Kolom= 24 12 in Tinggi Kolom= 285 in Tinggi Total Kolom= 3 in + 285 in + 1 in + 1 in = 300 in KESIMPULAN DESIGN Kenaikan kadar methanol dari 34,955% berat menjadi 99,9983% berat dilakukan melalui proses distilasi kontinyu dengan menggunakan tray. Peralatan distilasi kontinyu yang akan digunakan adalah kombinasi antara rectification dan stripping. Di bagian atas adalah rectification dan di bagian bawah adalah stripping. Di antara keduanya terdapat feed plate, yaitu plate dimana feed dimasukkan (Mc Cabe, hal 536).

A-8

Berdasarkan gambar 1, Kolom destilasi yang digunakan adalah tipe bubble cap tray. Digunakan bubble cap tray dikarenakan bubble cap tray dapat beroperasi pada kecepatan liquid yang rendah dan apabia terjadi foaming mampu menahannya dibandingkan jika menggunakan perforated tray (Van Winkle, hal 481). Pada tipe ini gas keluar melalui lubang (hole) pada tray sampai aliran liquid. Liquid yang berada pada daerah tray tidak dapat turun, karena adanya energi kinetik dari gas/uap, sehingga menyebabkan liquid berlebih, dan keluar melalui weir (lubang) menuju tray bawahnya (Mc Cabe, hal 561). Jumlah methanol yang akan didestilasi sebanyak 8433 kg/jam. Untuk memenuhi target produk berkadar ethanol 99,9983% berat, ada dua syarat yang harus dipenuhi, yaitu : 1. Kinerja kolom recovery methanol 2. Kapasitas kolom recovery methanol Kinerja Kolom Recovery Methanol Kinerja kolom recovery methanol disini mencakup masalah tinggi kolom dan jumlah plate yang terdapat pada kolom. Maka jumlah plate ideal untuk dapat menaikkan kadar methanol 34,955% berat menjadi 99,9983% berat harus diketahui terlebih dahulu. Dengan asumsi kadar kehilangan methanol pada bottom adalah 0,01% berat dan nilai reflux ratio operasi adalah 1,5 kali dari nilai reflux ratio minimum, maka didapatkan jumlah plate ideal sebanyak 19 plate. Nilai reflux ratio operasi adalah 1,27 dan nilai reflux ratio minimum adalah 0,85. Jumlah plate nyata adalah jumlah plate ideal dibagi dengan nilai efisiensi overall (Eo) (Geankoplis, hal 717 dan 725). Sedangkan nilai efisiensi overall distilasi (Eo) adalah sebesar 80%. Sehingga, jumlah plate nyata yang memenuhi untuk kondisi operasi ini sebanyak 24 plate. Kapasitas Kolom Recovery Methanol Kapasitas kolom destilasi disini mencakup masalah diameter dari kolom. Kapasitas kolom yang dibutuhkan untuk dapat menaikkan kadar methanol 34,955% berat menjadi 99,9983% berat dengan feed sebanyak 8433 kg/jam harus

A-9

diketahui terlebih dahulu. Melalui perhitungan, didapat diameter kolom yang harus dipenuhi untuk dapat menaikkan kadar methanol 34,955% berat menjadi 99,9983% berat dengan feed sebanyak 8433 kg/jam adalah 1393,335078 m. Luas area kolom adalah 20 ft2. Adapun spesifikasi alat kolom recovery methanol adalah sebagai berikut: Alat Diameter Tinggi Kolom recovery methanol Tray Feed Masuk Tray Spacing Bahan Konstruksi Spesifikasi 1393 mm 7620 mm

Jumlah Bubble Cap 24 plate Plate ke-14 12 in Stainless Steel tipe 316

Distilasi dilakukan dalam 3 kali shift kerja yaitu selama 8 jam/shift. Laju alir massa Feed adalah 8433 kg jam . Pada proses distilasi diharapkan

kehilangan ethanol pada bottom produk tidak lebih dari 3,5% dari methanol yang masuk di Feed sehingga didapatkan Top product ( D ) sebanyak 3947,227431 L/jam dengan kadar methanol 0,999983% (%wt). Berdasarkan F.O.B. Gulf Coast U.S.A., harga dari kolom recovery methanol pada tekanan atmosfer dengan luas area sebesar 20 ft2 dan bahan stainless steel 316 adalah US $ 21300. . Kesimpulan: 1.) Reflux ratio operasi adalah sebesar 1,27 dengan reflux minimum 0,85 2.) Efisiensi kolom sebaiknya diatas 80% 3.) Kolom menggunakan tray jenis Bubble Cap dengan jumlah plate nyata 24 buah dan plate ideal 19 buah. 4.) Feed memasuki kolom pada plate ke-14. 5.) Harga kolom recovery methanol dengan luas area 20 ft2 dengan menggunakan stainless steel 316 adalah US $ 21300.

A-10

A-11