PEMECAHAN MASALAH TEKNIK KIMIA

OPTIMASI CYCLONE

Disusun oleh :Riska AgustinaNIM. 1114240244A-TKPB

PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIHJURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG2015

BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangPra-rancangan yang akan dibuat yaitu pembuatan Pabrik Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) ini dipilih proses Gas Phase (Unipol). Ada pun alur prosesnya dapat dilihat pada Gambar 1.1.

Gambar 1.1 Diagram Blok Proses Pembuatan LLDPE

Dari proses di atas dapat dilihat bahwa pada reaktor akan diahasilan produk berupa padatan serta diperoleh gas-gas sisa. Gas-gas sisa akan mengalir ke bagian atas reaktor, sedangkan produk akan jatuh ke bagian bawah reaktor. Pada kenyataannya pada aliran keluaran bagian atas reaktor akan diperoleh produk yang ikut terbawa bersama gas-gas ikut ke bagian atas reaktor. Produk yang terbawa oleh gas diperkirakan mencapai 10% dari massa total produk yang terbentuk. Untuk mengurangi kerugian, maka produk yang terbawa oleh gas akan dipisahkan dari gas-gas tersebut sehingga produk dapat dikembalikan ke proses selanjutnya sedangkan gas kembali ke proses awal sebagai umpan. Ada beberapa alat yang dapat digunakan untuk memisahkan produk yang masih berupa padatan halus, seperti yang ditunjukan pada Tabel 2.1. Dari tabel tersebut dapat dilihat efisiensi cyclone cukup tinggi, selain karena efisiensinya tinggi, cyclone juga merupakan alat pemisahan yang sederhana dan murah, oleh karena itu cyclone dipilih sebagai alat pemisahan pada proses tersebut. Cyclone ini cukup bermanfaat terutama untuk me-recycle produk. Dengan demikian selain maka dipilih cyclone untuk menjadi objek penelitian dalam mata kuliah Pemecahan Masalah Teknik Kimia.

Gambar 1.1 Perbandingan Alat Cyclone dengan Alat Separator yang lain

1.2 Rumusan MasalahAdapun yang menjadi masalah dalam proses pemisahan di cyclone adalah hal-hal berikut ini:1. Bagaimana mekanisme kerja cyclone.2. Faktor apa saja yang dapat mempengaruhi efisiensi cyclone.3. Hal apa saja yang dapat dilakukan untuk meningkatkan efisiensi cyclone.1.3 Manfaat Penyelesaian MasalahManfaat dari penulisan laporan Pemecahan Masalah Teknik Kimia ini antara lain:1. Menambah wawasan mengenai masalah yang terjadi dalam industri kimia khususnya mekanisme kerja cyclone.2. Dapat menganalisa kondisi masalah cyclone.3. Dapat memecahkan masalah masalah yang terjadi di cyclone.

BAB IIMETODA PENYELESAIAN MASALAHCyclone adalah salah satu dari jenis dust separator yang paling sederhana dan juga murah. Cara kerjanya seperti terlihat pada Gambar 2.1, gerakan pusaran (cyclonic) dari aliran udara akan menyebabkan terjadinya gaya sentrifugal pada partikel halus, akibatnya partikel halus akan terkumpul pada dinding cyclone dan selanjutnya jatuh melalui lubang bawah, sedangkan gas yang bebas dari padatan halus akan keluar mewlalui cerobong. Pada proses ini dapat dilihat pada Gambar 2.1, pada bagian atas cyclone akan keluar gas etilen, nitrogen, hidrogen dan butene-1. Gas-gas tersebut akan dialirkan kembali ke Cycle Gas Compressor bersamaan dengan fresh feed untuk dinaikkan tekanannya. Resin berupa padatan hasil pemisahan cyclone dialirkan ke Product Blow Tank untuk digabungkan dengan produk lainnya. Gas to RecycleFrom ReactorProduct to PPB

Gambar 2.1 Skema Cyclone2.1 SasaranSasaran yang ingin dicapai yaitu tidak ada produk atau fasa berat terbawa ke atas bersama fasa ringan atau dengan kata lain efisiensi cyclone tinggi. Selain itu, dapat mengetahui pengaruh-pengaruh yang dapat meningkatkan efisisensi alat.2.2 Metode PenyelesaianDalam penyusunan laporan ini, metode penyelesaian yang dilakukan sebagai berikut:1. Mengetahui dan merumuskan masalah pada Cyclone secara jelas.2. Melakukan studi pustaka untuk menganalisa masalah dari berbagai faktor.3. Mengumpulkan data-data untuk menyelesaikan masalah yang terjadi pada Cyclone.4. Menyusun rencana perbaikan Cyclone berdasarkan hasil perhitungan.

2.3 Realisasi Penyelesaian MasalahPerhitungan neraca massa pada Cyclone

F22

F21

F23Keterangan :Aliran 21 : laju alir gas yang keluar dari Fluidized Bed Reactor untuk umpan Cyclone SeparatorAliran 22 : laju alir gas yang keluar dari Cyclone untuk dikembalikan menjadi umpan Fluidized Bed ReactorAliran 23 : laju alir produk yang keluar dari Cyclone untuk ke proses selanjutnya

Assumsi : Efisiensi cyclone separator = 98 % (Perrys Chemical Engineering Handbook 7th Edition, page 17 27).Input total Cyclone : 21263.334 kg/jamInput LLDPE to Cyclone : 20814.356 kg/jam Massa yang keluar menuju Product Blow Tank:LLDPE = 98% x 20814.356 kg/jam = 20398.069 kg/jam

Massa dan aliran gas yang dikembalikan ke Fluidized Bed Reactor:LLDPE = 2% x 20814.356 kg/jam = 20.713 kg/jamC2H4= 424.748 kg/jamC2H2= 0.012 kg/jamCO= 0.004 kg/jamCO2= 0.007 kg/jamO2= 24.169 kg/jamH2O= 0.014 kg/jamS= 0.024 kg/jam

2.Menghitung Dimensi CycloneUntuk menyelesaikan meningkatkan efisiensi perlu dibuat cyclone yang memiliki design proporsional. Untuk memperoleh design yang sesuai perlu diperhitungkan seperti pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Design Cyclone Separator

Perancangan Cyclone dihitung dengan persamaan 16, p.1026 Perry ed.6

Dengan : Dp min = diameter partikel minimum = 0,5 mm = 0,0005 m = viskositas udara campuran = 0,0289 kg/m.s (asumsi)BC= diameter lubang inlet= densitas udara campuran = 1 kg/m3 (asumsi)s= densitas partikel = 920 kg/m3K = kecepatan udara masuk (Vc) = 40 m/s(asumsi)Nt= jumlah putaran dalam cyclone dapat ditentukan dari grafik perbandingan velocity dengan Nt

Gambar 2.3 grafik Nt versus VcMaka , didapat Nt sebesar = 5,5Sehigga,Dp min 9 . . BC Nt . . Vc (s )

5.10-4 9 . 0,0289 . BC 5,5 . 3,14 . 40 . (1474,926 -1)BC = 0,65 mMaka ,didapat diameter lubang inlet = 0,65 mKemudian diperoleh spesifikasi ukuran siklon :BC = diameter lubang inlet = 0,65 m Dc = diameter Cyclone = 4 x BC = 4 x 0,65 m = 2,6 mDe = diameter gas outlet = Dc / 2 = 2,6 m / 2 =1,3 mHc = tinggi lubang inlet = Dc/2 = 2,6 m / 2 =1,3 mLc = panjang silinder = 2 Dc = 5,2 m Zc = panjang konis = 2 Dc = 5,2 mJc = diameter lubang dust out = Dc / 4 = 0,65 mS = panjang outlet dengan kisaran (0,5 0,625) DcDiambil kisaran 0,5 Dc = 1,3 m

Tabel F.4 Spesifikasi Cyclone

AlatCyclone

KodeCL-301

FungsiMemisahkan partikel produk yang terbawa aliran udara pengering keluar dari spray dryer.

JenisCyclone Separator

BahanStainless Steel SA-167 grade 11 Type 316 Suhu60 C

Tekanan desain

16,201 Psi

Kapasitas126,601 ft3

DimensiDiameter silinder= 2,6 m Panjang silinder= 5,2 m Panjang konis= 5,2 m Diameter gas outlet = 1,3 m Diameter inlet= 0,65 m Diameter dust out= 0,65 m Tinggi gas outlet = 1,3 m

Jumlah1 buah

BAB IIIHASIL DAN PEMBAHASAN

BAB IVKESIMPULAN DAN SARAN

kompressor

N2

H2

C2H4

Cycle gas compressor

Cycle gas cooler

Butene-1

Fluidized bed reactor

Product blow tank

cyclone

heater

TiCl4

Product purge bin

16

steam

LLDPE

pelletizer

1

2

3

4

Off gas

5

6

7

8

9

10

11a

12

13

14

15

17

18

19

TEAL

11b

21

22

20

23

24

MIXER