6. ROTARY DRYER Kode
: RD-01
Fungsi : Mengeringkan Kristal Dimetil Tereftalat dari kandungan air 15,7% sampai kandungan air 0.3% berat. Tujuan : 1. menentukan jenis rotary dryer 2. menentukan jenis bahan konstruksi 3. menghitung diameter dryer 4. menghitung tebal shell dryer 5. menghitung panjang dryer 6. menghitung putaran dryer 7. menentukan waktu tinggal dryer 8. menghitung daya motor dryer 9. menghitung overall heat transfer area 10. menentukan jumlah flight 11. menghitung kemiringan dryer
1. Menentukan jenis rotary dryer Dalam perancangan ini dipilih jenis rotary dryer yaitu direct heat rotary dryer dengan arah aliran counter-current, dengan pertimbangan sebagai berikut, •
Cocok untuk bahan padatan granular, crystalline atau fibrous solid yang mengijinkan kontak langsung antara bahan dengan gas panas.
•
Unit pemanasan langsung memberikan konstruksi yang lebih ekonomis daripada indirect heat.
•
Aliran counter-current dapat memberikan persebaran panas yang lebih merata.
C-45
Gambar C.6 Rotary Dryer dengan Aliran Counter-Current (RD-01) 2. Menentukan jenis bahan konstruksi Bahan konstruksi yang akan digunakan adalah stainless steel tipe Carbon steel SA285 grade B, dengan pertimbangan sebagai berikut (Totten et al., 2002), •
Ketahanan terhadap korosi yang baik
•
Tahan terhadap kenaikan suhu hingga 60oC Perhitungan dimensi alat Dalam perancangan rotary dryer perlu dipertimbangkan beberapa hal, antara lain (Perry, 1984): 1. Panjang dari silinder pada rotary dryer dapat bervariasi dari 4 – 10 kali diameternya (L/D = 4). 2. Diameter rotary dryer berkisar antara 0,3 – 3 meter. 3. Secara komersial Rotary dryer biasanya bekerja pada kecepatan peripheral shell antara 60-75 ft/menit. Kondisi operasi :
-
Temperatur umpan masuk = 15 oC
-
Temperatur produk keluar = 30 oC
-
Temperatur udara masuk = 44 oC
-
Temperatur udara keluar = 35,7oC
-
Jumlah Umpan Kristal Dimethyl terephthalate masuk = 19256,93 kg/jam
-
Laju udara masuk rotary dryer = 36411,97 kg/jam = 80274,64 lb/jam
-
Kapasitas panas udara = 0,345 Btu/lb.oF
-
Kecepatan massa udara diizinkan = 1.800-18.000 kg/jam..m2 (Perry,R.H, 7ed, chap. 12) C-46
3. Menghitung diameter dryer Guna menghitung diameter dryer yang dibutuhkan, dipakai persamaan
D2 =
Gs πxG 4
Dimana : Gs = laju udara panas masuk dryer (kg/jam) G = kecepatan massa udara (kg/jam..m2) = Dipilih kecepatan masuk udara 12000 kg/jam..m2 Sehingga, D2 =
36411,97 3.14 x 12000 4
D= 1,96 m = 6,43 ft
4. Menghitung tebal shell rotary dryer Ketebalan minimum shell dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : P . ri ts = f . E−0.6 . p + C
(Brownell and Young, 1959)
dimana : ts = tebal shell P = tekanan desain ri = jari-jari dalam f
= tekanan maksimum yang diijinkan
E = efisiensi pengelasan C = corrosion allowance Bahan konstruksi yang dipilih adalah stainless steel tipe Carbon steel SA-285 grade A dengan : f = 165 Mpa = 23931,2 psi E = 0,9
(ASME, 2014) (Brownell & Young, 1959, tabel C-47
13.2) C = 0,075 in ri = ½ D = ½ x 1,96 m = 0,98 m = 38,58 in P operasi = 14,696 psi Untuk faktor keamanan dipilih 20%, maka :
(Brownell and Young, 1959)
P desain = 1,2× 14,696 psi = 17,635 psi Sehingga, tebal shell adalah : ts =
=
P . ri f . E−0.6 . p + C 17,635 x 38,58 23931,2 x 0.9−0.6 x 17,635 + 0.075
= 0,106 in= 0,0088 ft 5. Menghitung panjang rotary dryer Rasio panjang berbanding dengan diameter rotary dryer adalah 4 – 10 (Perry,R.H, 7ed, chap. 12), dipilih rasio L/D adalah 7, sehingga, L = 7D = 7 x 1,96 m = 13,72 m = 45,013 ft 6. Menghitung putaran rotary dryer (N) Kecapatan putaran dryer adalah 15-30 m/menit (Perry,R.H, 7ed, chap.12). Diambil kecepatan putaran rata-rata (n)= 30 m/menit n N = π.D 30 m/menit = 3.14 x 1.96 m = 4,87 rpm ≈ 5 rpm 7. Menghitung waktu tinggal didalam dryer hold-up mempunyai range 10 – 15 % volume
(Perry,R.H, 7ed, chap. 12)
diambil 15% volume, sehingga: V = π x r2 x L C-48
= 3,14 x (1,96/2)2 x 13,72 = 41,37 m3 Besarnya hold up adalah, Hold up
= 15% x V = 0,15 x 41,37 m3 = 6,2 m3
Diketahui bulk density Dimethyl Tereftalat adalah = 1100 kg/m3 (NZWWA, 1997) Maka waktu tinggal didalam rotary dryer adalah,
Waktu tinggal
=
holdup x ρ feed rate
=
6,2 x 500 kg /m3 19256,93
= 0,16 jam = 9,6 menit
Keterangan: BHP
= Brake Horse Power yang diperlukan untuk memutar dryer, HP
N = Kecepatan Putar, rpm D = Diameter inside shell, ft D’ = Diameter rotary dryer, ft W = Total berat bahan yang berputar (bahan dan alat), lb w = Berat material yang dikeringkan, lb Data – data: N = 5 rpm D = 6,43 ft C-49
D’ = D + 2.ts = 6,44 ft w = 80274,64 lb/jam x 0,16 jam = 12843,94 lb W = w + berat shell berat shell volume
= shell volume x material density = (π . (D’2 – D2). L) / 4
shell
= (3,14 x (6,44 2 – 6,432) x 45,013)/4 = 4,54 ft3 = 490,752 lb/ft3
ρ baja
berat shell = 4,54 ft3x 490.752 lb/ft3 = 2228,01 lb W =12843,94 lb + 2228,01 lb = 15071,95 lb BHP
=
( 5 x 4.75 x 6,43 x 12843,94 )+ ( 0.1925 x 6,44 x 12843,94 )+(0.33 x 15071,95) 100000 = 19,82 HP 9. Menghitung overall heat transfer area Persamaan yang digunakan yaitu : Ud = 10 x G 0.16 D 10 x 12000 0.16 = 1,96 = 22,93 kg/m .jam 2
10. Menentukan jumlah flight Jenis flight dipilih jenis 90o lip flight (Perry,R.H, 7ed, chap. 12)
C-50
Tinggi flight (H) = 1/10. D H = 1/10 x 1,96 m = 0,196 m range jumlah flight untuk Rotary Dryer = 2,4 – 3 D (Perry,R.H, 7ed, chap. 12) diambil 3D untuk diameter >2 ft sehingga jumlah flight adalah n flight= 3 x 1,96 = 5,88 ≈ 6 Buah Jarak antar flight (LF) LF
=
π xD n
=
3.14 x 1.96 6
= 1,02 m
11. Menentukan slope rotary dryer Kemiringan dari rotary dryer bervariasi mulai dari 0 – 8 cm/m atau 0 – 0,08 ft/ft (Perry,R.H, 7ed, chap. 12). Persamaan berikut dapat digunakan utuk menghitung slope rotary dryer, yaitu: 0.19 L S = NxDxt Dimana
S
:S
= Slope (ft/ft)
t
= waktu tinggal dalam dryer (menit)
L
= Panjang dryer (ft)
N
= Putaran dryer (rpm)
D
= Diameter dryer (ft)
0.19 x 45,013 = 5 x 6,43 x 9,6 = 1,36 x 10-5 ft/ft
C-51
