TGP UI 18, 25 November & 2 Desember 2006
KMI Goes to Campus Pelatihan Simulasi Proses Mohammad Darwis
Modul 6 Columns (Simulation Environment)
Tujuan-Tujuan Setelah menyelesaikan modul diatas, siswa harus mampu ...... • Mendeskripsikan bagaimana cara kerja kolom • Mendeskripsikan bagian dalam dari kolom • Memilih tipe kolom yang sesuai untuk pemodelan equipment ataupun service • Mengetahui bagaimana menyelesaikan beberapa permasalahan umum yang muncul ketika pemodelan kolom dilakukan
Preview • Pendahuluan – – – – –
Internals Spesifikasi dan profil Tipe-tipe kolom Pemodelan kolom Teori Rigorous Column
• Strategi Pemodelan • Permasalahan dan Penyelesaian • Problem 1 – Crude Stabilizer • Problem 2 – Ammonia-Acetone-Water Separation
Pendahuluan • Kolom memisahkan campuran menjadi dua atau lebih produk via counter current contacting dari vapor dan liquid – Komponen-komponen Light (lebih volatile) diuapkan dan membumbung menuju tray yang lebih tinggi – Komponen-komponen Heavy (tidak volatile) dikondensasikan dan jatuh menuju tray yang lebih rendah – Pemisahan dikendalikan oleh energy / perbedaan temperatur jarak lintas tinggi kolom
Pendahuluan
Kolom Distilasi dengan Reboiler dan Reflux
Internals • Vapor - Liquid Contactor Tower Internals – Trays
– Packing Vapor
Vapor
Liquid
Liquid Packing
Trays
Distributors Vapor
Vapor
Liquid
Liquid
Spesifikasi dan Profil • Spesifikasi Kolom – Berdasarkan akan available degrees of freedom – Pilihan apa yang akan diperbaiki (specify) dan apa yang akan mengapung (calculate)
• Profil-Profil Kolom
Temperature Pressure Cold Low
– Temperature – Pressure
Liquid
Vapor Temperature Pressure Hot High
Tipe-Tipe Kolom • HYSYS memiliki 4 template kolom utama untuk mempermudah simulasi kolom – – – –
Absorber Reboiled Absorber Refluxed Absorber Distillation
Absorber • Meng-Absorb komponen yang dipilih dari gas • Mengandung Tray Sections • Tidak ada spesifikasi (degrees of freedom = 0) • Contoh: – Lean-oil Absorber : Mengabsorb gas liquids dari natural gas – Glycol Contactor : Mengabsorb air dari gas – Amine Contactor : Mengabsorb / bereaksi dengan H2S dan CO2 untuk menghilangkan komponenkomponen tersebut dari sour gas
Reboiled Absorber (Stripper) • Drives off (strips) komponenkomponen volatile dari suatu liquid • Mengandung Tray Sections dan Bottom Reboiler • Satu spesifikasi (degrees of freedom = 1) • Contoh: – Demethanizer
Refluxed Absorber • Mengkondensasi komponenkomponen yang kurang volatile dari suatu gas • Mengandung Tray Sections dan Overhead Reflux • Satu atau dua spesifikasi (degrees of freedom = 1, 2) • Contoh: – Condensate Recovery
Distillation • Memisahkan liquid dari dua fase feed ke dalam 2 atau 3 produk • Mengandung Tray Sections, Bottom Reboiler, dan Overhead Condenser • 2 atau 3 spesifikasi (degrees of freedom = 2, 3) • Contoh: – Stabilizer – Depropanizer – Debutanizer
Pemodelan Kolom • Penilaian vs. Perhitungan Desain – Penilaian : Spesifikasi duty atau rate ; Menghitung Kemurnian – Design: Spesifikasi kemurnian; menghitung duty dan rate produk
• Component Splitter • Shortcut Distillation • Model Rigorous Column
Component Splitter • Harus mengetahui atau memperkirakan recovery pemisahan yang diharapkan. • Desain : Estimating – Komposisi dan flow produk – Tekanan Kolom – Temperatur end-point saturation
• Penilaian : Mengkira-kira kinerja kolom dalam model yang lebih besar.
Shortcut Distillation • Hanya untuk Kolom Distilasi • Harus mengetahui atau memperkirakan recovery pemisahan yang diharapkan • Yang bermanfaat untuk estimating : – – – – – –
# of stages (jumlah stage) reflux ratio feed stage location (lokasi stage feed) column pressure (tekanan Kolom) end-point temperatures (temperatur End-Point) product flows and compositions (komposisi dan flow produk) – Note: component spec is an impurity in the product
Model Rigorous Column • Bermanfaat untuk konfigurasi beberapa kolom • Hasilnya akurat • Mungkin sukar untuk convergen • Menetapkan spesifikasi yang realistik dan perkiraan awal adalah kunci menuju keberhasilan.
Teori Rigorous Column • A Column terdiri dari beberapa stage kesetimbangan :
Stage j-1 L(j-1) Fj
Vj
VSDj Qj
Stage j V(j+1)
Lj
Stage j+1 Column Stage Flows
LSDj
Teori Rigorous Column • Vapor (V) Meninggalkan setiap stage menuju ke stage diatasnya • Liquid (L) Meninggalkan setiap stage menuju stage dibawahnya • Stage memungkinkan memiliki satu atau lebih feed (F) • Stage memungkinkan memiliki satu atau lebih liquid atau vapor secara seri (LSD, VSD) • Stage memungkinkan untuk dipanaskan dan didinginkan (Q) • Jika ada tiga fase flash muncul dalam satu stage, kolom memerlukan seri air (a water draw).
Teori Rigorous Column • HYSYS Feed Convention is on-stage, (i.e. feed phases are added to vapor and liquid entering a stage) – OK untuk single phase feeds – Hanya diperkirakan untuk two-phase feed
• To get above-stage convention for two-phase feeds: – separate the feed in a separator ahead of the column – put separator vapor to feed stage (j-1) – put separator liquid to feed stage j
• Necara massa dan energi diselesaikan sekaligus untuk semua stage • Semua subflowsheet equipment didalam kolom diselesaikan sekaligus.
Modeling Conventions • Tray Sections, Condensers, dan Reboilers adalah sebuah individu unit operasi – Condensers dan Reboilers tidak dihitung sebagai section
• Tata cara penomeran stage adalah dari atas (1) ke Bawah (N) – Kecenderungan ini dapat dirubah di Column Property View, Tab Connections
• Overhead Condenser mewakili kombinasi pendinginan dan stage pemisahan • Bottom Reboiler mewakili kombinasi pemanasan dan stage pemisahan
Add / View • Menambah Kolom menggunakakan Object Palette • Dobel klik pada kolom untuk membuka – Input Experts • Terbuka sebagai default untuk kolom yang baru. Jika diinginkan, matikan Input Experts dari menu: Tools, Preferences, Simulation tab • Menyediakan halaman yang suksesif untuk memandu instalasi kolom • Tiap bagian mengandung data; semua data yang dibutuhkan harus disediakan sebelum memasuki halaman berikutnya.
– Column Property View • Terbuka setelah Input Expert, atau terbuka langsung jika option Input Experts dimatikan • Mengandung semua properties dan spesifikasi kolom
– Column Environment • Terbuka dengan menekan tombol Column Environment pada Column Property View • Mengandung semua aliran internal dan unit operasi dari kolom (contohnya reboiler, dsb.)
Model / Template • HYSYS memiliki empat model kolom utama • Tiap model memiliki spesifikasi standar yang berbeda-beda
Template
Spesifikasi Standar Vapor Draw Distillate Draw Reflux Ratio
Absorber
Reboiled Absorber Refluxed Absorber Total Condenser Partial Condenser Kolom Distilasi Total Condenser Partial Condenser
Reboiled Ratio
X X
X
X
X X
X X
Column Property View • Koneksi • Monitor • Spesifikasi • Spek yang tersedia • Spek lain • Spek status
• • • •
Parameter Tekanan Estimasi Halaman Properties yang lain • • • • • • • •
Efisiensi Summary Profile Worksheet Operasi samping/Side Operations Aliran internal Variabel Flowsheet Setup Flowsheet
Koneksi • Mengandung semua koneksi yang dibutuhkan dan koneksi pilihan ke kolom
Monitor • Menampilkan specifications, kolom konvergensi, dan plot profil kolom
Spesifikasi • Mengizinkan penambahan, menghapus, dan mengubah spesifikasi kolom • Menampilkan derajat kebebasan kolom saat ini
Spesifikasi yang tersedia • • •
Reflux Ratio/Rasio refluks Draw Rate (semua laju alir overhead, bottoms, atau side draw) Spesifikasi komponen – – – –
•
Spesifikasi sekitar pompa/pump around (jangan menspesifikasi laju alir, duty, dan suhu balik sekitar pompa bersamaan) – – – –
•
Fraksi (fraksi mol, massa, atau volume dari suatu komponen) Laju alir (laju alir mol, massa, atau volume dari suatu komponen) Rasio (Rasio mol, massa, atau volume suatu komponen dengan yang lain) Rekoveri (laju komponen pada setiap aliran internal atau produk terhadap laju komponen pada umpan/feed tower yang telah dikombinasikan)
Laju alir Temperatur Drop (melalui setiap pump around dengan sebuah exchanger) Return Temperatur/suhu balik Duty
Spesifikasi Tray – Suhu – Laju uap bersih/Net Vapor Flow (umpan dan hasil dihitung semua) – Laju liquid bersih/Net Liquid Flow (umpan dan hasil dihitung semua)
•
Draw Recovery (laju alir semua internal atu produk dibandingkan dengan umpan tower yang dikombinasikan)
Spesifikasi yang lain • • • • • • • • • • • • • • • • • •
Duty Duty Ratio Rasio umpan Cut Point Gap Cut Point Cold Property Specs Flash Point Pour Point/Titik tuang Research Octane Number/Bilangan Oktan Physical Property Specs/Spek sifat fisik Transport Property Specs/Spek sifat transport Vapor Pressure Specs Vapor Pressure/Tekanan Uap Reid Vapor Pressure (RVP) Boil Up Ratio Delta T Specs Tee Split Fraction User Property Spec
Spesifikasi Status • Status dari spesifikasi kolom adalah salah satu dari tiga tipe berikut : – Kotak Active yang dicek (active) • Sebuah spesifikasi yang aktif, harus dipenuhi untuk konvergensi • Nilai dari sebuah spesifikasi yang aktif sebagai suatu estimasi untuk menjalankan start-up
– Kotak Use as Estimate yang dicek (inactive) • Sebuah spesifikasi yang in-aktif tidak harus dipenuhi untuk konvergensi • Nilai dari sebuah spesifikasi yang in-aktif digunakan sebagai suatu estimasi
– Tidak ada kotak yang dicek (sepenuhnya tidak aktif) • Sebuah spesifikasi yang seluruhnya tidak aktif diabaikan selama waktu running
• Derajat kebebasan • Membuat sebuah spesifikasi aktif menurunkan derajat kebebasan sebesar satu • Membuat spesifikasi in-aktif menaikkan derajat kebebasan sebesar satu • Kolom dapat dijalankan jika derjat kebebasan bernilai nol • Derajat kebebasan negatif berarti bahwa kolom over-spesifikasi
Parameter • Mengandung parameter algoritma konvergensi
Parameter • Jumlah Iterasi maksimum • Toleransi Spek Ekuilibrium dan Panas • Model Penanganan Supercritical – Simple K (metode standar, menghitung nilai K ideal) – Decrease Pressure (menurunkan tekanan hingga kondisi
• • •
superkritikal tidak terjadi lagi) – Adjacent Tray (menggantikan kondisi tray superkritikal dengan kondisi tray non-superkritikal yang ditambahkan) Solving Method/Metode Penyelesaian (kotak teks dibawah seleksi ini menjelaskan metode yang dipilih) Acceleration (menggunakan pilihan ini jika kesalahan equilibrium menurun secara perlahan) Damping (mencoba menurunkan faktor ini jika kesalahan spek dan panas menjadi kecil, tetapi kesalahan equilibrium menjadi divergen atau osilasi)
Tekanan • Digunakan untuk men-spesifikasi profil tekanan kolom • Men-spefikasi tekanan kondenser / reboiler (atau tekanan aliran produk) • Men-spesifikasi tekanan tray akhir – Secara alternatif men-spesifikasi kondenser / reboiler dan Delta P Vessel
• HYSYS melakukan interpolasi linier melalui stage untuk mendapatkan nilai standar – Memasuki tekanan stage secara optional
Tekanan • Profile tekanan, temperature dan flowrate di setiap stage.
Estimasi • Digunakan untuk melihat dan mengubah estimasi • Estimasi tidak diperlukan – Temperatur kolom – Komposisi aliran Liquid / Uap
• Estimasi temperatur adalah direkomendasikan – Estimasi suhu tray atas, bawah, dan umpan dapat membantu konvergensi
• Estimasi aliran liquid / uap adalah optional – Estimasi salah satu produk dapat membantu konvergensi
Estimasi • Profil komposisi untuk setiap komponen & stage.
Column Environment • Memasuki lingkungan subflowsheet kolom • Digunakan untuk membuat kolom tidak standar dari berbagai unit operasi yang tersedia, serupa dengan lingkungan PFD • Kembali ke flowsheet utama (parent) dengan menekan ikon ini pada ikon bar • Untuk rincian dalam bekerja dengan subflowsheet, bisa dilihat HYSYS reference manual
Run / Menjalankan • • • • •
Pilih tab Monitor, kemudian menekan tombol Run Memulai kalkulasi iteratif untuk men-simulasikan kolom Menjalankan register data di halaman Monitor Kesalahan dan pesan muncul di trace window Setiap estimasi akan digunakan sebagai tebakan awal untuk algoritma konvergensi • Menekan tombol Reset ketika menjalankan hanya jika perubahan utama telah dibuat • Kalkulasi akan berhenti jika: – Kolom telah konvergen – Kolom telah mencapai kondisi matematika yang tidak mungkin, misal pembagian dengan angka nol, akar negatif, logaritma negatif. – Kolom telah mencapai jumlah iterasi maksimum – Tombol Stop ditekan
• Amati kesalahan dari Specified vs. Calculated
Strategi Permodelan • Menggunakan model termodinamika sederhana untuk memulai (PR atau SRK vs. BWRS) • Modelkan kolom dengan Component Splitter untuk memulai – Identifikasi komponen kunci dan kemurnian atau ketidakmurnian produk yang diinginkan – Hasil • Menentukan jenis kondenser (jika diketahui) • Menentukan perkiraan tekanan kolom (jika diketahui) • Menetukan perkiraan temperatur atas dan bawah (produk berada pada suhu dew point atau bubble point-nya pada tekanan kolom) • Jalankan sensitivitas pada tekanan yang berbeda
• Secara optional, gunakan shortcut distillation untuk menghitung – Jumlah stage keseluruhan – Lokasi stage umpan – Rasio refluks
Strategi Permodelan • Menggunakan hasil dari perkiraan model untuk menyediakan titik awal untuk model yang akurat – Pilihan spesifikasi yang tepat adalah kritikal untuk keberhasilan – Memilih spesifikasi awal berdasarkan spesifikasi sederhana untuk mendapatkan jawaban awal yang konvergen (contohnya draw rate dan rasio refluks) – Mengecek kemurnian produk, dst, kemudian menambah spesifikasi kolom yang diinginkan dan menyelesaikan kembali untuk mendapatkan hasil yang diinginkan
• Setelah model telah konvergen dengan termo yang sederhana, gunakan BWRS, jika diperlukan, untuk meningkatkan akurasi
Masalah • Kesalahan Panas dan Spesifikasi gagal konvergen – – – – –
Estimasi awal yang buruk Kesalahan Input Konfigurasi yang tidak tepat Spesifikasi yang tidak mungkin Spesifikasi yang bersinggungan/konflik
• Kesalahan Equilibrium menggagalkan konvergensi – Persoalan neraca massa
• Kesalahan Osilasi Equilibrium – Tower yang Non-ideal (Azeotropes)
Tips untuk menyelesaikan masalah • Membuat estimasi yang baik untuk nilai iterasi awal • Memastikan profil tekanan / suhu kolom masuk akal – Pada suhu medium pendinginan, kondenser harus berada pada tekanan dew point untuk parsial kondenser, atau pada tekanan bubble point untuk total kondenser
• Memahami spesifikasi kolom – Jangan melebihkan spesifikasi pada akhir kolom, lebih baik mengeset satu spesifikasi pada masing-masing akhir kolom
• Mengamati rasio refluks dan laju alir liquid / uap menjadi nol – Memperhatikan bahwa non-condensable (komponen yang sangat volatil) perlu keluar dari sistem pada uap kondenser – Memperhatikan bahwa produk berat/heavy ends (volatilitas rendah) harus keluar melalui produk bawah
Tips untuk menyelesaikan masalah • Mengecek apakah spesifikasi mengganggu neraca massa • Mengisi spesifikasi aliran (laju alir produk, rasio refluks) daripada mengisi spesifikasi duty / temperatur • Menjaga refluks diatas rasio refluks minimum, tetapi mengamati rasio refluks yang menjadi sangat tinggi (terlalu sedikit stage) • Section kolom mungkin terlalu banyak / sedikit – Stage umpan mungkin berada pada lokasi yang salah relatif terhadap spesifikasi
• Melihat Column Troubleshooting pada HYSYS manual untuk lebih rinci
Problem 1 : Crude Stabilizer
Problem 1 : Deskripsi Diinginkan untuk memodelkan stabilizer yang ada di Problem 2 pada modul 5 Hysys dengan sebuah kolom distilasi. Kolom memiliki 8 stage teoritis (diluar kondenser dan reboiler). Tekanan kondenser 290 psia, dan pressure drop melalui seluruh kolom adalah 10 psi. Untuk sebuah profil temperatur estimasi digunakan temperatur bottom 360o F, temperatur tray umpan (tray ke-4 dari atas pada section tray utama) sama dengan umpan (250o F), dan temperatur kondenser 120o F. Ada dua spesifikasi kolom: 1) Temperatur kondenser 120o F. 2) kolom dioperasikan sehingga produk liquid bawah yang di-stabilisasi memiliki tekanan uap 25 psia.
Problem 1 : PFD Sebelumnya
Problem 1 : Target PFD
Problem 1 : Langkah Detail Ambil PFD dari Problem 2 pada Module 5 HYSYS. Click Distillation Column pada Object Palette dan pindahkan ke PFD tsb.
Problem 1 : Langkah Detail Kemudian Stabilizer (Column Splitter) dan Separator. Delete juga stream yang tidak digunakan seperti Vapour, Liquid dan QStab.
Problem 1 : Langkah Detail Double-click pada Distillation Column tsb. Pilih Full Reflux pada kolom Condenser. Ketik “ Stabilizer” pada baris Column Name, “ Q_Condenser” pada baris Condenser Energy Stream dan “Q_Reboiler” pada baris Reboiler Energy Stream. Masukan stream “Stab Vapour” pada Ovhd Vapour Outlet, stream “Stab Bottom” pada baris Bottoms Liquid Outlet, stream “Stab Feed” pada Inlet Stream. Pilih tray ke 4 untuk posisi umpan (Stab Feed) dan 8 untuk jumlah stage. Tekan tab Next.
Problem 1 : Langkah Detail Akan tampak seperti dibawah ini. Ketik “290 psia” pada kolom Condenser Pressure, “0 psi” pada kolom Condenser Pressure Drop dan “300 psia” pada kolom Reboiler Pressure. Tekan tab Next untuk continue.
Problem 1 : Langkah Detail Akan tampak seperti dibawah ini. Anda tidak perlu mengisi data yang diminta pada halaman tsb. Nilai temperature akan terhitung dengan sendirinya. Tekan tab Next untuk continue.
Problem 1 : Langkah Detail Akan tampak seperti dibawah ini. Anda tidak perlu mengisi data yang diminta pada halaman tsb. Tekan tab Done untuk continue.
Problem 1 : Langkah Detail Akan tampak seperti dibawah ini. Tampak bahwa Stabilizer-nya belum menemukan hasilnya. Anda tidak perlu bingung. Dari tab Design, kolom design, pilih Specs.
Problem 1 : Langkah Detail Akan tampak seperti dibawah ini. Delete semua variabel yang terdapat di kolom Column Specifications dengan tekan tab Delete untuk tiap-tiap variabel yang ada.
Problem 1 : Langkah Detail Akan tampak seperti dibawah ini.
Problem 1 : Langkah Detail Tampak bahwa Degree of Freedom = 2. Ini berarti kita harus memberikan nilai tertentu kepada 2 variabel yang diinginkan. Tambahkan variabel yang akan menjadi specs di kolom Column Specifications dengan tekan Add. Kita akan membuat temperature di Condenser sebesar 120 F sebagai spec. Tekan Add maka akan tampak seperti di samping ini.
Problem 1 : Langkah Detail Pilih Column Temperature dan tekan tab Add Spec(s). Akan tampak seperti di samping ini.
Problem 1 : Langkah Detail Pilih Condenser pada baris Stage dan masukan “120 F” pada baris Spec Value.
Problem 1 : Langkah Detail Tutup form tersebut maka akan tampak seperti di bawah ini.
Problem 1 : Langkah Detail Tampak bahwa Degree of Freedom = 1. Ini berarti kita harus memberikan 1 nilai lagi kepada variabel lain. Kita akan membuat vapor pressure pada liquid product = 25 psia sebagai spec. Tekan tab Add maka akan tampak seperti di samping ini. Pilih Column Vapour Pressure Spec.
Problem 1 : Langkah Detail Tampak seperti di samping. Pilih “Reboiler” pada baris Stage, dan “25 psia” pada baris Spec Value.
Problem 1 : Langkah Detail Akan Tampak seperti di samping.
Problem 1 : Langkah Detail Tutup form tersebut maka akan tampak seperti di bawah ini.
Problem 1 : Langkah Detail Tampak bahwa Degree of Freedom = 0. Ini berarti jumlah persamaan = jumlah variabel yang akan dicari. Hysys siap untuk menyelesaikan persamaan-persamaan tersebut. Tekan tab Run untuk memberi perintah agar Hysys menyelesaikannya. Maka akan tampak seperti di bawah.
Problem 1 : Langkah Detail Anda bisa melihat summary-nya dengan tekan tab Design dan akan tampak seperti di bawah ini.
Problem 1 : Langkah Detail Atau tekan tab Parameters untuk melihat profile Pressure, Temperature dan flow pada tiap-tiap stage atau tray.
Problem 1 : Langkah Detail Tekan tab Column Environment . . . untuk masuk ke detail distillation column, maka akan tampak seperti di bawah ini.
•
Tutup form tsb dengan clcik X pada pojok kanan atas.
Problem 1 : Langkah Detail Akan tampak seperti di bawah ini.
Problem 1 : Langkah Detail Untuk kembali ke flow sheet awal, tekan tanda panah ke atas yang merupakan alat untuk kembali ke distillation column, seperti yang tampak di bawah ini.
Problem 1 : Langkah Detail Akan muncul seperti di bawah ini.
Problem 1 : Langkah Detail Atau dari menu Column, pilih Column Runner seperti di bawah ini.
Problem 1 : Langkah Detail Akan muncul seperti di bawah ini.
Problem 1 : Langkah Detail Tekan tab Parent Environment . . . untuk masuk ke flow sheet awal, maka akan tampak seperti di bawah ini.
Problem 1 : Langkah Detail Tutup form Distillation Column tersebut, maka akan tampak seperti di bawah ini.
Problem 1 : Langkah Detail Hubungkan stream Stab Vapour dengan Compressor. Double click pada Compressor maka akan tampak seperti di bawah ini.
Problem 1 : Langkah Detail Dari tab Design, masukan stream “Stab Vapour” pada kolom Inlet dan akan tampak seperti di bawah ini.
Problem 1 : Langkah Detail Tutup form Compressor tersebut maka akan tampak seperti di bawah ini.
Problem 2 : AmmoniaAcetone-Water Separation
Problem 2 : Deskripsi •
•
•
Ammonia murni dihasilkan dari campuran ammonia-Acetone-Water dengan menggunakan distillation column dengan 18 theoretical stages (including condenser dan reboiler). Feed pada stage ke-14 dan side draw pada stage ke-6. Data-data lainnya ada di halaman berikutnya. Seorang Process Engineer akan memodelkannya dengan HYSYS. Untuk itu dia menggunakan ordinary distillation column dengan 16 theoritical stages (diluar kondenser dan reboiler). Feed pada stage ke -13. Overhead condenser dimodelkan sebagai sebuah total condenser dengan a buble point product. Side draw rate pada stage ke – 5. diset pada Tekanan kondenser 290 psia, dan pressure drop melalui seluruh kolom adalah 10 psi. Untuk sebuah profil temperatur estimasi digunakan temperatur bottom 360 F, temperatur tray umpan (tray ke-4 dari atas pada section tray utama) sama dengan umpan (250 F), dan temperatur kondenser 120 F. Ada dua spesifikasi kolom : 1) Temperatur kondenser 120 F. 2) kolom dioperasikan sehingga produk liquid bawah yang distabilisasi memiliki tekanan uap 25 psia.
Problem 2 : Process Flow Simulation
Problem 2 : Data-data
Problem 2 : Langkah Detail Dari menu : Pilih File, New, Case.
Problem 2 : Langkah Detail Dari tab Components tambah Component List dengan tekan Add.
Problem 2 : Langkah Detail Akan muncul Component List View.Tambahkan komponen yang diinginkan dengan tekan Add Pure.
Problem 2 : Langkah Detail Dari tab Fluid Pkgs tambahkan Fluid Package yang akan digunakan dengan tekan Add.
Problem 2 : Langkah Detail Pilih salah satu Property Package yang diinginkan.
Setelah dipilih tutup sheet Fluid Package : Basis-1
Problem 2 : Langkah Detail Akan tampak tampilan seperti dibawah ini.
Tekan Enter Simulation Environment untuk masuk ke lingkungan Simulasi.
Problem 2 : Langkah Detail Akan tampak tampilan seperti dibawah ini.
Problem 2 : Langkah Detail Dari menu : Pilih File, Save As. Tekan Save As.
Problem 2 : Langkah Detail Akan muncul seperti dibawah. Tulis nama filenya dan tekan Save.
Problem 2 : Langkah Detail Akan muncul tampilan seperti dibawah ini.
Problem 2 : Langkah Detail Dari Menu, pilih Tools, Preferences. Pilih Variabels.
Problem 2 : Langkah Detail Pilih Unit Set di Available Unit Sets dan maintain unit untuk setiap besaran pada Display Unit.
Problem 2 : Langkah Detail Dari menu, Pilih Flowsheet , Palette atau tekan F4 atau tekan object Palette untuk mengeluarkan Object Palette
Problem 2 : Langkah Detail Click Material Stream menu pada Object Palette.
Problem 2 : Langkah Detail Double-click pada Material Stream. Dari tab Worksheet, Pilih Composition, masukan nilai mole fraksinya di Mol Fractions. Karena kita hanya mempunyai mole flow, terlebih dahulu basis-nya dirubah ke mole flows.
Problem 2 : Langkah Detail Tekan tab Basis, maka akan muncul tampilan seperti dibawah ini :
Pilih Mole Flows dan tutup sheet Stream –1.
Problem 2 : Langkah Detail Maka akan muncul tampilan seperti dibawah ini :
Problem 2 : Langkah Detail Setelah semua nilai sudah dimasukkan maka akan tampak seperti dibawah ini :
Problem 2 : Langkah Detail Tekan tab OK maka akan tampak seperti dibawah ini :
Problem 2 : Langkah Detail Dari tab Worksheet, Pilih Conditions, Ketik “Feed” pada baris Stream Name, masukkan nilai “473 K“ pada baris Temperature dan “1583 kPa” pada baris Pressure. Anda tidak perlu memasukan nilai Molar Flow / Mass Flow sebab kita sudah memasukan nilai Molar Flow untuk masing-masing component. Hasilnya tampak seperti dibawah ini
Ingat nilai yang berwarna biru adalah input dan hitam adalah hasil kalkulasi.
Problem 2 : Langkah Detail Click Distillation Column pada Object Palette dan pindahkan ke layar.
Problem 2 : Langkah Detail Double-click pada Distillation Column tersebut. Pilih Total pada kolom Condenser. Ketik “ Distil_Column” pada baris Column Name, “ Q_Condenser” pada baris Condenser Energy Stream dan “Q_Reboiler” pada baris Reboiler Energy Stream. Masukan stream “Overhead” pada Ovhd Vapour Outlet, stream “Bottom” pada baris Bottoms Liquid Outlet, stream “Feed” pada Inlet Stream dan stream “Side Draw” pada Optional Side Draws. Pilih tray ke 13 untuk posisi umpan (Feed), tray ke 5 untuk Side Draw dan 16 untuk jumlah stage. Tekan tab Next.
Problem 2 : Langkah Detail Akan tampak seperti dibawah ini. Ketik “290 psia” pada kolom Condenser Pressure, “10 psi” pada kolom Condenser Pressure Drop dan “300 psia” pada kolom Reboiler Pressure. Tekan tab Next untuk continue.
Problem 2 : Langkah Detail Anda tidak perlu mengisi data yang diminta. Nilai temperature akan terhitung secara otomatis.Tekan tab Next untuk continue.
Problem 2 : Langkah Detail Akan tampak seperti dibawah ini. Anda tidak perlu mengisi data yang diminta pada halaman ini. Tekan tab Done untuk continue.
Problem 2 : Langkah Detail Akan tampak seperti dibawah ini. Tampak bahwa distillation columnnya belum menemukan hasilnya. Anda tidak perlu bingung. Terlebih dahulu ubah pressure drop Reboiler dari 0 menjadi 1.5 kPa.
Problem 2 : Langkah Detail Hasilnya tampak seperti dibawah ini. Dari tab Design, kolom design, pilih Specs.
Problem 2 : Langkah Detail Akan tampak seperti dibawah ini. Delete semua variabel yang terdapat di kolom Column Specifications dengan tekan tab Delete untuk tiap-tiap variabel yang ada.
Problem 2 : Langkah Detail Akan tampak seperti dibawah ini.
Problem 2 : Langkah Detail Tampak bahwa Degree of Freedom = 3. Ini berarti kita harus memberikan nilai tertentu kepada 3 variabel yang diinginkan. Tambahkan variabel yang akan menjadi specs di kolom Column Specifications dengan tekan Add. Kita akan membuat overhead product rate sebesar 3702 kgmoles/hr sebagai spec. Tekan Add maka akan tampak seperti di samping ini.
Problem 2 : Langkah Detail Pilih Column Draw Rate dan tekan tab Add Spec(s). Akan tampak seperti di samping ini.
Problem 2 : Langkah Detail Ganti namanya menjadi Overhead Rate pada baris Name, pilih Overhead @COL1 pada baris Draw dan ketik “ 3702” pada baris Spec Value. Akan tampak seperti di samping ini.
Problem 2 : Langkah Detail Tutup form tersebut maka akan tampak seperti di bawah ini.
Problem 2 : Langkah Detail Tekan tab Add lagi untuk menambahkan variabel yang akan menjadi specs di kolom Column Specifications. Pilih Column Draw Rate dan tekan tab Add Spec(s). Akan tampak seperti di samping ini.
Problem 2 : Langkah Detail Ganti namanya menjadi Side Draw Rate pada baris Name, pilih Side Draw @COL1 pada baris Draw dan ketik “ 18” pada baris Spec Value. Akan tampak seperti di samping ini.
Problem 2 : Langkah Detail Tutup form tersebut maka akan tampak seperti di bawah ini.
Problem 2 : Langkah Detail Tekan tab Add lagi untuk menambahkan variabel yang akan menjadi specs di kolom Column Specifications. Pilih Refux Ratio dan tekan tab Add Spec(s). Akan tampak seperti di samping ini.
Problem 2 : Langkah Detail Ketik “ 0.6753” pada baris Spec Value. Nilai ini merupakan rasio antara 2500 (reflux rate) dengan 3702 (overhead product rate). Maka akan tampak seperti di samping ini.
Problem 2 : Langkah Detail Tutup form tersebut maka akan tampak seperti di bawah ini.
Problem 2 : Langkah Detail Tampak bahwa Degree of Freedom = 0. Ini berarti jumlah persamaan = jumlah variabel yang akan dicari. Hysys siap untuk menyelesaikan persamaan-persamaan tersebut. Tekan tab Run untuk memberi perintah agar Hysys menyelesaikannya. Maka akan tampak seperti di bawah.
Problem 2 : Langkah Detail Anda bisa melihat summarynya dengan tekan tab Design dan akan tampak seperti di bawah ini.
Problem 2 : Langkah Detail Atau tekan tab Parameters untuk melihat profile Pressure, Temperature dan flow pada tiap-tiap stage atau tray.
Problem 2 : Langkah Detail Jika ingin melihat detail distillation column-nya, tekan tab Column Environment . . . maka akan tampak seperti di bawah ini.
•
Tutup form tsb dengan klik X pada pojok kanan atas.
Problem 2 : Langkah Detail Akan tampak seperti di bawah ini.
Problem 2 : Langkah Detail Untuk kembali ke flow sheet awal, tekan tanda panah ke atas yang merupakan alat untuk kembali ke distillation column, seperti yang tampak di bawah ini.
Problem 2 : Langkah Detail Akan muncul seperti di bawah ini.
Problem 2 : Langkah Detail Atau dari menu Column, pilih Column Runner seperti di bawah ini.
Problem 2 : Langkah Detail Akan muncul seperti di bawah ini.
Problem 2 : Langkah Detail Tekan tab Parent Environment . . . untuk masuk ke flow sheet awal, maka akan tampak seperti di bawah ini.
Problem 2 : Langkah Detail Tutup form Distillation Column tersebut, maka akan tampak seperti di bawah ini.
Problem 2 : Langkah Detail Untuk show heat & material balance, klik show table pada masingmasing stream. Hasilnya tampak seperti di bawah ini.
Review Konsep Utama •
Kolom memodelkan gas-liquid kontaktor
•
Model kolom dapat digunakan untuk – desain – Tingkat performa
•
Berbagai pendekatan yang tersedia untuk memodelkan kolom – component splitter – shortcut distillation – Kolom yang akurat
•
Strategi Permodelan – Memulai dengan perkiraan model untuk mendapatkan estimasi awal yang baik – Memulai dengan spesifikasi yang mudah konvergen untuk mendapatkan hasil yang konvergen – Menambah spesifikasi kolom terakhir yang lebih sulit
Reference • “……………….”, Process Simulation Workshop. • HYSYS.Plant Simulation Basis, Hyprotech Ltd,1996. • PRO/II Application Briefs, Simsci, August 1995.
