Transcript Fluidisasi

FLUIDISASI

APLIKASI FLUIDISASI

PENGERTIAN FLUIDISASI

LAJU ALIR PADA FLUIDISASI MINIMUM (VOM)

TIPE FLUIDISASI

FLUID-SOLID CONVEYING; PNEUMATIC CONVENYING
APLIKASI FLUIDISASI
Sistem operasi dalam proses kimia yang
menggunakan konsep fluidisasi:
•
Reaktor (fluidized bed reactor)
•
Pengeringan (fluidized bed drier)
•
Transportasi partikel
Reaktor (fluidized bed reactor)
•
i-dimethyl-benzen ammoxidation to IPN two stage turbulent fluidized bed
reactor (500 ton/a) 2 unit
•
Naphthalene oxidation to phenly acetate turbulent fluidized bed reactor (20
KT/a) 10 unit
•
HCl and acetylene to vinyl C2H3Cl multistage fluidized bed reactor (3
KT/a,100KT/a) 3 unit
HCl and oxygen to Cl
Reaktor
(fluidized bed reactor)
multistage fluidized bed reactor
2
(300 tone/a) 1 unit
Dryer (fluidized bed dryer)
Dryer (fluidized bed dryer)
Dryer (fluidized bed dryer)
TUJUAN INSTRUKSIONAL
Mahasiswa dapat :
1.
Menjelaskan prinsip fluidisasi
2.
Menjelaskan parameter-parameter proses dalam fluidisasi
3.
Menjelaskan fluidisasi minimum
4.
Menjelaskan tipe fluidisasi
5.
Menjelaskan prinsip Pneumatic conveying untuk transportasi
sebuk padat
6.
Menjelaskan tipe aliran dalam pneumatic conveying
7.
Menggunakan persamaan/korelasi matematik fluidisasi
untuk perancangan dan manipulasi kelakuan proses
PENGERTIAN FLUIDISASI
P2
Bila suatu fluida cair atau gas dialirkan
melalui unggun (tumpukan partikel
padat), penurunan tekanan (pressure
drop) fluida akibat dari hambatan partikel
padat mengikuti persamaan Ergun:
P2 < P1
P1
P.g c S.DP3
150.(1  )

 1,75
2
L .Vo (1  ) S.DP Vo . / 
Porositas unggun: 0,55 – 0,75
Unggun diam
P = P1 - P2
PERSAMAAN ERGUN ?
P.g c S.DP3
150.(1  )

 1,75
2
L .Vo (1  ) S.DP Vo . / 
S = sphericity, perbandingan luas permukaan bola terhadap luas
partikel sesungguhnya pada volume yang sama
 = bed porosity, perbandingan volume rongga/sela unggun
terhadap volume unggun
Vo = superficial velocity, Vo = V., V = laju alir rata-rata
L = tinggi unggun
 = density fluida
Dp = diameter partikel
PENGERTIAN FLUIDISASI
(CONT.)
 Jika laju fluida (aliran gas)
dinaikkan maka pressure
drop oleh tahanan partikel
padat juga meningkat.
P meningkat
 Jika laju alir fluida terus
ditingkatkan, partikel padat
mulai tergerak dan terangkat
sampai terjadi suspensi
sempurna (fluidized bed)
Unggun
diam
Unggun
terfluidakan
P konstan
PENGERTIAN FLUIDISASI
(CONT.)
 Bila laju alir fluida dinaikkan lagi,
maka partikel zat padat akan ikut
mengalir seperti fluida, yang
biasanya dimanfaatkan untuk
transportasi zat padat bentuk
partikel halus (pneumatic
convenyor)
PRESSURE DROP DAN TINGGI UNGGUN
Fluidized bed
L
P
Pressure drop dan tinggi bed
Fixed bed
C
L
B
A
P
VOM
Udara
Superficial velocity, VO
A = partikel masih diam; B = saat mulai terfluidakan
/ fluidisasi menurun; BC = fluidisasi sempurna
FLUIDISASI MINIMUM
Pressure drop unggun diam:
P.g c S.DP3
150.(1  )

 1,75
2
L .Vo (1  ) S.DP Vo . / 
Pressure drop unggun terfluidakan:
P 
g
(1   M )(P  )L
gc
2
150..VoM (1   M ) 1,75..VoM
1
g.( P  ) 

S .D P  3M
S2 .D 2P
 3M
LAJU ALIR SEMU GAS PADA FLUIDISASI
MINIMUM
Dua kondisi ekstrim
g.( P  ) 
150..VoM (1   M )
S2 .D 2P
 3M
2
1,75..VoM
1

S .D P  3M
NRe,P < 1
NRe,P > 1000
g.( P  ) 
VoM
150..VoM (1   M )
S2 .D 2P
 3M
g.( P  )  3M

S2 .D 2P
150. (1   M )
2
1,75 ..VoM
1
g.( P  ) 
 S .D P  3M
VoM 
 S .D P .g.( P  ) 3M
1,75 .
LAJU ALIR SEMU GAS PADA FLUIDISASI
MINIMUM (cont.)
Bilangan Reynold partikel :
N Re,P
D P .U t .


DP
= diameter partikel
Ut
= terminal velocity

= density fluida

= viskositas fluida
NRe,P < 1000
g.D 2P ( P  )
Ut 
18.
NRe,P = 1000 - 20000
1,75.g.D P ( P  )
Ut 

Rasio terminal velocity terhadap kecepatan
fluidisasi minimum
Aliran laminer, NRe,P < 1 dan ukuran partikel sangat kecil:
Ut
g.D 2P ( P  )
(1   M ) 8,33.(1   M )
150.


2
2
3
Vo,M
18.
g.( P  ).S .D P  M
S2 . 3M
NRe,P > 1000 dan DP > 1 mm
Ut
Vo,M
 g.D 2P ( P  ) 
 1,75




1/ 2


1,75.

2
3 
g
.
D
.(



).

P
P
M

1/ 2

2,32
 3M/ 2
CONTOH KASUS 1
Reaktor fluidisasi menggunakan katalis padat dengan
diameter partikel 0,1 mm, rapat massa 1,50 g/ml,
sperisitas 0,92. Pada kondisi unggun diam, porositas
0,35, tinggi unggun 2 m. Gas masuk dari bagian bawah
reaktor pada suhu 600oC, tekanan 1 atm pada viskositas
0,025 cP serta rapat massa 0,22 lb/cuft. Pada fluidisasi
minimum, porositas tercapai pada 0,45. Bila fluidisasi
katalis pada porositas 0,52, tentukan laju alir semu gas
masuk kolom fluidisasi !
PENYELESAIAN KASUS 1
cgs
british
Diameter partikel, DP
0,1 mm
0,01
3,28 x 10-4
Rapat massa partikel, P
1,50 g/ml
1,5
93,645
Sperisitas, 
0,92
0,92
0,92
Porositas unggun diam, D
0,35
0,35
0,35
Tinggi unggun diam, LM
2m
200
6,56
Temperatur gas, T
600 oC
Tekanan gas, P
1 atm
Viskositas gas, 
0,025 cP
0,00025
1,68 x 10-5
Rapat massa gas, g
0,22 lb/cuft
0,003524
0,22
Porositas fluidisasi minimum, M
0,45
0,45
0,45
Porositas terfluidakan, 
0,52
0,52
0,52
980,665
32,174
Gravitasi, g
PENYELESAIAN KASUS 1
3
g.( P  ) 
Vo 
S2 .D 2P
150. (1   )
980,665x(1,50  0,003524) 0,523
Vo 
x0,922 x0,012
150x0,00025
(1  0,52)
Vo  0,97 cm / s
Vo  0,032ft / s
TIPE FLUIDISASI
 Particulate Fluidization
 Aggregative / Bubbling
Fluidization
( p  ) L
N Fr .N Re 
 100

D
( p  ) L
N Fr .N Re 
 100

D
P g

.(1  ).( P  )
L
gc
Pressure drop yang besarnya konstan
per satuan tinggi unggun
PARTICULATE FLUIDIZATION
Prediksi 3/(1- ) proporsional dengan V0 pada
harga yang lebih besar dari V0M
150.Vo .
3

1   g.( P  ).S2 .D 2P
1  M
L  LM
1 
L
= tinggi unggun
LM
= tinggi unggun minimum
Profile of bed expansion in
particulate fluidization
Variation of porosity with fluid
velocity in fluidized bed
Exponent in correlation for bed
expansion
AGGREGATIVE/BUBBLING
FLUIDIZATION
 Ekspansinya secara gumpalan dengan aliran
gelombang
 Hubungan antara fraksi ruangan yang terisi phase
gumpalan dan kecepatan:
Vo  t b u b  (1  t b )Vo,M
u b  Vo,M
L

LM
u b  Vo
tb
= fraksi ruang yang terisi
oleh gelembung
ub = kecepatan gelembung
rata-rata
u b  0,7.g.D p
Latihan mandiri
Reaktor fluidisasi menggunakan katalis padat dengan diameter
partikel 0,25 mm, rapat massa 1,50 g/ml, sperisitas 0,90. Pada
kondisi unggun diam, porositas 0,35, tinggi unggun 2 m. Gas
masuk dari bagian bawah reaktor pada suhu 600oC pada
viskositas 0,025 cP serta rapat massa 0,22 lb/cuft. Pada fluidisasi
minimum, porositas tercapai pada 0,45. Hitung
Hitung
a. laju alir semu minimum (VM) gas masuk kolom fluidisasi !
b. tinggi unggun jika Vo = 2VM
c. Pressure drop pada kondisi Vo = 2,5VM