Packed Column Sizing (Part-1- Tower Diameter)

Saya terlibat dalam sebuah project yang melibatkan design sebuah kolom absorber. Basically, penghilangan dissolved oxygen dari water, dengan cara mengkontakkan water dengan fuel gas di dalam sebuah Contactor. Which is also called DEOXY TOWER. Contactor yang digunakan adalah sebuah Packed Column.


Saya ingin berbagi bagaimana cara saya mengestimasi tinggi dan diameter dari Packed Column ini. Semoga bermanfaat. Metode yang digunakan diambil dari GPSA 10th edition Chapter 19.
Dan as usual,, kalau ada pembaca yang punya comment, please let me know by giving me any feedback..


I. Menentukan Diameter Column
Metode yang digunakan dikenal dengan Eckert's General Formula. Formula ini berdasarkan sebuah chart sebegai berikut.

1.1. Hitung nilai di Sumbu X
So, intinya adalah menemukan nilai Gp a.k.a Tower Vapor Loading , kg/m.s2 (Lihat deh di sumbu Y, ada variabel Gp disitu...nah itu yang wajib dihitung).
Caranya, kita hitung dulu nilai di sumbu X, untuk kemudian mencari nilai di sumbu Y.Sumbu X itu terdiri dari variable sebagai berikut


Lp = Liquid Loading (kg/m.s2)
Gp = Tower Vapor Loading (kg/m.s2)


Well...unit of measurementnya cukup sulit dihitung (apalagi buat saya yang lebih doyan gaya shortcut..:p), maka ada cara lebih mudah untuk menghitung nilai X, yaitu:


Karena Lp/Gp equivalen dengan ML/MG, dimana:
ML = Liquid Mass Flowrate (kg/hr)
MG = Vapor Mass Flowrate (kg/hr)

 Dan ML dan MV merupakan variable yang unitnya cukup familiar bagi kita dan lebih gampang dihitung, maka nilai sumbu X dapat dihitung dengan formula:

  

 1.2. Tentukan nilai pressure drop accross packing

Biasanya nilai pressure drop ini di dapat dari kriteria Client. Contohnya, untuk project ini, si Client memberikan spesifikasi pressure drop = 0.5 inch H2O/ ft Packing ~ 43 mm H2O/m packing.

1.3 Tentukan nilai Sumbu Y

Tarik nilai Sumbu X yang diperoleh dari point 1.1 diatas, hubungkan nilai pressure drop di Chart Eckert tersebut, maka diperoleh nilai Sumbu Y. Tapi tidak berhenti disitu, karena nilai sumbu Y itu diperngaruhi banyak variable, yaitu:

1.4 Hitung nilai Gp

Nilai Sumbu Y sudah ketemu...

Viskositas liquid dan densitas gas dan liquid pasti diketahui.

Tinggal Fp (Packing Factor) ==> kira-kira kalau menggunakan 1" Flexi Ring, Fp = 210 /m. (Nilai Fp tergantung dari si process engineer yang mendesain nilai Fp. How to choose Fp? Sepertinya butuh pembahasan tersendiri nanti ya...)

So...Nilai Gp tinggal dihitung secara aljabar dengan formula:

Satuan Gp dalam kg/m.s2; densitas dalam kg/m3; viskositas dalam cp

1.5 Hitung nilai Contactor Diameter yang dibutuhkan

Cross sectional area (Ac)= Vapor Mass Flowrate / Gp/ 3600 ,  (m2)

Hence, diameter tower adalah

Dt = sqrt (4Ac /pi) -----> dalam satuan m.

Okeh...sudah diperoleh nilai diameter minimum Contactor kita. Sudah selesai kah? Ternyata belum. Ada beberapa faktor yang harus dipertimbangkan, seperti :

Dengan Dt di atas, berapakah tinggi tower di bagian liquid hold up agar memenuhi kriteria liquid retention time ? Apakah tinggi tower yang diperoleh dapat diizinkan, terutama untuk fasilitas di Brown Field?

Seperti misalnya, pada kasus di project saya ini, saya memiliki limitasi ketinggian vessel tidak boleh melebih 12 m, karena mentok dengan crane yang berada di atasnya..

Ha! Apa yang harus dilakukan? Saya akan bahas di postingan selanjutnya..

Tapi tentu saja jika ada pembaca yang ingin menjawabnya, you are very welcome to fill in Comment part.

Salam,

Gandi Iswara

Si pembelajar yang haus ilmu..