PEREKAYASAAN MENARA PENYERAP GAS HF PADA PROSES KONVERSI UF 6 MENJADI UO 2 MELALUI JALUR AMMONIUM URANIL KARBONAT (AUK)

Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN – BATAN, 14 November 2013

PEREKAYASAAN MENARA PENYERAP GAS HF PADA PROSES KONVERSI UF6 MENJADI UO2 MELALUI JALUR AMMONIUM URANIL KARBONAT (AUK) Abdul Jami dan Marliyadi Pancoko PRPN – BATAN, Kawasan Puspiptek, Gedung 71, Tangerang Selatan, 15310

ABSTRAK PEREKAYASAAN MENARA PENYERAP GAS HF PADA PROSES KONVERSI UF6 MENJADI SERBUK UO2 MELALUI JALUR AMMONIUM URANIL KARBONAT (AUK). Telah dilakukan perekayasaan menara penyerap gas HF melalui tahapan desain penentuan kurva kesetimbangan, jumlah pelarut minimum yang diperlukan, jumlah stage yang diperlukan, dan dimensi kolom absorbsi. Proses absorbsi gas HF menggunakan pelarut air bebas mineral, dan diperoleh hasil perhitungan , sebagai berikut : Kebutuhan pelarut minimum 3887.2015 kg/jam dan untuk proses operasi menggunakan pelarut sebanyak 11661 kg/jam dengan jumlah stage 4; diameter kolom 1.1 m dan tinggi kolom menara total 11.2 m; tebal shell 3/16 inchi; material konstruksi SS-316L; raschig ring ceramik dipilih sebagai bahan packing. Kata kunci: scrubbing, absorbsi, pelarut, air bebas mineral, gas HF

ABSTRACT HF GAS ABSORBER DESIGN FOR THE CONVERTION PROCESS OF UF6 GAS TO UO2 POWDER THROUGH AMMONIUM URANYL CARBONATE (AUC) ROUTE. The design of HF gas absorber through the design steps of determination of equilibrium curve, the solvent nominal and number stages to be used and calculation of absorber dimension. Absorbtion process uses deminerazed water as solvent and the results of calculation as follows: the minimum solvent needed as much as 3887,2015 kg/hour and for normal operating use the solvent as much as 11661 kg/hour; number of stages are 4; coloum diameter is 1,1 m and total coloum heigh is 11,2 m; shell thickness is 3/16 inch; material construction is SS-316 L; and raschig ring of ceramic is selected to be used as packing material. Key words: scrubbing, absorption, solvent, demineralized water, HF gas

1.

PENDAHULUAN Proses konversi UF6 menjadi UO2 melalui jalur Amonium Uranil Karbonat (AUK)

menghasilkan gas beracun yaitu Hydrogen Fluoride HF. Gas ini mempunyai sifat fisik antara lain: tidak berwarna, larut dalam air, mendidih pada suhu 19.5 oC. dan mengembun tepat di bawah suhu kamar. HF lebih ringan dari udara dan berdifusi relatif cepat melalui zat berpori [1]. Hydrogen fluoride sering disebut asam fluoride, yaitu asam yang sangat korosif dan beracun. Kemampuannya untuk melarutkan kaca telah dikenal sejak abad ke-17 bahkan

- 47 -


sebelumnya telah disiapkan asam fluorida dalam jumlah besar oleh Carl Wilhelm Scheele pada tahun 1771[2]. Karena reaktivitas tinggi ke arah kaca dan reaktivitas terhadap banyak logam, asam fluorida biasanya disimpan dalam wadah plastic [1]. Gas hydrogen fluoride (HF) juga dikenal sebagai gas beracun yang berbahaya dan dapat merusak paru-paru dan dapat membutakan mata secara permanen. Pada konsentrasi yang tinggi (asam pekat), juga dapat menyebabkan toksisitas sistemik dan serangan jantung yang dapat menyebabkan kematian. Dengan mengingat sifat fisisnya tersebut, maka asam fluorida ini perlu diambil dan dipisahkan dari campuran gas lain. Asam fluorida (HF) dalam tulisan ini, adalah merupakan salah satu produk samping dari reaksi konversi UF6 menjadi UO2 melalui jalur AUK (Amonium Uranil Karbonat). Proses pembentukan gas HF dimulai dari pembentukan Ammonium Fluoride NH4F yang terjadi dalam reaktor bubble dengan reaksi sebagai berikut [1]: UF6 + 5H2O + 10 NH3 + 3CO2  (NH4)4UO2 (CO3)3 + 6NH4F Produk utama reaksi berupa slurry AUK dan larutan NH4F sebagai produk samping dan sisa rektan adalah UF6 , H2O dan CO2. Slurry AUK dan larutan NH4F selanjutnya dilakukan proses pemisahan dalam Settling Tank dan pencucian dalam Washing Tank. Proses pengeringan dalam Spray Dryer menggunakan udara (N2 , O2) panas pada tekanan 1 atm, suhu 280 oC. Pada suhu ini NH4F akan terdekomposisi membentukan gas HF dan NH3 [1]: NH4F



NH3 + HF

Sebagian AUK terdekomposisi menjadi UO3 menurut reaksi berikut [1]: (NH4)4UO2(CO3)3  UO3 + 3 CO2 + 4NH3 + 2H2O Gas HF ini masih tercampur dengan gas-gas lain diantaranya gas N2, O2, H2, CO2, NH3 dan sisa umpan UF6. Untuk memisahkan HF dari campuran ini dilakukan dengan cara diabsorbsi dengan solvent air demin yang berfungsi sebagai penyerapnya (absorber). Proses absorbsi dilakukan dalam kolom scrubbing dan akan berjalan dengan baik jika dilakukan secara multi stage dengan arus berlawanan arah yaitu gas masuk pada stage 1 dan solvent masuk pada stage ke N [3]. Perancangan menara penyerap gas HF merupakan bagian dari kegiatan Desain Pabrik Elemen Bakar Nuklir Type PWR 1000 MW di lingkungan PRPN – BATAN Serpong 2013.

- 48 -


2.

DASAR TEORI Untuk menyerap gas HF yang tercampur dalam campuran gas dapat dilakukan

dengan menggunakan penyerap yang bertindak sebagai solvent untuk mengikat gas tersebut. Solvent yang digunakan adalah air demin, karena merupakan pelarut HF yang baik dan harganya murah. Menentukan jumlah solvent dan jumlah stage operasi yang digunakan dalam proses absorbsi dapat dilakukan dengan cara membuat grafik garis kesetimbangan dan garis operasi. Penurunan persamaan yang digunakan dalam mengestimasi kebutuhan solvent pada proses absorbsi dapat ditentukan sebagai berikut.

V2 y2

L2 x2 V+dV L+dL

V1 y1

V

L

L1 x1

Gambar 1. Skema proses absorbsi V

=

laju mol gas

L

=

laju mol cairan

x

=

fraksi mol cairan

y

=

fraksi mol gas

Neraca massa pada keadaan steady stead diberikan oleh persamaan (1) dV

=

dL

(1)

Neraca komponen diberikan oleh persamaan (2) d(V.y) =

d(L.x )

(2)

V.y

-

V1 .y1

=

L . x - L1 .x1

V.y

+

L1.x1

=

L . x + V1 y1

(3)

Untuk

V’

=

V(1-y)

(4)

dan

L’

=

L(1-x)

(5)

Penurunan lebih lanjut persamaan 3 , 4 da 5 diatas didapat persamaan garis operasi sebagai berikut:

- 49 -


V'

x1 y  L' = (1 y) (1 x1 )

y (1 y) Jika

=

V'

y1 x  L' (1 y1 ) (1 x)

L'  x x  y1   1   V'  1 x 1 x1  (1 y1 )

Y

=

y (1  y)

X

=

x dan (1 x)

dan

Y1

(6) y1 (1  y 1 )

= X1

x1 (1  x1 )

=

Maka persamaan garis operasi menjadi Y

=

L' V'

X

 X1  Y

(7)

1

dengan: X

=

konsentrasi cairan mole/mole solvent

(top)

X1

=

konsentrasi cairan mole/mole cairan

(bottom)

Y

=

konsentrasi gas mole/mole dry gas

(top)

Y1

=

konsentrasi gas mole/mole dry gas

(bottom)

Persamaan garis kesetimbangan: y*

=

mx

(8)

Y*

=

y * (1  y*)

dan

y*

=

pi p

(Henry’s & Raoult’s Law) [5]

dengan:

x

X*

=

x (1  x)

(9)

Didapat persamaan baru garis kesetimbangan sebagai berikut:

Y* (1 Y*)

=

pi p

X* (1 X*)

(10)

dengan: pi

=

Tekanan uap komponen pada suhu operasi

p

=

Tekanan operasi

Y* =

Konsentrasi gas inert dalam kesetimbangan

X* =

Konsentrasi cairan inert dalam

Laju solvent minimum

dalam

proses

kesetimbangan absorbsi ditentukan dengan menggunakan

menggunakan metoda grafis McCabe Thiele [3, 4, 6] yaitu dengan cara menyinggungkan garis operasi solvent minimum dengan garis kesetimbangan dan laju solvent

operasi

menggunakan kelipatan dari laju solvent minimum .

- 50 -


Menentukan Jumlah Stage Operasi. Jumlah stage operasi dapat ditentukan dengan menggunakan metode grafis McCabe Thiele[3],[4],[6] seperti tampak pada gambar 2 maupun menggunakan metode faktor absorbsi A. Garis Operasi

Garis Kesetimbangan

Yb

Yb

*

Ya * Ya

Gambar 2. Stage Kesetimbangan Menentukan jumlah stage dengan metode faktor absorbsi A menggunkan persamaan sebagai berikut Faktor absorbsi A

N

=

L m.V

=

 Y - Yb* Ln  b *  Ya - Ya Ln(A)

L

= Laju Alir Solvent (kmole/jam)

m

= konstanta Henry

V

= Laju Alir Gas

(11)   

(12)

(kmole/jam)

Yb = fraksi mole gas bottom operasi Yb* = fraksi mole gas bottom kesetimbangan Ya = fraksi mole gas top Ya* = fraksi mole gas top kesetimbangan N

= Jumlah stage kesetimbangan

Menetukan Dimensi Kolom Diameter kolom ditentukan dengan menggunakan metode grafik yaitu figure 11.44 page 603 Coulson & Richardson’s [7] yang menghubungkan persamaan:

Vs

(13)

- 51 -


L

=

Laju massa cairan

(kg/s)

V =

Laju massa gas

(kg/s)

V*w =

Laju massa gas

(kg/m2.s)

Fp =

factor packing

(m-1)

x =

massa jenis cairan

(kg/m3)

y =

massa jenis gas

(kg/m3)

x =

viscositas cairan

(kg/m.s)

Tinggi kolom scrubber ditentukan dengan persamaan.

(14)

(15)

(16) Z

= N x HOG

[8]

(17)

Diketahui nilai Z

=

Tinggi kolom bahan isian (m)

N

=

Jumlah Stage

HG

=

Tinggi transfer unit fase gas

(m)

HL

=

Tinggi transfer unit fase cair

(m)

=

(m)

HOG

Tinggi transfer unit overall

DC

=

Diameter kolom

(m)

Sc

=

Bilangan Schmidt

K3

=

Faktor Koreksi Prosen Flooding

m

=

konstanta Henry

Gm

=

Laju massa gas

Lm

=

Laju massa solvent

L*w

=

Laju massa solvent/area (kg/m2s)

h

=

Faktor HG

h

=

Faktor HL

f1

=

Faktor koreksi viskositas

f2

=

Faktor koreksi density

f3

=

Faktor koreksi tegangan permukaan

(kg/s) (kg/s)

- 52 -


Tinggi Liquid Hold Up [8] ditentukan dengan persamaan HTW

=

0.0004  L 

0.6

(18)

 dp   

HTW =

Water Hold Up

(ft3/ft3 Volume kolom scrubber)

L

=

Liquid rate,

(lb/hr.ft2)

dp

=

Diameter equivalent spherical packing

3.

(inc)

CARA PEREKAYASAAN Untuk mendapatkan dimensi menera penyerap yang meliputi tinggi dan diameter kolom,

maka perekayasaan menara penyerap gas HF dapat dilakukan dengan urutan perhitungan sebagai berikut: 3.1

Membuat Kurva Kesetimbangan Komponen gas masuk scrubber pada suhu 100

o

C tekanan 3 atm dengan.

komposisi sebagai berikut: Tabel 1. Data Komponen Gas Umpan

V1

=

130.5962 kmol/jam

=

36.2767

yi

=

0.0011854

Y1

=

y1 (1  y 1 )

=

0.00119 (1  0.00119)

=

0.001187 mol HF/mol Gas bebas HF

=

130.44

=

36.2333 mol gas bebas HF

V

mol/s Fraksi HF

kmol/jam

HF terabsorpsi sebesar 99% Y2

=

0.001187 x ( 1 - 0.99 )

=

0.00001187 mol HF/mol Gas bebas HF

- 53 -


X2

=

0 mol HF dalam solvent awal

Pada suhu operasi 40 OC, tekanan uap HF dapat ditentukan dengan perhitungan simulasi software ChemCad sebesar pi = 1.97 atm . Tekanan operasi proses scrubbing sebesar pt = 1.2 atm. Persamaan garis kesetimbangan dapat diperoleh dengan cara sebagai berikut: Dengan menggunakan persamaan 9 diatas yaitu membandingkan tekanan uap standar dengan tekanan operasi didapat nilai.

pi p y

=

1.97 1.2

=

1.64

=

1.64 x

Dengan persamaan 10 didapat persamaan garis kesetimbangan sebagai berikut. Y (1  Y)

= 1.64

X (1  X)

Dengan berbagai variasi nilai X maka dapat dibuat table data kesetimbangan seperti tampak pada table 2 sebagai berikut. Tabel 2. Data Kesetimbangan HF X 0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007 0.0008 0.0009 0.0010 0.0011

Y 0 0.000164 0.000328 0.000492 0.000656 0.000820 0.000984 0.001149 0.001313 0.001477 0.001641 0.001805

- 54 -


Garis Operasi

Garis Solvent Minimum

Garis Kesetimbangan

Y = 0.001187

X = 0.0007 Y2 = 0.00001187

Gambar 3. Kurva Kesetimbangan 3.2

Menentukan Jumlah Solvent Kebutuhan solvent pada proses scrubbing ditentukan secara dua tahap yaitu : pertama

menentukan jumlah solvent minimum dan kedua menentukan jumlah solvent operasi. Jumlah solvent minimum dapat ditentukan dengan metode McCabe Thiele sebagai berikut: dari ordinat Y2 = 0.00001187 mol HF/ mol gas bebas HF pada kurva ditarik garis lurus sebagai garis solvent minimum sehingga menyinggung garis kesetimbangan, dari ordinat Y = 0.001187 ditarik garis mendatar sehingga memotong garis solvent minimum dan dari titik potong ini ditarik garis vertical kebawah sehingga didapatkan koordinat titik X = 0.0007 . Dengan persamaan 7 didapat nilai. L min V

= =

Y 1 -Y 2 (X 1 - X 2 ) (0.001187 - 0.00001187) (0.0007 - 0)

- 55 -


Lmin

=

1.6556

=

1.6556 x V

=

1.6556 x 36.2324

=

59.9877

mol/s

=

215.9556

kmol/jam

=

215.9556x 18

=

3887.2015

kg/jam

Kebutuhan solvent minimum sebesar 3887.2015 kg/jam. Jumlah solvent untuk kebutuhan scrubbing agar proses absorbsi berlangsung dengan baik maka digunakan solvent dengan jumlah 3 kali solvent minimum: L

3.3

=

3 x Lmin

=

3 x 3887

=

11661

kg/jam

=

647.867

kmol/jam

Menentukan Jumlah Stage Jumlah stage pada proses scrubbing dapat ditentukan dengan dua cara yaitu: Pertama

membuat persamaan garis operasi dengan jumlah solvent 647.867 kmol/jam untuk diplotkan pada kurva garis kesetimbangan seperti tampak gambar 3. Dengan menggunakan kebutuhan jumlah solvent dan jumlah gas bebas HF maka nilai L dapat dihitung sebagai berikut. V

L

=

647.867

kmol/jam

V

=

36.2333

mol gas bebas HF

=

130.440

kmol/jam

=

4.9668

L V

Kemudian dengan menggunakan persamaan 7 didapat nilai. Xop

V ) . (Y1 – Y2) + X2 L

=

(

=

1 x (0.001187-0.00001187) + 0 4.9668

=

0.00023

Dengan koordinat Xop = 0.00023 dan

Yop = 0.001187 dibuat garis operasi baru pada

kurva garis kesetimbangan seperti tampak pada gambar 3 didapat jumlah stage operasi berkisar antara 3 - 4 stage.

- 56 -


Kedua dengan metode faktor absorbsi yaitu menggunakan persamaan 11 dan 12 jumlah stage dapat ditentukan sebagai berikut: Factor Absorbsi A

=

L m.V

L

=

647.867

kmol/jam

V

=

130.44

kmol/jam

m

=

1.64

A

=

647.867 1.64x130.4 4

=

3.0285

Jumlah stage operasi  Y - Yb* Ln  b *  Ya - Ya Ln(A)

  

N

=

Yb

=

0.001187

Yb*

=

0.0004

Ya

=

0.00001187

Ya*

=

0

=

 0.001187 - 0.0004  Ln   0.00001187 - 0  Ln(3.0285)

=

3.785

N

Digunakan 4 stage operasi

3.4

Menentukan Dimensi Kolom Scrubber Dimensi kolom scrubber meliputi diameter, tinggi total dan tebal kolom scrubber. a.

Menentukan Diameter Kolom

Diameter kolom dapat ditentukan dengan menghitung luas penampang dengan menggunakan persamaan 13 sebagai berikut:

Diketahui V =

3734.753

kg/jam

L

11338.164

kg/jam

L =

1000

kg/m3

y =

0.9489

kg/m3

=

- 57 -


x =

0.001

kg/m.s

Diperoleh nilai

= 0.0978

Dari figure 11.44 page 603 Coulson & Richardson’s pada kondisi flooding didapat nilai K4 = 3.5 Digunakan flooding 60% sehingga nilai K4

=

0.6 x 3.5

=

1.26

=

1.26

Pressure drop (P) sekitar 35 mmH2O/m tinggi kolom ( 0.0034 atm/m tinggi kolom) Dengan data packing raschig ring keramik[4] . Fp

=

310

Dp

=

1.5 in = 0.0381 m

ap

=

128

m2/m3

bulk

=

2530

kg/m3 =

1.294 kg/m2.s

Luas penampang kolom

=

0.808 m2

Diameter kolom

=

1.096 m

Digunakan diameter kolom Dc =

1.100 m

Luas penampang kolom

0.950 m2

Didapat nilai

V*w

Ac =

b. Menentukan Tinggi Shell Tinggi shell dapat ditentukan dengan menghitung tinggi transfer unit overall HOG dengan metode Cornell’s sebagai berikut: Diketahui data Difusitas HF masing-masing; DHF-Gas =

1.45 10-5 m2/s

DHF-Air =

1.7 10-9 m2/s

(Sc)v

=

v ρ vD v

=

1.0963

- 58 -


=

L ρ LD L

=

588.235

=

L AC

=

3.410 kg/m2.s

K3

=

0.85

h

=

80

h

=

0.065

(Sc)L

L*w

Untuk solvent air pada suhu rendah nilai f1,f2 dan f3 = 1 HOG diperkirakan 1.6 m , sehingga tinggi kolom Z diasumsikan 6.5 m Dengan menggunakan persamaan 14 didapat nilai HG HG

= =

1.43

m

Dengan menggunakan persamaan 15 didapat nilai HL HL

= =

0.60

m

Dengan menggunakan persamaan 16 didapat nilai HOG sebagai berikut: HOG

=

dan

HOG

=

1.43

=

1.63

+

=

0.331

0.331 x 0.60 m

Tinggi kolom ditentukan dengan persamaan 17 sebagai berikut: Z

=

N x HOG

=

4 x 1.63

=

6.52

m

Faktor Design FD

=

20 %

Tinggi Kolom Z

=

7.824 m

c.

Tinggi Liquid Hold Up

Liquid hold up adalah cairan yang tertahan dalam ruang hampa disela-sela tumpukan packing selama proses absorpsi. Tinggi liquid hold up (LHU) ditentukan dengan persamaan 18.

- 59 -


0.6

HTW

=

L

=

  0.0004  L   dp    2514.47 lb/hr.ft2

dp

=

1.4

inc

HTW

=

0.036

ft3/ft3 Volume kolom scrubber

Vkolom =

10

m3

VLHU

=

0.36

m3

Ac

=

0.95

m2

LLHU

=

0.40

m

d. Tinggi Head Untuk menentukan tinggi head perlu menentukan tekanan design guna pemilihan type dan tebal head yang akan digunakan. Tekanan Hidrostatis

PH

Tekanan Uap Solvent

Po

Tekanan Operasi

P

Tekanan Sistem P Sistem=

Tekanan Design P Design

=

ρ.g.h

=

1000 x 9.8 x 10

=

98000 pa

=

14.406 psia

=

0.2

atm

=

2.94

psia

=

1.2

atm

=

17.64

psia

PH + Po + P =

34.99

psia

=

1.2 P Sistem

=

41.98

psia

=

27.28

psig

Karena tekanan design dibawah 200 psi, maka type head yang direkomendasikan oleh Loyd E. Brownell adalah type Flange And Dished ID

=

1.1

m

=

43.31

in

=

43.81

in

=

1.1127

m

r

=

43.31

in

icr

=

0.75

in

OD

b B

Icr

A

ID

sf

r

C

Gambar 4. Flange And Dished

- 60 -


AB

BC

AC

b sf

=

½ ID - icr

=

20.90

=

r – icr

=

42.56

=

BC

=

37.07

=

r – AC

=

6.24

in

=

2

in

Tebal Head

in

in

2

 AB

in

tH

Tebal Shell

2

tS

=

0.885 P r f .E  0.1P

=

PD +C f .E  0.6 P

f

=

30000

psi

E

=

0.8

c

=

0.125

tH

=

0.885 x 27.28x43.31 + 0.125 30000x0.8 0.1x27.28

=

0.169

+C

(bahan stainless steel Ni – Cr)

in

in

Digunakan tebal head standar 3/16 in =

0.1875

Tinggi Head

tS

in =

b + sf + t

=

8.43

in

=

0.214

m

=

27.28x43.3 1 30000x0.8  0.16x27.28

=

0.174

+ 0.125

in

Digunakan tebal shell standard 3/16 in =

0.1875

in

Tinngi ruang kosong diatas dan dibawah packing 10% dari tinggi Shell = 0.77 Tinggi internal kolom diasumsikan =

1

m

Sehingga tinggi kolom menara total =

11

m

m

- 61 -


e.

Menentukan Distributor

Distributor pada kolom scrubber ada dua yaitu : - Distributor, berfungsi untuk mengalirkan cairan secara merata keseluruh penampang kolom scrubber. - Redistributor, berfungsi mengumpulkan cairan yang menuju dinding kolom scrubber dan mengalirkannya secara merata keseluruh packing. Distributor yang digunakan baik distributor maupun redistributor untuk diameter kolom 1.100 m (43 in) diperoleh data sebagai berikut: Jenis

=

Trough Distributor

Bahan

=

Stainless Steel

Jumlah trough =

3

Berat

65

=

lb

Dengan tinggi kolom packing 7.824 m atau sekitar 26 feed, digunakan redistributor setiap ketinggian 2.6 m atau sekitar 8 feed.

4.

HASIL DAN PEMBAHASAN Dari hasil perhitungan teknis kolom menara absorbsi dan mekanikal design diatas

yaitu dari perhitungan 3.1 sampai dengan perhitungan 3.4 didapat hasil sebagai berikut : a.

Kebutuhan Solvent Jumlah solvent air demin yang diperlukan pada proses absorpsi 3.054 kg/jam gas HF sebesar tiga kali kebutuhan solvent minimum. Jumlah solvent minimum Lmin = 3887.2015 kg/jam Jumlah solvent operasi

L

= 11661

kg/jam.

Mengingat gas yang diserap tidak hanya gas HF melainkan ada gas lain yaitu 30.216 kg/jam gas NH3 dan 1.231 kg/jam gas UF6, sehingga diperlukan jumlah solvent air demin untuk proses scrubbing tiga kali kebutuhan solvent minimum. Agar proses scrubbing berjalan dengan baik maka digunakan aliran berlawanan arah, b.

Jumlah Stage Metode McCabe Thiele Hasil perhitungan jumlah stage dengan metode tersebut didapat jumlah stage operasi berkisar antara 3 - 4. Metode ini menggunakan grafik garis kesetimbangan, maka tingkat ketelitian pembacaan grafik merupakan faktor utama penentuan jumlah stage.

- 62 -


Metode Faktor Absorbsi Hasil perhitungan jumlah stage didapat

N = 3.785

Hasil perhitungan jumlah stage operasi baik dengan metode McCabe Thiele maupun dengan metode Faktor Absorbsi memberikan hasil yang tidak jauh berbeda yaitu berada pada range 3 < N < 4 Agar proses scrubbing berjalan dengan baik, maka jumlah stage operasi yang digunakan adalah 4 stage. Mingingat gas umpan selain HF terdapat juga NH3 , UF6 . yang dalam air akan menimbulkan panas dari efek pelarutan dan reaksi pembentukan NH4OH, maka ada sebagian air yang teruapkan, sehingga jumlah solvent akan berkurang pada setiap stage. Oleh karena itu perlu make up solvent agar kebutuhan solvent untuk proses scrubbing terpenuhi. c.

Dimensi Kolom Scrubber Dimensi kolom meliputi diameter, tinggi dan tebal kolom, dengan data hasil perhitungan sebagai berikut: Diameter Kolom

=

1.1

m

Tebal Shell

=

3/16

in

Tebal Head

=

3/16

in

Tinggi Kolom Packing (Shell)

=

7.824 m

Tinggi Liquid Hold Up

=

0.4

m

Tinggi Top Dan Bottom Head

=

0.43

m

Tinggi Ruang Kosong Diatas Packing

=

0.77

m

Tinggi Ruang Kosong Dibawah Packing

=

0.77

m

Tinggi Internal Kolom

=

1

m

Untuk proses scrubbing gas UF6 secara teoritis akan berjalan dengan baik dengan tinggi kolom menara total sebesar 11.2 m

5.

KESIMPULAN Dari hasil pembahasan dan perhitungan dapat disimpulkan bahwa untuk proses scrubbing gas HF dengan solvent air demin didapat data sebagai berikut. Jumlah solvent minimum Lmin

=

3887.2015

kg/jam

- 63 -


Jumlah solvent operasi L

=

11661 kg/jam

Jumlah stage operasi N

=

4

Diameter Kolom

=

1.1

m

Tinggki kolom Scrubbing

=

11.2

m

Tebal Shell

=

3

in

Type Head ( Top dan Bottom)

=

Flange And Dished

Tebal Head

=

3

Material

=

Stain Less Steel SS-316 L

Jenis Packing

=

Raschig Ring Ceramic

Gambar 5. Raschig Ring Keramik

/16 /16

in

Gambar 6. Kolom Scrubber

- 64 -


6.

DAFTAR PUSTAKA

1.

WIKIPEDIA,http// en.wikipedia.org/ wiki/ ammonium_fluoride/ hydrogen_fluoride. Di unduh tanggal 18 Mei 2013.

2.

GREENWOOD, NORMAN N., EARNSHAW, A. Chemistry of the Elements. Oxford: Pergamon. p. 921. ISBN 0-08-022057-6., (1984)

3.

WARRANT L. MCCABE, JULIAN C.SMITH , PETER HARRIOTT ,” Unit Operations Of Chemical Engineering “, McGraw Hill Inc., Fifth Edition, 1993

4.

ROBERT E. TREYBAL,” Mass-Transfer Operation”, Third Edition, McGraw-Hill International Book Company, 1984

5.

ALAN S.FOUST,”Principles Of Unit Operations“,2ed., John Wiley & Sons, Inc. New York , 1980

6.

STANLEY M. WALAS, ”Chemical Process Equipment”, Butterwort - Heinimann, a Devision of Reed Publishing (USA) Inc., 1990

7.

Coulson & Richardson’s,”Chemical Engineering Design”,Volume 6 , Fourth Edition Linacre House, Jordan Hill, Oxford , 2005

8.

Ludwig, Ernest E.,” Applied Process Design For Chemical And Petrochemical Plants / Volume 2 “, Second Edition, Gulf Publishing Company,Houston 1979

TANYA JAWAB Pertanyaan: 1.

Hasil perencanaan Menara cukup langsing, apakah sudah diperhitungkan bahannya, agar dapat menahan bahan Teknik yang terjadi? (Sutomo)

2.

Produk atas (gas) apakah langsung dilepas ke lingkungan? Jika ya, pertanyaan bu Lisa harus diperhatikan. Jikan diresirkulasi lagi saya kira asumsi terserap 99% dapat digunakan. (Petrus Z.)

3.

Gas buang HF keluar scrubber seharsunya memenuhi standar mutu, sehingga hasil perhitungan stage di check apakah alat tersebut meyerap HF gas? (Lissa)

Jawaban: 1.

Bahan sudah diperhitungkan menggunakan SS316L.

2.

Produk hasil atas scrubber (Menara penyerap) tidak langsung dilepas ke lingkungan, melainkan disiskulasi sampai gas HF sudah memenuhi standar baku mutu gas buang.

3.

Gas buang HF hasil atas Menara penyerap sebelum dilepas dalam prosesnya disirkulasi terlebih dahulu dan di control sampai memenuhi baku mutu gas buang.

- 65 -

PEREKAYASAAN MENARA PENYERAP GAS HF PADA PROSES KONVERSI UF 6 MENJADI UO 2 MELALUI JALUR AMMONIUM URANIL KARBONAT (AUK)

Recommend Documents