310 likes | 721 Views
continuous stirred tank crystallizer. Semua kristaliser dioperasikan dengan adanya pen- campuran , baik dengan menggunakan pengaduk atau dengan dengan cara sirkulasi .
E N D
continuous stirred tank crystallizer
Semuakristaliserdioperasikandenganadanya pen-campuran, baikdenganmenggunakanpengadukataudengandengancarasirkulasi. Kristaliser MSMPR (mixed suspension mixed product removal) adalahkristaliser yang dioperasikansepertireaktoralirberpengaduk, sehinggaseringjugadisebut CSTC (continuous stirred tank crystallizer). Serangkaian CSTC yang dioperasikansecaraseridisebutCSTC battery.
The single stage CSTC Multistage battery with overall residence time
NERACA POPULASI Density populasikristal, n (jumlahkristal per unit ukuran per unit volume sistem) didefinisikansebagai: (1) denganNadalahjumlahkristaldalamrentangukuran L per unit volume. NilaintergantungpadanilaiLdalamrentangdL, ataudengankata lain, nmerupakanfungsidariL.
JumlahkristaldalamrentangukuranL1sampaiL2dapatditurunkandaripersamaan (1): (1) AkhirnyajumlahkristaldalamrentangukuranL1sampaiL2dapatdapatdinyatakandengan: (2)
Aplikasineracapopulasidapatdidemonstrasikandalamkristaliser MSMPR denganasumsi: Operasi steady-state. Tidakadakristaldalamaliranumpan. Semuakristalmemilikibentuk yang sama, yaitudengandimensi linier L. Tidakadakristal yang patah. Kecepatanpertumbuhankristaltidaktergantungpadaukurankristal.
Neracapopulasi (input = output) dalamsebuahsistemdengan volume Vdalam interval waktutdanrentangukuran L = L2 – L1adalah (3) dengan Q : lajualirumpandanpengeluaran G : Kecepatanpertumbuhankristal (dL/dt) : density populasi rata-rata
Jikakecepatanpertumbuhankristaltidaktergantungpadaukurankristal (hukumL), maka Jika pers. inidimasukkanke pers. sebelumnya, maka (5)
Jika = V/Q, yaituwaktutinggal rata-rata dalamkristaliser, maka: (6)
Jikadiintegralkan: (7) denganxadalahrasioukurankristal(L) denganpe-nambahanukurankristalselama (G): (8)
Plot log n vs. Lakanmenghasilkangarislurusdengan slope = – 1/G dan intercept = ln n0. Jadijikawaktutinggal rata-rata diketahui, makakecepatanpertumbuhankristal, G, dapatdihitung.
Density polpulasiberukurannolataukonsentrasikristalberukurannol (intikristal) adalah: (9) Kecepatannukleasi, B0, dapatdinyatakansebagai: (10)
Jumlahkristal per unit volume: (11) Total massakristal per unit volume: (12) Dengan : volume shape factor c : density kristal
Jumlahkristal per unit massa: (13) Massa kristal per unit volume denganpanjang < L ataudenganwaktutinggaltakberdimensi < x adalah: Integral diruaskanan:
Jikadimasukkankepersamaandiatas: (14) Distribusimassakumulatif: (15)
Distribusimassadiferensial: (16) Plot dm/dx versus x mencapaimaksimumpada x = 3 Ukurankristalpadakondisiinidisebutpredominant size ataumodal size (LD): (17)
Median size daridistribusimassadidefinisikansebagaiukurankristaltengah (50% dariprodukkristaliser MSMPR berukuranlebihbesardan 50% lebihkecildaripadamedian size) Dengan trial diperolehnilaix = 3,672 (18)
median modal
Setiapbutirkristaltentuberasaldariintikristal. Olehkarenaitukecepatannukleasidapatdihitungberdasar-kankecepatanproduksimassakristal total (M’). Jikajumlahkristal per unit massadinyatakandengan: (19) Makakecepatannukleasiadalah: (20)
CONTOH Analisis data distribusiukurandarisebuah CSTC Data distribusidiferensial yang diperolehdarisebuah CSTC: Volumetric shape factor is = 0,866, density = 1.5 g/mL, danwaktutinggal rata-rata = 2,0 jam. PerkirakankecepatanpertumbuhankristalGdankecepatannukleasiB0.
PENYELESAIAN Jumlahkristaldenganukuran < L per unit massa (a) Jikapersamaan (1) digabungdenganpersamaan (7): (b) Integrasipersamaan (b) dari L = 0 sampai L = L: (c)
Jumlahkristaldenganukuran < L per unit massadapatdihitungmenggunakanpersamaan (a):
HubunganantaraNdanLdinyatakandenganpersamaan (c): Menurut pers. (c), ada 2 bilangananu, yaituGdann0. Kita memilikisatu set data NidandLi. Keduabilangananudiperolehdengancararegresi: G = 0.3515 mm/hr n0 = 3.4528 nuclei/mm4 = 3.4528 1012nuclei/m4 Sehingga: B0 = G n0 = 1.2137 109nuclei/m4 hr
CONTOH SOAL Kristalisasidalamkristaliser MSMPR denganukurankristaldominan Kristal asamsitratmonohidratdalamsebuah MSMPR pada 30C denganukurankristaldominanLD = 0.833mm (20 mesh). Density kristal 1.54 g/mL, volume shape factor = 1 dankelarutannya 39.0 wt %. Rasiosupersaturasi yang digunakan C/C0 = 1.05. Kecepatanpertumbuhankristal, G = 4 10-8 m/s. Jikakecepatanproduksikristal = 15 kg/jam, hitungkecepatannukleasidangambardistribusimassadiferensialdarikristal yang dihasilkan.
PENYELESAIAN Hubunganantaraukurandominandenganbesaran lain:
Untukkecepatanproduksi 15 kg/jam: Kecepatannukleasidihitungdenganpersamaan (20): (20) = 2,595 1010nuklei/m3 jam
Distribusimassadiferensialdinyatakandalam pers. (16): (28) Dengan: Maka: