ALLCASES

CASESProblem 1 : Propylene / Propane SplitterProblem 2 : Sour Water StripperProblem 3 : Gas CompressionProblem 4 : Field Processing PlantProblem 5 : Refrigeration Loop with EconomizerProblem 6 : Simplified Turbo Expander PlantProblem 7 : Acid Gas Sweetening with DEAProblem 8 : Distillation Column in an NGL PlantProblem 9 : Refrigerated Gas PlantProblem 10 : Synthesis Gas Production

Problem 1 : Propylene / Propane Splitter

Problem 1 : DeskripsiA propylene-propane splitter secara umum adalah Column. Dalam simulasi ini a propylene-propane splitter dimodelkan dengan 2 Columns yaitu STRIPPER dan RECTIFIER. STRIPPER dimodelkan dengan REBOILED ABSORBER dan berisi 94 theoretical stages. RECTIFIER dimodelkan dengan REFLUXED ABSORBER yang berisi 89 theoretical stages dengan CONDENSER TOTAL. STRIPPER mempunyai 2 umpan, pertama FEED pada stage 47 dan yang kedua, stream bottom dari RECTIFIER. Propane direcover dari STRIPPER bottom dan propene dari top RECTIFIER. FEED dalam kondisi uap jenuh, pressure 300 psia, molar flow 1350 lbmole/hr dengan komposisinya 60% propene dan 40% propane (dalam mole fraction). Pada RECTIFIER, pressure di Tray 1 sebesar 280 psia dan di tray 89 sebesar 290 psia. Sedangkan pada STRIPPER, pressure di tray 1 sebesar 290 psia dan di tray 94 sebesar 300 psia. Diinginkan reflux ratio pada top stage di RECTIFIER sebesar 16.4 dan flow rate distillate (propene) pada RECTIFIER sebesar 775 lbmole/hr. Gunakan SRK (Soave RedlichKwong) untuk fluid packagenya.Berapa % mole fraction propene di Distillate dan % mole fraction propane di bottom?

Problem 1 : Process Flow

Problem 1 : Subflowsheet

Problem 1 : HASIL

Problem 2 : Sour Water Stripper

Problem 2 : DeskripsiKonfigurasi Sour Water STRIPPER yang dipelihatkan pada Process Flow di halaman berikut ini adalah Unit yang umum terdapat di Refineries. Unit tsb memproses Sour Water yang datang dari berbagai source seperti Hydrotreaters, Reformers, Hydrocrackers dan Unit Crude. Sour water feed dengan kondisi 100 F, 40 psia , 50000 barrel/day dengan komposisi 0.7% H2S, 0.5% NH3 dan 98.8% H2O (mass fractio). Stream ini diumpankan ke HEAT EXCHANGER untuk menaikkan suhunya menjadi 200 F. Sebagai pemanasnya digunakan liquid dari bottom STRIPPER. Sour water yang telah dipanaskan akan diumpankan ke STRIPPER pada stage ke-3. STRIPPER yang digunakan adalah DISTILLATION COLUMN dengan 8 stage dimana CONDENSER typenya adalah full reflux. Pressure pada CONDENSER 28.7 psia dan di REBOILER 32.7 psia. Diinginkan Refluxnya sebesar 10 Molar dan mass fraction NH3 di REBOILER sebesar 0.001%.Gunakan SOUR Peng-Robinson untuk Fluid Packagenya.Tentukan berapa barrel/day (standard ideal liquid volume flow) yang terdapat pada stream 1?Note : Jika COLUMN yang dibuat belum juga convergen, ubah FIXED DAMPING FACTOR menjadi 0.4 (defaultnya menggunakan 1). FIXED DAMPING FACTOR bertujuan untuk mempercepat terjadinya convergence dan menurunkan effek oscillation dalam perhitungan.

Problem 2 : Process Flow

Problem 2 : Flowsheet

Problem 2 : Hasil

Problem 3 : Gas Compression

Problem 3 : DeskripsiInlet Gas bersama recycle stream diumpankan ke SEPARATOR-1 ( DP = 0 ) untuk memisahkan gas dari liquidnya. Sebelum didinginkan dengan COOLER ( DP = 10 psi), gas terlebih dahulu dinaikkan pressurenya menjadi 1000 psia dengan menggunakan COMPRESSOR. Gas yang telah didinginkan akan dipisahkan dari liquidnya di SEPARATOR-2 ( DP = 0 ). Liquidnya akan dikembalikan ke incoming Plant dan digabung dengan Inlet Gas.Diharapkan gas hasil mengandung 80% Methane (mole fraction) dengan cara mengatur temperature gas yang keluar dari Cooler. Berapa flow rate (lbmole/hr) pada stream GAS HASIL?Gunakan Peng-Robinson untuk fluid packagenya.

Problem 3 : Data-Data========================================= Name INLET GAS ========================================= Temp, F 20 Pressure, psia 700 Molar Flow, lbmole/hr 1000 C1 [ Mole Frac ] 0.35 C2 [ Mole Frac ] 0.25 C3 [ Mole Frac ] 0.10 iC4 [ Mole Frac ] 0.10 nC4 [ Mole Frac ] 0.10 iC5 [ Mole Frac ] 0.05 nC5 [ Mole Frac ] 0.03 C6 [ Mole Frac ] 0.02

Problem 3 : Process Flow

Problem 3 : Hasil

Problem 4 : Field Processing Plant

Problem 4 : DeskripsiDry Gas dan Water dengan temperature dan pressure yang sama dicampur untuk menghasilkan campuran 65 F dan 1040 psia. Campuran ini dipanaskan dalam HEATER ( DP = 10 psi) agar mencapai temperature tertentu sehingga setelah menempuh perjalanan di dalam PIPE (diameter 10 inch, Sch 40) sepanjang 10 miles, temperaturenya masih 20 F di atas hydrate pointnya. Campuran ini dipisahkan dalam SEPARATOR 3 PHASE ( DP = 0 ). Kemudian gas yang dihasilkan akan dipisahkan dengan COMPONENT SPLITTER yang beoperasi pada 890 psia agar semua component kecuali water merupakan hasil dari overhead outlet (hanya 0.1% mole fraction water yang ikut, selebihnya ada di bottom outlet). Gas dari overhead outlet akan didinginkan dengan COOLER ( DP = 10 psi) sehingga mencapai -10 F. Gas tsb kemudian dipisahkan dari liquidnya di dalam SEPARATOR ( DP = 0 psi). Tentukan molar flow gas yang dihasilkan dari SEPARATOR terakhir ini? Gunakan Peng-Robinson untuk Fluid Packagenya.

Problem 4 : Data-Data================================================================ Stream Name DRY GAS WATER BP, F MW ================================================================ Molar Flow, MMSCFD 9 1 N2 [ Mole Frac , % ] 0.98 0 CO2 [ Mole Frac , % ] 0.37 0 C1 [ Mole Frac , % ] 41.83 0 C2 [ Mole Frac , % ] 8.87 0 C3 [ Mole Frac , % ] 7.11 0 iC4 [ Mole Frac , % ] 1.47 0 nC4 [ Mole Frac , % ] 3.75 0 iC5 [ Mole Frac , % ] 1.25 0 nC5 [ Mole Frac , % ] 1.63 0 H2O [ Mole Frac , % ] 0 1 Hyp_1 [ Mole Frac , % ] 13.20 0 194 107 Hyp_2 [ Mole Frac , % ] 7.80 0 320 147 Hyp_3 [ Mole Frac , % ] 6.51 0 482 217 Hyp_4 [ Mole Frac , % ] 5.23 0 612 716

Problem 4 : Process Flow

Problem 4 : Hasil

Problem 5 : Refrigeration Loop & Economizer

Problem 5 : DeskripsiA Propane Refrigeration Loop akan dimodelkan dengan Hysys. Propane yang digunakan adalah 100% propane. Saturated Propane keluar dari CONDENSER dengan bubble point 120 F akan diturunkan pressurenya menggunakan VALVE KE-1. Kemudian Propane tsb akan dipisahkan antara gas dan liquidnya dengan SEPARATOR ( DP = 0 psi). Liquidnya akan diturunkan pressurenya dengan VALVE KE-2 untuk selanjutnya diumpankan ke HEATER (Dutynya = 5 juta Btu/hr) yang akan menguapkan semuanya menjadi vapor dengan temperature 20 F. Vapor ini akan dikompres dengan COMPRESSOR-1 sehingga pressurenya menjadi 90 psia dan digabung dengan vapor dari SEPARATOR. Gabungan ini akan dikompres dengan COMPRESSOR-2 sebelum diumpankan ke CONDENSER semula yang akan mencairkan semua vapor yang masuk. Berapa pressure (psia) pada stream 4? Gunakan Peng-Robinson untuk Fluid Packagenya.

Problem 5 : Process Flow

Problem 5 : Hasil

Problem 6 : Simplified Turbo Expander PLant

Problem 6 : DeskripsiA Turbo Expander Plant sering digunakan untuk recover ethane dari gas alam. Gas mula-mula didinginkan dengan COOLER hingga mencapai extremely low temperature -105 F sebelum diumpankan ke SEPARATOR-1 ( DP = 0 psi) untuk memisahkan gas dari liquidnya. Gasnya diturunkan pressurenya menjadi 330 psia di EXPANDER. Kemudian gas tsb dipisahkan dari liquidnya di SEPARATOR-2 ( DP = 0 psi). Liquidnya bersama-sama liquid dari SEPARATOR-1 akan diumpankan ke DE-METHANIZER COLUMN (Reboiled Absorber). DE-METHANIZER COLUMN dioperasikan dengan pressure di top tray 330 psia dan pressure di bottom 335 psia. Column ini mempunyai dua umpan yaitu liquid dari SEPARATOR-2 pada top stage inlet, liquid dari SEPARATOR-1 pada stage 2. Column berisi 10 stage dan diinginkan komposisi methane pada stage ke-6 adalah 0.01.Tentukan flow rate (lbmole/hr) pada overhead di DE-METHANIZER COLUMN. Gunakan Peng-Robinson untuk Fluid Packagenya.

Problem 6 : Data-Data============================================== Stream Name GAS ============================================== Temperature, F 60 Pressure, psia 600 Molar Flow, lbmole/hr 100 N2 [ Mole Frac , % ] 1.49 CO2 [ Mole Frac , % ] 0.20 C1 [ Mole Frac , % ] 91.22 C2 [ Mole Frac , % ] 4.96 C3 [ Mole Frac , % ] 1.48 iC4 [ Mole Frac , % ] 0.26 nC4 [ Mole Frac , % ] 0.20 iC5 [ Mole Frac , % ] 0.10 nC5 [ Mole Frac , % ] 0.06 C6 [ Mole Frac , % ] 0.03

Problem 6 : Process Flow

Problem 6 : Flowsheet

Problem 6 : Hasil

Problem 7 : Acid Gas Sweetening with DEA

Problem 7 : DeskripsiAcid Gas Treating Facility adalah sebuah plant untuk meremove gas H2S dari aliran gas alam. Stream Sour Gas terlebih dahulu dipisahkan liquid dari gasnya sebelum diumpankan ke Amine Contactor (ABSORBER). Sebagai pelarutnya dipakai DEA (Diethanolamine). Contactor berisi 20 real stages dengan pressure di top 995 psia dan di bottom 1000 psia.Amine yang telah dipergunakan akan diflash dari 1000 psia ke 90 psia yang bertujuan untuk gas-gas hydrocarbon sebelum diumpankan ke HEAT EXCHANGER (gunakan VALVE dan SEPARATOR 2-PHASE untuk memisahkan liquid dari gasnya). Pressure drop di kedua side adalah 10 psi. Di HE ini amine dipanaskan menjadi 200 F untuk diumpankan pada stage ke-4 di REGENERATOR (Distillation Column).REGENERATOR ini berisi 20 real stages (include CONDENSER full reflux dan REBOILER). Pressure di CONDENSER 27.5 psia dan tidak ada pressure drop. Pressure di REBOILER 31.5 psia. Diinginkan Reboiler Dutynya sebesar 13.56 MMBtu/hr dan suhu di Condenser 179.6 F.

Problem 7 : DeskripsiAmine yang telah bersih dipergunakan sebagai pemanas di HEAT EXCHANGER. Sebelum didinginkan, dicampurkan terlebih dahulu dengan stream MAKEUP H2O (70 F, 21.5 psia). Untuk pendinginan digunakan COOLER ( DP = 5 psi). Kemudian diumpankan kembali ke AMINE CONTACTOR dengan menggunakan PUMP. Diharapkan temperature yang keluar dari PUMP adalah 95 F.Tentukan molar flow (MMSCFD) dari stream Sweet Gas.Tentukan berapa USGPM (standard ideal liquid volume flow) MAKEUP H2O yang diperlukan?Gunakan AMINE Package untuk Fluid Packagenya.

Problem 7 : Data-Data================================================================ Stream Name SOUR GAS ================================================================ Molar Flow, MMSCFD 25 Temp, F 86 Pressure, psia 1000 N2 [ Mole Frac , % ] 0.16 CO2 [ Mole Frac , % ] 4.13 H2S [ Mole Frac , % ] 1.72 C1 [ Mole Frac , % ] 86.92 C2 [ Mole Frac , % ] 3.93 C3 [ Mole Frac , % ] 0.93 iC4 [ Mole Frac , % ] 0.26 nC4 [ Mole Frac , % ] 0.29 iC5 [ Mole Frac , % ] 0.14 nC5 [ Mole Frac , % ] 0.12 nC6 [ Mole Frac , % ] 0.18 nC7 [ Mole Frac , % ] 0.72 H2O [ Mole Frac , % ] 0.50

Problem 7 : Process Flow========================================== Stream Name DEA to CONTACTOR ========================================= Std Ideal Liq Vol Flow, USGPM 190.5 Temp, F 95 Pressure, psia 995 DEA [ Mass Frac , % ] 27.95 CO2 [ Mole Frac , % ] 0.18 H2O [ Mole Frac , % ] 71.87

Problem 7 : Process Flow

Problem 7 : Hasil

Problem 8 : Distillation Column in LNG Plant

Problem 8 : DeskripsiNGL Plant disimulasi menggunakan HYSYS berisi 3 Column yaitu DE-METHANIZER, DE-ETHANIZER dan DE-PROPANIZER. De-Methanizer dioperasikan sebagai Reboiled Absorber, dan dua lainnya dioperasikan sebagai Distillation Column. De-Methanizer Column dioperasikan dengan pressure di top tray 330 psia dan pressure di bottom 335 psia. Column ini mempunyai dua umpan dan a side heater untuk kontrol vapour traffic di Column. FEED_1 pada top stage inlet, FEED_2 pada stage 2 dan a side heater dimodelkan menggunakan energy stream sebagai umpan pada Column pada stage 4. Column berisi 10 stage dan Overhead Product Rate 2950 lbmole/hr. Liquid bottom akan diumpankan ke De-Ethanizer Column dengan Pump dimana discharge pressurenya 400 psia.

Problem 8 : DeskripsiDe-Ethanizer Column diwujudkan dengan Refluxed Distillation Tower berisi 14 stage serta condenser parsial dan reboiler. Umpan masuk pada stage 6 dan pressure di condenser 395 psia dengan pressure drop 5 psia, sedangkan di reboiler 405 psia. Diinginkan Distillate rate 0.6 lbmole/hr dengan reflux ratio 2.5 molar. Selain itu juga diharapkan ratio antara Ethane dan Propane di reboiler sebesar 0.01. Liquid bottom dari column ini akan direduce pressurenya menjadi 230 psia menggunakan valve sebelum diumpankan ke De-Propanizer Column . De-Propanizer Column diwujudkan dengan Refluxed Distillation Tower berisi 24 stage serta condenser parsial dan reboiler. Umpan masuk pada stage 11 dan pressure di condenser 230 psia dengan pressure drop 5 psia, sedangkan di reboiler 240 psia. Diinginkan Overhead Vapour Rate 0 lbmole/hr, jumlah mole fraction i-C4 dan n-C4 adalah 0.015 dan mole fraction propane di Reboiler sebesar 0.02. Tentukan flow rate (lbmole/hr) pada overhead di De-Propanizer Column . Gunakan Peng-Robinson untuk Fluid Packagenya.

Problem 8 : Data-Data============================================================= Name FEED_1 FEED_2 DUTY ============================================================= Temp, F -138.3 -118.0 Pressure, psia 330 332 Heat Flow, MMBtu/hr 2.00 Comp Molar Flow, lbmole/hr C1 9.12 2.72 C2 17.23 1.39 C3 2515.70 347.33 iC4 39.83 9.78 nC4 30.39 9.46 iC5 12.91 7.08 nC5 7.13 4.88 C6 1.22 1.78 C7 0.73 2.28 C8 0.20 1.30

Problem 8 : Process Flow

Problem 8 : Flowsheet

Problem 8 : Flowsheet

Problem 8 : Flowsheet

Problem 8 : Hasil

Problem 9 : Refrigerated Gas Plant

Problem 9 : Deskripsi

Anda diminta untuk memodelkan Refrigerated Gas Plant. Tujuan dari plant ini adalah untuk mendapatkan LTS (Low Temperature Separator) temperature sehingga dewpoint hydrocarbon sesuai dengan yang diharapkan. Dew point sales gas diharapkan tidak melebihi -15 C pada 6000 kPa. Gas yang masuk ke Refrigerated Plant akan dipisahkan dari liquidnya di SEPARATOR ( DP = 0 ). Kemudian didinginkan dengan 2 stages, yaitu dengan terjadi pertukaran kalor dengan product Sales Gas di dalam Gas-Gas HEAT EXCHANGER (di tube DP = 35 kPa dan di shell DP = 5 kPa), kemudian dengan Propane Chiller yang dimodelkan dengan COOLER ( DP = 5 kPa). Temperature outlet COOLER akan diatur sehingga dew point sales pada 6000 kPa tidak melebihi -15 C. Gas yang dihasilkan kemudian dipisahkan dari liquidnya dengan SEPARATOR-2 ( DP = 0 ) . Temperature Sales Gas diharapkan 10 C. A Balance operation akan digunakan untuk mengevaluasi dewpoint hydrocarbon pada stream product pada 6000 kPa.Tentukan temeperature stream outlet COOLER agar tujuan yang diinginkan di atas tercapai. Gunakan Peng-Robinson untuk Fluid Packagenya.

Problem 9 : Data-Data

========================================= Name INLET GAS ========================================= Temp, C 15 Pressure, kPa 7000 Comp Molar Flow, kgmole/hr 1000 C1 [ Mole Frac ] 0.35 C2 [ Mole Frac ] 0.25 C3 [ Mole Frac ] 0.10 iC4 [ Mole Frac ] 0.10 nC4 [ Mole Frac ] 0.10 iC5 [ Mole Frac ] 0.05 nC5 [ Mole Frac ] 0.03 C6 [ Mole Frac ] 0.02

Problem 9 : Process Flow

Problem 9 : Hasil

Problem 10 : Synthesis Gas Production

Problem 10 : DeskripsiSynthesis Gas Production adalah bagian yang penting dalam overall process synthesizing Ammonia. Gas alam dikonversi menjadi umpan untuk Ammonia Plant (dimodelkan dengan 3 reaksi konversi dan 1 reaksi kesetimbangan).CONVERSION REACTION Reforming reactions : CH4 + H2O ===== CO + 3H2 . (1) X=40% CH4 + 2H2O ===== CO2 + 4H2 ..(2) X=30% Combustion reactons : CH4 + 2O2 ===== CO2 + 2H2O ..(3) X=100%

EQUILIBRIUM REACTIONS Water-Gas shift reaction : CO + H2O ===== CO2 + H2 ....(4) Dalam proses ini molar ratio hidrogen & nitrogen dalam synthesis gas adalah 3 : 1.

Problem 10 : DeskripsiGas alam yang telah dibuang H2S-nya adalah sumber gas Hydrogen yang akan dibuat di Conversion Reactor (Reformer) dengan mereaksikannya dengan steam. Udara ditambahkan pada reaktor kedua. Flow udara diatur agar ratio H2 dan N2 dalam synthesis gas berbanding 3 : 1.Oxygen dari udara dibutuhkan dalam reaksi pembakaran eksotermik saat nitrogen melalui sistem. Penambahan steam juga untuk menjaga temperature reaktor dan meyakinkan kelebihan methane dari gas alam akan digunakan dalam reaksi. Dalam 2 reaktor terakhir, water-gas equilibrium reaction membutuhkan operating temperature berturut-turut 850 F dan 750 F. Berapa komposisi gas H2 dan N2 (% mole) dalam stream Synthesis Gas.

Problem 10 : Data-DataDATA-DATA :Natural Gas : 700 F, 500 psia, 200 lb/hr, CH4 100%.Reformer Steam : 475 F, 500 psia, 520 lbmole/hr, H2O 100%.Udara : 60 F, 500 psia, N2 : 79% mole, O2 : 21% mole. Flow udara diatur sehingga ratio H2 dan N2 dalam synthesis gas berbanding 3 : 1. Comb Steam : 475 F, 500 psia, H2O 100%. Flow steam ini diatur agar temperature reaktor Combustor Shift tetap 1700 F. Combustor Reactor adalah reaktor adiabatik.Reaksi 1 dan 2 terjadi dalam Reformer Reactor.Reaksi 1, 2 dan 3 terjadi dalam Combustor Reactor.Reaksi 4 hanya terjadi dalam Shift Reactor.

Problem 10 : Process Flow

Problem 10 : Hasil

SELESAI

Notes:Notes: