7/21/2019 Example 7.25 Karina

http://slidepdf.com/reader/full/example-725-karina 1/8

1. A process gas stream at 400oC is to be rapidly cooled to 2000C by direct

quenching with cold liquid benzene at 20oC. If the hot stream consist of

40 C!"!# $0 C!"%C"$. 10 C"4 and 20 "2 calculate the benzene

quench rate required for a gas feed rate of 1000 &gmol'h# assuming

quencing occurs adiabatically. ()ith *ref  + 200oC,

-olution

/iasumsi&an + 0 arena process teradi secara adiabati& 

  ) + 0 arena tida& ada perubahan 3olume yang teradi

-ehingga dQ

dt  −

dW 

dt   =∑ outlet F [ H (Ti )− H  (Tr ) ]−∑ inlet F [ H  (Ti)− H (Tr ) ]

 H  2 (200 oC )− ( H 2 (20oC ) ]} F 2¿

 F 1 ( H 1 (400oC )− H  1 (200 oC ) ]+¿ H 3 (200oC )− H  3 (200oC )−{¿

0= F 3¿

a&a

 F 2 ( H  2 (200oC )− H  2 (20oC ) ] F 1 ( H 1 (400oC )− H  1 (200 oC ) ]=¿

¿

 F 1 ( H 1 (400oC )− H  1 (200 oC ) ]−→ dianggap sebagai equation1¿

7/21/2019 Example 7.25 Karina

http://slidepdf.com/reader/full/example-725-karina 2/8

 F 2 ( H 2 (200oC )− H  2 (20oC ) ]¿    Dianggap sebagai equation 2

enyelesai&an equation 1

 F 1 ( H 1 (400oC )− H  1 (200 oC ) ]=∑ F  1  ∫473.2 K 

673.2 K 

CpdT 

¿

∑ F 1  ∫473.2 K 

673.2 K 

Cp dT = (T  2−T 1 )∑ F 1a+T 2

2−T 12

2  ∑ F 1b+

T  23−T 1

3

3  ∑ F 1c+

T 24−T 1

4

4  ∑ F 1d+

T  25

ema&ai 5 ( sigma , di&arena&an ada 4 gas yang masu& pada aliran# ya&ni

 benzene#metana# toluen dan hidrogen.

6A* A 7 8 101 C 8 102 / 8 10% 5 8 109 :low

C!"! 19.%9; <0.11;44 0.12;%1 <0.20;=9 0.10%$$ 400

C!"%C"$ $1.920 <0.1!1!% 0.1444; <0.229=% 0.11$%; $00

C"4 $9.$9; <0.;$!!4 0.02=0=9 <

0.02!$9%

0.00900!

9

100

"2 1;.!$= 0.!;00! <0.01$14=

0.010%99 <0.002=19 200

>ang&ah selanutnya# dicari nilai masing<masing 5(sigma,

∑ F 1a= F (c 6h6 ) a (c6h6 )+ F (C  6 H  6CH 3)a(C  6 H  6CH 3)+ F (CH  4)a(CH  4)+ F ( H  2)a( H  2)

400 x18.587

∑ F 1a=¿ , ? ($00 8 $1.920, ? (100 8 $9.$9;, ? (200 8 1;.!$=,

∑ F 1a=2.43473 x   104

/engan cara yang sama# dicari ∑ F 1b ,∑ F 1c ,∑ F 1d dan∑ F 1e

/an didapat&an hasilnya

∑ F 1b=−3.5123

7/21/2019 Example 7.25 Karina

http://slidepdf.com/reader/full/example-725-karina 3/8

∑ F 1c=0.94625

∑ F 1d=−1.5240 x10−3

∑ F 1e=0.76420 x10−6

/an dimasu&&an &epersamaan

∑ F 1  ∫473.2 K 

673.2 K 

Cp dT = (T  2−T 1 )∑ F 1a+T 2

2−T 12

2  ∑ F 1b+

T  23−T 1

3

3  ∑ F 1c+

T 24−T 1

4

4  ∑ F 1d+

T  25

¿ (200 K )2.43473 x  104+

673.22−473.2

2

2

 x−3.5123+673.2

3−473.23

3

0.94625+673.2

4−473.24

4

 x−1.5240 x 1

∑ F 1  ∫473.2 K 

673.2 K 

Cp dT =2.5634 x107 Kj/h

a&a didapat&anlah equation 1 + 2.%!$4 8 10;  ' h

emudian dicara 5quation 2

 F 2 ( H 2(v )(200oC )− H  2(l) (20oC ) ] F 2 ( H 2 (200oC )− H  2 (20oC ) ]=¿

¿

/engan data @ormal 7oilling point of benzene is $%$.2! # dan ada benzen

yang berubah fasa dari gas<cair 

 F 2 ( H 2 ( v ) (200oC )− H  2 ( l ) (20oC ) ]= F  2(  ∫353.3 K 

473.2 K 

Cp (V ) dT  +  ∫293.2 K 

353.2 K 

Cp ( L ) dT +Hvl (353.3 K ))

¿

Hvl (353.3 K )¿=30,763.4 Kj /!g"ol

∫353.2 K 

473.2 K 

Cp (V ) dT =(473.2−353.3)18.587+ 473.22−353.3

2

2 x−1.174 x 10

−2+ 473.2

3−353.33

31.2751 x 10

−3+47

-ehingga

7/21/2019 Example 7.25 Karina

http://slidepdf.com/reader/full/example-725-karina 4/8

∫353.2 K 

473.2 K 

Cp (V ) dT =1.3808 x104

!j/!g"ol

∫293.2 K 

353.3# K 

Cp ( L ) dT =(353.3−293.2)−7.273+

353.32−293.2

2

2 7.705 x10

−1

+

353.33−293.2

3

3  x−1.6481 x 10

−3

+

35

∫293.2 K 

353.3# K 

Cp ( L ) dT =8.0979 x103

!j/!g"ol

a&a

 F 2 ( H 2 ( v ) (200oC )− H  2 ( l ) (20oC ) ]= F  2(30,673.4  Kj

!g"ol

+1.3808 x 10

4!j

!g"ol

 + 8.0979 x 103   !j

!g"ol

)

¿

 F 2 ( H 2 ( v ) (200oC )− H  2 ( l ) (20oC ) ]= F  2 (5.2669 x 104 ) !j/!g"ol

/i&etahui tadi bahwa equation 1+ equation 2

Atau

 F 2 ( H  2 (200oC )− H  2 (20oC ) ]

 F 1 ( H 1 (400oC )− H  1 (200 oC ) ]=¿¿

a&a

 F 1 ( H 1 (400oC )− H  1 (200 oC ) ]¿¿

 F 2=¿

 F 2=   2.5634 x107 !j /h5.2669 x10

4!j /!g"ol

=486.7 !g"ol/h

2. A process gas stream at 400oC is to be rapidly cooled to 200 pC by direct

quenching with cold liquid benzene at 20oC. If the hot stream consist of

40 C!"!# $0 C!"%C"$. 10 C"4 and 20 "2 calculate the benzene

quench rate required for a gas feed rate of 1000 &gmol'h# assuming

quencing occurs adiabatically. ()ith *ref  + 20oC,

7/21/2019 Example 7.25 Karina

http://slidepdf.com/reader/full/example-725-karina 5/8

-olution

/iasumsi&an + 0 arena process teradi secara adiabati& 

  ) + 0 arena tida& ada perubahan 3olume yang teradi

-ehingga

dQ

dt  −

dW 

dt   =∑ outlet F [ H (Ti )− H  (Tr ) ]−∑ inlet F [ H  (Ti)− H (Tr ) ]

 H  2 (20oC )− ( H 2 (20oC ) ]} F 2¿

 F 1 ( H 1 (400oC )− H  1 (20 oC ) ]+¿ H 3 (200oC )− H  3 (20oC )−{¿

0= F 3¿

a&a

 F 3 ( H  2 (200oC )− H  2 (20oC ) ] F 1 ( H 1 (400oC )− H  1 (20 oC ) ]=¿

¿

 F 1 ( H 1 (400oC )− H  1 (20 oC ) ]−→ dianggap sebagai equation1¿

 F 3 ( H  3 (200oC )− H  3 (20oC ) ]¿    Dianggap sebagai equation 2

enyelesai&an equation 1

7/21/2019 Example 7.25 Karina

http://slidepdf.com/reader/full/example-725-karina 6/8

∫353.3 K 

673.2 K 

Cp (V  ) dT +  ∫293.2 K 

353.2 K 

Cp ( L )dT  + Hvl (353.3 K )

 F 1 ( H  1 (400oC )− H  1 (20oC ) ]=∑ F 1¿¿

∑ F 1  ∫293.2 K 

673.2 K 

Cp dT =(T  2−T 1 )∑ F 1a+T  2

2−T 12

2  ∑ F 1b+

T 23−T 1

3

3  ∑ F 1c+

T  24−T  1

4

4  ∑ F 1d+

T  25

ema&ai 5 ( sigma , di&arena&an ada 4 gas yang masu& pada aliran# ya&ni

 benzene#metana# toluen dan hidrogen.

6A* A 7 8 101

C 8 102

/ 8 10%

5 8 109

:lowC!"! 19.%9; <0.11;44 0.12;%1 <0.20;=9 0.10%$$ 400

C!"%C"$ $1.920 <0.1!1!% 0.1444; <0.229=% 0.11$%; $00

C"4 $9.$9; <0.;$!!4 0.02=0=9 <

0.02!$9%

0.00900!

9

100

"2 1;.!$= 0.!;00! <

0.01$14=

0.010%99 <0.002=19 200

>ang&ah selanutnya# dicari nilai masing<masing 5(sigma,

∑ F 1a= F (c 6h6 )a (c6h6 )+ F (C  6 H  6CH 3)a(C  6 H  6CH 3)+ F (CH  4 )a(CH  4 )+ F ( H  2 )a( H  2)

400 x18.587

∑ F 1a=¿ , ? ($00 8 $1.920, ? (100 8 $9.$9;, ? (200 8 1;.!$=,

∑ F 1a=2.43473 x   104

/engan cara yang sama# dicari ∑ F 1b ,∑ F 1c ,∑ F 1d dan∑  F 1e

/an didapat&an hasilnya

∑ F 1b=−3.5123

∑ F 1c=0.94625

∑ F 1d=−1.5240 x10−3

7/21/2019 Example 7.25 Karina

http://slidepdf.com/reader/full/example-725-karina 7/8

∑ F 1e=0.76420 x10−6

/an dimasu&&an &epersamaan

∑ F 1  ∫293.2 K 

673.2 K 

Cp dT  (v)=(T  2−T 1 )∑ F 1a+ T 22

−T 12

2   ∑ F 1b+T  23

−T 13

3   ∑ F 1c+T  24

−T  14

4   ∑ F 1d+ T 

¿ (673.2−293.2 )2.43473 x   104+

673.22−293.2

2

2 x−3.5123+

673.23−293.2

3

30.94625+

673.24−293.2

4

4 x−1.5

∑ F 1  ∫293.2 K 

673.2 K 

CpdT  (v)=4.2256 x107 Kj/h

emudian dicara 5quation 2

 F 3 ( H  3(v ) (200oC )− H  3(l) (20oC ) ] F 3 ( H  3 (200oC )− H  3 (20oC ) ]=¿

¿

/engan data @ormal 7oilling point of benzene is $%$.2! # dan ada benzen

yang berubah fasa dari gas<cair 

 F 3 ( H  3 ( v ) (200oC )− H  3 (l ) (20oC ) ]= F 3 (  ∫353.3 K 

473.2 K 

Cp (V ) dT +  ∫293.2 K 

353.2 K 

Cp ( L )dT  + Hvl (353.3 K ))

¿

Hvl (353.3 K )¿=30,763.4 Kj /!g"ol

∫353.2 K 

473.2 K 

Cp (V ) dT =(473.2−353.3)18.587+ 473.2

2−353.32

2  x−1.174 x 10

−2

+ 473.2

3−353.33

3 1.2751 x 10

−3

+47

-ehingga

∫353.2 K 

473.2 K 

Cp (V ) dT =1.3808 x104

!j/!g"ol

∫293.2 K 

353.3# K 

Cp ( L ) dT =(353.3−293.2)−7.273+353.3

2−293.22

2

7.705 x10−1+

353.33−293.2

3

3

 x−1.6481 x 10−3+

35

7/21/2019 Example 7.25 Karina

http://slidepdf.com/reader/full/example-725-karina 8/8

∫293.2 K 

353.3# K 

Cp ( L ) dT =8.0979 x103

!j/!g"ol

a&a

 F 3 ( H  3 ( v ) (200oC )− H  3 (l ) (20oC ) ]= F 3 (30,673.4  Kj

!g"ol+1.3808

 x104

!j

!g"ol +8.0979 x 10

3   !j

!g"ol)

¿

 F 3 ( H  3 ( v ) (200oC )− H  3 (l ) (20oC ) ]= F 3 (5.2669 x104 ) !j/!g"ol

/i&etahui tadi bahwa equation 1+ equation 2

Atau F 3 ( H  3 (200oC )− H  3 (20oC ) ]

 F 1 ( H 1 (400oC )− H  1 (200 oC ) ]=¿¿

a&a

 F 1 ( H 1 (400oC )− H  1 (20 oC ) ]¿¿

 F 3=¿

 F 3=  4.2256 x10

7 Kj /h

5.2669 x104!j /!g"ol

=801.97 !g"ol/h