Fenomena settle out pada gas pipeline adalah fenomena kesetimbangan kondisi termodinamika dari molekul-molekul gas ketika tidak ada perubahan pada sistem pipeline. Hal ini dapat diwujudkan dengan ketiadaan pasokan gas ke pipeline dan ketiadaan penyedotan gas dari pipeline sehingga menyebabkan molekul-molekul gas yang ada didalam pipeline akan mencari kondisi kesetimbangannya. Kondisi tekanan pada sisi pemasok gas yang lebih tinggi akan perlahan menurun, sedangkan kondisi tekanan pada sisi pembeli gas yang lebih rendah akan perlahan meningkat. Ketika beda tekan antara dua titik ini hampir sama atau tidak ada perbedaan, maka bisa disebut keadaan ini adalah keadaan settle out. Tekanan pada kondisi ini disebut settle out pressure, sedangkan waktu yang dibutuhkan ketika dua sisi tersebut ditutup sampai mencapai kondisi tekanan yang setimbang disebut settling time.

Fenomena ini sering ditemui dalam pengoperasian pipeline ketika terdapat jadwal maintenance yang bersamaan pada sisi pemasok gas (supplier) dan sisi pembeli gas (buyer) dan diinginkan untuk mengetahui kondisi settle out pressure. Ketika gas dari sisi suplai dihentikan sedangkan gas dari sisi penerima juga dihentikan, berapakah tekanan untuk mencapai ekuilibrium atau biasa disebut settle-out pressure? Berapa lama juga settle out pressure ini diperlukan?

Pertanyaan-pertanyaan diatas dapat dijawab apabila kita mensimulasikan pipa penyalur dalam kondisi dinamik. Terdapat beberapa macam unit di perangkat lunak simulator Hysys yang dapat mensimulasikan pipeline secara dinamik. Namun kemampuan satu sama lainnya tidak sama dan perlu dicermati penggunaannya.

• Pipe segment. Unit ini merupakan unit yang sangat umum digunakan oleh para insinyur proses untuk mensimulasikan penyaluran hidrokarbon berfasa gas atau cair. Unit ini dapat menghitung hilang tekan (pressure drop) dengan cukup baik dan bisa menghitung besarnya inventori (hold-up) dan variabel di dalam hold-up tersebut. Namun meskipun pipe segment ini dapat menghitung besarnya inventori, pipe segment ini tidak dapat mensimulasikan kelakuan dari holdup secara dinamik ketika terjadi variasi aliran, tekanan ataupun temperatur. Perilaku yang disimulasikan secara dinamik dari pipe segment hanyalah perkiraan tekanan keluaran dari pipa, selebihnya pipe segment berkelakuan persis seperti katup kendali (valve) yang tidak mempunyai perilaku inventori.
• Gas pipe. Unit ini merupakan unit terpopuler ke-2 setelah pipe segment untuk mensimulasikan hidrokarbon gas, baik secara statik maupun dinamik. Memang pendefinisian gas pipe ini sedikit (hanya sedikit lho!) lebih rumit dari unit pipe segment. Namun setelah semua terdefinisi dengan baik, unit ini dapat memprediksi pressure drop dan menampilkan informasi yang lebih banyak dibandingkan pipe segment. Informasi tersebut mencakup profil dari variabel-variabel berikut: tekanan, temperatur, velocity, mach number, mass density, enthalpy dan speed of sound. Kelebihan gas pipe dibanding pipe segment adalah kemampuannya untuk memodelkan perilaku inventori pada pipeline secara dinamik dan menampilkan semua profil yang disebutkan sebelumnya.
• Heat exchanger atau pressure vessel. Ya, kemungkinan ini bisa digunakan untuk memodelkan perilaku inventori dari fluida berwujud gas dalam keadaan dinamik. Namun robustness-nya juga patut dipertanyakan karena belum pernah saya coba sebelumnya.

Bagaimana cara mencari settle out pressure dan settling time pada gas pipeline (seperti judul diatas)? Pertama dan terutama adalah membuat simulasi dalam keadaan tunak (steady state) menggunakan unit gas pipe secara benar dan hasilnya masuk akal. Jadi percuma capek-capek membuat simulasi dinamik namun hasilnya berdasarkan simulasi kondisi tunak yang sudah tidak benar.

Buat simulasi kondisi tunak sederhana dengan minimal 4 stream, 2 valve dan 1 gas pipe. Misalnya: stream 1 untuk inlet1, stream 2 untuk inlet2, stream 3 untuk outlet1 dan stream 4 untuk outlet2 seperti pada gambar berikut.

Gambar-1. Contoh simulasi gas pipeline menggunakan unit gas pipe untuk simulasi dinamik.

Spesifikasikan komposisi, tekanan, temperatur, laju alir pada inlet1. Spesifikasikan tekanan pada inlet2 (atau pressure drop pada VLV-100). Unit gas pipe (CGP-100) masih belum terdefinisi sebelum kita mendefinisikan variabel-variabel berikut:

• jumlah section (minimal 1)
• panjang dari section tersebut
• perubahan elevasi
• jumlah cells (maksimum 1000). Semakin banyak jumlah cells ini semakin akurat perhitungannya. Ingat, semakin banyak jumlah cells yang didefinisikan, maka semakin banyak resource yang dibutuhkan dari komputer anda.
• dimensi pipa keseluruhan seperti pipe schedule, material pipa, roughness, internal diameter, external diameter
• heat transfer coefficient

Setelah semua telah lengkap didefinisikan maka outlet1 akan terdefinisikan dengan baik dan tinggal menspesifikasikan pressure drop pada valve (atau tekanan pada outlet2). Pastikan bahwa pressure drop yang dihitung dalam kondisi tunak ini masuk akal (tidak terlalu kecil atau besar).

Selesai? Belum. Kan masih harus diubah ke modus dinamik. Switch langsung ke modus dinamik, Hysys melalui fitur Dynamic Assistant secara otomatis memeriksa apakah persyaratan dalam modus dinamik telah dipenuhi. Karena ini berkaitan dengan perhitungan matematis dalam modus dinamis, beberapa spesifikasi atau unit tambahan (biasanya valve) akan dihilangkan atau ditambahkan. Periksa perubahan yang dibuat oleh Hysys.

Setelah selesai baru dijalankan dalam modus dinamik. Periksa kestabilan laju alir, tekanan dan temperatur. Anda bisa melihat profil dari gas yang melalui pipa tersebut (dobel klik unit CGP-100, klik tab Properties, view Profile). Untuk melihat trending dari aliran, tekanan dan variabel lainnya bisa juga menggunakan Strip Chart.  Klik di menu Tools>Databook>tab Strip Chart.

Sekarang bagian yang paling seru! Untuk mensimulasikan valve menutup pada kedua bagian, klik tombol lampu merah (Integrator Holding) di bagian atas menu. Setelah simulasi dinamik berhenti, spesifikasikan 0% pada percentage opening VLV-100 dan 0% pada percentage opening VLV-101. Setelah itu klik tombol lampu hijau (Integrator Active). Hal ini kita lakukan untuk mensimulasikan kedua valve menutup pada waktu bersamaan. Kondisi settle out bisa kita lihat seperti yang dicontohkan pada gambar dibawah ini.

Gambar-2. Hasil simulasi dinamik penutupan valve pada sisi hulu dan hilir dari gas pipeline.

Gambar di bagian sebelah kiri memperlihatkan profil tekanan pada sisi pasokan (berwarna merah) dan tekanan pada sisi penyedotan (berwarna hijau) ketika katup belum ditutup. Ketika katup ditutup (garis berwarna ungu) dari posisi 50% ke 0% pada gambar di bagian sebelah kanan, maka tekanan pada sisi pasokan perlahan menurun, sedangkan tekanan pada sisi penyedotan perlahan meningkat. Tekanan ini perlahan mencapai angka yang sama setelah beberapa waktu.

Apabila kita mengganti unit gas pipe dan menggunakan unit pipe segment pada simulasi Hysys tersebut, profil tekanan tidak terlihat seperti gambar-2 diatas. Tekanan pipa pada kedua sisi akan menuju settle out pressure dengan gradien profil tekanan yang tidak wajar atau menyerupai kurva orde satu. Simulasi dengan teknik yang sama bisa dilakukan dan ditunjukkan pada gambar-3. Hal ini menunjukkan bahwa pipe segment tidak mampu mensimulasikan inventori, namun masih tetap dapat menghitung settle out pressure dengan cukup akurat.

Gambar-3. Hasil simulasi settle out menggunakan pipe segment.

Dari kedua simulasi ini terlihat bahwa perangkat lunak Hysys dapat digunakan untuk mensimulasikan settle out dan menghasilkan settle out pressure serta settling time pada gas pipeline. Dengan catatan, apabila simulasi dilakukan dengan benar hehehe…

Selamat mencoba!

Flooding sendiri mempunyai banyak pengertian dan definisi. Definisi yang paling mantap dari Bravo dan Fair di buku “Distillation Design” oleh Henry Z. Kister adalah, “suatu daerah dimana perbedaan tekanan meningkat secara cepat dan bersamaan dengan hilangnya efisiensi perpindahan massa”.

Fenomena flooding sendiri dapat dikenali dari:

1. Beda tekanan kolom yang berlebihan.
2. Beda tekanan yang meningkat secara tajam.
3. Kehilangan bagian bawah
4. Kenaikan entrainment yang cepat dari baki kolom atas
5. Hilangnya kemampuan separasi (dapat diduga dari profil temperatur atau analisis produk)

Saya ingin membahas mengenai poin no.5 yaitu mengenai hubungan antara flooding dengan profil temperatur. Ketika kita menjalankan simulasi kolom distilasi menggunakan Hysys, kita sering melihat profil temperatur vs nomor baki (tray number). Dobel klik Column > tab Design > tab Monitor, pada bagian Profile, cek radio button Temp. Terlihat seperti gambar dibawah.

Contoh simulasi Hysys dan default tampilan profil temperatur.

Profil temperatur yang bagus adalah profil yang menunjukkan perubahan temperatur yang signifikan antar bakinya. Hal ini mengindikasikan perpindahan massa pada setiap baki atau tahap kesetimbangan berlangsung dengan baik. Dengan demikian, selain indikator DP, profil temperatur ini bisa digunakan sebagai alat penduga apakah separasi berlangsung baik atau tidak pada kolom. Gambar berikut merupakan contoh profil temperatur untuk kolom distilasi yang sama dengan kondisi yang berbeda.

Profil temperatur pada kolom distilasi yang beroperasi normal dan yang mengalami flooding. 

Garis sumbu tegak adalah nomor baki, dengan nomor baki paling kecil (1) adalah bagian bawah, sedangkan nomor baki paling besar (25) adalah bagian atas. Garis sumbu datar adalah temperatur pada setiap baki. Pada kolom distilasi yang dioperasikan secara normal, profil temperatur digambarkan seperti pada garis berwarna merah. Terlihat besaran temperatur yang yang terus berubah secara signifikan pada setiap bakinya. Sedangkan pada kolom distilasi yang mengalami flooding, dan terutama pada bagian seksi bawah umpan, terlihat profil temperatur seperti garis biru dimana pada baki-baki di seksi bawah mengalami perubahan temperatur yang tidak terlalu signifikan.

Namun, interpretasi profil temperatur ini harus dilakukan dengan hati-hati. Bisa jadi profil temperatur seperti pada garis biru bukan berarti kolom mengalami flooding, namun merupakan indikasi kolom berada pada kondisi “jepit” (pinch). Separasi yang buruk pada seksi bawah bisa terjadi karena ketidakcukupan aliran refluks atau aliran reboil. Untuk mengetahui bedanya, aliran refluks atau reboil bisa dicoba untuk diubah-ubah. Apabila kinerja separasi membaik, maka berarti kondisi jepit memang terjadi. Jika separasi makin memburuk atau sama saja, maka flooding telah terjadi.

Pada simulasi kolom distilasi dengan konfigurasi dengan reboiler dan tanpa reflux drum, kadang kita terlupa memvariasikan aliran refluks pada tahap atas karena aliran tersebut tidak divariasikan secara otomatis oleh Hysys. Jadi memaknai / menginterpretasi suatu grafik dan mengaitkannya dengan teori harus dengan hati-hati dan cermat.

 Jadi, bagaimana dengan kolom distilasi anda?

Sebenarnya katup kendali atau katup saja? Memang mas Hysys menyebutnya valve saja, namun mas Hysys memberikan banyak fitur supaya katup tersebut berkelakuan seperti katup kendali. Jadi biasanya saya menyebut ini katup kendali. Nanti kita bahas di tulisan lain mengenai penspesifikasian katup kendali secara mendetil.

Katup kendali merupakan alat proses yang juga sering ditemui selain separator di lingkungan industri migas. Kita bisa menggunakannya untuk mengurangi tekanan, mengendalikan laju alir, mencekik sumur dan lain sebagainya. Secara konseptual, katup kendali ini diasumsikan bekerja secara isentalpik (entalpi yang tetap) dengan tidak terjadinya perpindahan kalor. Fenomena ini dibasiskan oleh Hukum Termodinamika ke-1 yang kurang lebih berbunyi:

Perubahan energi dalam dari suatu sistem tertutup adalah sama dengan jumlah besarnya kalor yang masuk atau disingikirkan dari sistem dan kerja yang dilakukan oleh atau pada sistem.

Untuk melihat perumusannya, maka harus dihitung jumlah kerja yang dilakukan oleh gas untuk bergerak melalui sebuah katup kendali. Seandainya sejumlah gas pada daerah 1 – sebelum katup kendali – mempunyai volume V1 pada tekanan P1 dan ketika melalui katup kendali sejumlah gas tersebut menuju daerah 2 dengan tekanan P2 akan menjadi jumlah volume V2. Maka kerja yang dilakukan pada gas di daerah 1 adalah P1*V1 (berharga positif), sedangkan kerja yang dilakukan oleh gas didaerah 2 adalah -P2*V2 (berharga negatif).

Berdasarkan hukum Termodinamika ke-1:
U2 – U1 = Q2-Q1 + P1*V1-P2*V2
Karena adiabatik, maka Q2-Q1 = 0 maka
U2 – U1 = P1*V1 – P2*V2
U2 + P2*V2 = U1 + P1*V1
H2 = H1 (entalpi konstan)

Selain fenomena entalpi konstan, fenomena lain yang terjadi pada katup kendali adalah efek Joule-Thomson. Hampir semua komponen berfasa gas di industri migas, apabila diturunkan tekanannya secara adiabatik (tidak terjadi perpindahan kalor karena luasan katup kendali dianggap sangat kecil), akan mengalami penuruan temperatur. Info komplitnya ada di sini. Berkaitan dengan efek Joule-Thomson ini, ada rumus jempol (rule of thumb) yang biasa dipakai di industri migas, yaitu setiap penurunan tekanan sebesar 100 psig, akan menurunkan temperatur sebanyak 5 degF. Kita bisa periksa seberapa jauh keberlakuan rumus jempol ini.

Dua fenomena di atas – entalpi konstan dan efek Joule-Thomson – bisa diperagakan oleh mas Hysys, sehingga memberikan gambaran proses secara sebenarnya. Mari kita memulai!

Kasus:  komponen stream “1″: methane= 0.6, ethane=0.4, FP= Peng-Robinson, Pressure=800 psig, Temperature, 100 degF, molar flow = 1 MMSCFD.

Tambahkan sebuah katup kendali di Hysys. Buat stream baru dan namakan stream “2″. Spesifikasikan tekanan pada stream 2 sebesar 700 psig. Konfigurasi di Hysys akan terlihat sbb.

Informasi apa yang bisa kita lihat di sini? Mari kita periksa satu per satu…

1. Entalpi konstan. Harus dibuktikan bahwa entalpinya sama dan ternyata memang benar tidak terjadi perubahan entalpi. Molar entalphy masuk – secara absolut – adalah -3.443e+4 Btu/lbmole sedangkan molar enthalpy keluar sebesar -3.443e+4 Btu/lbmole juga sehingga perbedaan entalpinya adalah 0 Btu/lbmole.

2. Efek Joule-Thomson. Terlihat secara jelas bahwa dengan menurunnya tekanan, maka menurun pula temperaturnya. Dari awalnya 100 degF menjadi 92.13 degF. Dengan menggunakan rumus jempol, akan didapatkan temperatur keluaran katup kendali menjadi 95 degF. Hasilnya cukup dekat namun agak meleset sedikit. Jika kita ingin melihat seberapa jauh keberlakuan rumus jempol, spesifikasikan tekanan di stream 2 berturut-turut menjadi: 600 Psig, 500 Psig dan 400 Psig dan amati temperatur di stream 2. Menurut aturan jempol seharusnya: 90 degF, 85 degF dan 80 degF. Menurut mas Hysys menghasilkan: 83.8 degF, 74.98 degF dan 65.71 degF. Jelas disini ada rentang keberlakuan dari rumus jempol tersebut, terutama berkaitan dengan seberapa besar hilang tekan, temperatur awal dan komposisi gas yang diekspansi tersebut.

3. Fraksi uap. Fraksi uap terlihat tidak berubah ketika kita ubah-ubah pada kasus efek Joule-Thomson. Mari kita ubah temperatur stream 1 menjadi 10 degF dan tekanan setelah keluar dari katup kendali ditetapkan menjadi 400 Psig. Fraksi uap terlihat berubah menjadi 0.9279 yang artinya terjadi flashing atau terbentuk fasa liquid dari campuran hidrokarbon tersebut. Fenomena pembentukan cairan oleh Joule-Thomson ini sangat banyak diterapkan pada beberapa aplikasi di industri migas. Hal ini nanti kita bahas pada tulisan lainnya mengenai proses pencairan gas.

Nah, bagaimana? Sederhana bukan? Mudah-mudahan begitu adanya…

Balik bakul dulu aaah… Separator adalah salah satu peralatan proses yang selalu dan wajib untuk ada di industri migas. Penggunaan separator tak ayal lagi adalah hal yang tak terelakkan untuk dilakukan. Oleh sebab itu perlu kita ketahui konsep dasar dari sebuah separator. Sebelum membahas lebih lanjut mengenai separator, ini dia gambar skematiknya separator, siapa tahu nyangkanya bentuknya kayak bakul bakso hehehe…

Konsep dasar dari separator dalam simulasi proses adalah unit pemisah fasa.

…. ?

Sudah begitu saja konsepnya, ga ada yang lain. Namanya aja separator, tukang separasi, tukang memisahkan. Apanya yang dipisahkan? Ya fluida fasa gas dan fasa cairnya hihihi..

Dalam palette Hysys, terdapat dua buah tipe separator. Pertama adalah separator 2 fasa yang berfungsi untuk mensimulasikan pemisahan fasa gas dan fasa cair. Kedua adalah separator 3 fasa yang berfungsi untuk mensimulasikan pemisahan fasa gas, fasa cair “ringan” dan fasa cair “berat”. Maksudnya cair ringan dan cair berat? Contohnya adalah minyak dan air. Minyak itu kan lebih ringan daripada air, makanya disebut sebagai cair ringan, namun relatif terhadap air.

Meskipun agak berbeda, secara prinsip keduanya sama saja. Saya bahas yang separator 2 fasa saja ya, kalau ga mau ya sudah. Saya akan tetap membahas separator 2 fasa wekekekek…

Selain memisahkan fasa cair dan fasa gas, ada dua hal yang perlu diperhatikan dalam pensimulasian separator:

• Fluida yang keluar dari separator akan otomatis dalam keadaan kesetimbangan masing-masing fasa. Maksudnya kalau fasanya gas, maka gas tersebut dalam keadan uap jenuh. Sedangkan kalau fasanya cair, maka cairan tersebut dalam keadaan cair jenuh. Kita bisa buktikan dengan bantuan mas Hysys nanti.
•  Secara standar tidak terjadi liquid carry over ke dalam fasa gas ataupun entrained gas ke dalam fasa cair. Meskipun volume separator ini kita kecilkan sedemikian rupa, tetap saja pemisahan fasa terjadi sempurna. Secara praktek hal demikian tidak mungkin terjadi. Liquid carry over dan entrained gas masih terjadi meskipun secara hitungan desain sebuah separator mampu memisahkan fasa gas dan cair secara komplit.

  Mari sekarang kita bereksperimen dengan bantuan mas Hysys!… mariii…

Kasus: tetap sama seperti yang dulu. Bikin stream 1 dengan spesifikasi sbb. Methane=0.6, Ethane=0.4, Pressure= 700 Psig, Temperature= 15 degF. Kali ini spesifikasikan stream 1 dengan molar flow sebesar 1 MMSCFD.

Tekan F4 untuk memunculkan palette. Pilih separator 2 fasa. Kemudian sambung-sambungkan antara fluida umpan, produk gas dan produk cair. Konfigurasi di Mas Hysys menunjukkan gambar sbb.

 Sekarang buka semua stream (dobel klik masing-masing stream), stream 1, stream vapour dan stream liquid. Perhatikan empat poin berikut:

1. Molar flow dan vapour fraction stream. Sekarang berapa molar flow dari stream 1? 1 MMSCFD. Berapa vapour fraction dari stream 1? 0.5259. Berapa liquid fraction dari stream 1? 1-0.5259 = 0.4741. Ini artinya dari stream 1 sendiri terdapat 0.5259 MMSCFD dalam bentuk gas dan 0.4741 MMSCFD dalam bentuk cair. Sekarang kita lihat pada stream vapour dan stream liquid, berapa laju alir molar masing-masingnya? Molar flow stream vapour= 0.5259 MMSCFD, molar flow stream liquid = 0.4741 MMSCFD. Dari sini kita bisa simpulkan bahwa separator memang benar memisahkan fasa secara sempurna.

2. Tekanan dan temperatur. Cek tekanan dan temperatur dari stream 1, vapour dan liquid. Sama semua bukan dengan fluida umpannya? Hal ini disebabkan mas Hysys secara standar menspesifikasikan 0 (zero) pressure drop dari sebuah separator.

3. Kondisi jenuh uap dan jenuh cair. Produk dari separator selalu dalam keadaan jenuh. Bagaimana mengecek kondisi jenuh atau tidaknya? Ini yang belum kita bahas di bagian akhir tulisan terdahulu mengenai arti penspesifikasian fraksi uap.

Jika kita melihat angka 1.00 pada vapour fraction dari sebuah stream , bisa jadi fasa dari stream tersebut adalah uap sepenuhnya (superheated) atau bisa jadi uap jenuh (saturated vapour). Sedangkan jika kita melihat angka 0.00 pada vapour fraction dari sebuah stream, bisa jadi fasa dari stream tersebut adalah cair sepenuhnya (subcooled) atau bisa jadi cair jenuh (saturated liquid).

Makna Penspesifikasian vapour fraction

Jika kita menspesifikasikan vapour fraction sebesar 1.00 pada mas Hysys, maka itu berarti kita menyuruh mas Hysys untuk menghitung kondisi sebuah stream dalam keadaan jenuh uap. Jika kita menspesifikasikan vapour fraction sebesar 0.00 pada mas Hysys, maka itu berarti kita menyuruh mas Hysys untuk menghitung kondisi sebuah stream dalam keadaan jenuh cair. 

Contoh gampang nih. Dobel klik stream 1. Hapus spesifikasi temperatur dan isikan VF = 1.00. Temperatur akan terisi 32.50 degF dan tidak bisa dispesifikasikan lagi (ingat 3 aturan yang pernah dibahas di tulisan terdahulu). Demikian juga bila VF = 0.00, maka temperatur akan berubah pada kondisi jenuhnya(-18.98 degF). Masih ingat dengan pengertian titik embun dan titik gelembung? Ya, sebenarnya kita telah memainkan konsep titik embun dan titik gelembung.

Pada temperatur 32.50 degF dan tekanan 700 Psig, komponen campuran mengalami jenuh uap. Artinya, jika temperatur disenggol sedikit lebih rendah, maka komponen campuran ini menembus titik embunnya sehingga cairan akan mulai terbentuk. Coba saja dengan temperatur sedikit lebih rendah saja, seperti 32 degF. VF akan berubah menjadi 0.9820. Sedangkan jika kita senggol sedikit lebih tinggi (i.e: 33 degF), maka akan dalam keadaan uap sepenuhnya dan VF=1.00. Itulah sebabnya tidak bisa dibedakan apakah dalam keadaan jenuh uap atau uap sepenuhnya.

Bagaimana membedakan suatu stream dalam keadaan jenuh atau tidak? Nah ini sekalian kita mengecek pernyataan bahwa keluaran dari separator selalu dalam keadaan jenuh. Buat satu stream lagi, kasih nama “2″. Dobel klik stream 2 dan tekan tombol Define from Other Stream. Pilih stream vapour. Terlihat bahwa tekanan (700 psig) dan temperatur (32 degF) bisa dispesifikasikan sedangkan fraksi uap sudah terspesifikasikan oleh mas Hysys. Hapus temperatur tersebut dan spesifikasikan VF=1.00. Hasilnya temperatur tetap 32 degF yang berarti produk uap dari separator tersebut benar dalam keadaan uap jenuh. Bisa dicoba sendiri untuk yang stream liquid.

4. Harga K dan komposisi. Coba periksa harga K dari stream 1, stream vapour dan stream liquid. Ya, kesemuanya mempunyai harga K yang sama karena bekerja pada kondisi kesetimbangan yang sama. Sedangkan kalau kita lihat komposisi stream 1. Perbesar window-nya dengan cara men-drag window stream 1. Lihat komposisi dalam vapour phase. Bandingkan dengan komposisi dari stream vapour. Keduanya sama nilainya, demikian juga untuk komposisi cairnya.

Begitu boss… ada yang bisa dibanting lagi? eh.. maksudnya dibantu lagi? Kalau ada, ya silahkan tanya Hysys sendiri… kecuali anda mau ditarik bayaran oleh saya HAHAHAHA (ketawa gaya bajingan).

Di mata mas Hysys, kita diharuskan untuk mengisikan paket fluida apa yang hendak dipakai. Ini akan menjadi basis perhitungan pada simulasi proses yang kita kerjakan. Perhitungan flash komponen murni dan kalkulasi sifat fisisnya terdapat dalam paket fluida yang kita pilih. Macam-macam pilihannya mulai dari EOS (Equation of State), Activity Coefficient, dlsb. Ada beberapa pemakai Hysys memilih EOS Peng-Robinson (PR) atau Soave-Redlich-Kwong (SRK) sebagai FP untuk sistem hidrokarbon di industri migas tanpa tahu dasarnya, hanya karena kebiasaan.

EOS  atau biasa disebut persamaan keadaan adalah persamaan termodinamika yang menerangkan bagaimana hubungan antara tekanan, temperatur dan volume dari suatu komponen tunggal atau komponen jamak yang diformulasikan dalam bentuk matematis. Kayaknya sih gitu, saya juga ga pasti hihihi.

Nah, ternyata bentuk persamaan keadaan ini bermacam-macam bentuk matematisnya. Persamaan keadaan yang paling sederhana yang kita kenal semenjak jaman sekolah pake seragam itu PV = nRT yang dicetuskan oleh Émile Clapeyron (1834) dengan menurunkan hukum Boyle dan hukum Charles. Persamaan keadaan juga bisa diturunkan dari teori kinetika yang dicetuskan secara sendiri-sendiri oleh August Krönig (1856) and Rudolf Clausius (1857). Penurunannya bagaimana, wallahualam bissawab… Silahkan baca sendiri ya bukunya! hehehe.

Jadi ingat dicela oleh pak ART sahabat saya “klausius klapertaart”! hahaha…

Ngomong-ngomong, seperti apa sih bentuk persamaan PR ataupun SRK? Nah, ini dia:

Keterangan selanjutnya apa itu a, b, A,B dst silahkan dibaca sendiri di Hysys Simulation Basis.

Secara umum pemilihan EOS seperti yang diperikan dalam buku Coulson & Richardson’s yang berjudul “Chemical Engineering Design Vol. 6” di halaman 352 terdapat suatu karta alir untuk memilih EOS yang sesuai berdasarkan komponen yang akan kita simulasikan ini dia karta alirnya

.

Aplikasi Minyak, Gas dan Petrokimia

Berdasarkan informasi dari pengembang Hysys, EOS Peng-Robinson adalah yang direkomendasikan untuk dipakai dalam aplikasi minyak, gas dan petrokimia, .

Aplikasi Selain Minyak, Gas dan Petrokimiia.

Selain itu dari pengembang Hysys sendiri mempunyai tabel yang mentabulasikan kesesuaian property method terhadap aplikasi selain migas dan petrokimia sbb.

Mengapa Peng-Robinson? 

Persamaan keadaan PR ini telah dimutakhirkan sedemikian rupa sehingga kalkulasi kesetimbangan fasa bisa mempunyai keberlakuan untuk sistem temperatur rendah kriogenik sampai temperatur tinggi dan tekanan tinggi di sistem reservoir. Itu katanya developer-nya, mana ada kecap nomer 2 hehehe… Saya sih ga tahu persis. Ini dia rentang kondisi keberlakuan dari EOS PR dan SRK.

Nah, sudah tahu kan cara memilih FP yang tepat untuk aplikasi anda? Kalau tidak hubungi dukun terdekat… hehehe

Kubah fasa atau dalam bahasa Inggris disebut phase envelope. Tak pelak lagi, ini adalah salah satu kakas dari termodinamika yang paling banyak dipakai di industri. Kalau pelajaran di sekolah menengah atau sekolah dasar, kita sebenarnya sudah mengenal kubah fasa, tetapi dalam pengertian yang sederhana seperti gambar di bawah ini.

Kalau tidak ingat, dulu lulusnya nyogok gurunya ya? hihihi…

Nah, diagram fasa di atas sebenarnya untuk sebuah fasa dengan komponen tunggal. Bagaimana dengan banyak komponen atau multikomponen seperti campuran hidrokarbon? Nah ini dia contohnya, beserta penjelasan singkatnya.

Bedanya dengan gambar yang pertama, dalam kubah fasa multikomponen terdapat suatu daerah bernama fasa campuran. Campurannya antara cair dan uap.

Bagaimana gambar ini dibentuk? Garis merah adalah sekumpulan titik embun pada tekanan dan temperatur tertentu yang disambung-sambungkan sehingga menjadi kurva garis merah tersebut. Garis biru adalah sekumpulan titik gelembung pada tekanan dan temperatur tertentu yang disambung-sambungkan sehingga menjadi kurva garis biru tersebut. Titik hitam besar itu adalah titik kritis dari sistem hidrokarbon multikomponen.

Pengertian titik embun dan titik gelembung

Apa definisi titik embun (dew point)? Nah, kita misalkan mempunyai suatu campuran multikomponen dalam kondisi tekanan dan temperatur tertentu sehingga fasa campuranya dalam keadaan uap sepenuhnya. Mari kita andaikan menurunkan temperatur campuran multikomponen tersebut dalam tekanan tetap, jika kubah fasa di atas kita lihat lebih dekat akan seperti gambar dibawah ini.

Sebelum mencapai titik embunnya, campuran ini akan tetap dalam fasa uap sepenuhnya. Tepat ketika mencapai titik embun pada tekanan dan temperatur tertentu, embun pertama mulai muncul. Kondisi tekanan dan temperatur dimana embun pertama mulai muncul disebut sebagai titik embun.

Kalau titik gelembung (bubble point)? Nah, kita misalkan sekali lagi mempunyai suatu campuran multikomponen dalam kondisi tekanan dan temperatur tertentu sehingga fasa campuranya dalam keadaan cair sepenuhnya. Mari kita andaikan menaikkan temperatur campuran multikomponen tersebut dalam tekanan tetap, jika kubah fasa di atas kita lihat lebih dekat akan seperti gambar dibawah ini.

Sebelum mencapai titik gelembungnya, campuran ini akan tetap dalam fasa cair sepenuhnya. Tepat ketika mencapai titik embun pada tekanan dan temperatur tertentu, gelembung pertama mulai muncul. Kondisi tekanan dan temperatur dimana gelembung mulai muncul disebut sebagai titik gelembung.

Pengertian krikondenterm dan krikondenbar

Krikondenterm adalah temperatur tertinggi dari suatu kubah fasa dimana fasa mulai berubah. Lihat gambar kubah fasa diatas untuk mengetahui posisinya. Sedangkan krikondenbar adalah tekanan tertinggi dari suatu kubah fasa dimana fasa mulai berubah. Dalam dunia industri migas, biasanya krikondenterm lebih banyak digunakan untuk melihat seberapa mudah suatu campuran multikomponen mulai mencair.

Kurus vs gendut dan tinggi vs pendek dari kubah fasa multikomponen

Kubah fasa tidak selalu berbentuk agak “gendut” dan tinggi seperti gambar di atas. Bisa jadi ia agak rebah dan langsing bentuknya. Mari kita coba-coba dengan bantuan mas Hysys .

Masih tetap pakai kasus yang dulu: komponen = methane & ethane, FP = Peng-Robinson. Buat dua buah material stream, yaitu stream “1″ dan stream “2″. Spesifikasikan komposisi sebagai berikut:

Stream 1: Methane = 0.9, Ethane = 0.1
Stream 2: Methane = 0.1, Ethane = 0.9

Sekarang gunakan fitur analisis kubah fasa.  Tools > Utilities > Envelope Utility. Klik tab Connections > Select Streams > pilih stream 1. Buat satu lagi envelope utility-nya untuk stream 2 dengan cara yang sama. Bandingkan data-data yang terpampang di utility tsb.

1. Temperatur dan tekanan kritis. Yang sangat jelas adalah temperatur dan tekanan kritis disini tidak sama dengan temperatur dan tekanan kritis dari masing-masing komponen (Methane: Tcrit= -116 degF, Pcrit= 658 Psig ; Ethane: Tcrit = 90 degF, Pcrit= 693 Psig). Artinya ini sifat dari titik kritis sekarang adalah sifat gabungan dari dua buah komponen. Sekarang bandingkan temperatur dan tekanan kritis dari dua buah stream tersebut. Dilihat dari angka-angkanya yang tidak sama, menandakan kubah fasa dari posisinya tidak sama, seolah-olah mengalami pergeseran.

2.  Krikondenterm dan krikondenbar. Krikondenterm stream 2 lebih tinggi (79 degF) dibandingkan dengan stream 1 (-74 degF).  Sedangkan krikondenbar stream 1 (837 psig) lebih tinggi dibandingkan stream 2 (759 Psig). Dengan melihat nilai-nilai krikondenterm dan krikondenbar, sudah dapat dibayangkan bahwa kubah fasa stream 2  akan lebih condong ke kanan dibandingkan stream 1.

Klik pada tab performance dan lihat perbedaan keduanya. Supaya perbandingannya kelihatan nyata, dari tab Table saya salin dan pindahkan ke mister Excel. Perbandingan keduanya sbb.

Memang benar dugaan bahwa stream 2 akan lebih condong ke kanan dibandingkan stream 1. Ini juga berarti lebih mudah mencairkan stream 2 relatif dibandingkan stream 1. Punya bayangan kira-kira komposisi tipikal stream 1 ada di industri mana? Ya, betul, industri LNG! Mereka membutuhkan usaha yang keras untuk mencairkan gas alam mereka.

Envelope Utility ini cukup bertenaga. Kita bisa membuat gambar kurva dalam fraksi -fraksi tertentu. Contoh pada stream 1: klik tab Performance > Plots > Curves > Quality 1 dan Quality 2. Misalnya kita ingin melihat jika 90% dari stream 1 adalah uap dan juga 30% dari stream 2 adalah uap sekaligus. Isikan Quality 1=0.9 dan Quality 2=0.3. Hysys akan memperlihatkan garis-garis kualitas dari campuran tsb.

Sayangnya mas Hysys hanya terbatas memberikan 2 (dua) garis kualitas campuran. Hal tersebut bisa diakali dengan menyalin hasil beberapa garis kualitas campuran ke dalam mister Excel. Note: jika ingin menyalinnya ke dalam mister Excel cukup mudah, klik: Performance > Table > Table Type > Bisa pilih Bubble Pt/Dew Pt/Quality 1/Quality 2. Pilih saja angka-angka yang muncul disana, copy (dengan ctrl-C) dan paste ke mister excel (dengan ctrl-V). Beres deh, tinggal plot sendiri di mister Excel. Berikut ini adalah contoh dari mister Excel bagaimana beberapa kualitas campuran bisa digambarkan dalam satu halaman.

Envelope Utility ini tidak hanya bisa menampilkan kurva dalam bentuk Pressure vs Temperature (P&T), juga bisa dalam P&V, P&H (enthalpy), P&S (entropy), T&V, T&H, T&S.  Klik: Performance > Plots > Envelope Type (di sebelah kanan bawah). Berbagai kurva akan dibutuhkan ketika menganalisis suatu sistem yang membutuhkan lebih dari sekedar hubungan tekanan dan temperatur saja.

Sudah merasa pintar sekarang? Belum? Sudah? Setengah pintar? Kalau bingung, lihat pemandangan dulu di pegunungan atau nonton bioskop di 21 atau Blitzmegaplex… nanti balik lagi baca blog ini… tambah bingung!! hahaha

Di tulisan sebelumnya kita telah bahas bagaimana penggunaan nilai K atau konstanta kesetimbangan untuk mencari fraksi uap komponen (x dan y). Berikut ini adalah fundamental mengenai konstanta kesetimbangan.

Secara matematik konstanta kesetimbangan adalah K = y/x dimana y adalah fraksi uap dan x adalah fraksi cair. Makna dari besaran K ini adalah:

• Harga K  yang makin besar berarti komponen makin mudah menguap (lebih ringan)
• Harga K  yang makin kecil berarti komponen makin sulit menguap (lebih berat)

Menguapnya bukan karena ngantuk lho! garing ih.. Dzig! Harga K ini bisa merupakan fungsi dari tekanan dan temperatur saja bila sistemnya sistem ideal, namun harga K dalam kenyataannya merupakan fungsi dari tekanan, temperatur dan komposisi.

Pencarian harga K bisa menggunakan Karta DePriester. Karta DePriester merupakan karta yang digunakan untuk mencari harga K pada tekanan dan temperatur tertentu. Diperlukan keseksamaan dalam membaca kurvanya. Karta DePriester ini digunakan untuk komponen hidrokarbon ringan. Menariknya, karta DePriester ini dibentuk bukan atas dasar perhitungan persamaan mekanistis melainkan melalui eksperimen sehingga karta DePriester ini sebenarnya lebih mendekati keadaan nyatanya.

Pencarian harga K bisa juga menggunakan persamaan korelasi Wilson. Yang rentang keberlakuannya untuk campuran hidrokarbon pada tekanan rendah. Berikut ini adalah persamaannya.

Jika kita lihat persamaan korelasi Wilson ini selain membutuhkan tekanan dan temperatur operasi juga membutuhkan sifat spesifik dari komponen itu sendiri seperti tekanan kritik komponen, temperatur kritik komponen dan asentrisitas komponen (acentricity). Mari kita coba dengan bantuan mas Hysys kita yang sudah eksis sebelumnya.

Note: gunakan berkas mas Hysys pada tulisan sebelumnya. Methane=0.6, Ethane=0.4, FP = Peng-Robinson, Pressure=700 Psig, Temperature=15degF.

Lihat pada bagian harga K. Terlihat masing-masing untuk Methane dan Ethane mempunyai harga K sebesar 1.857 dan 0.6736. Kita ingin tahu seberapa dekat korelasi Wilson ini meramalkan harga K dibandingkan dengan FP pada mas Hysys yang kita gunakan sekarang. Untuk kasus ini kita lihat komponen Methane saja.

Sekarang masuk ke Basis Environment dan masuk ke Componen List. Dobel klik komponen Methane dan pilih tab Critical. Terpampang informasi spesifik dari komponen Methane yaitu temperatur kritik (-116.41 degF), tekanan kritik (658.3 Psig) dan asentrisitas (0.01150).

Kita salin semua sifat kritik tersebut ke mister Excel, salin juga tekanan dan temperatur operasi dan formulasikan persamaan korelasi Wilson tersebut di dalam mister Excel. Jangan lupa, sesuaikan satuannya. Bagemana hasilnya? Ternyata tidak sama ya. Mister Excel menghasilkan 4.24 sedangkan mas Hysys menghasilkan 1.857. Cukup jauh hasilnya dan signifikan perbedaan hasilnya. Tapi sudah diwanti-wanti sebelumnya lho bahwa rentang keberlakuan korelasi Wilson ini hanya untuk tekanan rendah. Nah lho! Seberapa rendah tekanan rendah itu? Coba-coba saja sendiri.

Sekarang saya ubah tekanan dan temperatur di mas Hysys dan mister Excel sebagai 10 Psig dan -140 degF. Berapa hasil masing-masing? Harga K methane dari mas Hysys sebesar 17.01, sedangkan mister Excel sebesar 17.61. Cukup dekat hasilnya bukan sekarang? Dari hasil ini ada beberapa pelajaran yang kita tarik

• Perhitungan KUC untuk setiap metode mempunyai keberlakuan masing-masing
• Hysys bisa kita perlakukan sebagai Bank Data

FLASH

Ini bukan tokoh superhero Amerika ya, tapi flash yang dimaksud di sini adalah eksisnya fasa yang berbeda pada suatu sistem multikomponen pada tekanan dan temperatur tertentu. Fenomena ini terkait dengan harga K yang sudah dibahas ngalor-ngidul sebelumnya. Ini saya kasih penggambaran bagaimana sebuah campuran multikomponen di flash. Lihat juga persamaannya ya.

Sekarang kembali ke pertanyaan terakhir pada tulisan “KUC dan VLE” sebelumnya. Bagaimana Hysys menghitung fraksi uap dari fasa secara keseluruhan. Sudah terjawab dengan sendirinya oleh persamaan di atas.

Ga percaya? Ambil persamaan “komposisi fasa uap” di atas. (Note: karena simbol fraksi fasa uap sulit dituliskan disini, saya menggunakan simbol V/F).  Setelah dibolak-balik, persamaannya menjadi:

Dari yi = zi*Ki / (1+V/F*(Ki-1)) menjadi   V/F = zi*Ki /(yi*(Ki – 1))

Hasil V/F akan sama saja apabila menggunakan komponen Methane ataupun Ethane. Ayo dicek dulu pake Methane..

z1 = 0.4; K1 = 1.85743; y1 = 0.512079
V/F = 0.525864

Coba cek pake Ethane. Sama juga kan hasilnya kalau pake komponen Ethane?

Spesifikasi Tekanan, Temperatur dan Fraksi Uap Fasa

Nah, berdasarkan pengalaman mengoperasikan mas Hysys di atas kita tidak bisa sekaligus menspesifikasikan tekanan, temperatur dan fraksi uap fasa. Ini sejalan dengan persamaan-persamaan yang sudah dijabarkan diatas. (Lha wong memang Hysys dibuat berdasarkan persamaan-persamaan Termodinamika kok! Piye tho mas?). Jadi kesimpulannya:

• Jika tekanan dan temperatur dispesifikasikan, maka fraksi uap akan terhitung
• Jika tekanan dan fraksi uap dispesifikasikan, temperatur akan terhitung
• Jika temperatur dan fraksi uap dispesifikasikan, tekanan akan terhitung

Malu lho dibilang ga ngerti termodinamika kalau pengen ketiga-tiganya dispesifikasikan hehehe.

Btw, apa sih makna fraksi uap kita spesifikasikan? Hmmm… nanti saya bahas maknanya pada tulisan lainnya. Saya mau ngaso dulu nulisnya.

KUC dan VLE itu sama saja, yang satu bahasa Indonesia, lainnya bahasa londo. KUC itu kesetimbangan uap cair, dalam bahasa inggris vapor liquid equilibrium. Supaya agak nasionalis, saya pakai istilah KUC saja ketimbang VLE.

Pengertian KUC adalah deskripsi gagasan penggambaran kelakuan atau karakterisitik suatu sistem dalam kondisi kesetimbangan.

Nah, apa saja syarat sebuah sistem disebut dalam kesetimbangan uap cair? Untuk sebuah campuran multikomponen:

• Tekanan antara fasa cair dan fasa uap sama besarnya
• Temperatur antara fasa cair dan fasa uap sama besarnya
• Energi bebas Gibbs molar parsial (potensi kimia) antara fasa cair dan fasa uap sama besarnya 

Secara sederhana, secepat sebuah molekul mengalami perubahan fasa dari fasa cair menjadi fasa uap, secepat itu pula sebuah molekul lain mengalami perubahan fasa dari fasa uap menjadi fasa cair. Itu baru namanya setimbang dan adil, kayak timbangan pasar saja.

Bagaimana menyatakan sebuah kesetimbangan dari sebuah sistem uap dan cair? Ada yang namanya konstanta kesetimbangan yang dilambangkan “K” (huruf k besar). Secara definitif K adalah:

K = y / x

Dimana
K = konstanta kesetimbangan dari suatu komponen
y = fraksi uap dari suatu komponen
x = fraksi cair dari suatu komponen

Makin besar nilai K, berarti makin besar porsi dari komponen tersebut dalam fasa uap, demikian sebaliknya. Nilai K ini mempunyai makna sebagai ukuran kemudahan suatu spesies untuk cenderung lebih terdistribusi di fasa cair atau fasa uap, oleh sebab itu kadang nilai K ini disebut juga sebagai koefisien distribusi. Btw, nilai K ini sebenarnya bisa dihitung secara tidak langsung dari parameter lain. Kita akan bahas di tulisan berikutnya.

Nah, apa saja aplikasi Termodinamika untuk KUC? Kata dosen saya sih ini:

• Perhitungan penentuan temperatur, tekanan, dan komposisi di kedua fasa dalam kesetimbangan.
• Menyediakan rumusan matematik sebagai kerangka sistematika dalam menyusun korelasi, ekstensi, dan generalisasi, serta melakukan evaluasi dan interpretasi data percobaan.

Oke, teorinya kita cukupkan dulu. Mari kita belajar mengenai KUC, terutama mengenai campuran hidrokarbon,  dari mas Hysys sekarang. Jalankan perangkat lunak Hysys dan lakukan berikut ini:

• Buat case baru
• Tambahkan komponen Methane dan Ethane.
• Pilih fluid package Peng-Robinson (kenapa pilih fluid package ini, nanti kita bahas)
• Masuk ke dalam simulation environment
• Buat material stream baru
• Isikan komposisi pada material stream tersebut dengan spesifikasi sebagai berikut: Methane = 40, Ethane = 60. Pilih Normalize kemudian klik OK.

Note: saya menggunakan satuan berbasis Field .

Apa yang terlihat sekarang? Didalam tab Conditions, semuanya kosong. Sekarang klik ke Properties. Apa yang tidak kosong disana? Ya, ini dia:

• Molecular weight
• Lower heating value
• Mass lower heating value
• True Vapor Pressure
• Dsb.

Intinya, semua informasi yang sekarang ada di dalam material stream tersebut adalah karakteristik dari suatu campuran hidrokarbon tanpa mempedulikan kondisi termodinamikanya. Sekarang karena sudah dijelaskan bahwa termodinamika adalah sifat suatu zat yang bergantung pada tekanan dan temperaturnya, mari kita lihat sifat-sifat apa saja yang ditampilkan mas Hysys jika kita spesifikasikan tekanan dan temperature-nya.

• Isikan temperature = 15 degF dan
• Pressure = 700 psig

Aha! Informasi berikut ini akan tertampilkan di mas Hysys dalam keadaan tidak kosong. Jika kita klik Conditions:

• Vapour / Phase fraction 
• Molar enthalphy
• Molar entropy

Jika kita klik Properties:

• Molar density
• Mass density
• Mass enthalpy
• Dst

Kita juga bisa melihat konstanta kesetimbangan – yang mulanya kosong ketika hanya menspesifikasikan komposisi – dari masing-masing komponen jika kita klik K-values:

• K-value dari Methane
• K-value dari Ethane

Karakteristik yang tertampilkan sekarang adalah sifat secara termodinamika. Sudah bisa dibedakan kan sekarang apa saja sifat-sifat berdasarkan komposisinya saja dan sifat apa saja yang bergantung pada kondisi operasi (tekanan dan temperatur).

Oke, sekarang kita lihat vapour fraction dari stream tersebut. Mas Hysys saya mengatakan vapour fraction sebesar 0.5259 yang artinya fraksi sebesar 0.5259 adalah dalam kondisi uap, sedangkan fraksi sebesar 0.4741 adalah dalam kondisi cair. Mas Hysys secara default akan memberitahu kita fraksi uap dalam fasa secara keseluruhan atau biasa disebut fraksi uap fasa.

Sebelum lebih jauh melihat bagaimana mas Hysys menghtiung fraksi uap fasa, mari kita lihat dulu fraksi uap masing-masing komponen. Klik Component dan lihat fraksi Methane dan Ethane dalam masing-masing fasa. Mas Hysys menampilkan:

Methane Vapour Phase = 0.512079
Ethane Vapour Phase = 0.487921
Methane Liquid Phase = 0.275693
Ethane Liquid Phase = 0.724307

Bagaimana fasa dari masing-masing komponen tersebut dihitung? Sedikit matematika sederhana saja. Berikut cara menghitungnya:

Oke, kita janjian dulu ya. Notasi 1 untuk komponen Methane, sedangkan notasi 2 untuk komponen Ethane.
Dari mas Hysys kita telah dapatkan K1 = 1.857 dan K2 = 0.6736. Persamaan matematika untuk KUC sbb.

K1 = y1/x1      dan      K2 = y2/x2
y1 + y2 = 1      dan      x1 + x2 = 1

yang maksudnya
K1 = konstanta kesetimbangan Methane
K2 = konstanta kesetimbangan Ethane
y1 = Methane dalam fasa uap
y2 = Ethane dalam fasa uap
x1 = Methane dalam fasa cair
x2 = Ethane dalam fasa cair

Silahkan dimanipulasi secara matematis sendiri. Harusnya akan menghasilkan:
x1 = (1 – K2) / (K1 – K2)
y1 = (K1*K2 – K1) / (K2 – K1)
Sedangkan
x2 = 1 – x1        dan     y2 = 1 – y1

Dengan nilai K1 dan K2 yang sudah kita ketahui bersama, maka berturut-turut akan didapatkan:
y1 = 0.512079 ; y2 = 0.487921 ; x1 = 0.275693 ; x2 = 0.724307

Silahkan tabulasikan sendiri ke MS Excel dan gunakan persamaan di atas. Sama dengan hasilnya mas Hysys engga?…. PUAS PUAS PUAS?!!!! Sobek-sobek sini kalau ga sama hehehe…

Nah pertanyaannya sekarang, bagaimana caranya mendapatkan fraksi uap fasa secara keseluruhan? Kalo si mas Hysys tertera 0.52685, kok ga ada nyambung-nyambungnya dengan perhitungan di atas? Kita lanjutkan di tulisan berikutnya ya hehehe…

In physics, thermodynamics (from the Greek θερμ-<θερμότης, therme, meaning “heat”^[1] and δυναμις, dynamis, meaning “power”) is the study of the conversion of energy into work and heat and its relation to macroscopic variables such as temperature and pressure.

Hihihi ngerinya bahasanyaa… Tapi intinya yang saya tangkap – bodoh-bodohan saja lah – adalah sifat-sifat dari suatu zat yang mempunyai kebergantungan pada tekanan dan temperatur (pressure and temperature dependence).

Apa saja yang dipelajari di termodinamika lanjut? Kata Silabusnya sih ini:

• Persamaan keadaan (gas ideal, virial, dan kubik), faktor asentrik dan kemampatan, gaya antar molekul, momen dwikutub dan energi potensial
• Aturan pencampuran
• Fugasitas
• Larutan ideal, aturan Lewis-Randall dan hukum Henry
• Larutan tak ideal, koefisien aktivitas, efek pencampuran dan hubungan ekses dengan fungsi termodinamika
• Kriteria kesetimbangan fasa
• Perhitungan kesetimbangan fasa menggunakan persamaan kubik
• Perhitungan koefisien aktifitas menggunakan fungsi ekses yang diekspansikan (Wuhl, Redlich-Kister, van Laar, Margules, Wilson, ASOG, NRTL, UNIQUAC, dan UNIFAC)
• Nisbah kesetimbangan uap-cair menurut Chao-Seader, BWRS, dan grafik GPA, dan parameter tekanan konvergensi.

teeeeeeeeeetttt teeeeeeeeeetttt… teeeeeeeeeetttt… kayaknya susah-susah ya….

Sudah lah.. ga usah mikir susah, nanti kan ada mas Hysys bisa bantu ngejelasin. Lagipula yang nanti dibahas di blog ini juga tidak semuanya.

Referensinya?… eeeh cerewet! Nih dia..

• “Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics“ karya Hendrick Van Ness dan Michael Abbott.
• Gas Processor Supplier Association “Engineering Data Book”
• “Applied Hydrocarbon Thermodynamics” karya W.C. Edmister dan B.I. Lee.

Sudah itu dulu, muntah nanti. Kita sambung dalam topik selanjutnya yang lebih menarik dan merangsang perhatian hehehe..