Gambaran Umum Desain Selubung Reaktor Kimia

Perancangan selongsong reaktor kimia melibatkan beberapa pertimbangan untuk memastikan perpindahan panas yang efisien, keselamatan, dan fleksibilitas operasional. Selongsong umumnya digunakan untuk mengendalikan suhu isi reaktor dengan mengalirkan media pemanas atau pendingin (misalnya, air, uap, atau minyak termal). Berikut ini adalah ikhtisar aspek-aspek utama dari desain jenis selongsong reaktor kimia:

1. Jenis Jaket Reaktor

Ada beberapa jenis jaket, masing-masing memiliki kelebihan dan aplikasinya sendiri:

a. Jaket Konvensional

• Satu cangkang luar yang mengelilingi bejana reaktor.

• Cocok untuk kebutuhan perpindahan panas rendah hingga sedang.

• Desain sederhana dan mudah dirawat.

b. Jaket berlesung pipit

• Menampilkan lesung pipit atau lekukan pada permukaan jaket untuk meningkatkan turbulensi dan meningkatkan efisiensi perpindahan panas.

• Ideal untuk aplikasi yang membutuhkan laju perpindahan panas yang lebih tinggi.

c. Jaket Kumparan Setengah Pipa

• Terdiri dari setengah pipa yang dilas di sekitar bejana reaktor.

• Memberikan efisiensi perpindahan panas yang tinggi dan dapat menangani tekanan tinggi.

• Umumnya digunakan pada aplikasi suhu tinggi atau tekanan tinggi.

d. Jaket Kumparan Pelat

• Menggunakan pelat yang dilas ke permukaan reaktor untuk membentuk saluran bagi fluida pemindah panas.

• Menawarkan perpindahan panas yang sangat baik dan desain yang ringkas.

e. Jaket Kumparan Limpet

• Mirip dengan kumparan setengah pipa tetapi dengan permukaan datar yang dilas ke reaktor.

• Memberikan perpindahan panas yang baik dan lebih mudah dibersihkan daripada desain setengah pipa.

2. Pertimbangan Desain

Saat merancang jaket reaktor, faktor-faktor berikut harus dipertimbangkan:

a. Persyaratan Perpindahan Panas

• Tentukan laju perpindahan panas yang diperlukan (Q) berdasarkan beban termal reaktor.

$$�=�\cdot �\cdot \mathrm{D}�$$

b. Tekanan dan Suhu Jaket

• Pastikan desain jaket dapat menahan tekanan operasi dan suhu media pemanas/pendingin.

• Pilih material yang cocok dengan proses dan cairan pelapis.

c. Distribusi Aliran

• Rancang jaket untuk memastikan aliran media pemanas/pendingin yang seragam guna menghindari titik panas atau dingin.

• Gunakan penyekat atau beberapa lubang masuk/keluar bila perlu.

d. Pemilihan Material

• Pilih bahan yang tahan terhadap korosi, erosi, dan tekanan termal.

• Bahan-bahan umum meliputi baja tahan karat, baja karbon, dan paduan seperti Hastelloy atau Inconel.

e. Isolasi

• Lapisi jaket dengan insulasi untuk meminimalkan kehilangan panas dan meningkatkan efisiensi energi.

f. Perawatan dan Pembersihan

• Rancang jaket agar mudah diperiksa, dibersihkan, dan dirawat.

• Pertimbangkan penutup yang dapat dilepas atau titik akses untuk pembersihan internal.

g. Keamanan

• Mencakup fitur keselamatan seperti katup pelepas tekanan, sensor suhu, dan mekanisme pengaman.

• Pastikan kepatuhan terhadap standar industri (misalnya, ASME, PED).

3. Konfigurasi Jaket

Jaket dapat dikonfigurasikan dengan berbagai cara tergantung pada desain reaktor dan persyaratan proses:

a. Jaket Penuh

• Menutupi seluruh bejana reaktor.

• Memberikan pemanasan/pendinginan yang seragam.

b. Jaket Parsial

• Hanya menutupi sebagian reaktor (misalnya bagian bawah atau samping).

• Digunakan saat cakupan penuh tidak diperlukan.

c. Jaket Multi-Zona

• Membagi jaket menjadi beberapa zona dengan kontrol suhu independen.

• Berguna untuk reaktor dengan persyaratan suhu yang bervariasi.

4. Pemilihan Cairan Jaket

Pilihan media pemanas/pendingin bergantung pada kisaran suhu dan persyaratan proses:

• Air: Untuk suhu sedang (hingga 100°C).

• Uap: Untuk pemanasan suhu tinggi.

• Minyak Termal: Untuk suhu yang sangat tinggi (hingga 300°C atau lebih).

• Air Dingin atau Glikol: Untuk aplikasi pendinginan.

5. Perhitungan dan Simulasi

• Lakukan perhitungan termal dan hidrolik untuk mengoptimalkan desain jaket.

• Gunakan simulasi dinamika fluida komputasi (CFD) untuk menganalisis pola aliran dan efisiensi perpindahan panas.

6. Standar dan Kode

Pastikan desain jaket mematuhi standar yang relevan, seperti:

• Kode Boiler dan Bejana Tekan ASME (BPVC).

• Petunjuk Peralatan Tekanan (PED) untuk pasar Eropa.

• Peraturan setempat dan standar keselamatan.

7. Contoh Aplikasi

• Reaktor Batch: Sering menggunakan jaket konvensional atau berlesung pipit.

• Reaktor Kontinu: Dapat menggunakan jaket kumparan setengah pipa atau pelat untuk perpindahan panas yang efisien.

• Reaktor Tekanan Tinggi: Biasanya menggunakan jaket kumparan half-pipe atau limpet.

Dengan mempertimbangkan faktor-faktor ini secara cermat, jaket reaktor yang dirancang dengan baik dapat memastikan kinerja proses, keselamatan, dan umur panjang yang optimal.

.