Download as PDF, PPTX
Introduction to Aspen Plus Solids Processing.pdf
- 1. Introduction to Aspen PlusSolids Processing DRYING AND DECOMPOSITION YOHANES ANDRE SITUMORANG PROGRAM STUDI TEKNIK BIOENERGI DAN KEMURGI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRY, ITB 1
- 2. Aspen Plus Simulasi AspenPlus dapat digunakan untuk memodelkan berbagai proses, antara lain: • Chemicals: Polymers, Electrolytes, other chemicals • Gas Processing (fungsi serupa dengan Aspen HYSYS) • Mining dan Minerals: Bayer process (bauksit alumina), reduksi bijih besi, smelter, dan pemrosesan batubara-biomassa • Kilang/refinery (fungsi serupa dengan Aspen HYSYS) • Specialty Chemicals and Pharmaceuticals • dan berbagai simulasi proses lainnya 2
- 3. Aspen Plus untukOperasi Bahan Padat 1 2 Memilih tipe simulasi yang akan digunakan Menentukan komponen yang terlibat dalam simulasi 3
- 4. Spesifikasi Komponen • Conventional:untuk fluida atau bahan-bahan umum lainnya • Solid: untuk bahan padat umum • Nonconventional: untuk bahan-bahan tidak umum yang karakteristiknya perlu dispesifikasi kemudian • Pseudocomponent: bahan-bahan “buatan” atau “imajiner”, karakteristiknya ditentukan user • Assay: hypothetical compound, biasanya digunakan untuk menggambarkan crude oil • Blend: bahan campuran • Hypothetical liquid: hampir serupa dengan Assay • Polymer • Oligomer • Segment untuk simulasi proses polimer 4
- 5. Methods 3 Menentukan methods yangdipakai dalam simulasi • Mempengaruhi perilaku material di dalam simulasi 4 Menentukan properties untuk karakteristik komponen nonconventional • HCOALGEN dan DCOALIGT dipilih agar karakteristik biomass diukur menggunakan proximate dan ultimate analysis 5
- 6. Simulation Setup Stream class •CONVEN: material yang terlibat hanya tipe conventional • MIXNC: gabungan tipe conventional dan noncoventional • MIXCISLD: gabungan tipe conventional dan solid tanpa particle size distribution • MIXNCPSD: gabungan material conventional dan nonconventional dengan particle size distribution • MIXCIPSD: gabungan material tipe conventional dan solid dengan particle size distribution • MIXCINC: gabungan material tipe conventional, solid, dan nonconventional tanpa particle size distribution • MCINCPSD: gabungan material tipe conventional, solid, dan nonconventional dengan particle size distribution Units: • ENG (british units) • METRIC • SI 6
- 7. Reaktor • RStoic: reaktordengan input berupa reaksi stokiometrik searah yang ditentukan, dapat menyelesaikan beberapa reaksi sekaligus jika reaksi diketahui • RYield: reaktor dengan inputan berupa persentase yield produk yang diketahui/diinginkan • REquil: reaktor dengan input berupa reaksi equilibrium yang diketahui, yield dan konversi pada kondisi setimbang pada kondisi reaksi tertentu dihitung oleh sistem simulasi • RGibbs: reaktor untuk menyelesaikan simulasi ketika reaksi tidak diketahui, yield dan konversi dihitung pada nilai energi Gibbs terendah untuk menghasilkan produk yang ditentukan • RCSTR, RPlug, RBatch digunakan untuk menyelesaikan simulasi dengan data kinetik diketahui 7
- 8. Pengeringan Biomassa Tujuan: menghilangkansebagian kandungan moisture dari biomassa Reaktor yang digunakan Rstoic Gas panas dialirkan sebagai media pengering, pada simulasi ini digunakan N2 Setelah pengeringan, fraksi gas dan padat dipisahkan menggunakan separator 2 fasa (Model Flash 2) 8
- 9. Mendefinisikan input (Biomassa) BiomassProperties Parameter Nilai Temperatur 25 oC Tekanan 1 bar Laju alir 100 kg/hr 5 Mengisi parameter kondisi umpan biomassa pada bagian nonconventional (NC) material 25 9
- 10. Mengisi Component Attribute 6 Mengisicomponent attribute umpan biomassa pada bagian nonconventional (NC) material Component Attribute yang harus diisi meliputi: • PROXANAL: komponen proximate analysis pada biomassa. Aturan yang harus dipenuhi adalah jumlah persentase FC (fixed carbon), VM (volatile matter), dan Ash harus 100. Nilai moisture tidak diperhitungkan • ULTANAL: komponen ultimate analysis pada biomassa. Aturan yang harus dipenuhi adalah jumlah persentase Ash, Carbon, Hydrogen, Nitrogen, Chlorine, Sulfur, dan Oxygen harus 100 • SULFANAL: komponen sulfur analysis pada umpan. Biasanya pada biomassa nilai ini 0 atau bisa diabaikan karena sangat kecil 10
- 11. Mendefinisikan reaksi pengeringanpada reaktor RStoic 7 Mengisikan kondisi operasi pengeringan di block reaktor RStoic (DRYER) • Dianggap reaksi berlangsung pada tekanan atmosferik (tekanan 1 bar) dan kondisi adiabatic (duty 0 kJ/hr) 8 Reaksi dianggap sebagai berikut: Biomassa 0.0555084 H2O Koefisien reaksi diisikan pada bagian reaksi di dalam block reaktor RStoic (DRYER) 11
- 12. Mendefinisikan moisture padablock DRYER 9 • Pilih tab Component Attr. Pada block reaktor RStoic (DRYER) • Pilih Substream ID: NC • Pilih Component ID: BIOMASS • Pilih Attribute ID: PROXANAL • Isikan 1 pada baris MOISTURE 12
- 13. Menggunakan Fitur Kalkulatoruntuk Mengontrol Pengeringan 10 • Pada panel navigasi, pilih Calculator • Pilih New untuk membuat block Calculator baru, beri nama CALC1 • Konversi pengeringan didefinisikan sebagai berikut: • Pada bagian Define di block Calculator, variable CONV, H2OIN, dan H2OOUT perlu didefinisikan 13
- 14. Mendefinisikan Variabel padaBlock Calculator 11 • Category Stream digunakan untuk mendefinisikan H2OIN • Category Blocks digunakan untuk mendefinisikan CONV dan H2OOUT 14
- 15. Mendefinisikan Calculator 12 Menuliskan rutinFORTRAN pada bagian Calculate pada Block Calculator 13 Sequence diatur sebagai berikut: Execute: Before Block Type: Unit operation Block Name: DRYER 15
- 16. Hasil Pengeringan Hasil daripengeringan, massa biomassa berkurang 16,67 kg/hr Tapi komponen air yang terbawa dan moisture akhir dari biomassa tidak tampak perlu dekomposisi 16
- 17. Decomposition (RYield) Tujuan: memecahkomponen biomassa dalam komponen dasar ultimate analysisnya (C, H2, N2, S, O2) agar dapat diproses lebih lanjut dalam simulasi, baik untuk pembakaran, gasifikasi, ataupun proses lainnya Parameter Nilai Temperatur 25 oC Tekanan 1 bar Laju alir 100 kg/hr Komponen Basis Yield C (CISOLID) Mass 0.2 H2 Mass 0.1 N2 Mass 0.1 S Mass 0.1 O2 Mass 0.2 Ash Mass 0.2 H2O Mass 0.1 17
- 18. Mendefinisikan Komponen Ash 14 •Pilih tab Component Attr. Pada block reaktor RYield (DECOMP) • Pilih Substream ID: NC • Pilih Component ID: ASH • Pilih Attribute ID: PROXANAL • Isikan 100 pada baris ASH • Pilih Attribute ID: ULTANAL • Isikan 100 pada baris ASH • Pilih Attribute ID: SULFANAL • Isikan 0 pada semua komponen 18
- 19. Block Calculator untukMendefinisikan Yield Variable Name Type Stream Substream Component Attribute Element ULT Compattr-Vec DRY-FEED NC BIOMASS ULTANAL WATER Compattr-Var DRY-FEED NC BIOMASS PROXANAL 1 Variable Name ID1 ID2 H2O Type Block-Var Block DECOMP Variable MASS-YIELD H2O/WATER MIXED ASH ASH NC CARB C SOLID H2 H2 MIXED N2 N2 MIXED O2 O2 MIXED 15 Definisikan category Stream untuk 2 variables berikut 16 Definisikan category Blocks untuk 6 variables berikut 19
- 20. Mendefinisikan Calculation danSequence 17 Menuliskan rutin FORTRAN pada bagian Calculate pada Block Calculator 18 Sequence diatur sebagai berikut: Execute: Before Block Type: Unit operation Block Name: DECOMP 20
- 21. Hasil Decomposition Fraksi Moisture/Waterpada biomassa menjadi 10% akibat pengeringan Pada berbagai aplikasi simulasi, proses dekomposisi terkadang dikategorikan sebagai proses pirolisis walaupun tidak sepenuhnya tepat 21
- 22. Teknik Bioenergi dan Kemurgi https://tb.che.itb.ac.id/ bioenergikemurgiitb Visitus: Gedung Labtek IIA Kampus ITBJatinangor Jl. Let.Jend. Purn. Dr. (HC) Mashudi No.1,Jatinangor Jawa Barat 45363 Strengthening Bioeconomy, Toward Sustainability tb@che.itb.ac.id
- 23. Terimakasih PROGRAM STUDI SARJANATEKNIK BIOENERGI DAN KEMURGI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG tb.che.itb.ac.id bioenergikemurgiitb tbe@che.itb.ac.id 23