LAMPIRAN A NERACA MASSA

LAMPIRAN A NERACA MASSA

Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan Berat

: Kilogram (kg)

Kapasitas produksi

: 8.000 ton/tahun

Waktu operasi

: 330 hari/tahun

Bahan baku

: CaMg(CO3)2 (Dolomit)

Produk

: MgCO3

Berat Molekul

: CaMg(CO3)2

= 184 kg/kmol

MgCO3

= 84 kg/kmol

H2O

= 18 kg/kmol

CO2

= 44 kg/kmol

Mg(HCO3)2

= 122 kg/kmol

Ca(OH)2Mg(OH)2

= 132 kg/kmol

CaCO3

= 100 kg/kmol

CaOMgO

= 96 kg/kmol

Komposisi bahan baku pada fresh feed : 

Dolomit (CaMg(CO3)2) : CaO 30,41% MgO 21,86% CO2 47,73% 100% (satuan massa)

Produk

: Magnesium Karbonat (MgCO3)

Komposisi Produk

: MgCO3 Mg(HCO3)2

: 99,853 % : 0,145 %

Ca(OH)2Mg(OH)2 : 0,002 % 100 % % (satuan massa)

Universitas Sumatera Utara

Kapasitas produksi

=

8.000 ton 1000 kg 1 thn 1 hari x x x 1 tahun 1 ton 330 hari 24 jam

= 1010,10101 kg/jam

Dari perhitungan mundur berdasarkan kapasitas produksi dan impuritas produk diperoleh data umpan masuk bahan baku Dolomit (CaMg(CO3)2 yaitu : Umpan masuk Dolomit (CaMg(CO3)2 F1

= 2354 kg/jam

Perhitungan neraca massa pada masing-masing alat adalah sebagai berikut : LA.1 Roll Crusher (C-120) Fungsi : Menghaluskan dolomit hingga 50 mesh pada suhu 300C dan tekanan 1 atm. (Tidak mengalami perubahan massa). Maka F1 = F2 = 2354 kg/jam.

LA.2 Furnace (Q-130) Fungsi : Membakar CaMg(CO3)2 pada suhu 9000C untuk menghasilkan CaOMgO pada tekanan 1 atm. F3

CO2 (g)

CaMg(CO3)2 (s) 2

F

Dimana :

CaOMgO (s) CaMg(CO3)2 (s)

4

F

(F2) = Aliran dari Roll Crusher (kg) (F3) = Aliran CO2 yang masuk ke Reaktor I (kg) (F4) = Produk yang keluar dari Furnace (kg)

Komposisi yang masuk Furnace pada Alur 2 : 

F2 CaMg(CO3)2 = 2354 kg = 12,79348 kmol


Stoikiometri reaksi : CaMg(CO3)2 (s)

9000C

CaOMgO (s)

+

2 CO2 (g)

(Dolomit) Asumsi konversi reaksi 99,9%, maka : CaMg(CO3)2 yang bereaksi 99,9% x 12,79348 = 12,78068 kmol

Mula-mula

: 12,79348 kmol

Reaksi

: 12,78068 kmol

12,78068 kmol

25,56137 kmol

Sisa

: 0,01279 kmol

12,78068 kmol

25,56137 kmol



CaMg(CO3)2 yang bereaksi

-

-

= 12,78068 kmol = 12,78068 kmol x 184



CaMg(CO3)2 yang sisa

= 0,01279 kmol = 0,01279 kmol x 184



CaOMgO terbentuk

kg = 2,354 kg kmol

= 12,78068 kmol = 12,78068 kmol x 96



CO2 terbentuk

kg = 2351,646 kg kmol

kg = 1226,94574 kg kmol

= 25,56137 kmol = 25,56137 kmol x 44

kg = 1124,70026 kg kmol

Komposisi yang keluar Furnace pada Alur 3 dan 4 : 

F4 CaMg(CO3)2

=



F4 CaOMgO

= 1226,94574 kg



F3 CO2

= 1124,70026 kg

2,354

2354

kg

kg


Tabel LA.1 Komposisi masuk dan keluar Furnace (Q-130) : Fraksi Fraksi Fraksi massa alur massa alur massa alur 2 3 4

Massa Keluar

Komponen

Massa Masuk F2 (kg)

F3 (kg)

F4 (kg)

CaMg(CO3)2

2354

0

2,354

1

0

0,00191

CaOMgO

0

0

1226,94574

0

0

0,99809

CO2

0

1124,70026

0

0

1

0

1124,70026

1229,29974

Total

2354

1

1

1

2354

LA.3 Cooler Conveyor (X-140) Fungsi : Mendinginkan CaOMgO dari suhu 9000C hingga suhu 300C pada tekanan 1 atm. (Tidak mengalami perubahan massa). Maka F4 = F5 = 1229,29974 kg/jam

LA.4 Hammer Mill (C-150) Fungsi : Menghaluskan CaOMgO hingga 100 mesh pada suhu 300C dan tekanan 1 atm. (Tidak mengalami perubahan massa). Maka F5 = F6 = 1229,29974 kg/jam

LA.5 Mixing Tank (M-210) Fungsi : Mencampurkan CaOMgO dan H2O untuk menghasilkan larutan Ca(OH)2Mg(OH)2 pada suhu 300C dan tekanan 1 atm. F7 CaOMgO (s) CaMg(CO3)2 (s)

Dimana :

F6

H2O(l)

F8

Ca(OH)2Mg(OH)2 (l) CaMg(CO3)2 (s) H2O(l)

(F6) = Aliran dari Hammer mill (kg) (F7) = Aliran dari Storage Tank (kg) (F8) = produk yang keluar dari Mixing Tank (kg)


Rasio Padatan 10% terhadap jumlah massa, maka massa air yang digunakan 90% artinya jumlah air 9 x Padatannya. Komposisi yang masuk Mixing Tank pada Alur 6 dan 7 : 

F6 CaOMgO

= 1226,94574 kg = 12,78068 kmol



F6 CaMg(CO3)2

=



F7 H2O = 9 x (1226,94574 + 2,354)

= 11063,69765 kg = 614,64987 kmol

2,354

kg

15379,30217 kg Stoikiometri reaksi : CaOMgO (s)

+

2 H2O(l)

Mula-mula

: 12,78068 kmol

614,64987 kmol

Reaksi

: 12,78068 kmol

25,56137 kmol

Sisa

: 0

589,0885 kmol



kmol

CaOMgO yang bereaksi

Ca(OH)2Mg(OH)2 (l) 12,78068 kmol 12,78068 kmol

= 12,78068 kmol = 12,78068 kmol x 96



H2O yang sisa

kg = 1226,94574 kg kmol

= 589,0885 kmol kg = 10603,593 kg kmol = 12,78068 kmol = 1687,05039 kg

= 589,0885 kmol x 18 

Ca(OH)2Mg(OH)2 terbentuk

Komposisi yang keluar Mixing Tank pada Alur 8 : 

F8 CaMg(CO3)2

= F6 CaMg(CO3)2



F8 H2O

= 10603,593 kg



F8 Ca(OH)2Mg(OH)2

= 1687,05039 kg

=

2,354

kg

12292,99739 kg


Tabel LA.2 Komposisi masuk dan keluar Mixing Tank (M-210) : Fraksi Fraksi Fraksi Massa Keluar massa alur massa alur massa alur 8 F (kg) 6 7 8 0 0,99809 0 0

Massa Masuk Komponen

F6 (kg)

F7 (kg)

CaOMgO

1226,94574

0

CaMg(CO3)2

2,354

0

2,354

0,00191

0

0,00019

H2O

0

11063,69765

10603,593

0

1

0,86257

Ca(OH)2Mg(OH)2

0

0

1687,05039

0

0

0,13724

1229,29974

11063,69765 12292,99739

1

1

1

Total

12292,99739

LA.6 Reaktor I (R-220) Fungsi : Mereaksikan Ca(OH)2Mg(OH)2 dengan CO2 menghasilkan Mg(HCO3)2 pada suhu 100C dan tekanan 1 atm.

Ca(OH)2Mg(OH)2 (l) CaMg(CO3)2 (s) H2O (l)

F8

F1 0

F9 Dimana :

Mg(HCO3)2 (l) Ca(OH)2Mg(OH)2 (l) CaMg(CO3)2 (s) CaCO3 (s) H2O (l)

CO2(g)

(F8) = Aliran dari Mixing Tank (kg) (F9) = Aliran keluar Cooler dan Separator (kg) (F10) = Produk yang keluar dari Reaktor I (kg)

Komposisi yang masuk Reaktor I : 

F8 CaMg(CO3)2



F8 Ca(OH)2Mg(OH)2 = 1687,05039 kg = 12,78068 kmol



F8 H2O



9

F CO2

= 2,354

kg

= 10603,593 kg 12292,99739 kg = ………?


Stoikiometri reaksi : Ca(OH)2Mg(OH)2 (l) + 3 CO2(g)

Mg(HCO3)2(l) + CaCO3(s) + H2O(l)

Asumsi konversi reaksi 99%, maka : Ca(OH)2Mg(OH)2 yang bereaksi 99% x 12,78068 = 12,65288 kmol

Mula-mula

: 12,78068 kmol

37,95863 kmol

-

Reaksi

: 12,65288 kmol

37,95863 kmol

12,65288

12,65288

12,65288

Sisa

: 0,12781 kmol

12,65288

12,65288

12,65288



0

kmol

-

Ca(OH)2Mg(OH)2 yang bereaksi = 12,65288 kmol = 12,65288 kmol x 132



Ca(OH)2Mg(OH)2 yang sisa

CaCO3 terbentuk

Mg(HCO3)2 terbentuk

H2O terbentuk

kg = 1265,288 kg kmol

= 12,65288 kmol = 12,65288 x 122



kg = 16,8705 kg kmol

= 12,65288 kmol = 12,65288 x 100



kg = 1670,17989 kg kmol

= 0,12781 kmol = 0,12781 kmol x 132



-

kg = 1543,65111 kg kmol

= 12,65288 kmol = 12,65288 x 18

kg = 227,7518 kg kmol

Komposisi yang keluar Reaktor I pada Alur 10 : 

F10 Mg(HCO3)2



F10 Ca(OH)2Mg(OH)2



F10 CaCO3

= 1265,288

kg



F10 H2O = 10603,593 + 227,7518

= 10831,3448

kg



F10 CaMg(CO3)2 = F8 CaMg(CO3)2

= 2,354

kg

= 1543,65111 = 16,8705

kg kg

13659,50821 kg Massa masuk

= Massa keluar

F8 + F9

= F10


12292,99739 + F9

= 13659,50821

F9 = F9 CO2

= 1366,51082 kg

Komposisi yang masuk Reaktor I pada Alur 8 dan 9 : 

F8 = 12292,99739 kg



F9 = 1366,51082

kg

13659,50821 kg Tabel LA.3 Komposisi masuk dan keluar Reaktor I (R-220) : Massa Masuk Komponen

Fraksi Fraksi Fraksi Massa Keluar massa alur massa alur massa alur F10 (kg) 8 9 10

F8 (kg)

F9 (kg)

Mg(HCO3)2

0

0

1543,65111

0

0

0,11301

CaCO3

0

0

1265,288

0

0

0,09263

H2O

10603,593

0

10831,3448

0,86257

0

0,79295

Ca(OH)2Mg(OH)2

1687,05039

0

16,8705

0,13724

0

0,00124

CO2

0

1366,51082

0

0

1

0

CaMg(CO3)2

2,354

0

2,354

0,00019

0

0,00017

12292,99739

1366,51082 13659,50821

1

1

1

Total 13659,50821

LA.7 Filter Press (H-310) Fungsi : Memisahkan fraksi cair berupa Mg(HCO3)2, Ca(OH)2Mg(OH)2 dan air dari campuran padat CaMg(CO3)2 dan CaCO3 pada suhu 100C dan tekanan 1 atm.

Mg(HCO3)2 (l) Ca(OH)2Mg(OH)2 (l) CaCO3 (s) CaMg(CO3)2 (s) H2O (l)

F10

F1 2

F1

Mg(HCO3)2 (l) Ca(OH)2Mg(OH)2 (l) H2O (l)

CaMg(CO3)2 (s) CaCO3 (s) Ca(OH)2Mg(OH)2 (l) Mg(HCO3)2 (l) H2O (l)


(F10) = Aliran keluar dari Reaktor I (kg)

Dimana :

(F11) = Aliran keluar dari Filter Press I (kg) (F12) = Produk keluar dari Filter Press I (kg)

Komposisi yang masuk Filter Press pada Alur 10 : 

F10 Mg(HCO3)2

= 1543,65111 kg



F10 CaMg(CO3)2

= 2,354



F10 Ca(OH)2Mg(OH)2 = 16,8705



F10 H2O

= 10831,3448 kg



F10 CaCO3

= 1265,28779 kg

kg kg

13659,50821 kg

Komposisi yang keluar Filter Press pada Alur 12 : (Asumsi efisiensi Filter Press 95%) 

F12 Mg(HCO3)2



F12 Ca(OH)2Mg(OH)2 = 0,95 x 16,8705



F12 H2O

= 0,95 x 1543,65111 = 1466,46855 = 16,02698

kg kg

= 0,95 x 10831,3448 = 10289,77756 kg 11772,27309 kg

Komposisi yang keluar Filter Press pada Alur 11 : 

F11 Mg(HCO3)2

= 1543,65111 - 1466,46855

= 77,18256

kg



F11 CaMg(CO3)2

= F10 CaMg(CO3)2

= 2,354

kg



F11 Ca(OH)2Mg(OH)2 = 16,8705 - 16,02698

= 0,84353

kg



F11 H2O

= 10831,3448 - 10289,77756

= 541,56724 kg



F11 CaCO3

= F10 CaCO3

= 1265,28779 kg 1887,23511 kg

Komposisi yang keluar Filter Press pada Alur 11 dan 12 : 

F11 = 1887,23511

kg



F12 = 11772,27309

kg

13659,50821 kg


Tabel LA.4 Komposisi masuk dan keluar Filter Press (H-330) : Massa Keluar

Massa Masuk F10 (kg)

Komponen

F11 (kg)

F12 (kg)

Fraksi massa alur 10



Mg(HCO3)2

1543,65111

77,18256

1466,46855

0,11301

0,04090

0,12457

CaCO3

1265,28779

1265,28779

0

0,09263

0,67045

0

H2O

10831,3448

541,56724

10289,77756

0,79295

0,28696

0,87407

Ca(OH)2Mg(OH)2

16,8705

0,84353

16,02698

0,00124

0,00045

0,00136

CaMg(CO3)2

2,354

2,354

0

0,0002

0,00125

0

1887,23511

11772,27309

Total

13659,50821

1

1

1

13659,50821

LA.8 Dekanter (H-330) Fungsi : Memisahkan fraksi cair Mg(HCO3)2 dari campuran Ca(OH)2Mg(OH)2 dan air dengan prinsip perbedaan densitas pada suhu 100C tekanan 1 atm.

Ca(OH)2Mg(OH)2 (l) Mg(HCO3)2 (l) H2O (l)

F12

F1 3

F1

Dimana :

H2O (l) Ca(OH)2Mg(OH)2 (l)

Mg(HCO3)2 (l) Ca(OH)2Mg(OH)2 (l) H2O (l)

(F12) = Aliran keluar dari Filter Press (kg) (F13) = Aliran keluar dari Dekanter (kg) (F14) = Produk keluar dari Dekanter (kg)

Ca(OH)2Mg(OH)2 dan H2O merupakan fraksi ringan dimana berada pada lapisan atas. Mg(HCO3)2 merupakan fraksi berat, dimana berada dilapisan bawah.

Tabel LA.5 Spesifikasi umpan H-330 Komponen

 10oC (kg/m3)

Mg(HCO3)2

1850

Ca(OH)2Mg(OH)2

998,38

H2O

998


Komposisi yang masuk Dekanter pada Alur 12: 

F12 Mg(HCO3)2



F12 Ca(OH)2Mg(OH)2 = 16,02698



F12 H2O

= 1466,46855 kg kg

= 10289,77756 kg 11772,27309 kg

Komposisi yang keluar Dekanter pada Alur 13 : (Asumsi efisiensi Dekanter 99,9%) 

F13 Ca(OH)2Mg(OH)2 = 0,999 x 16,02698



F13 H2O

= 16,01095

kg

= 0,999 x 10289,77756 = 10279,48779 kg 10295,49874 kg

Komposisi yang keluar Dekanter pada Alur 14 : 

F14 Mg(HCO3)2

= F12 Mg(HCO3)2



F14 Ca(OH)2Mg(OH)2 = 16,02698 - 16,01095



F14 H2O

= 1466,46855 kg = 0,01603

= 10289,77756 - 10279,48779 = 10,28978

kg kg

1476,77436 kg Komposisi yang keluar Dekanter pada Alur 13 dan 14 : 

F13 = 10295,49874 kg



F14 = 1476,77436 kg 11772,27309 kg

Tabel LA.6 Komposisi masuk dan keluar Dekanter (H-330) : Komponen


Massa Keluar F13 (kg)

F14 (kg)




Mg(HCO3)2

1466,46855

0

1466,46855

0,12457

0

0,99302

Ca(OH)2Mg(OH)2

16,02698

16,01095

0,01603

0,00136

0,00156

0,00001

H2O

10289,77756

10279,48779

10,28978

0,87407

0,99844

0,00697

10295,49874

1476,77436

Total

11772,27309

1

1

1

11772,27309


LA.9 Reaktor II (R-320) Fungsi : Memanaskan Mg(HCO3)2 agar terbentuk endapan MgCO3 dari suhu 100C hingga suhu 1500C pada tekanan 1 atm. F15

Ca(OH)2Mg(OH)2 (l) Mg(HCO3)2 (l) H2O (l)

H2O (g) CO2 (g)

MgCO3 (s) Mg(HCO3)2 (l) Ca(OH)2Mg(OH)2 (l)

F16

F14

R-320

(F14) = Aliran keluar dari Dekanter (kg)

Dimana :

(F15) = Aliran keluar menuju ke Separator (kg) (F16) = Produk keluar dari Reaktor II (kg)

Komposisi yang masuk Reaktor II pada Alur 14: 

F14 Ca(OH)2Mg(OH)2 = 0,01603



F14 Mg(HCO3)2

= 1466,46855 kg = 12,02023 kmol



F14 H2O

= 10,28978

kg

kg

1476,77436 kg

Stoikiometri reaksi : Mg(HCO3)2 (l)

MgCO3 (s)

+

H2O (g)

+

CO2 (g)

Asumsi konversi reaksi 99,9%, maka : Mg(HCO3)2 yang bereaksi 99,9% x 12,02023 = 12,00821 kmol Mula-mula

: 12,02023 kmol

-

-

-

Reaksi

: 12,00821 kmol

12,00821

12,00821

12,00821 kmol

Sisa

: 0,01202 kmol

12,00821

12,00821

12,00821 kmol




Mg(HCO3)2 yang bereaksi

= 12,00821 kmol = 12,00821 kmol x 122



Mg(HCO3)2 yang sisa

= 0,01202 kmol = 0,01202 kmol x 122



MgCO3 terbentuk

H2O terbentuk

F15 H2O

kg = 1008,68996 kg kmol

= 12,00821 kmol = 12,00821 kmol x 18



kg = 1,46647 kg kmol

= 12,00821 kmol = 12,00821 kmol x 84



kg = 1465,00208 kg kmol

kg = 216,14785 kg kmol

= F14 H2O + 216,14785 = 10,28978 + 216,14785 = 226,43763 kg

Komposisi yang keluar Reaktor II pada alur 16 : 

F16 MgCO3

= 1008,68996 kg



F16 Mg(HCO3)2

=

1,46647

kg



F16 Ca(OH)2Mg(OH)2 = F14 Ca(OH)2Mg(OH)2

=

0,01603

kg

1010,17246 kg Massa masuk = Massa Keluar F14

= F15 + F16

1476,77436

= F15 + 1010,17246

F15

= 466,6019 kg

F15

= F15 H2O + F15 CO2

466,6019

= 226,43763 + F15 CO2

F15 CO2

= 240,16428 kg

Komposisi yang keluar Reaktor II pada alur 15 : 

F15 H2O



F15 CO2 = 240,16428 kg

= 226,43763 kg

466,6019 kg


Komposisi yang keluar Reaktor II pada Alur 15 dan 16 : 

F15 = 466,6019



F16 = 1010,17246 kg

kg

1476,77436 kg

Tabel LA.7 Komposisi masuk dan keluar Reaktor II (R-320) : Fraksi Fraksi Fraksi massa alur massa alur massa alur 14 15 16

Massa Keluar


F15 (kg)

F16 (kg)

Mg(HCO3)2

1466,46855

0

1,46647

0,99302

0

0,00145

MgCO3

0

0

1008,68996

0

0

0,99853

H2O

10,28978

226,43763

0

0,00697

0,48529

0

CO2

0

240,16428

0

0

0,51471

0

Ca(OH)2Mg(OH)2

0,01603

0

0,01603

0,00001

0

0,00002

466,6019

1010,17246

Total

1476,77436

1

1

1

Komponen

1476,77436

LA.10 Kondensor (E-225) Fungsi : Menurunkan suhu gas H2O dari suhu 1500C hingga 300C dan merubah fasanya menjadi H2O cair pada tekanan 1 atm. (Tidak mengalami perubahan massa), Maka F15 = F17 = 466,6019 kg/jam.

LA.11 Separator (H-226) Fungsi : Memisahkan gas CO2 dari cairan H2O dengan efisiensi 100% pada suhu 300C dan tekanan 1 atm. F1

CO2 (g)

9

H2O (l) CO2 (g)

F17

18

H2O (l)

F


Dimana :

(F17) = Aliran dari Kondensor (kg) (F19) = Aliran keluar menuju Reaktor I (kg) (F18) = Aliran keluar Separator (kg)

Komposisi yang masuk Separator pada Alur 17 : 

F17 H2O

= 226,43763 kg



F17 CO2

= 240,16428 kg 466,6019 kg

Komposisi yang keluar Separator pada Alur 19 dan 18 : 

F18 H2O

= 226,43763 kg



F19 CO2

= 240,16428 kg 466,6019 kg

Tabel LA.8 Komposisi masuk dan keluar Separator (H-226) : Massa Keluar

Fraksi Fraksi Fraksi massa alur massa alur massa alur 17 19 18


F19 (kg)

F18 (kg)

H2O

226,43763

0

226,43763

0,48529

0

1

CO2

240,16428

240,16428

0

0,51471

1

0

240,16428

226,43763

Total

466,6019

Komponen

1

1

466,6019


1

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan operasi

: kJ/jam

Temperatur basis

: 25oC

Neraca panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut: Persamaan untuk menghitung kapasitas panas: Cp  a  bT  cT 2  dT 3

Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi : T2

 CpdT

 a (T2  T1 ) 

T1

b c 3 d 2 2 3 4 4 (T2  T1 )  (T2  T1 )  (T2  T1 ) 2 3 4

Untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa persamaan yang digunakan adalah : T2

Tb

T2

 CpdT   Cp l dT  H Vl   Cp v dT T1

T1

Tb

Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi : T

T

2 2 dQ  rH r (T )  N  CpdT out  N  CpdT out dt T1 T1

(Reklaitis, 1983)

1. Perhitungan estimasi Cps (J/mol.K) dengan menggunakan metode Hurst and Harrison dengan rumus :

Keterangan:

N

= Jumlah unsur dalam senyawa

ni

= Jumlah kemunculan unsur E dalam senyawa

ΔE

= Kontribusi unsur E


Dimana kontribusi elemen atomnya dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel LB.1 Kontribusi unsur untuk estimasi kapasitas panas padatan No.

Unsur

ΔE (J/mol K)

1.

Ca

28,25

2.

Mg

22,69

3.

O

13,42

(Perry, 1999)

2. Perhitungan estimasi Cpl (J/mol.K) dengan menggunakan metode Chueh and Swanson dimana kontribusi gugusnya dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Tabel LB.2 Nilai gugus pada perhitungan Cpl dengan metode Chueh and Swanson Gugus OH-COO(Perry, 1999)

Harga 44,77 60,67

Aturan penambahan 18,8 untuk setiap gugus C yang memenuhi Kriteria : Dihubungkan oleh ikatan tunggal dengan gugus C yang berikatan rangkap 2 atau 3 dengan gugus C yang lain. Aturan ini : 1. Tidak berlaku untuk gugus –CH3 2. Diganti dengan penambahan 10,5 untuk gugus –CH2– . Apabila gugus –CH2– yang dimaksud memenuhi kriteria ini lebih dari sekali, maka penambahan 10,5 diikuti penambahan 18,8 untuk kelipatan berikutnya. 3. Berlaku untuk gugus C apapun dalam struktur siklik

3. Perhitungan estimasi ∆Hfo (kJ.mol-1) dengan menggunakan metode Joback yang didasarkan pada kontribusi gugusnya dengan rumus :

Keterangan : n Ni

 = Nilai atom yang terdapat dalam molekul = Nilai grup atom i yang terdapat dalam molekul


∆Hi

= Nilai dari unsur i

Nilai gugus fungsi dapat dilihat dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Tabel LB.3 Panas pembentukan tiap gugus fungsi No.

Gugus fungsi

∆Hf298,15(kJ/kmol)

1.

Ca

177,8

2.

Mg

147,1

3.

OH-

-208,04

4.

-COO-

-337,92

5.

-O- (ring)

-138,16

(Perry, 1999)

Data Cp 1. H2O (Reklaitis, 1983) Cpl = 18,3 + 0,472T – 1,3388.10-3T2 + 1,3142.10-6T3 (J/mol.K) 2. Ca(OH)2Mg(OH)2 (Metode Chueh and Swanson) Cpl = 28,25 + 22,69 + 4 (44,77) = 230,02 J/mol.K 3. Mg(HCO3)2 (Metode Chueh and Swanson) Cpl = 22,69 + 2 (60,67) + 2 (44,77) = 233,57 J/mol.K 4. CaMg(CO3)2 (Perry, 1999) Cps = 40,1 (kal/mol.K) = 167,7784 J/mol.K 5. CaOMgO (Metode Hurst and Harrison) Cps = 28,25 + 22,69 + 2 (13,42) = 77,78 J/mol.K 6. MgCO3 (Perry, 1999) Cps = 16,9 (kal/mol.K) = 70,7096 J/mol.K 7. CaCO3 (Smith, 2005) Cps = 12,572 + 2,637.103T – 3,12.10-5T2 (J/mol.K) 8. CO2 (Reklaitis, 1983)


Cpg = 19 + 7,9629.10-2T – 7,37.10-5T2 + 3,7457.10-8T3 – 8,13.10-12T4 (J/mol.K) 9. H2O (Reklaitis, 1983) Cpg = 34 – 9,6506.10-3T + 3,3.10-5T2 – 2,0447.10-8T3 + 4,3.10-12T4 (J/mol.K) Data ∆Hfo 1. H2O(l) (Perry, 1999) ∆Hfo = - 68,3174 kkal/mol = - 285,8400016 kJ/mol 2. Ca(OH)2Mg(OH)2(l) (Metode Joback) ∆Hfo = - 438,97 kJ/mol 3. Mg(HCO3)2(l) (Metode Joback) ∆Hfo = - 876,53 kJ/mol 4. CaMg(CO3)2(s) (Perry, 1999) ∆Hfo = - 558,8 kkal/mol = - 2338,0192 kJ/mol 5. CaOMgO(s) (Metode Joback) ∆Hfo = 116,87 kJ/mol 6. MgCO3(s) (Perry, 1999) ∆Hfo = - 261,7 kkal/mol = -1094,9528 kJ/mol 7. CaCO3(s) (Perry, 1999) ∆Hfo = - 289,5 kkal/mol = -1211,268 kJ/mol 8. CO2(g) (Perry, 1999) ∆Hfo = - 94,052 kkal/mol = - 393,513568 kJ/mol 9. H2O(g) (Perry, 1999) ∆Hfo = -57,7979 kkal/mol = - 241,8264136 kJ/mol

Steam Untuk steam yang digunakan adalah Enthalpy steam pada suhu 1800C dan kondensat keluar pada suhu 300C. Steam (saturated) : H(1800C) = 2.776,3 kJ/kg H(30oC) = 125,7 kJ/kg

(Smith, 2005) (Smith, 2005)

Air Pendingin


Untuk air pendingin digunakan air pada suhu 100C dan air pendingin bekas keluar pada suhu 300C. Air (saturated) : H(10oC) = 41,99 kJ/kg

(Smith, 2005)

H(30oC) = 125,7 kJ/kg

(Smith, 2005)

Udara Pendingin Sebagai udara pendingin digunakan udara pada suhu 300C dan keluar pada suhu 600C. Udara (saturated): H(30oC) = 303,5 kJ/kg

(Perry, 1999)

H(60oC) = 333,7 kJ/kg

(Perry, 1999)

LB.1 Furnace (Q-130)

CO2 (g) 9000C 1 atm

2

CaMg(CO3)2(s)

1

CaOMgO(s) CaMg(CO3)2(s)

3

300C 1 atm

9000C 1 atm Solar 9000C

T masuk = 30oC = 303,15 K T keluar = 900oC = 1173,15 K 303 ,15

Panas masuk Furnace =  N senyawa

c

p

dT

298 ,15

Tabel LB.4 Panas masuk heater (HE-101) Alur 1

Komponen N (kmol/jam) CaMg(CO3)2 12,79348 Total

 cps dT 838,892

Q (kJ/jam) 10.732,34802 10.732,34802

1173 ,15

Panas keluar Furnace =

 N senyawa

c

p

dT

298 ,15

Tabel LB.5 Panas keluar Furnace Alur 3

Komponen CaMg(CO3)2

N (kmol/jam) 0,01279

 cp dT 146.806,1

Q (kJ/jam) 1.877,65002


12,78068 68.057,5 25,56137 42.936,57456 Total Reaksi yang berlangsung dalam Furnace : 2

CaOMgO CO2

CaMg(CO3)2 (s)

9000C

CaOMgO (s)

+

869.821,1291 1.097.517,66884 1.969.216,44796

2 CO2 (g)

Tabel LB.6 Panas Reaksi Pembentukan [kJ/kmol] Komponen CaMg(CO3)2 CaOMgO CO2

Hf (kJ/kmol) -2.338,0192 116,87 -393,51357

Panas reaksi pada keadaan standar : Hr( 298,15 k )  (H of CaOMgO  2H of CO  H of CaMg (CO ) ) 2

3 2

= 116,87 + 2 (-393,51357) – (-2.338,0192) kJ/kmol = 1.667,86206 kJ/kmol 1173 ,15

Hr(1173 ,15 k )  Hr( 298,15 k ) 

 Cp

1173 ,15 ( s ) CaOMgO

dT  2

298 ,15

 Cp

1173 ,15 ( g ) CO

dT  2

298 ,15

 Cp 298 ,15

( s ) CaMg ( CO ) 3 2

dT

= 1.667,86206 + 68.057,5 + 2 (42.936,57456) – 146.806,1 kJ/kmol = 8.792,41118 kJ/kmol r

= 12,78068 kmol/jam

Panas reaksi Total = r x Hr(1173 ,15 k ) = 12,78068 x 8.792,41118 = 112.372,99375 kJ/jam Jumlah panas yang dibutuhkan : Q

= r x Hr(1173 ,15 k ) + ( Qout - Qin ) = 112.372,99375 + (1.969.216,44796 – 10.732,34802) = 2.070.857,09368 kJ/jam (Panas Endoterm)

Dimana GHV solar adalah = 42.000 kJ/kg Solar yang diperlukan adalah:


Q GHV solar 2.070.857,09368 kJ/jam  42.000 kJ/kg  49,30612 kg/jam

m

LB.2 Cooler Conveyor (X-140)


Udara pendingin 300C


4

3

300C 1 atm

9000C 1 atm

Udara bekas 600C T masuk = 900oC = 1173,15 K T keluar = 30oC = 303,15 K 1173 ,15

Panas masuk Cooler Conveyor =  N senyawa

c

p

dT

298 ,15

Tabel LB.7 Panas masuk Cooler Conveyor Alur 3

Komponen CaMg(CO3)2 CaOMgO

N (kmol/jam) 0,01279 12,78068 Total

 cps dT 146.806,1 68.057,5

Q (kJ/jam) 1.877,65002 869.821,1291 871.698,77912

303 ,15

Panas keluar Cooler Conveyor =

 N senyawa

c

p

dT

298 ,15

Tabel LB.8 Panas keluar Cooler Conveyor Alur 4

Komponen CaMg(CO3)2 CaOMgO

N (kmol/jam) 0,01279 12,78068 Total

 cps dT 838,892 388,9

Q (kJ/jam) 10,72943 4.970,40645 4.981,13588

Jumlah panas yang dibutuhkan : Q

= Qout - Qin


= 4.981,13588 – 871.698,77912 = -866.717,64324 kJ/jam Udara pendingin yang digunakan adalah : H 300C = 303,5 kJ/kg

(Perry, 1999)

0

H 60 C = 333,7152 kJ/kg

(Perry, 1999)

λ udara = H 600C - H 300C = 333,7 – 303,5 = 30,2 kJ/kg m

Q  udara

866.717,64324 kJ/jam 30,2 kJ/kg  28.699,25971 kg/jam 

LB.3 Mixing Tank (M-210)

H2O(l) 5

300C 1

CaOMgO(s) CaMg(CO3)2(s) 4

6

300C 1

H2O(l) CaMg(CO3)2(s) Ca(OH)2Mg(OH)2(l)

300C 1


Panas masuk Mixing Tank =  N senyawa

c

p

dT

298 ,15

Tabel LB.9 Panas masuk Mixing Tank Alur 4 5

Komponen CaMg(CO3)2 CaOMgO H2O

N (kmol/jam) 0,01279 12,78068 614,64987 Total

 cp dT 838,892 388,9 374,70548

Q (kJ/jam) 10,72943 4.970,40645 230.312,67611 235.293,81199


303 ,15

Panas keluar Mixing Tank =

 N senyawa

c

p

dT

298 ,15

Tabel LB.10 Panas keluar Mixing Tank Alur

Komponen CaMg(CO3)2 Ca(OH)2Mg(OH)2 H2O

N (kmol/jam)  cp dT 0,01279 838,892 6 12,78068 1.150,1 589,0885 374,70548 Total Reaksi yang berlangsung dalam Mixing Tank : CaOMgO (s)

+

2 H2O(l)

Q (kJ/jam) 10,72943 14.699,06007 220.734,69063 235.444,48013

Ca(OH)2Mg(OH)2 (l)

Tabel LB.11 Panas Reaksi Pembentukan [kJ/kmol] Komponen Hf (kJ/kmol) CaOMgO 116,87 H2O -285,84 Ca(OH)2Mg(OH)2 -438,97 Panas reaksi pada keadaan standar : Hr( 298 ,15 k )  (H of Ca ( OH ) 2 Mg (OH ) 2  2H of H O  H of CaOMgO ) 2

= (-438,97 – 2 (-285,84) – 116,87) kJ/kmol = 15,84 kJ/kmol 303 ,15

Hr( 303,15 k )  Hr( 298,15 k ) 

298 ,15

303 ,15

303 ,15

 Cp (l ) Ca (OH ) 2 Mg (OH ) 2 dT  2

 Cp (l ) H O dT  2

298 ,15

 Cp

( s ) CaOMgO

dT

298 ,15

= 15,84 + 1150,1 – 2 (374,70548) – 388,9 kJ/kmol = 27,62904 kJ/kmol r

= 12,78068 kmol/jam

Panas reaksi Total = r x Hr(303 ,15 k ) = 12,78068 x 27,62904 = 353,1179 kJ/jam Jumlah panas yang dibutuhkan : Q

= r x Hr(1373 ,15 k ) + ( Qout - Qin ) = 353,1179 + (235.444,48013 – 235.293,81199) = 503,78603 kJ/jam


LB.4 Reaktor I (R-220) Air pendingin 100C CaMg(CO3)2 (s) Ca(OH)2Mg(OH)2 (l) CaCO3 (s) Mg(HCO3)2(l) H2O(l)

CaMg(CO3)2 (s) Ca(OH)2Mg(OH)2(l) H2O(l) 6

8

300C 1

100C 1 300C 1

7

Kondensat 300C

CO2(g) T masuk = 30oC = 303,15 K T keluar = 10oC = 283,15 K 303 ,15

Panas masuk Reaktor I =  N senyawa

c

p

dT

298 ,15

Tabel LB.12 Panas masuk Reaktor Alur 6 7

Komponen CaMg(CO3)2 Ca(OH)2Mg(OH)2 H2O CO2

N (kmol/jam) 0,01279 12,78068 589,0885 31,05706 Total

 cp dT 838,892 1150,1 374,70548 186,25899

Q (kJ/jam) 10,72943 14.699,06007 220.734,69063 5.784,65751 241.229,13763

283 ,15

Panas keluar Reaktor I =

N

senyawa

c

p

dT

298 ,15


Tabel LB.13 Panas keluar Reaktor I Alur

8

Komponen CaMg(CO3)2 Ca(OH)2Mg(OH)2 CaCO3 Mg(HCO3)2 H2O

N (kmol/jam) 0,01279 0,12781 12,65288 12,65288 601,74138 Total

 cp dT -2.516,676 -3.450,3 -11.496.809,78579 -3.503,55 -1.120,29314

Q (kJ/jam) -32,18829 -440,98284 -145.467.754,60244 -44.329,99772 -674.126,73515 -146.186.684,50644

Reaksi yang berlangsung dalam Reaktor : Ca(OH)2Mg(OH)2 (l) + 3 CO2(g)

Mg(HCO3)2(l) + CaCO3(s) + H2O(l)

Tabel LB.14 Panas Reaksi Pembentukan [kJ/kmol] Komponen Hf (kJ/kmol) Ca(OH)2Mg(OH)2 -438,97 CO2 -393,51357 Mg(HCO3)2 -876,53 CaCO3 -1.211,268 H2O -285,84 Panas reaksi pada keadaan standar : Hr( 298 ,15 k )  (H of Mg ( HCO 3) 2  H of CaCO 3  H of H O  H of Ca (OH ) 2 Mg (OH ) 2  3H of CO ) 2

2

= (-876,53 + (-1.211,268) + (-285,84) – (-438,97) – 3(-393,51357) kJ/kmol = -754,1273 kJ/kmol 283 ,15

Hr( 283,15 k )  Hr( 298 ,15 k )  (

 Cp( produk) dT   298 ,15

283 ,15

 Cp

( reak tan)

dT )

298 ,15

= -754,1273 + (-3.503,55) + (-11.496.809,78579) + (-1.120,29314) – (-3.450,3) – 3(-552,0114) kJ/kmol = -11.497.081,4221 kJ/kmol r

= 12,65288 kmol/jam

Panas reaksi Total = r x Hr(1373 ,15 k ) = 12,65288 x -11.497.081,4221 = -145.471.191,58409 kJ/jam


= r x Hr( 283,15 k ) + ( Qout - Qin )


= -145.471.191,58409 + (-146.186.684,50644 – 241.229,13763) = -291.899.105,22817 kJ/jam (Panas eksoterm) Air pendingin yang digunakan : H 100C = 41,99 kJ/kg

(Smith, 2005)

H 300C = 125,7 kJ/kg λ air

0

(Smith, 2005) 0

= H 30 C - H 10 C = 125,7 – 41,99 = 83,71 kJ/kg

Air yang diperlukan adalah: Q  air 291.899.105,22817 kJ/jam  83,71 kJ/kg  3.487.027,89665 kg/jam

m

LB.5 Reaktor II (R-320) H2O (g) CO2 (g) 1500C 1 atm Ca(OH)2Mg(OH)2 (l) Mg(HCO3)2 (l) H2O (l)

Steam 1800C 9

10

8

Ca(OH)2Mg(OH)2 (l) Mg(HCO3)2 (l) MgCO3 (s)

1500C 1 atm

100C 1

Kondensat 300C T masuk = 10oC = 283,15 K T keluar = 150oC = 423,15 K 283 ,15

Panas masuk Reaktor II =  N senyawa

c

p

dT

298 ,15

Tabel LB.15 Panas masuk Reaktor II Alur

Komponen

N (kmol/jam)

 cpl dT

Q (kJ/jam)


8

Mg(HCO3)2 Ca(OH)2Mg(OH)2 H2O

12,02023 0,00012 0,57165 Total

-3.503,55 -3450,3 -1.120,29314

-42.113,47682 -0,41900 -640,42055 -42.754,31637

423 ,15

Panas keluar Reaktor II =

N

senyawa

c

p

dT

298 ,15

Tabel LB.16 Panas keluar Reaktor II Alur 9 10

Komponen

N (kmol/jam)

H2O 12,57987 CO2 5,45828 Ca(OH)2Mg(OH)2 0,00012 Mg(HCO3)2 0,01202 MgCO3 12,00821 Total

373,15

 cp dT

 423,15cpv dT

HVL

1.712,79698

40.656,2

298,15

 373,15cpl dT

5.671,86795

4.965,20272 28.752,5 29.196,25 8.838,7

Q (kJ/jam)

604.347,75537 27.101,46219 3,49169 350,94610 106.136,99940 737.940,65476

Reaksi yang berlangsung dalam Reaktor II : MgCO3 (s)

Mg(HCO3)2 (l)

+ H2O (g)

+ CO2 (g)

Tabel LB.17 Panas Reaksi Pembentukan [kJ/kmol] Komponen Mg(HCO3)2 MgCO3 H2O CO2

Hf (kJ/kmol) -876,53 -1.094,9528 -241,82641 -393,51357

Panas reaksi pada keadaan standar : Hr( 298 ,15 k )  (H of MgCO 3  H of H O  H of CO  H of Mg ( HCO 3) 2 ) 2

2

= (-1.094,9528+ (-241,82641) + (-393,51357) – (-876,53)) kJ/kmol = -853,76278 kJ/kmol 423 ,15

Hr( 423,15 k )  Hr( 298 ,15 k )  (

 Cp 298 ,15

423 ,15 ( produk )

dT  

 Cp

( reak tan)

dT )

298 ,15


= -853,76278 + (8.838,7 + (1.712,79698 + 40.656,2 + 5.671,86795) + 4.965,20272 – 29.196,25) kJ/kmol = 31.794,75486 kJ/kmol r

= 12,00821 kmol/jam

Panas reaksi Total = r x Hr( 423,15 k ) = 12,00821 x 31.794,75486 = 381.798,09331 kJ/jam


= r x Hr( 423,15 k ) + ( Qout - Qin ) = 381.798,09331 + (737.940,65476 – (-42.754,31637)) = 1.162.493,06444 kJ/jam (Panas Endoterm)

Steam yang diperlukan adalah : H 1800C = 2.776,3 kJ/kg

(Smith, 2005)

H 300C = 125,7

(Smith, 2005)

kJ/kg

Maka : λ Steam = H 1800C – H 300C = 2.776,3 – 125,7 = 2650,6 kJ/kg Q  Steam 1.162.493,06444 kJ/jam  2650,6 kJ/kg  438,57733 kg/jam

m

LB.6 Kondensor (E-227)

Air pendingin 100C

H2O(g) CO2(g) 9

1500C 1 atm T masuk = 150oC = 423,15 K

H2O(l) CO2(g)

11

300C 1 atm Kondensat 300C

T keluar = 30oC = 303,15 K


423 ,15

Panas masuk Kondensor =  N senyawa

c

p

dT

298 ,15

Tabel LB.18 Panas masuk Kondensor Alur

Komponen

9

H2O CO2

N (kmol/jam) 12,57987 5,45828 Total

373,15

 cp dT

 423,15cpv dT

1.712,79698

HVL 40.656,2

298,15

 373,15cpl dT

5.671,86795

4.965,20272

Q (kJ/jam) 604.347,75537 27.101,46219 631.449,21757

303 ,15

Panas keluar Kondensor =

N

senyawa

c

p

dT

298 ,15

Tabel LB.19 Panas keluar Kondensor Alur 11

Komponen H2O CO2

N (kmol/jam) 12,57987 5,45828 Total

 cp dT 374,70548 186,25899

Q (kJ/jam) 4.713,74563 1.016,65357 5.730,39921


= Qout - Qin = 5.730,39921 – 631.449,21757 = -625.718,81836 kJ/jam (Panas Eksoterm)

Air pendingin yang diperlukan adalah : H 100C = 41,99 kJ/kg

(Smith, 2005)

H 300C = 125,7 kJ/kg 0

(Smith, 2005) 0

Maka : λ air = H 30 C - H 10 C = 125,7 – 41,99 = 83,71 kJ/kg Q  air 625.718,81836 kJ/jam  83,71 kJ/kg  7.474,83955 kg/jam

m

LB.7 Cooler (E-131)

Air pendingin 100C


CO2 (g)

CO2(g) 2

12

900 C

0

300C 1 Kondensat 300C


Panas masuk Cooler =  N senyawa

c

p

dT

298 ,15

Tabel LB.20 Panas masuk Cooler Alur 2

Komponen CO2

N (kmol/jam) 25,56137 Total

 cpv dT 42.936,57456

Q (kJ/jam) 1.097.517,64932 1.097.517,64932

303 ,15

Panas keluar Cooler =

N

senyawa

c

p

dT

298 ,15

Tabel LB.21 Panas keluar Cooler Alur 12

Komponen CO2

N (kmol/jam) 25,56137 Total

 cpv dT 186,25899

Q (kJ/jam) 4.761,03497 4.761,03497


= Qout - Qin = 4.761,03497 – 1.097.517,64932 = -1.092.756,61435 kJ/jam (Panas Eksoterm)

Air pendingin yang diperlukan adalah : H 100C = 41,99 kJ/kg

(Smith, 2005)

H 300C = 125,7 kJ/kg

(Smith, 2005)

λ air = H 300C - H 100C = 125,7 – 41,99 = 83,71 kJ/kg


Q  air 1.092.756,61435 kJ/jam  83,71 kJ/kg  13.054,07495 kg/jam

m


LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

1. Gudang Batu Dolomit (GBB-110) Fungsi

: Tempat penyimpanan batu dolomit selama 30 hari

Bentuk

: Gedung persegi panjang

Bahan konstruksi : Beton Jumlah

: 1 unit

Data: Kondisi penyimpanan: Temperatur

= 30°C

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia

Densitas batu dolomit

= 2.676 kg/m3

Laju alir massa batu dolomit

= 2.354 kg/jam

Kebutuhan perancangan

= 30 hari

Faktor kelonggaran

= 20 %

Kebutuhan batu dolomit

= 2.354

(Kern,1950)

= 1.694.880 kg Volume batu dolomit

=

=

= 633,363 m3 Maka volume gudang

= (1+0,2) x 633,363 m3 = 760,035 m3

Sehingga gudang batudolomit dapat dirancang mempunyai dimensi panjang (p), lebar (l), dan tinggi (t) sebagai berikut : Tinggi

= t

Lebar

= 2t

Panjang

= 3t

Sehingga :


Volume gudang

= pxlxt = 3t x 2t x t = 6t3

Tinggi gudang, t

=

= = 5,022 m ≈ 5 m Lebar, l

= 2t = 2 x 5,022 = 10,044 ≈ 10 m

Panjang, p

= 3t = 3 x 5,022 = 15,066 ≈ 15,1 m

2. Bucket Elevator (J-121) Fungsi

: Memindahkan batu dolomit dari gudang ke Roll Crusher

Jenis

: Spaced Bucket Elevator

Bahan konstruksi : Malleable Iron Jumlah

: 1 unit


= 30°C

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia


= 2.676 kg/m3


= 2.354 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20 %

Kapasitas Elevator (m)

= (1+0,2) x 2.354 kg/jam

(Kern,1950)

= 2.824,8 kg/jam = 0,7846 kg/s Untuk Bucket Elevator kapasitas < 14 ton/jam, Tabel 21.8 (Perry,1999) spesifikasi : Tinggi Elevator

= 25 ft = 7,620 m

Ukuran bucket

= 6 x 4 x 4,25 in


Jarak antar bucket

= 12 in = 0,304 m

Kecepatan bucket

= 225 ft/menit = 1,143 m/s

Kecepatan putaran

= 43 rpm

Lebar belt

= 7 in = 0,177 m

Perhitungan Daya yang dibutuhkan : P = 0,07m0,63∆Z

Tabel 12.14 (Timmerhaus,2004)

Perhitungan Daya yang dibutuhkan : P = 0,07m0,63∆Z Dimana : P


= daya (kW)

m = Kapasitas Elevator (kg/s) ∆Z = Tinggi Bucket Elevator (m) P = 0,07(0,7846 kg/s).(7,620 m) = 0,4578 kW = 0,6139 hp ≈ diambil 0,74 hp

3. Roll Crusher (C-120) Fungsi

: Menghancurkan batu dolomit hingga 50 mesh

Jenis

: Double Tooth Roll Crusher


: 1 unit

Kondisi penyimpanan: Temperatur

= 30°C

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia

Densitas Densitas batu dolomit = 2.676 kg/m3

(Kern,1950)


= 2.354 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20 %

Kapasitas Roll Crusher (ms)

= (1+0,2) x 2.354 kg/jam = 2.824,8 kg/jam = 0,7846 kg/s

Perhitungan: Dari Tabel 12. 8 (Wallas,1988), untuk kapasitas < 3,86 ton, spesifikasi : Ukuran Roll (diameter x face)

= 16 x 10 in = 0,406 x 0,3937 m

Roll Setting

= 0,065 in = 0,0016 m

Kecepatan putaran Roll

= 272 rpm


Rasio pengecilan ( R*) P

= 0,03ms R*

Dimana

:

= 16

(Tabel 12.18, Timmerhause, 2004) (Tabel 12.18, Timmerhause, 2004)

ms = Laju alir massa ( kg/jam) R* = Rasio pengecilan P = Daya yang dibutuhkan alat (kW)

P

= 0,03.(2.824,8 kg/jam).(16) = 1.355,904 kW = 1,8182 hp ≈ diambil 2 hp

4. Belt Conveyor (J-122) Fungsi

: Memindahkan batu dolomit ke Vibrating Screen

Jenis

: 450 Through Belt Conveyor


: 1 unit


= 30°C

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia


= 2.676 kg/m3


= 2.3545 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20 %

Kapasitas Belt Conveyor

= (1+0,2) x 2.354 kg/jam

(Kern,1950)

= 2.824,8 kg/jam = 0,7846 kg/s Spesifikasi berdasarkan kapasitas di atas menurut Tabel 21.7 (Perry,1950) : Desain Jarak Pengangkutan (L) = 5 m Sudut Kemiringan

= 50

Angle of Repose

=0

Kecepatan Belt (Vs)

= 300 ft/menit = 1,52 m/s (normal)

Lebar Belt (W)

= 0,46 m

Perhitungan : Panjang Aktual Belt (La) =

=

= 5,01 m

Kenaikan Conveyor (∆Z) = L x tan0 Sudut kemiringan =5xtan05 = 0,43 m Perhitungan Daya Belt Conveyor dari pers. 12.52b (Timmerhause,2004) Daya Kosong (Pempty)

= C1 x Vs


Dimana : C1 = Konstanta daya untuk setiap m/s kecepatan belt (kW/(m/s)) Vs = Kecepatan Belt (m/s) Dari Gambar 12.58 (Timmerhause,2004),didapat nilai C1 = 0,5 Sehingga, Pempty = 0,5 kW/(m/s) x 1,52 m/s = 0,762 kW Daya Horizontal Belt (Phorizontal) = 0,0295 x Dimana : La = Panjang Aktual Belt = Kapasitas Belt = 0,0105 kW

Sehingga, Phorizontal = 0,0295 + Daya Vertikal Belt (Pvertical) = 9,69 x 10-3 .∆Z Dimana : ∆Z = Kenaikan Conveyor = Kapasitas Belt

Sehingga, Pvertical = 9,69 x 10-3.(0,43 m).(0,7846 kg/s) = 0,0033 kW Daya Total Belt Conveyor (P) = Pempty + Phorizontal + Pvertical = 0,762 kW + 0,0105 kW + 0,0033 kW = 0,7758 kW = 1,0404 hp ≈ diambil 1,5 hp

5. Vibrating Screen (S-123) Fungsi

: Menyaring batu dolomit yang telah halus sebesar 50 mesh

Jenis

: Mecanically Vibrated Screen


: 1 unit


= 30°C

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia


= 2.676 kg/m3


= 2.354 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20 %

Kapasitas Vibrating Screen

= (1+0,2) x 2.354 kg/jam

(Kern,1950)

= 2.824,8 kg/jam = 0,7846 kg/s Perhitungan: Luas Area Pengayakan (A)


A=

Pers. 19.7 ( Perry,1950)

Dimana : Ct = troughflow rate Cu = unit capacity Foa = open-area factor Fs = Slotted area factor Cu = 2 ton/hr.ft2 = 5,4364 kg/s.m2

Gbr. 19.21 Perrys,1950)

Fs = 2 Ct = 0,784 kg/s Foa = 100a2 m2

Gbr. 19.22 (Wallas,1988)

Dimana : a = clear opening dimension = 0,0015 m = square opening m =

Gbr. 19.22 (Wallas,1988)

d = diameter wire (mm) = 0,18 mm

Tabel. 19.6 (Wallas,1988)

m = m = 5,5096 sehingga, Foa = 100.( 0,00152).( 5,50962) = 0,00683 Maka, luas area pengayakan, A = = 4,2264 m2 Didesain perbandingan Panjang (p) x Lebar (l) = 2 : 1 p = 2l A = p x l = 2l x l = 2l2 =

= 1,4536 m ≈ 1,5 m

Lebar (l)

=

Panjang (p)

= 2l = 2 x 1,4536 m = 2,907 m ≈ 3 m



: Memindahkan batu dolomit yang telah halus sebesar 50 mesh ke dalam Furnace

Jenis



: 1 unit


= 30°C

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia


= 2.676/m3


= 2.354 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20 %


= (1+0,2) x 2.354 kg/jam

(Kern,1950)


= 25 ft = 7,620 m

Ukuran bucket

= 6 x 4 x 4,25 in

Jarak antar bucket

= 12 in = 0,304 m

Kecepatan bucket

= 225 ft/menit = 1,143 m/s

Kecepatan putaran

= 43 rpm

Lebar belt

= 7 in = 0,177 m



= daya (kW)

m = Kapasitas Elevator (kg/s) ∆Z = Tinggi Bucket Elevator (m) P = 0,07(0,7846 kg/s).(7,620 m) = 0,4578 kW = 0,6139 hp ≈ diambil 0,74 hp


7. Furnace (Q-130) Fungsi

: Tempat Reaksi kalsinasi Dolomit menjadi CaOMgO

Bahan konstruksi

: Refractory dengan tube terbuat dari bahan chromenickel

Bentuk

: Vertical Furnace

Jumlah

: 1 unit

Data: Panas yang diperlukan (Qf)

= 2.070.857,09 kJ/jam = 1.962.786,09 Btu/jam

Temperatur keluar

= 900°C = 1652°F

Panas yang dilepaskan bahan bakar

= 42.000 kJ/jam = 18.0568641 btu/jam (Li, K.Y, dkk, 2008)

Massa Solar (C18H38) yang diperlukan

= 49,30 kg/jam = 108,70 lb/jam (dari perhitungan neraca panas furnace)

Berat Molekul Solar

= 254 kg/kmol

Reaksi Pembakaran Solar : C18H38 + 27,5 O2

18CO2 + 19H2O

Mol solar

= 49,30/254 = 0,1941 kmol/jam

Jumlah O2 yang diperlukan

= 27,5 x mol Solar = 27,5 x 0,1941 kmol/jam = 5,338 kmol/jam

Jumlah N2 yang diperlukan

= 79/21 x mol O2 = 79/21 x 5,3338 = 20,0820 kmol/jam

Jumlah udara yang diperlukan

= 5,338+ 20,0820 = 25,4203 kmol/jam = 25,4203 kmol/jam x 28,84 kg/kmol = 733,1209 kg/jam

Udara berlebih 25%, sehingga total

= (1+0,25) x 733,1209 kg/jam = 916,4011 kg/jam = 2.020,2979 lb/jam

Radiant average flux = 12.000 btu/jam.ft2

(Kern,1965)


Q  2 x average flux = 2 x 12.000 = 24.000 btu/jam.ft2 αAcp

(Kern,1965)

overall exchange factor () = 0,57

(Kern,1965)

Q 24.000   42.105,2632 btu/jam ft 2 αAcp 0,57 Udara dipanaskan awal (preheat) pada 32°F. Specific heat udara pada 32°F = 0,240 btu/lbm.oF o

(Geankoplis,1997) o

QA = 2.020,2979 lb/jam x (0,240 btu/lbm. F x 32 F) = 2.020,2979 lb/jam x 7,68 btu/lbm = 15.515,89 btu/jam Asumsi : QR = QS = 0 QG = W (1+G’) Cav (TG –520)

massa Solar yang diperlukan massa udara yang diperlukan 108,70   = 108,7002 1    0,240  (1652  520)  2.020,2979  = 30.252,41btu/jam

G’ = QG

QA = 15.515,89 btu/jam Qnet = Qf + QA – QG - Qw = 1.962.786,09 + 15.515,89 - 30.252,41- 39.255,72 = 1.908.793,85 btu/jam Keterangan: Qnet = Kebutuhan panas total (btu/jam) QA

= Panas sensibel di atas 32 oF pada pembakaran udara (btu/jam)

QW = Panas yang hilang melalui dinding furnace (btu/jam) (2% dari Qf) QG

= Panas yang meninggalkan gas bahan bakar pada suhu keluar furnace

W

= massa bahan bakar (solar) (kg/jam)

Perencanaan desain: OD tube

= 2 – 8 in

Bahan konstruksi = chrome-nickel (25% Cr, 20% Ni, 0,35–0,45% C grade HK-40) Panjang tube

= 10 – 40 ft

Diambil: OD tube

= 6,5 in


Panjang tube

= 20 ft

Centre to centre distance = 8,5 in Luas permukaan/tube Jumlah tube, Nt =

= 20 ft x  x 6,5/12 ft = 34,0167 ft2

1.908.793,85 = 4,67611 ≈ 5 buah 100  34,0167

Coba tube Acp per tube =

8,5 x 20 = 14,1667 ft2 12

Total  untuk single row refractory backed dari Fig. 19.11 Kern, hal: 688 dengan rasio dari centre to centre / OD = 8,5/2 = 1,307 diperoleh  = 0,97. Acp/tube = 14,1667 ft2 x 07= 13,7417 ft2 Acp = 13,7417 ft2 x 5 = 68,708 ft2 Permukaan refractory End walls

= 2 x 1,4167 x 2,1250

=

6,0208 ft2

Side walls

=

2,1250 x 20

=

42,500 ft2

Bridge walls

=

2,1250 x 20

=

42,500 ft2

Floor and arch

= 2 x 1,4167 x 20

=

56,6667 ft2

=

147,6875 ft2

AT

AR = AT - Acp = 147,6875– 68,708 = 78,9792 ft2 AR 78,9792  1,1495 αAcp 68,708 dimention ratio = 20 : 1,41 : 2,12 L=

23 3

vol. furnace

(Kern,1965)

L = 23 3 20  1,41 2,12 = 2,6129 ft PCO2 = 0,1084 ; PH2O = 0,1284 PCO2.L = 0,1084 x 2,9911 = 0,3242 PH2O.L = 0,1284 x 2,9911 = 0,3733 Dari Fig 19.12 dan Fig 19.13, Kern, hal: 693 dan 694 diperoleh: (q pada PCO2.L)TG = 2.800 btu/jam.ft2 (q pada PCO2.L)ts = 800 btu/jam.ft2 (q pada PH2O.L)TG = 6.000 btu/jam.ft2 (q pada PH2O.L)ts = 1.800 btu/jam.ft2


4

T  (qb)TG = 0,173 b  G  dan b = 1,00  100   t  (qb)ts = 0,173 b  s   100 

(Kern,1965)

4

(qb)ts = 2645,2410 asumsi : % koreksi = 8 %

(Kern,1965)

 (qpadaPCO2 .L  qpadaPH2O .L) TG  (qpadaPCO2 .L  qpadaPH2O .L) ts  100  %koreksi εG    (q b ) TG  (q b ) ts 100    (2.800  6.000)  (800  61.800)  100  8   100  0,557 12.885,05 - 26452477   AR overall exchange factor  pada G = 0,557 dan = 1,1495 αAcp Dari Fig 19.15 Kern, hal:700, diperoleh j = 0,66 ΣQ 1.908.793,85   42.092,5927 αAcp.j 68,708  0,66

Karena hasilnya mendekati

Q = 42.105,2632 btu/jam.ft2 maka desain dapat αAcp

diterima. 8. Cooler Keluaran Reaktor I (E-131) Fungsi : menurunkan temperatur CO2 keluaran Furnace sebelum dimasukkan ke Reaktor I Jenis

: Double Pipe Exchanger

Dipakai : Pipa IPS 2 x 1 ¼ in schedule 40, panjang = 20 ft Jumlah : 1 unit Fluida panas Laju alir bahan masuk = 1.124,7002 kg/jam = 2.479,5525 lbm/jam Temperatur awal (T1) = 900 °C = 1652 °F Temperatur akhir (T2) = 30 0C = 86 °F Fluida dingin Laju alir cairan masuk = 13.054,07 kg/jam = 28.779,4592 lbm/jam Temperatur awal (t1)

= 10 °C = 50 °F

Temperatur akhir (t2)

= 30 °C = 86 °F

Panas yang diserap (Q) = 1.092.756,61 kJ/jam = 1.035.729,3560 btu/jam


t = beda suhu sebenarnya

(1)

Fluida Panas

T2 = 86 F

Temperatur yang lebih tinggi Temperatur yang lebih rendah

T1 – T2 = 1566 F

Selisih

T1 = 1652 F

LMTD 

Fluida dingin

Selisih

t2 = 86 F

t1 = 1566 F

t1 = 50 F

t2 = 36 F

t2 – t1 = 36 F

t2 – t1 = -1530 F

Δt 2  Δt 1 - 1530   405,539 F  Δt 2   36   ln  ln 1566   Δt  1

maka t = LMTD = 405,539 F (2)

Tc dan tc

Tc 

T1  T2 1652  86   869 F 2 2

tc 

t 1  t 2 50  36   68 F 2 2

Dalam perancangan ini digunakan cooler dengan spesifikasi: -

Jenis Pipa = 2 x 1 ¼ in IPS, schedule 40

-

Panjang tube (L) = 20 ft = 6,096 m

-

Diameter luar pipa dalam (D1) = 1,66 in = 0,1383 ft

-

Diameter dalam annulus (D2) = 2,067 in = 0,17225 ft

(3) Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, cooler untuk fluida dingin air dan fluida panas gas, diperoleh UD = 2-50, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003 Diambil UD = 50 btu/jamft2F Luas permukaan untuk perpindahan panas, A

1.035.729, 3560 btu/jam Q   51,079 ft 2 btu U D  Δt 50  405,539 o F 2 o jam  ft  F

Karena A < 200 ft2, maka dipakai HE jenis double pipe exchanger. Fluida panas : Annulus, gas CO2 (4)

Flow Area (aa)

= 0,0083 ft2


Diameter ekivalen (Da) = = 0,0761 ft (5) Kecepatan massa (Ga)

(6)

Ga 

W aa

Ga 

lb m 2.479,5525  299.855,71 0,0083 jam  ft 2

(Pers. (7.2), Kern)

Bilangan Reynold Pada Tc = 869 F  = 0,047 cP = 0,1137 lbm/ft2jam

Rea 

D G a a μ

Rea 

0,0761 299.855,71  200.828,3975 0,1137

(Gbr. 15, Kern) (Pers. (7.3), Kern)

(7) Nilai jH dari Gambar 24, Kern (1965), diperoleh jH = 400

(8) Pada Tc = 869 °F c = 0,3 btu/lbm°F k = 0,035 btu/jam.ft°F (9)

k  c μ  ho  jH    Da  k 

1

3



a

(Pers. (6.15b), Kern)

Nilai a = 1 ho = 400 x

x 1 = 183,84997 btu/jam.ft2.0F

Fluida dingin : inner pipe, air (4) Flow area (ap) D = Diameter dalam pipa = 1,38 in = 0,115 ft ap 

 ( D 2 ) 3,14.(0,115 2 )   0,0104 ft 2 4 4

(5) Kecepatan massa


Gp 

w ap

Gp 

lbm 28.779,4592  2.772.153,6082 0,0104 jam  ft 2

(Pers. (7.2), Kern)

(6) Bilangan Reynold Pada tc = 68 F  = 1,2 cP = 2,9029 lbm/ft2jam

Re p 

D  Gp μ

Rep 

0,115  2.772.153,6082  239.606,5140 2,9029


(7) Nilai jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 320 Pada tc = 68 F

(8)

c = 1 btu/lbmF k = 0,34 btu/jam.ft.oF 1 1  c    3  1  2,9029  3  2,0439      k   0,34  1 k c  3 h  jH      i D  k 

(9)

(Gbr. 3, Kern) (Tabel 5, Kern)

(Pers. (6.15), Kern)

Dengan nilai s = 1

0,34 h  320   2,0439  1 1.142,4778 btu / jam. ft 2 .o F i 0,115 (10)

h

ID 0,115 h   1.142,4778  io i OD 0,138

hio = 949,7707 Kembali ke annulus (10) Clean Overall coefficient, UC h  h o 949,7707  183,84997 U c  io  h  h o 949,7707  183,84997 io

(Pers.(6.7), Kern)

154,0333 btu/jam  ft 2  F


(11)

Design overall coefficient, UD

, Rd yang dibolehkan 0,004 =

+ 0,004

UD = 95,309 btu/jam.ft2.0F (12)

Luas permukaan yang dibolehkan ( A ) = 26,7964 ft2 Dari. Tabel 11 Apendix Kern, untuk 1 ¼ in IPS, external surface = 0,435 lin Panjang yang dibolehkan =

= 61,6009 lin ft,dipakai 80 lin ft

Berarti dibutuhkan 4 x 20 ft hairpin. Luas permukaan Aktual (Aa)= 80 lin ft x 0,435 ft = 34,8 ft2

(13)

=

Desain UD aktual =

73,3896 btu/jam.ft2.0F

Faktor pengotor, Rd R

d



UC  U D U  UD C



154,0333  73,3896  0,0071 154,0333  73,3896

(Pers. (6.10),

Kern) Rd hitung ≥ Rd batas (0,003), maka spesifikasi cooler dapat diterima.

Pressure drop Fluida panas : Gas CO2, Annulus (1)

Nilai Re’ untuk pressure drop Da’ = (D2 – D1) = (0,17225 -0,1383) = 0,0339 ft = 89.448,6557 (pers. 3.47b,Kern) f = 0,0056 s = 1,53

(tabel 6, Kern)

ρ = 62,5 x 1,53 = 80,625


(2)

2 4. f  G a  L ΔFa  2. 3,14.  108. 2 . D ' a

2 40,0056299.855,71 (80) ΔFa  2. 4,18  108 80,6252 0,0039





 1,3438 psi (3)

V=

=

F1 = 4 x

= 1,033 fps =4x

∆Pa =

= 34,3665

=

= 1,0764 psi

∆Pa yag diijinkan < 2 psi

Fluida dingin : air, inner pipe (1)

Untuk Rep = 239.606,5140 (pers. 3.47b,Kern) f = 0,0049 s=1

(tabel 6, Kern)

ρ = 62,5 x 1 = 62,5 (2)

2 4. f  G p  L ΔFp  2. 3,14.  10 9. 2 . D

2 40,00492.772.153,6082 (80) ΔFp  2. 4,18  108 62,52 0,115





 3,2432 psi

(3)

F   2  p ΔPp  144 ΔPp 


3,243262,52

144  1,4076 psi

Pp yang diperbolehkan < 10 psi



: Memindahkan CaoMgO ke Hammer Mill

Jenis


Bahan konstruksi : Sheet Iron Jumlah

: 1 unit


= 900°C

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia

Laju alir massa CaoMgO

= 1.229,299 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20 %


= (1+0,2) x 1.229,299 kg/jam = 1.475,1596 kg/jam = 0,409 kg/s

Spesifikasi berdasarkan kapasitas di atas menurut Tabel 21.7 (Perry,1950) : Desain Jarak Pengangkutan (L) = 20 m Sudut Kemiringan

= 50

Angle of Repose

=0

Kecepatan Belt (Vs)


Lebar Belt (W)

= 0,46 m


=

= 20,07 m


= C1 x Vs

Dimana : C1 = Konstanta daya untuk setiap m/s kecepatan belt (kW/(m/s)) Vs = Kecepatan Belt (m/s) Dari Gambar 12.58 (Timmerhause,2004),didapat nilai C1 = 0,8 Sehingga, Pempty = 0,8 kW/(m/s) x 1,52 m/s = 1,219 kW Daya Horizontal Belt (Phorizontal) = 0,0295 x Dimana : La = Panjang Aktual Belt = Kapasitas Belt Sehingga, Phorizontal = 0,0295 +

= 0,007 kW


Daya Vertikal Belt (Pvertical) = 9,69 x 10-3 .∆Z Dimana : ∆Z = Kenaikan Conveyor = Kapasitas Belt Sehingga, Pvertical = 9,69 x 10-3.(0,43 m).(0,409 kg/s) = 0,006 kW Daya Total Belt Conveyor (P) = Pempty + Phorizontal + Pvertical = 1,219 kW + 0,007 kW + 0,006 kW = 1,233 kW = 1,654 hp ≈ diambil 2 hp 10. Closed Compartment Cooler Conveyor (X–140)

Fungsi

: mendinginkan produk CaOMgO dengan menggunakan udara pendingin

Jenis

: Closed Compartment Cooler Conveyor dengan blower untuk mensirkulasikan udara pendingin ke campuran umpan

Bahan Konstruksi : Sheet Iron Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi : Temperatur

= 30°C

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia

Densitas Udara

= 1,1676 kg/m3


= 1.229,299 kg/jam

Laju udara pendingin

= 28.699,25 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20 %


= (1+0,2) x 1.229,299 kg/jam

(Perry,1950)

= 1.475,1596 kg/jam = 0,409 kg/s Spesifikasi berdasarkan kapasitas di atas menurut Tabel 21.7 (Perry,1950) : Desain Jarak Pengangkutan (L) = 20 m Sudut Kemiringan

= 50

Angle of Repose

=0

Kecepatan Belt (Vs)


Lebar Belt (W)

= 0,46 m


=

= 20,07 m

Kenaikan Conveyor (∆Z) = L x tan0 Sudut kemiringan =20xtan05 = 1,749 m


Perhitungan Daya Belt Conveyor dari pers. 12.52b (Timmerhause,2004) Daya Kosong (Pempty)

= C1 x Vs

Dimana : C1 = Konstanta daya untuk setiap m/s kecepatan belt (kW/(m/s)) Vs = Kecepatan Belt (m/s) Dari Gambar 12.58 (Timmerhause,2004),didapat nilai C1 = 0,8 Sehingga, Pempty = 0,8 kW/(m/s) x 1,52 m/s = 1,219 kW Daya Horizontal Belt (Phorizontal) = 0,0295 x Dimana : La = Panjang Aktual Belt = Kapasitas Belt Sehingga, Phorizontal = 0,0295 +

= 0,007 kW

Daya Vertikal Belt (Pvertical) = 9,69 x 10-3 .∆Z Dimana : ∆Z = Kenaikan Conveyor = Kapasitas Belt Sehingga, Pvertical = 9,69 x 10-3.(0,43 m).(0,409 kg/s) = 0,006 kW Daya Total Belt Conveyor (P) = Pempty + Phorizontal + Pvertical = 1,219 kW + 0,007 kW + 0,006 kW = 1,233 kW = 1,654 hp ≈ diambil 2 hp Maka diambil daya standar 2 hp Direncanakan untuk memakai 1 blower Jenis

: Blower sentrifugal

Bahan

: Carbon Steel

Laju alir volumetrik udara , Q = laju alir massa udara / densitas udara = 35.904,61 kg/jam / 1,1676 kg/m3 = 24.579,701 m3/jam =

14.467,0798 ft3/mnt

Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, P = 2,72 x 10-5 x Q x p

(Perry,1999) dimana,

P = Daya Blower (kW) Q = Laju Volumetrik udara (m3/jam) p= Tekanan Standar (atm)


Sehingga P = 2,72 x 10-5 x 24.579,701 m3/jam x 1 atm = 0,6685 kW = 0,8965 hp ≈ diambil 1 hp 11. Bucket Elevator (J-142)

Fungsi

: Memindahkan CaOMgO untuk dihaluskan ke dalam Hammer Mill

Jenis



: 1 unit


= 30°C

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia

Laju alir massa

CaOMgO

= 1.229,299 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20 %

Kapasitas Bucket Elevator

= (1+0,2) x 1.229,299 kg/jam = 1.475,1596 kg/jam = 0,409 kg/s

Untuk Bucket Elevator kapasitas < 14 ton/jam, Tabel 21.8 (Perry,1999) spesifikasi : Tinggi Elevator

= 25 ft = 7,620 m

Ukuran bucket

= 6 x 4 x 4,25 in

Jarak antar bucket

= 12 in = 0,304 m

Kecepatan bucket

= 225 ft/menit = 1,143 m/s

Kecepatan putaran

= 43 rpm

Lebar belt

= 7 in = 0,177 m



= daya (kW)

m = Kapasitas Elevator (kg/s) ∆Z = Tinggi Bucket Elevator (m/s2) P = 0,07.( 0,409 kg/s).(7,620 m) = 0,3040 kW = 0,4077 hp ≈ diambil 0,74 hp

12. Hammer Mill (C-150)


Fungsi

: Menghaluskan CaOMgO hingga 100 mesh

Jenis

: Hinged Hammer Pulverized


: 1 unit


= 30°C

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia

Laju alir massa batu dolomit = 1.229,299 kg/jam Faktor kelonggaran Kapasitas

= 20 %

Hammer Mill

= (1+0,2) x 1.229,299 kg/jam = 1475,1596 kg/jam

Ukuran CaOMgO : Diameter masuk (Din)

= 0,25 mm = 0,00025 m

Diameter keluar (Dout)

= 0,15 mm = 0,00015 m

Work Index (Wi)

= 11,31 kWh/ton Tabel 12.2 (Wallas,1988)

Berdasarkan kapasitas, dipilih spesifikasi alat sesuai Tabel 12.9a (Wallas,1988) : Panjang Hammer Mill (P)

= 2 ft

Lebar Hammer Mill (L)

= 3 ft

Inside Diameter

= 16 in = 0,406 m

Inside Width

= 12 in = 0,279 m

Feed Opening

= 12 x 12 in

-

Kecepatan Kritis (Nc) =

pers. 20.39 (Perry,1950)

dimana : D = Inside Diameter Sehingga, Nc = -

= 66,353 rpm

Kecepatan Aktual = 80% x Nc

(Perry,1950)

= 80% x 66,353 rpm = 53,082 rpm -

Daya Penghancur = 10Wi

pers. 12.3 (Wallas,1988)

dimana : Wi = Work Index (kWh/ton) Dout = Diameter keluar (m)


Din = Diameter masuk (m) Sehingga, W = 10 x 11,31 kWh/ton x = 2,081 kWh = 2,791 hp.h ≈ diambil 5 hp


: Memindahkan CaoMgO ke Vibrating Screen

Jenis


Bahan konstruksi : wire rubber Jumlah

: 1 unit


= 30°C

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia


= 1.229,299 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20 %


= (1+0,2) x 1.229,299 kg/jam = 1.475,1596 kg/jam = 0,409 kg/s

Spesifikasi berdasarkan kapasitas di atas menurut Tabel 21.7 (Perry,1950) : Desain Jarak Pengangkutan (L) = 5 m Sudut Kemiringan

= 50

Angle of Repose

=0

Kecepatan Belt (Vs)


Lebar Belt (W)

= 0,46 m


=

= 5,01 m


= C1 x Vs

Dimana : C1 = Konstanta daya untuk setiap m/s kecepatan belt (kW/(m/s)) Vs = Kecepatan Belt (m/s) Dari Gambar 12.58 (Timmerhause,2004),didapat nilai C1 = 0,5 Sehingga, Pempty = 0,5 kW/(m/s) x 1,52 m/s = 0,762 kW


Daya Horizontal Belt (Phorizontal) = 0,0295 x Dimana : La = Panjang Aktual Belt = Kapasitas Belt Sehingga, Phorizontal = 0,0295 +

= 0,0054 kW

Daya Vertikal Belt (Pvertical) = 9,69 x 10-3 .∆Z Dimana : ∆Z = Kenaikan Conveyor = Kapasitas Belt Sehingga, Pvertical = 9,69 x 10-3.(0,43 m).(0,409 kg/s) = 0,0017 kW Daya Total Belt Conveyor (P) = Pempty + Phorizontal + Pvertical = 0,762 kW + 0,0054 kW + 0,0017 kW = 0,769 kW = 1,031 hp ≈ diambil 1,5 hp 14. Vibrating Screen (S-152) Fungsi

: Menyaring batu dolomit yang telah halus sebesar 100 mesh

Jenis

: Mecanically Vibrated Screen


: 1 unit

Kondisi : Temperatur

= 30°C

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia


= 1.229,299 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20 %

Kapasitas Vibrating Screen

= (1+0,2) x 1.229,299 kg/jam = 1475,1596 kg/jam = 0,409 kg/s

Perhitungan: Luas Area Pengayakan (A) A=

Pers. 19.7 ( Perry,1999)

Dimana : Ct = troughflow rate Cu = unit capacity Foa = open-area factor Fs = Slotted area factor Cu = 1 ton/hr.ft2 = 2,7182 kg/s.m2

Gbr. 19.21 (Wallas,1988)


Fs = 2 Ct = 0,409 kg/s Foa = 100a2 m2

Gbr. 19.22 (Wallas,1988)

Dimana : a = clear opening dimension = 0,0015 m = square opening m =

Gbr. 19.22 (Wallas,1988)

d = diameter wire (mm) = 0,18 mm

Tabel. 19.6 (Wallas,1988)

m = m = 5,5096 sehingga, Foa = 100.( 0,00152).( 5,50962) = 0,0068 Maka, luas area pengayakan, A = = 4,4142 m2 Didesain perbandingan Panjang (p) x Lebar (l) = 2 : 1 p = 2l A = p x l = 2l x l = 2l2 =

= 1,485 m ≈ 1,5 m

Lebar (l)

=

Panjang (p)

= 2l = 2 x 1,485 m = 2,971 m ≈ 3 m


: Memindahkan CaOMgO ke dalam Mixing Tank

Jenis



: 1 unit


= 30°C


Tekanan Laju alir massa

= 1 atm = 14,696 psia CaOMgO

= 1.229,299 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20 %

Kapasitas Bucket Elevator

= (1+0,2) x 1.229,299 kg/jam = 1.475,1596 kg/jam = 0,409 kg/s

Untuk Bucket Elevator kapasitas < 14 ton/jam, Tabel 21.8 (Perry,1999) spesifikasi : Tinggi Elevator

= 25 ft = 7,620 m

Ukuran bucket

= 6 x 4 x 4,25 in

Jarak antar bucket

= 12 in = 0,304 m

Kecepatan bucket

= 225 ft/menit = 1,143 m/s

Kecepatan putaran

= 43 rpm

Lebar belt

= 7 in = 0,177 m



= daya (kW)

m = Kapasitas Elevator (kg/s) ∆Z = Tinggi Bucket Elevator (m/s2) P = 0,07.( 0,409 kg/s).(7,620 m) = 0,3040 kW = 0,4077 hp ≈ diambil 0,74 hp 16. Tangki Pencampur (M-210) Fungsi

: Mencampur CaOMgO dengan H2O

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA –285 Grade C

Bentuk

:Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsoidal

Jenis sambungan

: Double welded butt joints

Jumlah

: 1 unit

Data: Kondisi operasi : Temperatur

= 30 oC

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia

Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor kelonggaran

= 20%


Komponen Ca(OH)2Mg(OH)2 CaMgCO3 H2O Total

Densitas Viskositas Volume n x Laju massa BM 3 3 (cp) (m ) (kmol) (Fraksi mol) (kg/jam) (kg/kmol) (kg/m ) 1.687,0503 132 998,38 16,57 1,6898 12,78 0,021 2,3540 184 2676,00 0,0009 0,01 0,000 10.603,5930 18 995,68 0,8007 10,6496 589,08 0,979 1,000 12.292,9973 12,3403

Densitas campuran (ρcampuran)

=

=

= 996,1695 kg/m3 = 62,1887lbm/ft3 Viskositas campuran (µcampuran) =

(Wikipedia, 2012)

= 0,8172 cp Perhitungan:

a. Volume tangki Volume larutan, Vl Volume tangki, VT

= 12,340 m3 = 14,808 m3

b. Diameter dan Tinggi Shell VT = Vs + Vh 14,808 m3 = πD2hs + πD3 Diameter tangki (Dt) Tinggi silinder (Hs) : Tinggi head (He) Tinggi total tangki (Ht)

(hs : D = 3 : 2) = 1,2093 m = 47,6104 in = 1,8139 m = 71,4156 in = 0,3023 m = 2,1162 m

c. Tebal shell tangki (Peters et.al, 2004) dimana: ts

= tebal shell (m)

P

= tekanan desain (kPa)

R

= jari-jari dalam tangki (m)

S

= allowable stress (kPa)

E

= joint efficiency

C

= corrosion allowance (m/tahun)

n

= umur alat (tahun)


Volume larutan

= 12,340 m3

Volume tangki

= 14,808 m3

Tinggi larutan dalam tangki =

= 1,7635 m

Tekanan hidrostatik P = xgxl = 996,1695 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,7635 m = 17.216,7791 Pa = 2,4970 psi Poperasi = Po + Phidrostatik = 14,696 psi + 2,4970 psi = 17,1930 Faktor kelonggaran = 20 % Pdesain = 20,6317 psi = 142,2503 kPa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade C -

Allowable working stress (S) = 13.700 psia

(Walas, 1990)

= 94.458,2120 kPa -

Joint efficiency (E)

= 0,85

-

Corossion allowance (C)

= 0,02 in/tahun

(Peters et.al, 2004) (Perry,1999)

= 0,000508 m/tahun Tebal shell tangki:

= 0,0010 m = 0,042 in ≈ diambil 3/16 in d. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Maka tebal shell standar yang digunakan = 3/16 in f. Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk : Propeler daun 3 Untuk perancangan standar (Geankoplis, 2003), diperoleh : Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 x 1,2093 m = 0,4031 m = 1,3225 ft

L/Da = 1/4

; L = 1/4 x 0,4031 m = 0,1007 m = 0,3306 ft

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,4031 m = 0,0806 m = 0,2645 ft

J/Dt = 1/10

; J = 1/10 x 1,2093 m = 0,1209 m = 0,3967 ft

dimana:


Dt = diameter tangki Da = Diameter propeler L = panjang propeler pada turbin W = lebar propeler pada turbin J = lebar baffle Densitas campuran (ρcampuran)

= 996,1695 kg/m3 = 62,1887 lbm/ft3

Viskositas campuran (µcampuran)

= 0,8172 cp

Kecepatan pengadukan, N

= 3 putaran/s

= 0,0008172 kg/m.s

Bilangan Reynold, NRe =

=

P   ..N p .N 3 .Da5

= 594.207,3777 Pers.3.4-2 (Geankoplis, 2003)

Berdasarkan gambar 10.5 c Wallas (1990), maka diperoleh Np = 0,98 P = (996,695).(0,98).(33).(0,40315) = 280,5407 = 0,3762 hp Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak = 0,3762 hp / 0,8 = 0,470 hp ≈ diambil 0,5 hp

17. Pompa (L-212) Fungsi

: Memompa Larutan dari Mixing tank ke Reaktor

Jenis

: Diapraghm Centrifugal Pump

Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Tekanan masuk

= 101,325 kPa

= 2.116,2281 lbf/ft2

Tekanan keluar

= 101,325 kPa

= 2.116,2281 lbf/ft2

Temperatur

= 30 oC

= 303K

Laju alir massa (F)= 15.379.3022 kg/jam= 9.4183 lbm/s Komponen Ca(OH)2Mg(OH)2 CaMgCO3 H2O Total

Laju massa BM Densitas Viskositas Volume n x (kg/jam) (kg/kmol) (kg/m3) (cp) (m3) (kmol) (Fraksi mol) 1.687,0503 132 998,38 16,57 1,6898 12,78 0,021 2,3540 184 2676,00 0,0009 0,01 0,000 10.603,5930 18 995,68 0,8007 10,6496 589,08 0,979 12.292,9973 1,000 4670,06 500,8007 12,3403


Densitas () =

= 996,1695 kg/m3 = 62,1877 lbm/ft3

=

Viskositas () =

(Wikipedia, 2012)

= 0,8172 cp = 0,0005 lbm/ft.s F 7,5282 lb m /sec Laju alir volumetrik, Q    0,1211 ft3/s 3 ρ 62,1877 lb m / ft Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 2,5 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 2,4690 in

= 0,2058 ft

Diameter Luar (OD)

: 2,875 in

= 0,2396 ft

Inside sectional area

: 0,0332 ft2

Kecepatan linear, v = Q/A =

0,1211 ft 3 / s = 3,6440 ft/s 0,0332 ft 2

Bilangan Reynold : NRe =

=

 v D 

(62,1877.6286 lbm / ft 3 )(3,6440 ft / s )(0,258 ft ) 0,0005 lbm/ft.s

= 84.901,860 (Turbulen karena Nre >2100) Untuk pipa commercial steel, harga  = 0,000046

(Geankoplis, 1997)

Pada NRe = 106.217,493 dan /D = 0,00073 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,005 Faktor gesekan,

Tinggi pemompaan, z = 50 ft ∑F =4,2164 ft.lbf/lbm


= 50 + 0 + 0 + = 52,6939 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80 

(Peters et.al., 2004)

Diambil 1 Hp 18. Reaktor (R-220) Fungsi

: tempat terjadinya Reaksi Pembentukan MgHCO3

Jenis

: Continuous Stirred Tank Reactor

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan Konstruksi

: Stainless Steel SA-240 grade S tipe 304

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi

: Temperatur

= 10°C

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia

Laju massa (kg/jam)

BM (kg/kmol)

Densitas (kg/m3)

Viscositas (cp)

Volume (m3)

Ca(OH)2Mg(OH)2 1.687,0503 CaMg(CO3).2 2,3540 CO2 1.366,5108 H2O 10.603,5930 Total 13.659,5081

132 184 44 18

998,38 2676,00 1,87 995,68 -

16,57 0,070 0,8007 -

1,68 0,00 729,58 10,64 741,92

Komponen


=

n (kmol)

x (Fraksi mol)

12,78 0,01 31,06 589,09 -

0,0201 0 0,0491 0,9308 1

=

= 18,4109 kg/m3 = 1,1493 lbm/ft3 Viskositas campuran (µcampuran) =


= 0,5363 cp = 1 jam

Faktor Keamanan

= 20%

(Wikipedia, 2012)

Perhitungan :


a. Volume Tangki, V = vo × τ V = =

laju total massa umpan masuk  waktu tinggal densitas campuran umpan 13.659,508 1 kg/jam × 1 jam 18,4109 kg/m 3

= 741,9242 m3 Faktor kelonggaran 20% = [(1 + 0,2) x 741,9242 m3}

Volume tangki, Vt

= 890,3090 m3 b. Diameter dan tinggi Tangki - Volume shell tangki (Vs) : Vs =

Asumsi: Ds : Hs = 1: 1

- Volume tutup tangki (Ve) Asumsi: Ds : He = 4 : 1

- Volume tangki (V) Vt = Vs + 2Ve

Ds = 9,4749 m Hs = 9,4749 m c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 9,4749 m = 373,0301 in Tinggi head, He =

1 x DS = 2,3687 m 4

Jadi total tinggi tangki, Ht = Hs + He = 11,8437 m d. Tebal shell tangki


(Perry,1997) di mana: t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) D = diameter dalam tangki (in) S = allowable stress = 18700 psia

(Peters et.al, 2004)

E = joint efficiency = 0,85


C = faktor korosi

= 0,035 in/tahun


n = umur tangki

= 10 tahun

Volume larutan = 741,9242 m3 Volume tangki = 890,3090 m3 Tinggi larutan dalam tangki =

= 9,8697 meter

Tekanan Hidrosatatik : PHidrostatik

=ρxgxh = 18,4109 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 9,8697 m = 1.780,7699 kPa = 0,2582 psia

Faktor keamanan = 20 % Poperasi

= 14,9542 psia

Maka, Pdesain

= 1,2 x (14,696 psia + 0,2582 psia) = 17,9451 psia

Tebal shell tangki:

= 0,014 m ≈ diambil 3/16 in e. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. f. Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk : propeler tiga daun Untuk agitator standar (Geankoplis, 2003), diperoleh : Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 x 9,4749 m = 3,1583 m


L/Da = 1/4

; L = 1/4 x 3,1583 m = 0,7895 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 3,1583 m = 0,6316 m

J/Dt = 1/10 ; J E/Da = 1

= 1/10 x 9,4749 m = 0,9475 m

; E = Da = 3,1583 m

dimana: Dt = diameter tangki Da = Diameter impeller L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle Kecepatan pengadukan, N = 0,5 putaran/detik Bilangan Reynold, NRe =

=

= 171,2173

P   ..N p .N 3 .Da5

Pers.3.4-2 (Geankoplis, 2003)

Berdasarkan gambar 10.5 c Wallas (1990), maka diperoleh Np = 2,1 P = (18,4109).(2,1).(0,53).( 3,15835) = 1.120,1709= 1,5021 hp Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak = 1,5021 hp / 0,8 = 1,8777 hp ≈ diambil 2 hp g. Menghitung Ukuran Jaket Pendingin Jumlah air pendingin (10oC) = 3.487.027,9 kg/jam Densitas air pendingin = 999,73 kg/m3 = 3.487,9696 m3/jam

Laju alir air pendingin (Qw) = Diameter dalam jaket (d)

= diameter dalam + (2 x tebal dinding ) = (373,0103 in) + 2 (0,5606 in ) = 374,1515 in = 9,5033 m

Tinggi jaket = tinggi reaktor = 11,8437 m Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter luar jaket (D) = 374,1515 in + ( 2 x 5 )in = 384,1514 in = 9,7574 m


Luas yang dilalui air pendingin ( A ) A=

π 4

=

π (9,75742 – 9,47492) = 3,8404 m2 4

Kecepatan air pendingin ( v ) m3/jam

v= Tebal dinding jaket ( tj )

Bahan Carbon Steel Plate tipe SA-285 grade C PHidrostatis

=ρxgxh = 18,4109 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 11,8437 m = 2.136,9238 Pa = 0,3099 psia

Pdesign = 1,2 x (0,3099 psia + 14,696 psia) = 17,6605 psia

≈ diambil 7/16 in 19. Pompa (L-222) Fungsi

: Memompa Larutan dari Reaktor ke Filter Press

Jenis



: 1 unit

Kondisi operasi :

Komponen

Tekanan masuk

= 101,325 kPa

= 2.116,2281 lbf/ft2

Tekanan keluar

= 101,325 kPa

= 2.116,2281 lbf/ft2

Temperatur

= 10 oC

= 283K

Laju alir massa (F)

= 17.088.8920 kg/jam = 10,4652 lbm/s

Laju massa (kg/jam)

Ca(OH)2Mg(OH)2 16,8705 CaMg(CO3 )2 2,3540 CaCO3 1.265,2880 MgHCO3 1.543,6511 H2O 10.831,3448 Total 13.659,5084

BM (kg/kmol)

132 184 100 1 18 -

Densitas (kg/m3)

Viskositas (cp)

Volume (m3)

998,38 2676 2830 1850 995,68 -

14,3102 0,0169 0,0009 0,4471 550,0000 0,8344 0,8007 10,8783 12,1776

n x (kmol) (Fraksi mol) 0,1598 0 0,0160 0 15,8295 0,0202 15,8295 0,0202 752,8158 0,9594 1


Densitas () =

= 1.121,6894 kg/m3

=

= 70,0246 lbm/ft3

Viskositas () =

(Wikipedia, 2012)

= 0,8345 cP = 0,0006 lbm/ft.s F 8,3651 lb m /sec  0,1195 ft3/s Laju alir volumetrik, Q   3 ρ 70,0246 lb m / ft Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 2,5 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 2,4690 in

= 0,2058 ft

Diameter Luar (OD)

: 2,875 in

= 0,2396 ft


: 0,0332 ft2


0,1195 ft 3 / s = 3,5960 ft/s 0,0332 ft 2


=

 v D 

(70,0246 lbm / ft 3 )(3,5960 ft / s)(0,2058 ft ) 0,006 lbm/ft.s


(Geankoplis, 1997)



, Pressure head




Diambil 1 hp

20. Filter Press (H-310) Fungsi

: memisahkan padatan dari hasil Reaktor I

Jenis

: plate and frame filter press

Bahan Konstruksi

: Carbon Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi

: Temperatur Tekanan

Laju umpan

= 30°C = 1 atm

: 17.088,8919 kg/jam

Filtrat Laju alir (kg/jam)

 (kg/m3)

MgHCO3 1.466,4685 H2O 10.289,7775 Ca(OH)2Mg(OH)2 16,0269 Total 11.772,2729 Laju alir filtrat = 11.772,2729 kg/jam

1850 998,0000 998,3800 -

Bahan

Volume (m3/jam) 0,7927 10,3104 0,0161 11,1013

Volume filtrat = 11,1013 m3

= 1.058,7398 kg/m3

Densitas filtrat = Cake Bahan MgHCO3 H2O Ca(OH)2Mg(OH)2 CaCO3 CaMg(CO)3 Total

Laju alir (kg/jam) 77,1825 541,5672 0,8435 1.265,2877 2,3540 1.887,2350

 (kg/m3)    1,8730 2.676,0000 -

Volume (m3/jam) 0,1403 0,5427 675,5407 0,0009 676,2245 1.352,4491


Laju alir cake = 1.887,2350 kg/jam Volume cake = 1.352,4491 m3 Densitas cake

= 1,3954 kg/m3

=

Luas penyaringan efektif dihitung dengan menggunakan persamaan : = (Vf + ε x L x A) ρf

L x A (1-ε)ρc

(Foust, 1979)

dimana: L = tebal cake pada frame (m) A = luas penyaringan efektif (m2) ε

= porositas partikel (1- (1,3954/1.058,7398)) = 0,9986

ρc = densitas cake (kg/m3) W = fraksi massa cake dalam umpan Vf = volume filtrat hasil penyaringan (m3) ρf = densiats filtrat (kg/m3) Direncanakan luas penyaringan efektif filter press untuk waktu proses 1 jam W=

= 0,1381

Tebal cake pada frame diasumsikan = 6 cm = 0,06 m Bila direncanakan setiap plate mempunyai luas 1m2 maka luas efektif penyaringan = 0,06A(1–0,9984)1,3984 = [12,9928+(0,06. 0,9984A)]906,9642[0,1381/(1-1381)] 1.887,2349 = 10,1702A – 0,00011A A

= 185,5655

Faktor keamanan = 10 % Maka luas plate A

= ( 1,1 ) 185,5655 = 204,1221 m2

Jumlah plate (n) = 204,1221 m2/ 1 m2/buah = 204,1221 buah Maka diambil jumlah plate = 205 buah Jumlah frame = jumlah plate = 205 buah


21. Pompa (L-312) Fungsi

: Memompa Larutan dari Filter Press ke Dekanter

Jenis



: 1 unit


= 101,325 kPa

= 2.116,2281 lbf/ft2

Tekanan keluar

= 101,325 kPa

= 2.116,2281 lbf/ft2

Temperatur

= 10 oC

= 283K

Laju alir massa (F)

= 14.727,8438 kg/jam = 9,0193 lbm/s

Laju alir (kg/jam)

Komponen

BM  (kg/kmol) (kg/m3)

1.466,4686 MgHCO3 10.289,7775 H2O Ca(OH)2Mg(OH)2 16,0269 Total

11.772,2730

Densitas () =

=

122 18 132 -

1850 998 998,38 -

Volume (m3/jam)

Viskositas (cp)

0,7927 10,2926 0,0161 11,1013

560 0,8007 14,312 -

= 1.060,4414 kg/m3

n (kmol)

12,02 0,0206 571,65 0,9792 0,12 0,0002 1

= 66,2010 lbm/ft3

Viskositas () =

(Wikipedia, 2012)

= 0,8177 cP = 0,0005 lbm/ft.s Laju alir volumetrik, Q 

F 7,2093 lb m /sec   0,1089 ft3/s ρ 66,2010 lb m / ft 3

Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 2,5 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 2,4690 in

= 0,2058 ft

Diameter Luar (OD)

: 2,875 in

= 0,2396 ft


: 0,0332 ft2

x (Fraksi mol)

0,1089 ft 3 / s Kecepatan linear, v = Q/A = = 3,2782 ft/s 0,0332 ft 2



 v D  =



(Geankoplis, 1997)



,Pressure head

= 25 + 0 + 0 + 1,4009 = 26,4009 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80 


≈ diambil 0,5 hp 22. Dekanter (H-330) Fungsi

: memisahkan MgHCO3, Ca(OH)2Mg(OH)2, dan H2O berdasarkan perbedaan densitas

Bentuk

: Horizontal cylindrical decanter vessel

Bahan

: Carbon Steel SA –285 Grade C

Jumlah

: 1 unit

Data: Kondisi operasi :


Temperatur

= 10 oC

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia

Komponen Ca(OH)2Mg(OH)2 MgHCO3 H2O Total

Laju massa (kg/jam)

BM (kg/kmol)

1.466,4686 10.289,7775 16,0269 11.772,2730

122 18 132

Densitas () =

=

Densitas (kg/m3)

-

Viskositas (cp)

Volume (m3)

0,7927 10,2926 0,0161 11,1013

560 0,8007 14,312 -

1850 998 998,38 -

= 1.060,4414 kg/m3

Viskositas () =

n (kmol)

x (Fraksi mol)

0,12 12,02 571,65 -

0,0206 0,9792 0,0002 1

= 66,2010 lbm/ft3 (Wikipedia, 2012)

= 1,059 cP = 0,0005 lbm/ft.s Lapisan Bawah (A) Terdiri dari MgHCO3, Ca(OH)2Mg(OH)2, dan H2O Laju Massa A = 1.476,7742 kg/jam Densitas lapisan bawah (heavy) : ρ campuran = 1.839,0845 kg/m3 = 114,81 lbm/ft3 Lapisan Atas (B) Terdiri dari Ca(OH)2Mg(OH)2 dan H2O Laju Massa B = 10.295,4986 kg/jam Densitas lapisan atas (light) : ρ campuran = 999,7278 kg/m3 = 62,4108 lbm/ft3 Perhitungan waktu pemisahan : t=

6,24   A  B

(McCabe, 1994)

dimana : t

= waktu paruh (jam)

ρA, ρB = densitas zat cair A dan B (lbm/ft3) µ

= viskositas fasa kontinu (cp)

Maka : t=

6,24 (1,059) = 0,1261 jam 114,81  62,4108


Desain Tangki Dekanter Menggunakan langkah-langkah perhitungan yang analog dengan dekanter sebelumnya, diperoleh: a.

Volume tangki Volume larutan (Vl) =

=

= 1,4 m3 Dekanter 98% penuh, maka volume dekanter yang diperlukan : = 1,4/0,98 = 1,4294 m3 Volume tangki (V) = volume larutan = 1,4294 m3 b.

Diameter dan Tinggi Shell Volume shell (Vs)

= 1/4πD2Hs

Sehingga, Vs

= 5/4πD3

(Hs:D=5:1)

Volume tutup tangki (Ve) = 1/24πD3 V= Vs + 2Ve 1,4294 = 5/4πD3 + 2.1/24πD3 = 16/12 πD3

= 0,6989 m = 27,5172 in

D=

Hs = 5 x D = 5 x 0,6989 = 3,4946 m = 137,5861 in c.

Tebal Shell Tangki Hc =

Vl x D = 0,6849 m Vt

Tekanan hidrostatik : P=xgxh = 1(060,4414 kg/m3).(9,8 m/s2).(0,6849 m) = 7.118,3133 Pa = 1,0324 psi Faktor kelongaran = 5 % Poperasi

= Po + Phidrostatik

Poperasi

= 14,696 psi + 1,0324 psi = 15,7284 psi

Pdesign

= 1,05 x Poperasi = 1,05 x 15,7284 psi = 16,5148 psi = 113,8654 kPa

Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade C -

Allowable working stress (S) = 13.700 psia

(Walas, 1990)

= 94.458,2120 kPa -


= 0,85



-


= 0,02 in/tahun

(Perry,1999)

= 0,000508 m/tahun Tebal shell tangki:

= 0,0055 m = 0,21951 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

(Brownell & Young, 1959)

d. Diameter, tinggi dan tebal tutup tangki Diameter tutup = diameter tangki = 0,6989 m Rasio axis = 2 : 1 Tinggi tutup =

1  0,6989  2 2

   0,1747 m 

Tebal tutup = tebal tangki = 1/4 in e. Perhitungan lubang keluaran zat cair Tinggi zat cair, ZT = 0,6849 m Tinggi zat cair berat, ZA1 =

1.476,7742 x 0,6849 = 0,0859 m 11.772,2730

Dari Warren L. McCabe, 1994, ZA1

=

Z A2  Z T (  B /  A ) 1  B /  A

0,0859 =

Z A2  0,6849 (999,7278 / 1.839,0845 ) 1 (999,7278 / 1.839,0845 )

ZA2

= 0,4115 m

23. Reaktor (R-320) Fungsi

: tempat terjadinya reaksi pembentukan MgCO3

Jenis

: Continuous Reactor

Bentuk


Bahan Konstruksi

: Stainless Steel SA-240 grade S tipe 304

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi

: Temperatur Tekanan

= 150°C = 1 atm = 14,696 psia


Komponen Ca(OH2Mg(OH)2 MgHCO3 H2O Total

Laju BM Densitas Viskositas Volume massa (kg/kmol) (kg/m3) (cp) (m3) (kg/jam) 0,0160 132 998,38 14,3102 0,0000 1.466,4685 122 1.850,00 550,0000 0,7927 10,2897 18 947,38 0,0838 0,0109 1.476,7742 564,3940 0,8036


=

n (kmol)

x (Fraksi mol) 0,00 0 12,02 0,9546 0,57 0,0454 1

=

= 1.837,7827 kg/m3 = 114,7287 lbm/ft3 (Wikipedia, 2012)

Viskositas campuran (µcampuran) =


= 1,84 cp = 0,0012 lbm/ft.s = 1 jam

Faktor Keamanan

= 20%

Perhitungan : a. Volume Tangki, V = vo × τ V = =

laju total massa umpan masuk  waktu tinggal densitas campuran umpan 1.476,7742 kg/jam × 1 jam 1.837,7827 kg/m 3

= 0,8035 m3 Faktor kelonggaran 20% Volume tangki, Vt

= [(1 + 0,2) x 0,8035 m3 } = 0,9642 m3

b. Diameter dan tinggi Tangki Volume shell tangki (Vs) : Vs =

Asumsi: Ds : Hs = 1: 1

- Volume tutup tangki (Ve) Asumsi: Ds : He = 4 : 1

- Volume tangki (V) Vt = Vs + 2Ve


Ds = 0,973 m = 38,3087 in = 3,1923 ft Hs = 0,973 m = 38,3087 in = 3,1923 ft c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 0,973 m Tinggi head, He =

1 x DS = 0,2432 m 4

Jadi total tinggi tangki, Ht = Hs + 2He = 1,4595 m d. Tebal shell tangki (Perry,1997) di mana: t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) D = diameter dalam tangki (in) S = allowable stress = 18700 psia


E = joint efficiency = 0,85


C = faktor korosi

= 0,035 in/tahun


n = umur tangki

= 10 tahun

Volume larutan = 1,0053 m3 Volume tangki = 1,2063 m3 Tinggi larutan dalam tangki = 1,3105 m Tekanan Hidrosatatik : PHidrostatik

=ρxgxh = 1.837,7827 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 1,2163 m =21.905,9054 = 3,1771 psia

Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesain

= 1,2 x (14,696 psia + 3,1771 psia) = 21,4478 psia

Tebal shell tangki:


Maka tebal shell standar yang digunakan = 9/16 in (Brownell & Young,1959) e. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Maka tebal shell standar yang digunakan = 9/16 in (Brownell & Young,1959) f.

Menghitung Ukuran Jaket Pemanas

Jumlah steam dibutuhkan (180oC) = 438,5773 kg/jam Densitas air pendingin = 908,83 kg/m3 Laju alir air pendingin (Qw) = Diameter dalam jaket (d)

= 0,4825 m3/jam

= diameter dalam + (2 x tebal dinding ) = 43,5587 in = 1,1063 m

Tinggi jaket = tinggi reaktor = 1,4595 m Asumsi tebal jaket = 5 in Diameter luar jaket (D) = 43,5587 in + ( 2 x 5 )in = 53,5587 in = 1,3603 m Luas yang dilalui air pendingin ( A ) A=

π 4

=

π (1,36032 – 1,10632) = 0,4918 m2 4

Kecepatan air pendingin ( v ) v= Tebal dinding jaket ( tj ) Bahan Carbon Steel Plate tipe SA-285 grade C PHidrostatis

=ρxgxh =26.287,0865 Pa = 3,8126 psia

Pdesign = 1,2 x (3,8126 psia + 14,696 psia) = 22,2103 psia

≈ diambil 3/16 in



: Memindahkan MgCO3 dari Reaktor R-320 ke Silo produk

Jenis



: 1 unit


= 30°C

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia

Densitas Produk

= 304,1286 kg/m3


= 1.010,1724 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20 %


= (1+0,2) x 1.010,1724 kg/jam

(Anonim,2011)


= sesuai tinggi silo = 18,77 m

Ukuran bucket

= 6 x 4 x 4,25 in

Jarak antar bucket

= 12 in = 0,304 m

Kecepatan bucket

= 225 ft/menit = 1,143 m/s

Kecepatan putaran

= 43 rpm

Lebar belt

= 7 in = 0,177 m



= daya (kW)

m = Kapasitas Elevator (kg/s) ∆Z = Tinggi Bucket Elevator (m) P = 0,07(0,421 kg/jam).(18,77 m) = 0,6618 kW = 0,8875 hp ≈ diambil 1 hp

25. Silo (F-340) Fungsi

: menyimpan produk MgCO3 selama 7 hari


Bentuk

: silinder tegak dengan conical bottom head

Bahan konstruksi : SA 240 grade C Jumlah

: 1 unit

Waktu tinggal

: 7 hari

Perhitungan: Laju alir

= 1.010,1724 kg/jam

Densitas

= 304,1286 kg/m3

(Anonim,2011)

a. Kapasitas untuk waktu tinggal W= Wa . 7 hari = 1.010,1724 kg/jam x 7 hari x 24 jam/1 hari = 169.708,9632 kg Volume Padatan  

W rho 169.708,9632 kg 304,1286 kg / m 3

= 558,0171 m3 Over design : 20 % V = 1,20 x 558,0171 m3 = 669,6205 m3 b. Diameter shell Dari Gambar 7.20 Perry,1997 diambil sudut friksi Ф = 30 o sudut slope θ = 15 o diameter bukaan bawah dihitung dengan persamaan 26.25

m

(McCabe, 1994)

 D  Do n 6,288 tan  m  23,16)( D p  1,889)  44,9

dimana: m

= laju alir zat padat

Do

= diameter bukaan

α m = sudut friksi Dp

= diameter partikel = 0,0015 cm = 0,0005 in

D

= densitas

n

= 3,1


1.010,1724 =

304,1286 x D n O (6,288 tan 30  23,16)(0,0015  1,889)  44,9

Do3,1

= 19,0895

Do

= 2,5891 m

diambil H : 3 D h1 = h2 2 h2 = 3 D h1 = 1,5 D h2 = 1,5 D 2

Volume Cone

  D D =  o    h2 3 2 2

(McCabe, 1994) 2

  2,7832 D  = x   x1,5 D 3  2 2 = 14839D3 Volume Shell

=

 2 .D .h1 4

=

 2 D 1,5D 4

= 1,1775D3 Volume Silo = Volume Cone + Volume Shell 669,6205 m3 = 1,4839D3+ 1,775D3 diperoleh D = 6,2573 m = 20,5294 ft h1 = h2 = 1,5 D = 1,5 x 20,5294 ft = 30,7941 ft tinggi total = 61,5883 ft = 18,7721 m

c. Tebal dinding silo

t

  (12D)   H  1 c 2  f   144

dengan , t = tebal shell , in c = faktor korosi, 0,125 in D = diameter tangki ,ft = 20,5294 ft


H = tinggi tangki, ft = 61,5883 ft f = allowable stress, 18750 psi E = efisiensi sambungan ; 0,85 ρ = rapat massa, 18,9866 lb / ft3

t

18,9866 x (12 x 20,5294) x(651,5883  1)  0,125 2 x18750x 0,85 x144

= 0,1867 in dipakai tebal standart 3/16 in

26. Silo CaCO3 (F-311) Fungsi

: menyimpan limbah CaCO3 selama 1 hari

Bentuk

: silinder tegak dengan conical bottom head

Bahan konstruksi : SA 240 grade C Jumlah

: 1 unit

Waktu tinggal

: 1 hari

Perhitungan:

a.

Laju alir

= 1.887,2351 kg/jam

Densitas

= 1,3954 kg/m3

(Anonim,2011)

Kapasitas untuk waktu tinggal W= Wa . 1 hari = 2.361,0481 kg/jam x 1 hari x 24 jam/1 hari = 1,887,2351 kg Volume Padatan  

W rho 1.887,2351 kg 1,3954 kg / m 3

= 32.454,0442 m3 Over design : 20 % V = 1,20 x 32.454,0442 m3 = 38.944,8539 m3 b. Diameter shell Dari Gambar 7.20 Perry,1997


diambil sudut friksi Ф = 30 o sudut slope θ = 15 o diameter bukaan bawah dihitung dengan persamaan 26.25

(McCabe, 1994)

 D  Do n m 6,288 tan  m  23,16)( D p  1,889)  44,9 dimana: m

= laju alir zat padat

Do

= diameter bukaan

α m = sudut friksi Dp

= diameter partikel = 0,0015 cm = 0,0005 in

D

= densitas

N

= 3,1

1.887,2351 =

304,1286 x D n O (6,288 tan 30  23,16)(0,0015  1,889)  44,9

Do3,1

= 4.554,7068

Do

= 15,1407 in = 0,3845 m

diambil H : 3 D h1 = h2 2 h2 = 3 D h1 = 1,5 D h2 = 1,5 D 2

Volume Cone

=

  Do D     h2  3 2 2

(McCabe, 1994) 2

  0,4134 D  = x   x1,5 D 3  2 2 = 0,7836D3 Volume Shell

=

 2 .D .h1 4

=

 2 D 1,5D 4

= 1,1775D3 Volume Silo = Volume Cone + Volume Shell


38.454,0442 m3 = 0,7836D3+ 1,775D3 diperoleh D = 26,3423 m = 86,4250 ft h1 = h2 = 1,5 D = 1,5 x 86,4250 ft = 129,6375 ft tinggi total = 259,2750 ft = 79,0270 m c. Tebal dinding silo

t

  (12D)   H  1 c 2  f   144

dengan , t = tebal shell , in c = faktor korosi, 0,125 in D = diameter tangki ,ft = 92,5615 ft H = tinggi tangki, ft = 277,6847 ft f = allowable stress, 18750 psi E = efisiensi sambungan ; 0,85 ρ = rapat massa, 0,0871 lb / ft3

t

0,0871x (12 x 86,4250) x(259,2750  1)  0,125 2 x18750x 0,85x144

= 0,1300 in = 0,0033 m ≈ diambil 3/16 in 27. Blower (G-321) Fungsi

: mengarahkan aliran gas CO2 dan H2O ke Separator

Jenis

: blower sentrifugal

Bahan konstruksi

: Stainless Steel

Laju alir massa, F

: 583,74792 kg/jam

Temperatur

: 150oC

Komponen H2O CO2 Total

laju alir (kg/jam) 226,438 240,164 466,602

ρ (kg/m3) 908,38 1,873

=

V (m3) 0,249 128,224 128,474

= 3,6318 kg/m3

Densitas campuran

=

Laju alir volumetrik gas (Q)

= 466,602 /3,6318


= 128,474 m3/jam = 75,6167 ft3/min Efisiensi blower,  = 70 

(Walas, 1990)

Daya blower dapat dihitung dengan persamaan,

(Perry&Green,1997) ≈ 0,5 hp

28. Blower (G-132) Fungsi

: mengarahkan aliran gas CO2 ke Separator

Jenis

: blower sentrifugal

Bahan konstruksi

: Stainless Steel

Laju alir massa, F

: 1.124,7002 kg/jam

Temperatur

: 900oC

Densitas campuran

: 1,873 kg/m3

Laju alir volumetrik gas (Q)

(Anonim,2011)

= 1.124,7002 ÷ 1,873 = 600,4806 m3/jam = 353,4295 ft3/min

Efisiensi blower,  = 70 

(Walas, 1990)

Daya blower dapat dihitung dengan persamaan,

(Perry&Green,1997)

29. Knock Out Drum (H-224) Fungsi

: Memisahkan fasa gas CO2 dan H2O cair

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi

: Stainless Steel SA-240 grade M tipe 316

Jenis sambungan

: Double welded butt joints

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi: Temperatur

= 30°C

Tekanan

= 1 atm

Laju alir massa gas CO2, Fg

= 240,1642 kg/jam = 529,4707 lbm/jam

Densitas gas CO2, ρg

= 0,1169 lbm/ft3

Laju alir massa cairan, Fl

= 226,4379 kg/jam

= 499,2088 lbm/jam


Densitas cairan, ρl

= 995,7983 kg/m3

Liquid holdup

= 10 menit

Faktor kelonggaran

= 20%

= 62,1599 lbm/ft3

Perhitungan: Knock-out drum (kosong)

Dipakai diameter drum sebesar 1 ft = 0,304 m. Dari Fig. 18.6 (Walas, 1990, hal. 617), vapor space minimum 3 ft. Tinggi cairan:

L

= Lliq + 3 = 1,7042 + 3 = 4,7042 ft

L/D = 4,7042/ 1 = 4,7042 ft Efisiensi sebenarnya dari kondisi proses:

nilai x memenuhi batasan nilai 0,04 ≦ x ≦ 6, sehingga nilai K dapat digunakan untuk menentukan ketebalan mesh pad yang digunakan. K

= - 0,0073+(0,263/((x1,294)+0,573)

K

= 0,4392

K

= 0,021 + 0,0325 h

(Walas, 1990)

(Walas, 1990)

0,4392 = 0,021 + 0,0325 h h

= 12,8688 in = 0,3268 m

Efisiensi mesh deentrainment untuk K = 0,43 adalah 99%

(Walas, 1990)


Dengan mesh deentrainer

Dengan support rings 2 in, pad akan berdiameter Dpad = 6,3282 + 2 (2) = 10,3282 in ≈ 10,5 in Perhitungan selanjutnya menggunakan D = 1 ft dari hasil perhitungan rancangan knock-out drum kosong. L

= Lliq + D = 0,8252 + 1 = 1,8252 ft

L/D = 1,8252/ 1 = 1,8252 Nilai L/D di atas 3-5 (sesuai persyaratan)

(Walas, 1990)

L = 1,8252 x 1 = 2,0660 ft Tebal shell tangki : PHidrostatik = l × g × h = 995,68 kg/m3 × 9,8 m/s2 × 0,3268 m = 3189,4816 kPa = 462,595psia Pmaks.

= P operasi + P standar

(Walas, 1990)

= 462,595 psi + 14,696 psia = 477,2910 psia Faktor kelonggaran = 20 % Pdesain

= (1,2) (Pmaks.) = 1,2 (477,2910) = 577,7492 psi = 3948,9684 kPa

Direncanakan bahan konstruksi Stainless Steel SA-240 grade M tipe 316 - Allowable working stress (S)

= 18.700 psia

(Walas, 1990)

= 128.932,012 kPa - Joint efficiency (E)

= 0,85

- Corossion allowance (C)

= 0,35 in

(Peters, et.al., 2004) (Walas, 1990)

= 0,0089 m Tebal shell tangki:


= 3,5184 in = 0,0893 m Tebal tutup tangki sama dengan tebal shell = 3,5184 in = 0,0893 m.

30. Kondensor Keluaran Reaktor II (E-225)

Fungsi : menurunkan temperatur gas keluaran reaktor II sebelum dimasukkan ke Reaktor I Jenis

: Double Pipe Exchanger

Dipakai : Pipa IPS 2 x 1 ¼ in schedule 40, panjang = 20 ft Jumlah : 1 unit Fluida panas Laju alir bahan masuk = 466,6019 kg/jam = 1.028,6865 lbm/jam Temperatur awal (T1) = 150 °C = 302 °F Temperatur akhir (T2) = 30 0C = 86 °F Fluida dingin Laju alir cairan masuk = 7.474,84 kg/jam = 16.479,2864 lbm/jam Temperatur awal (t1)

= 10 °C = 50 °F

Temperatur akhir (t2)

= 30 °C = 86 °F

Panas yang diserap (Q) = 625.718,82 kJ/jam = 593.064,6772 btu/jam (1)

t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas

T2 = 86 F

Temperatur yang lebih tinggi Temperatur yang lebih rendah

T1 – T2 = 216 F

Selisih

T1 = 150 F

LMTD 

Fluida dingin

Selisih

t2 = 86 F

t1 = 216 F

t1 = 50 F

t2 = 36 F

t2 – t1 = 36 F

t2 – t1 = -180 F

Δt 2  Δt 1 - 180  100,46 F  Δt 2   36   ln  ln  216  Δt  1

LMTD = ∆t = 100,46 F (2)

Tc dan tc


Tc 

T1  T2 150  86  194 F 2 2

tc 

t 1  t 2 50  86   68 F 2 2

Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi: -

Jenis Pipa = 2 x 1 ¼ in IPS, schedule 40

-

Panjang tube (L) = 20 ft = 6,096 m

-

Diameter luar pipa dalam (D1) = 1,66 in = 0,1383 ft

-

Diameter dalam annulus (D2) = 2,067 in = 0,17225 ft

(3) Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, cooler untuk fluida dingin air dan fluida panas gas, diperoleh UD = 2-50, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003 Diambil UD = 50 btu/jamft2F Luas permukaan untuk perpindahan panas, A

Q 593.064,6772 btu/jam   118,0699 ft 2 btu U D  Δt 50  100,46 o F jam  ft 2 o F

Karena A < 200 ft2, maka dipakai HE jenis double pipe exchanger. Fluida panas : Annulus, gas (4)

Flow Area (aa)

= 0,0083 ft2 Diameter ekivalen (Da) = = 0,0761 ft (5) Kecepatan massa (Ga)

(6)

Ga 

W aa

Ga 

1.028,6865 lbm  124.400,4825 0,0083 jam  ft 2

(Pers. (7.2), Kern)

Bilangan Reynold Pada Tc = 194 F  = 0,0153 cP = 0,0372 lbm/ft2jam

(Gbr. 15, Kern)


Rea 

D G a a μ

Rea 

0,0761  124.400,4825  254.768,6275 0,0372

(Pers. (7.3), Kern)

(7) Nilai jH dari Gambar 24, Kern (1965), diperoleh jH = 500 (8) Pada Tc = 194 °F c = 0,668 btu/lbm°F k = 0,0130 btu/jam.ft°F (9)

k  c μ   ho  jH   Da  k 

1

3



a

(Pers. (6.15b), Kern)

Nilai a = 1 ho = 500 x

x 1 = 85,6525 btu/jam.ft2.0F

Fluida dingin : inner pipe, air (4) Flow area (ap) D = Diameter dalam pipa = 1,38 in = 0,115 ft ap 

 ( D 2 ) 3,14.(0,115 2 )   0,0104 ft 2 4 4

(5) Kecepatan massa Gp 

w ap

Gp 

lbm 16.479,2864  1.587.351,3405 0,0104 jam  ft 2

(Pers. (7.2), Kern)

(6) Bilangan Reynold Pada tc = 68 F  = 1,03 cP = 2,4917 lbm/ft2jam

Re p 

D  Gp μ

Rep 

0,115  1.587.351,3405  73.262,1833 2,4917



(7) Nilai jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 190 Pada tc = 68 F

(8)

c = 1 btu/lbmF

(Gbr. 3, Kern)

k = 0,34 btu/jam.ft.oF 1 1  c    3  1  2, 4917  3  1,9367      k   0,34  1 k c  3 h  jH      i D  k 

(9)

(Tabel 5, Kern)


Dengan nilai s = 1

0,34 h  190  1,9367  1 1.097,5278 btu / jam. ft 2 .o F i 0,115 (10)

h

io

ID 0,115 h   1.097,5278  i OD 0,138

hio = 912,4026 Kembali ke annulus (10) Clean Overall coefficient, UC h  h o 912,4026  85,6525 U c  io  h  h o 912,4026  85,6525 io

(Pers.(6.7), Kern)

 79,4520 btu/jam  ft 2  F (14)

Design overall coefficient, UD

, Rd yang dibolehkan 0,004 =

+ 0,004

UD = 60,2910 btu/jam.ft2.0F (15)

Luas permukaan yang dibolehkan ( A ) = 97,9166 ft2 Dari. Tabel 11 Apendix Kern, untuk 1 ¼ in IPS, external surface = 0,435 lin Panjang yang dibolehkan =

= 225,0956 lin ft,dipakai 240 lin ft


Berarti dibutuhkan 12 x 20 ft hairpin. Luas permukaan Aktual (Aa)= 240 lin ft x 0,435 ft = 104,4 ft2

(16)

=

Desain UD aktual =

56,5468 btu/jam.ft2.0F

Faktor pengotor, Rd R

d



UC  U D U  UD C



56,5468  60,2910  0,0051 56,5468  60,2910

(Pers. (6.10),

Kern) Rd hitung ≥ Rd batas (0,003), maka spesifikasi cooler dapat diterima.

Pressure drop Fluida panas : Gas, Annulus (1)

Nilai Re’ untuk pressure drop Da’ = (D2 – D1) = (0,17225 -0,1383) = 0,0339 ft = 113.473,5502 (pers. 3.47b,Kern) f = 0,0054 s = 1,145

(tabel 6, Kern)

ρ = 62,5 x 1,145 = 71,5625 (2)

ΔFa 

2 4. f  G a  L 2. 3,14.  108. 2 . D ' a

ΔFa 

2 40,0054124.400,4825 (240) 2. 4,18  108 71,56252 0,0039





 0,5615 psi (3)

V= F1 = 4 x ∆Pa =

=

= 0,4828 fps = 12 x =

= 22,5239 = 0,5190 psi

∆Pa yag diijinkan < 2 psi


Fluida dingin : air, inner pipe (1)

Untuk Rep = 73.262,1833 (pers. 3.47b,Kern) f = 0,0058 s=1

(tabel 6, Kern)

ρ = 62,5 x 1 = 62,5

2 4. f  G p  L ΔFp  2. 3,14.  10 9. 2 . D

(2)

2 40,00581.587.351,3405 (480) ΔFp  2. 4,18  108 62,52 0,115





 3,7935 psi F   2  p ΔPp  144

(3)

ΔPp 


3,793562,52

144  1,6465 psi

Pp yang diperbolehkan < 10 psi 31. Pompa (L-332)

Fungsi

: Memompa Larutan dari Dekanter ke Reaktor II

Jenis



: 1 unit


= 101,325 kPa

= 2.116,2281 lbf/ft2

Tekanan keluar

= 101,325 kPa

= 2.116,2281 lbf/ft2

Temperatur

= 30 oC

= 303 K

Laju alir massa (F)

= 1.476,7742 kg/jam = 0,9044 lbm/s

Komponen MgHCO3 H2O

laju alir (kg/jam) 1.466,4685 10,2897

BM (kg/kmol)

Densitas (kg/m3)

Viskositas (cp)

122 18

1.850 999,73

560 1,0377

Volume (m3) 0,793 0,010

n (kmol) 12,020 0,572


x (Fraksi mol) 0,954 0,045

Ca(OH)2Mg(OH) Total

0,0160

132

1.476,7742

Densitas () =

998,38 -

-

14,3120 -

0,000 0,803

0,0001 -

=1.839,0844 kg/m3= 114,81 lbm/ft

=

Viskositas () =

(Wikipedia, 2012)

= 22 cP = 0,0148 lbm/ft.s Laju alir volumetrik, Q 

F 0,9044 lb m /sec   0,0079 ft3/s 3 ρ 114,81 lb m / ft

Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 2,5 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 2,4690 in

= 0,2058 ft

Diameter Luar (OD)

: 2,875 in

= 0,2396 ft 2


: 0,0332 ft


0,0079 ft 3 / s = 0,2371 ft/s 0,0332 ft 2

 v D 



=

= 378,869 (Laminar karena Nre<2100) =

= 0,0422

Faktor gesekan,

Tinggi pemompaan, z = 50 ft ∑F = 0,0413 ft.lbf/lbm ,velocity head


0,000 1


(Peters et.al., 2004) = 0,1029 hp ≈ diambil 0,25 hp


: Memindahkan Cake dari Filter Press ke Silo

Jenis



: 1 unit


= 30°C

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia

Densitas Produk

= 1,3954 kg/m3


= 1.887,2349 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20 %


= (1+0,2) x 1.887,2349 kg/jam

(Anonim,2011)


= sesuai tinggi silo = 80 m

Ukuran bucket

= 6 x 4 x 4,25 in

Jarak antar bucket

= 12 in = 0,304 m

Kecepatan bucket

= 225 ft/menit = 1,143 m/s

Kecepatan putaran

= 43 rpm

Lebar belt

= 7 in = 0,177 m

Perhitungan Daya yang dibutuhkan :


P = 0,07m0,63∆Z Dimana : P


= daya (kW)

m = Kapasitas Elevator (kg/s) ∆Z = Tinggi Bucket Elevator (m) P = 0,07(0,629 kg/jam).(80 m) = 4,1818 kW = 5,607 hp ≈ diambil 7,34 hp


LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS ( PENGOLAHAN AIR ) LD.1 Screening (SC) Fungsi

: menyaring partikel-partikel padat yang besar

Jenis

: bar screen

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: stainless steel

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 30ºC

- Densitas air (ρ)

: 995,68 kg/m3 = 62,15 lbm/ft3

- Laju alir massa (F)

: 153.313,5811 kg/jam = 93,889 lbm/detik

Laju alir volumetrik (Q)

=

(Geankoplis, 2003)

153.313,5811 kg / jam  1 jam / 3600 s 995,68 kg / m 3

= 0,0428 m3/s Dari

tabel 5.1 Physical-Chemical Treatment of Water and Wastewater (2002),

direncanakan: -

Ukuran bar : Lebar

= 5 mm

Tebal

= 20 mm

Slope

= 30º

Bar clear spacing : 20 mm -

Direncanakan ukuran ukuran screening Panjang

=2m

Lebar

=2m

Misalkan, jumlah bar = x Maka, 20 x + 20 (x + 1)

= 2.000

40 x

= 1980

x

= 49,5 buah  50 buah

Luas bukaan (A2) = 20 (50 + 1) (2000) = 2.040.000 mm2 = 2,04 m2


Asumsi, Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd (coeffisient of discharge) = 0,6 dan 30% screen tersumbat

(Metcalf dan Eddy,

1991). Head loss (h)

=

Q2 (0,0428) 2  2 2 2 (9,8) (0,6) 2 (2,04) 2 2 g Cd A 2

= 6,2301.10-5 m dari air

Gambar LD-1: Sketsa sebagian bar screen , satuan mm (dilihat dari atas)

LD.2 Pompa Screening (P-01) Fungsi

: memompa air dari sungai ke bak pengendapan

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: commercial steel

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 30C

- Densitas air ()

: 995,68 kg/m3 = 62,15 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)

- Viskositas air ()

: 0,8007 cP = 0,0005 lbm/fts

(Geankoplis, 2003)


: 153.313,5811 kg/jam = 93,889 lbm/detik

Laju alir volumetrik, Q 

F 93,889 lb m /detik  = 1,5105 ft3/s = 0,0428 m3/s 3 ρ 62,15 lb m /ft


a. Desain pompa = 3,9  Q0,45  0,13

Diameter optimum, De

(Walas, 1988)

= 3,9  (1,5105 ft3/s)0,45 (62,15 lbm/ ft3)0,13 = 8,0319 in Digunakan pipa dengan spesifikasi : - Ukuran pipa nominal

= 8 in

(Geankoplis, 2003)

- Schedule pipa

= 40

- Diameter dalam (ID)

= 7,981 in = 0,6651 ft

- Diameter luar (OD)

= 8,625 in = 0,7188 ft

- Luas penampang dalam (At) = 0,3474 ft2 - Bahan konstruksi

= commercial steel

Q 1,5105 ft 3 /s Kecepatan linier, v    4,3479 ft/s At 0,3474 ft 2 Bilangan Reynold : N Re 





ρ v D 62,15 lb m / ft 3 4,3479 ft/s 0,6651 ft    334.057,9449 μ 0,0005 lb m /ft.s

Aliran adalah turbulen, maka dari gambar 2.10-3 Halaman 94, Geankoplis, 2003 diperoleh ε (commercial steel) = 4,6.10-5 m = 1,5 x 10-4 ft

 1,5.10 4 ft   0,0002 D 0,06 ft Friction factor, f = 0,0035

(gambar2.10-3,Geankoplis 2003)

b. Friction loss 1 sharp edge exit :

hc

 A  v2 4,3479 2 = 0,55 1  2  = 0,55 (1  0) 2(1)(32,174)  A1  2  gc

= 0,1616 ft lbf/lbm 2 elbow 90° :

hf

= n.Kf.

4,3479 2 v2 = 2(0,75) = 0,4407 ft lbf/lbm 2(32,174) 2 gc

1 check valve :

hf

= n Kf

4,3479 2 v2 = 1(2) = 0,5876 lbf/lbm 2(32,174) 2 gc


2

Pipa lurus 70 ft :

Ff

= 4f

70 . 4,3479 L v 2 = 4(0,0035) 0,6651232,174  D 2 gc

= 0,4329 ft lbf/lbm 2

1 sharp edge entrance : hex

 A  v2 4,3479 2 2 = n 1  1  = 1 1  0 2132,174  A2  2  gc = 0,2938 ft lbf/lbm

 F = 1,9165 ft lbf/lbm

Total friction loss :

c. Daya pompa Dari persamaan Bernoulli :





1 2 g P P 2 v 2  v1  z 2  z1   2 1   F  Ws  0 2 gc gc 

(Geankoplis, 2003)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0 tinggi pemompaan z = 20 ft

0

32,174 20  0  1,9165  Ws  0 32,174

Ws = -21,9165 ft lbf/lbm Efisiensi pompa, = 80 % Wp = Ws /  = 27,3956 ft lbf/lbm Daya pompa : P 

F  Wp 3600  0,45  550



153.313,581127,3956  3600  0,45  550

 4,6766 hp

Digunakan daya motor standar 5 hp

LD.3 Bak Sedimentasi (BS) Fungsi

: untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air.

Jumlah

: 1 unit

Jenis

: Grift Chamber Sedimentation

Bentuk

: bak dengan permukaan persegi

Bahan kontruksi

: beton kedap air

Kondisi penyimpanan : - Temperatur

: 30 ºC


- Tekanan

: 1 atm

- Laju massa air (F)

: 153.313,5811 kg/jam = 93,889 lbm/detik

- Densitas air

: 995,68 kg/m3 = 62,15 lbm/ft3


(Geankoplis, 2003)

F 93,889 lbm/detik  = 0,0428 ft3/s ρ 62,15 lbm/ft 3 = 90,628 ft3/min

a. Desain Perancangan : Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif (Kawamura, 1991). Perhitungan ukuran tiap bak : Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah (Kawamura, 1991) :

 0 = 1,57 ft/min atau 8 mm/s Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi : Kedalaman tangki 10 ft = 3,05 m Lebar tangki 2 ft = 0,61 m Kecepatan aliran v 

Q 90,628 ft 3 /min   4,5314 ft/min At 10 ft x 2 ft

Desain panjang ideal bak :

 h L = K   0

  v 

(Kawamura, 1991)

dengan : K = faktor keamanan = 1,5 h = kedalaman air efektif ( 10 – 16 ft); diambil 10 ft. Maka :

L = 1,5 (10/1,57) . 4,5314 = 43,2936 ft

Diambil panjang bak = 44 ft = 13,41 m

b. Uji desain : Waktu retensi (t) : t 

Va Q

= panjang x lebar x tinggi laju alir volumetrik



(44 x 2 x 10) ft 3 = 9,71 menit 90,628 ft 3 / min


Desain diterima ,dimana t diizinkan 6 – 15 menit (Kawamura, 1991). Q laju alir volumetrik  A luas permukaan masukan air

Surface loading :

=

90,628 ft3/min (7,481 gal/ft3) 2 ft x 44 ft

= 7,7044 gpm/ft2 Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 – 10 gpm/ft2 (Kawamura, 1991). Headloss (h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) : h = K v2 2g = 0,12 [4,5314 ft/min. (1min/60s) . (1m/3,2808ft) ]2 2 (9,8 m/s2) = 3,116.10-4 m dari air.

LD.4 Pompa Sedimentasi (P-02) Fungsi

: memompa air dari bak pengendapan ke Clarifier

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: commercial steel

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 30 C


: 995,68 kg/m3 = 62,15 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)


: 0,8007 cP = 0,0005 lbm/fts

(Geankoplis, 2003)


: 153.313,5811 kg/jam = 93,889 lbm/detik


F 93,889 lb m /detik  = 1,5105 ft3/s 3 ρ 62,15 lb m /ft

a. Desain pompa Diameter optimum, De

= 3,9  Q0,45  0,13

(Walas, 1988)

= 3,9  (1,5105 ft3/s)0,45 (62,15 lbm/ ft3)0,13 = 8,0319 in


Digunakan pipa dengan spesifikasi : - Ukuran pipa nominal

= 8 in

(Geankoplis, 2003)

- Schedule pipa

= 40


= 7,981 in = 0,6651 ft


= 8,625 in

= 0,7188 ft

- Luas penampang dalam (At) = 0,3474 ft2 - Bahan konstruksi Kecepatan linier, v 

= commercial steel

Q 1,5105 ft 3 /s   4,3479 ft/s At 0,3474 ft 2

Bilangan Reynold : N Re 










hc

 A 2  v2 4,3479 2  = 0,55 1  = 0,55 (1  0) 2(1)(32,174)  A1  2  gc

= 0,1616 ft lbf/lbm 3 elbow 90° :

1 check valve :

4,3479 2 v2 = 3(0,75) = 0,661 ft lbf/lbm 2(32,174) 2 gc

hf

= n.Kf.

hf

4,3479 2 v2 = n Kf = 1(2) = 0,5876 lbf/lbm 2(32,174) 2 gc

Ff

30. 4,3479 L v 2 = 4f = 4(0,0035) 0,6651232,174  D 2 gc

2

Pipa lurus 30 ft :

= 0,1855 ft lbf/lbm


2


 A  v2 4,3479 2 2 = n 1  1  = 1 1  0 2132,174  A2  2  gc = 0,2938 ft lbf/lbm


 F = 1,8895 ft lbf/lbm






1 2 g P P 2 v 2  v1  z 2  z1   2 1   F  Ws  0 2 gc gc 

(Geankoplis, 2003)


0

32,174 20  0  1,8895  Ws  0 32,174


F  Wp 3600  0,45  550



153.313,581127,3619  3600  0,45  550

 4,6709 hp


LD.5 Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01) Fungsi

: Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA–283 Grade C

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 30C

- Tekanan

: 1 atm

- Al2(SO4)3 yang digunakan : 50 ppm - Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30  ( berat) - Laju massa Al2(SO4)3

: 7,6657 kg/jam


- Densitas Al2(SO4)3 30  : 1363 kg/m3 = 85,0889 lbm/ft3 -

Viskositas Al2(SO4)3 30  : 6,72 10-4 lbm/ft s = 1 cP

- Kebutuhan perancangan

: 30 hari

- Faktor keamanan

: 20 

(Perry, 1997) (Othmer, 1968)

Perhitungan : a. Ukuran tangki Volume larutan, Vl 

7,6657 kg/jam  24 jam/hari 30 hari 0,3  1.363kg/m 3

= 13,4979 m3 Volume tangki, Vt = 1,2  13,4979 m3 = 16,2 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 1 : 1 1 πD 2 H 4 1 16,2 m 3  πD 3 4 V

Maka: D = 2,74 m H = 2,74 m Tinggi cairan dalam tangki, h =

13,4979 m 3 × 2,74 m = 2,29 m 16,2 m 3

b. Tebal dinding tangki Tekanan hidrostatik : P = xgxl = 1363 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,29 m = 30.530,5 Pa = 30,5305 kPa Faktor kelonggaran

= 5%

Maka, Pdesain

= (1,05) (Poperasi) = 1,05 (30,5305 + 101,325) = 138,4482 kPa


Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C -

Allowable working stress (S) : 87.218,7 kPa

-


: 0,8

-


: 0,0125 in/tahun

-

Umur alat (n)

: 10 tahun

(Brownell & Young, 1959) (Peters et.al., 2004) (Perry & Green,1999)

Tebal shell tangki :

t

PD  n.C 2SE  1,2P (138,4482 kPa) (2,74 m)  (10 tahun)( 0,0125 in/tahun) 2(87.218,714 kPa)(0,8)  1,2(138,4482 kPa)  0,0059 m  0,2323 in

t

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in


c. Daya pengaduk Jenis pengaduk

: Flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe dkk, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 x 2,74 m = 0,9143 m = 2,9995 ft

E/Da = 1

; E

= 0,9143 m

L/Da = ¼

; L

= ¼ x 0,9143 m = 0,2286 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,9143 m = 0,1829

J/Dt

; J

= 1/12

= 1/12 x 2,74 m = 0,2286 m

dengan : Dt

= diameter tangki

Da

= diameter impeller

E

= tinggi turbin dari dasar tangki

L

= panjang blade pada turbin

W

= lebar blade pada turbin

J

= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas Al2(SO4)3 30  = 6,7210-4 lbm/ftdetik

( Othmer, 1967)


Bilangan Reynold, ρ N D a  μ

2

N Re 

N Re 

(Geankoplis, 2003)

85,088912,99952 6,72  10  4

 1.139.226,6254

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5

K .n 3 .D a ρ P T gc

(McCabe dkk,1999)

KT = 4,3

(McCabe dkk,1999)

4,3  (1 put/det)3  (2,9995 ft) 5  85,0889 lbm/ft 3 1Hp  2 550 ft.lbf / det 32,174 lbm.ft/lbf .det  5,0203 hp

P

Efisiensi motor penggerak = 80  Daya motor penggerak =

5,0203  6,2754 hp 0,8

Daya motor standar yang dipilih adalah 6,5 hp

LD.6 Pompa Alum (P-03) Fungsi

: memompa larutan alum dari tangki pelarutan alum ke clarifier

Jenis

: pompa injeksi

Bahan konstruksi

: commercial steel

Kondisi operasi: - Temperatur

: 30C

- Laju massa Al2(SO4)3

: 7,6657 kg/jam = 4,6944 x 10-3 lbm/s

- Densitas Al2(SO4)3 30  : 1.363 kg/m3 = 85,0889 lbm/ft3 -

Viskositas Al2(SO4)3 30  : 6,72.10-4 lbm/ft s = 1 cP

(Perry, 1997) (Othmer, 1968)

Laju volum, Q 

alir F 4,6944  10 -3 lb m /s   5,5171  10 5 ft 3 /s  1,56226  10 -6 m 3 / s 3 ρ 85,0889 lb m /ft


= 3,0  Q0,36  μ0,18

(Walas, 1988)


= 3,0  ( 5,5171 .10-5 ft3/s)0,36 (1 cP)0,18 = 0,0879 in Digunakan pipa dengan spesifikasi : - Ukuran pipa nominal

= 1/8 in

- Schedule pipa

= 40


= 0,269 in = 0,0224 ft


= 0,405 in = 0,0338 ft

- Luas penampang dalam (At)

= 0,0004 ft2

- Bahan konstruksi

= commercial steel

Kecepatan linier, v 

(Geankoplis, 2003)

Q 5,5171.10 -5 ft 3 /s   0,1379 ft/s At 0,0004 ft 2

Bilangan Reynold, N Re 

ρ v D 85,0889 0,1379 0,0224   391,4771 μ 6,72  10  4

Aliran adalah laminar , maka : Friction factor, f =

16 = 0,0409 N Re

(Geankoplis, 2003)


hc

 A  v2 0,1379 2 = 0,55 1  2  = 0,5 (1  0) 2(1)(32,174)  A1  2  gc

= 1,63 x 10-4 ft lbf/lbm 2 elbow 90° :

hf

= n.Kf.

0,1379 2 v2 = 2(0,75) = 4,43 x 10-4 ft lbf/lbm 2 ( 32 , 174 ) 2 gc

1 check valve :

hf

= n Kf

0,1379 2 v2 = 1(2) = 5,91 x 10-4 ft lbf/lbm 2(32,174) 2 gc

Ff

30 . 0,1379  L v 2 = 4f = 4(0,0409) 0,0224232,174 D 2 gc

2

Pipa lurus 30 ft :

= 0,0647 ft lbf/lbm 2


 A1  v 2 0,1379 2 2  = n 1  = 1 1  0 2132,174  A2  2  gc = 2,96 x 10-4 ft lbf/lbm


 F = 0,0662 ft lbf/lbm

Total friction loss : c. Daya pompa

Dari persamaan Bernoulli :





1 2 g P P 2 v 2  v1  z 2  z1   2 1   F  Ws  0 2 gc gc 

(Geankoplis, 2003)


0

32,174 20  0  0,0662  Ws  0 32,174


F  Wp 3600  0,45  550



7,6657 25,0827  3600  0,45  550

 2,1409  10  4 hp

Digunakan daya motor standar 1/20 hp

LD.7 Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-02) Fungsi

: Membuat larutan soda abu (Na2CO3)

Bentuk


Bahan konstruksi


Kondisi pelarutan

:

Temperatur

: 30C

Tekanan

: 1 atm

(Na2CO3) yang digunakan : 27 ppm (Na2CO3) yang digunakan berupa larutan 30  ( berat) Laju massa (Na2CO3)

: 4,1395 kg/jam

Densitas (Na2CO3) 30  : 1.327 kg/m3 = 82,8423 lbm/ft3

(Perry, 1997)

Viskositas Na2CO3 30  (μ) : 3,69 10-4 lbm/ft s = 0,549 cP

(Othmer, 1968)


: 30 hari

Faktor keamanan

: 20 


Perhitungan : a. Ukuran tangki Volume larutan, Vl 

4,1395 kg/jam  24 jam/hari 30 hari 0,3  1.327 kg/m 3

= 7,49 m3 Volume tangki, Vt = 1,2  7,49 m3 = 8,98 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 1 : 1

1 πD 2 H 4 1 8,98 m 3  πD 2 D  4 V

Maka: D = 2,25 m ; H = 2,25 m Tinggi cairan dalam tangki, h =

7,49 m 3 × 2,25 m = 1,88 m 8,98 m 3

b. Tebal dinding tangki Tekanan hidrostatik : P = xgxl = 1327 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,88 m = 24.422 Pa = 24,422 kPa Faktor kelonggaran

= 20 %

Maka, Pdesain

= (1,2) (Poperasi) = 1,2 (24,422 + 101,325) = 132,0343 kPa



-


: 0,8

-


: 0,0125 in/tahun

-

Umur alat (n)

: 10 tahun




t

PD  n.C 2SE  1,2P

(132,0343 kPa) (2,25 m)  (10 tahun)(0,0125 in/tahun) 2(87.218,714 kPa)(0,8)  1,2(132,0343 kPa)  0,0053 m  0,209 in

t




: Flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe dkk, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 2,25 m = 0,7512 m = 2,4645 ft E/Da = 1

; E

= 0,7512 m

L/Da = ¼

; L

= ¼ x 0,7512 m = 0,1878 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,7512 m = 0,1502 J/Dt

= 1/12 ; J

= 1/12 x 2,25 m = 0,1878 m

dengan : Dt

= diameter tangki

Da

= diameter impeller

E

= tinggi turbin dari dasar tangki

L

= panjang blade pada turbin

W

= lebar blade pada turbin

J

= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas Na2CO3 30  = 3,6910-4 lbm/ftdetik

(Othmer, 1968)

Bilangan Reynold, N Re 

N Re 

ρ N D a 2 μ

82,842312,46452 3,69  10  4

(Geankoplis, 2003)  1.363.558,8789

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:


5

K T .n 3 .D a ρ gc KT = 4,3

(McCabe,1999)

P

(McCabe,1999)

4,3.(1 put/det) 3 .(2,4645 ft) 5 (82,8423 lbm/ft 3 ) 1hp  2 550 ft.lbf/det 32,174 lbm.ft/lbf .det  1,8301 hp

P

Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak =

1,8301 = 2,2876 hp 0,8

Maka daya motor yang dipilih 2,5 hp

LD.8 Pompa Soda Abu (P-04) Fungsi

: memompa larutan soda abu dari tangki pelarutan soda abu ke clarifier

Jenis

: pompa injeksi

Bahan konstruksi

: commercial steel


: 30C

- Tekanan

: 1 atm

- Densitas soda abu ()

: 1.327 kg/m3 = 82,8423 lbm/ft3

(Perry, 1997)

- Viskositas alum ()

: 3,6910-4 lbm/ftdetik = 0,55 cP

(Othmer, 1968)

- Laju massa (Na2CO3)

: 4,1395 kg/jam = 2,54.10-3 lbm/s

F 2,54.10 -3 lb m /detik Laju alir volume, Q    3,06.10 5 ft 3 /s  8,67  10 -7 m 3 / s 3 ρ 82,8423 lb m /ft

a. Desain pompa Diameter optimum, De = 3,0  Q0,36  ρ 0,18

(Walas, 1988)

= 3,0  (3,06.10-5 ft3/s)0,36 (0,55 cP)0,18 = 0,0638 in Digunakan pipa dengan spesifikasi : - Ukuran pipa nominal

= 1/8 in

- Schedule pipa

= 40

(Geankoplis, 2003)



= 0,269 in = 0,0224 ft


= 0,405 in = 0,0338 ft

- Luas penampang dalam (At) = 0,0004 ft2 - Bahan konstruksi

= commercial steel

Q 3,06.10 5 ft 3 /s Kecepatan linier, v    0,0765 ft/s At 0,0004 ft 2 Bilangan Reynold, N Re 

ρ v D 82,84230,07650,0224    384,9843 μ 3,69  10  4

Aliran adalah laminar , maka Friction factor, f =

16 = 0,0416 N Re

(Geankoplis, 2003)


hc

 A  v2 0,0765 2 = 0,5 (1  0) = 0,55 1  2  2(1)(32,174)  A1  2  gc

= 5.10-5 ft lbf/lbm 2 elbow 90° :

hf

0,0765 2 v2 = 2(0,75) = 1,36.10-4 ft lbf/lbm = n.Kf. 2(32,174) 2 gc

1 check valve :

hf

= n Kf

Pipa lurus 30 ft :

Ff

= 4f

0,0765 2 v2 = 1(2) =1,82.10-4 ft lbf/lbm 2(32,174) 2 gc 2

30. 0,0765 L v 2 = 4(0,0416) 0,0224 232,174 D 2 gc

= 0,0202 ft lbf/lbm 2


 A  v2 0,0765 2 2 = n 1  1  = 1 1  0 2132,174  A2  2  gc = 9,09.10-5 ft lbf/lbm


 F = 0,0207 ft lbf/lbm







1 2 g P P 2 v 2  v1  z 2  z1   2 1   F  Ws  0 2 gc gc 

(Geankoplis, 2003)


0

32,174 20  0  0,0207  Ws  0 32,174


F  Wp 3600  0,45  550



4,139525,0259  3600  0,45  550

 1,15  10  4 hp

Digunakan daya motor standar 0,05 hp

LD.9 Clarifier (CL) Fungsi

: Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu

Tipe

: External Solid Recirculation Clarifier

Bentuk

: Circular desain

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 Grade C

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 30C

- Tekanan

: 1 atm

- Laju massa air (F1)

: 153.313,5811 kg/jam

- Laju massa Al2(SO4)3 (F2) : 7,6657 kg/jam - Laju massa Na2CO3 (F3)

: 4,1395 kg/jam

- Laju massa total, m

: 153.325,3863 kg/jam

- Densitas Al2(SO4)3

: 1.363 kg/m3 (Perry, 1999)

- Densitas Na2CO3

: 1.327 kg/m3 (Perry, 1999)

- Densitas air

: 995,68 kg/m3

(Geankoplis,2003)

Reaksi koagulasi : Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O  2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3CO2


Perhitungan : Dari Metcalf dan Eddy (1991), diperoleh : Untuk clarifier tipe upflow (radial) : Kedalaman air = 5-10 m Settling time = 1-3 jam Dipilih : kedalaman air (H) = 7 m, waktu pengendapan = 1 jam

a. Diameter dan Tinggi clarifier Densitas larutan,



153.325,3863 153.313,5811 7,6657 4,1395   995,68 1.363 1.327

 = 995,7001 kg/m3 Volume cairan, V =

153.325,3863 kg / jam  1 jam 153,99 m 3 995,7001

Faktor kelonggaran = 20% Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 153,99 m3 = 184,79 m3 Direncanakan perbandingan tinggi dengan diameter silinder tangki, H : D = 3 : 2 1 πD 2 H 4 1 3  184,79 m 3  πD 2  D  4 2  V

Maka, diameter clarifier = 5,39 m Tinggi clarifier = 1,5 D = 1,5 x 5,39 m = 8,09 m

b. Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik : P = xgxl = 995,7001 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 7 m = 68.305,0287 Pa = 68,305 kPa Faktor kelonggaran

= 5%

Maka, Pdesain

= (1,05) (Poperasi) = 1,05 ( 68,30 + 101,32) = 178,1115 kPa



Allowable working stress (S) : 87.218,71

-


: 0,8

-


: 0,0125 in/tahun

-

Umur alat (n)

: 10 tahun



t

PD  n.C 2SE  1,2P

(178,1115 kPa) ( 5,39 m)  (10 tahun)(0,0125 in/tahun) 2(87218,71 kPa)(0,8)  1,2(178,1115 kPa)  0,0101 m  0,3965 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in (Brownell&Young,1959) t

c. Daya clarifier P = 0,006 D2 (kW)

(Ullrich, 1984)

2

P = 0,006  (5,39) = 0,1746 kW = 0,2342 Hp Digunakan daya motor standar 0,25 hp

LD.10 Bak Penampungan (BP) Fungsi

: Tempat sementara untuk menampung air overflow dari clarifier

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 30°C

- Tekanan

: 1 atm


: 995,68 kg/m3


: 153.313,5811 kg/jam

- Laju volumetrik air

: 153.313,5811/ 995,68 = 153,9788 m3/jam

- Waktu penampungan air

: 5 jam

(Geankoplis, 2003)

- Volume air = 153,9788 x 5 : 769,8938 m3 -

Bak terisi 90 % maka volume bak : 769,8938 / 0,9 = 855,44 m3


Ukuran bak : Direncanakan ukuran bak sebagai berikut : - panjang bak (p)

= 2 x lebar bak (l)

- tinggi bak (t)

= 1,5 x lebar bak (l)

Maka :

Volume bak = p x l x t 855,44 m3

= 2l x l x 1,5l l = 6,58 m

Jadi, panjang bak = 2 x 6,58 m = 13,16 m lebar bak

= 6,58 m

tinggi bak = 1,5 x 6,58 m = 9,87 m luas bak

LD.11

= 13,16 m x 6,58 m = 86,64 m2

Pompa Bak Penampung (P-05)

Fungsi

: memompa air dari Bak Penampung ke Sand Filter

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: commercial steel

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 30C


: 995,68 kg/m3 = 62,15 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)


: 0,8007 cP = 0,0005 lbm/fts

(Geankoplis, 2003)


: 153.313,5811 kg/jam = 93,889 lbm/detik




= 3,9  Q0,45  0,13

(Walas, 1988)

= 3,9  (1,5105 ft3/s)0,45 (62,15 lbm/ ft3)0,13 = 8,0319 in Digunakan pipa dengan spesifikasi : - Ukuran pipa nominal

= 8 in

- Schedule pipa

= 40

(Geankoplis, 2003)



= 7,981 in = 0,6651 ft


= 8,625 in

- Luas penampang dalam (At) = 0,3474 ft - Bahan konstruksi

= 0,7188 ft 2

= commercial steel

Q 1,5105 ft 3 /s Kecepatan linier, v    4,3479 ft/s At 0,3474 ft 2 Bilangan Reynold : N Re





ρ v D 62,15 lb m / ft 3 4,3479 ft/s 0,6651 ft     334.057,9449 μ 0,0005 lb m /ft.s





hc

 A  v2 4,3479 2 = 0,55 1  2  = 0,55 (1  0) 2(1)(32,174)  A1  2  gc

= 0,1616 ft lbf/lbm 3 elbow 90° :

hf

= n.Kf.

4,3479 2 v2 = 0,661 ft lbf/lbm = 3(0,75) 2(32,174) 2 gc

1 check valve :

hf

= n Kf

4,3479 2 v2 = 1(2) = 0,5876 lbf/lbm 2(32,174) 2 gc

Pipa lurus 50 ft :

Ff

= 4f

2

50. 4,3479 L v 2 = 4(0,0035) 0,6651232,174  D 2 gc

= 0,3092 ft lbf/lbm 2


 A  v2 4,3479 2 2 = n 1  1  = 1 1  0 2132,174  A2  2  gc = 0,2938 ft lbf/lbm


 F = 2,0132 ft lbf/lbm







1 2 g P P 2 v 2  v1  z 2  z1   2 1   F  Ws  0 2 gc gc 

(Geankoplis, 2003)


0

32,174 20  0  2,0132  Ws  0 32,174


F  Wp 3600  0,45  550



153.313,581127,5165 3600  0,45  550

 4,6973 hp


LD.12 Sand Filter (SF) Fungsi

: Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari clarifier

Bentuk


Bahan konstruksi


Kondisi operasi

:

-

Temperatur

: 30C

-

Tekanan

: 1 atm

-

Densitas air () : 995,68 kg/m3 = 62,1585 lbm/ft3

-

Densitas pasir () : 2.243 kg/m3

-

Laju alir air (F)

(Geankoplis, 2003) (Geankoplis, 2003)

: 153.313,5811 kg/jam

Tangki filter dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi. Direncanakan volume bahan penyaring =1/3 volume tangki


a. Ukuran Tangki Volume air,

Vl 

153.313,5811 kg/jam 1/4 jam 995,68 kg/m 3

= 38,49 m3 Volume total = (1+(1/3)) x 38,49 m3 = 51,33 m3 Volume tangki, Vt = 1,2  51,33 m3 = 61,59 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 3 : 4 1 πD 2 H 4 1 4  61,59 m 3  πD 2  D  4 3  V

Maka: D = 3,89 m H = (4/3) x 3,89 m = 5,19 m Tinggi penyaring = ¼ x 5,19 = 1,2965 m

38,49 m 3  5,19 m = 3,2413 m Tinggi air = 61,59 m 3 Perbandingan tinggi tutup tangki dengan diameter adalah 1 : 4 Tinggi tutup tangki = ¼ x 3,89 = 0,9724 m

b. Tebal dinding tangki P hidrostatik

= xgxl = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,2413 m = 31.627,7838 Pa = 31,6278 kPa

P penyaring

= xgxl = 2.243 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,2965 m = 28.499,5657 Pa = 28,4996 kPa

Faktor kelonggaran

= 5%

Maka, Pdesain

= (1,05) (Poperasi) = 1,05 (31,6278 + 28,4996 + 101,325) = 169,525 kPa

Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C


-


-


: 0,8

-


: 0,0125 in/tahun

-

Umur alat (n)

: 10 tahun



t

PD  n.C 2SE  1,2P

(169,525 kPa) ( 3,89 m)  (10 tahun)(0,0125 in/tahun 2(87218,71kPa)(0,8)  1,2(169,525 kPa)  0,0079 m  0,3113 in

t


(Brownell&Young,1959)

Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 3/8 in.

LD.13

Pompa Filtrasi (P-06)

Fungsi

: memompa air dari tangki filtrasi ke tangki penampung (TPA-01)

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: commercial steel

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 30C


: 995,68 kg/m3 = 62,15 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)


: 0,8007 cP = 0,0005 lbm/fts

(Geankoplis, 2003)


: 153.313,5811 kg/jam = 93,889 lbm/detik




= 3,9  Q0,45  0,13

(Walas, 1988)

= 3,9  (1,5105 ft3/s)0,45 (62,15 lbm/ ft3)0,13 = 8,0319 in


Digunakan pipa dengan spesifikasi : - Ukuran pipa nominal

= 8 in

(Geankoplis, 2003)

- Schedule pipa

= 40


= 7,981 in = 0,6651 ft


= 8,625 in

= 0,7188 ft

- Luas penampang dalam (At) = 0,3474 ft2 - Bahan konstruksi Kecepatan linier, v 

= commercial steel

Q 1,5105 ft 3 /s   4,3479 ft/s At 0,3474 ft 2

Bilangan Reynold : N Re 










hc

 A 2  v2 4,3479 2  = 0,55 1  = 0,55 (1  0) 2(1)(32,174)  A1  2  gc

= 0,1616 ft lbf/lbm 3 elbow 90° :

1 check valve :

4,3479 2 v2 = 3(0,75) = 0,661 ft lbf/lbm 2(32,174) 2 gc

hf

= n.Kf.

hf

4,3479 2 v2 = n Kf = 1(2) = 0,5876 lbf/lbm 2(32,174) 2 gc

Ff

30. 4,3479 L v 2 = 4f = 4(0,0035) 0,6651232,174  D 2 gc

2

Pipa lurus 30 ft :

= 0,1855 ft lbf/lbm


2


 A  v2 4,3479 2 2 = n 1  1  = 1 1  0 2132,174  A2  2  gc = 0,2938 ft lbf/lbm


 F = 1,8895 ft lbf/lbm






1 2 g P P 2 v 2  v1  z 2  z1   2 1   F  Ws  0 2 gc gc 

(Geankoplis, 2003)


0

32,174 30  0  1,8895  Ws  0 32,174


F  Wp 3600  0,45  550



153.313,581139,8619  3600  0,45  550

 6,8047 hp


LD.14

Tangki Penampung Air (TPA-01)

Fungsi

: Menampung air dari sand filter

Bentuk


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 30oC

- Laju massa air

: 153.313,5811 kg/jam

- Densitas air

: 995,68 kg/m3 = 62,15 lbm/ft3


: 24 jam

(Geankoplis, 2003)


a. Ukuran tangki Volume air,

Vl 

153.313,5811 kg/jam  24 jam 995,68 kg/m 3

= 3.695,4905 m3 Volume tangki, Vt = 1,2  3.695,4905 m3 = 4.434,59 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 1 πD 2 H 4 1 3  4.434,59 m 3  πD 2  D  4 2  V

Maka: D = 15,56 m H = 3/2 x 15,56 m = 23,34 m Tinggi air dalam tangki =

3.695,4905 m 3  23,34 m = 19,45 m 4.434,59 m 3

b. Tebal dinding tangki Tekanan hidrostatik : P = xgxl = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 19,45 m = 189,7667 kPa Faktor kelonggaran

= 5%

Maka, Pdesain

= (1,05) (P operasi) = 1,05 (189,7667 + 101,325) = 305,6463 kPa



-


: 0,8

-


: 0,0125 in/tahun

-

Umur alat (n)

: 10 tahun


Tebal shell tangki:


t

PD  n.C 2SE  1,2P

(305,6463 kPa) ( 15,56 m)  (10 tahun)(0,0125 in/tahun) 2(87218,71kPa)(0,8)  1,2(305,6463 kPa)  0,0373 m  1,4701 in

t

Tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in LD.15

(Brownell,1959)

Pompa ke Cation Exchanger (P-07)

Fungsi

: Memompa air dari Tangki Penampung (TPA-01) ke Cation Exchanger (CE)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 30C


: 995,68 kg/m3 = 62,15 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)

- Viskositas air () : 0,8007 cP = 0,0005 lbm/fts

(Geankoplis, 2003)

- Laju alir massa (F) : 114,0301 kg/jam = 0,0698 lbm/detik


F 0,0698 lb m /detik  ρ 62,15 lb m /ft 3 = 1,1234.10-3 ft3/s = 3,18125.10-5 m3/s

a. Desain pompa Di,opt

= 3,9 (Q)0,45()0,13

(Walas, 1988)

= 3,9 × (1,1234.10-3 ft3/s)0,45 × (62,15 lbm/ft3)0,13 = 0,314 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : -

Ukuran nominal

: 1/4 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 0,364 in = 0,0303 ft

-

Diameter Luar (OD)

: 0,540 in = 0,0450 ft

-

Luas penampang dalam (At)

: 0,00072 ft2


Q 1,1234  10 -3 ft 3 / s Kecepatan linier: v = = A 0,00072 ft 2

= 1,5603 ft/s

 vD  (62,15 lbm / ft 3 )(1,5603 ft / s)(0,0303 ft ) = 0,0005 lbm/ft.s = 5.467,6675

Bilangan Reynold: NRe =

Maka aliran turbulen, Karena NRe > 2100, maka aliran turbulen. Dari Geankoplis, 2003: -

Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015 Untuk NRe = 5.467,6675 dan 

D

= 0,0049, diperoleh f = 0,01

b. Friction loss 1 Sharp edge exit :

hc

 A  v2 1,5603 2 = 0,55 1  2  = 0,55 (1  0) A1  2 2(1)(32,174)  = 0,0208 ft.lbf/lbm 1,5603 2 v2 = 0,1135 ft.lbf/lbm = n.Kf. = 4(0,75) 2(32,174) 2. g c

4 elbow 90° :

hf

1 check valve :

hf

= n.Kf.

Ff

20 . 1,5603 L.v 2 = 4f = 4(0,01) 0,0303.2.32,174  D.2.g c

1,5603 2 v2 = 1(2) = 0,0757 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2. g c 2

Pipa lurus 20 ft :

= 0,9979 ft.lbf/lbm 2

1 Sharp edge entrance : hex


 1,56032 A  v2 2 = n 1  1  = 1 1  0 2132,174 A2  2. .g c  = 0,0378 ft.lbf/lbm

 F = 1,2457 ft.lbf/lbm







P  P1 2 1 2 v 2  v1  g  z 2  z1   2   F  Ws  0 2 

(Geankoplis,2003)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0 tinggi pemompaan z = 20 ft 32,174 ft / s 2 maka: 0  20 ft   0  1,2457 ft.lbf / lbm  Ws  0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2 Ws = -21,2457 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80, maka: =  × Wp

Ws 21,2457 Wp Daya pompa: P

= 0,8 × Wp = 26,5571 ft.lbf/lbm

= m × Wp =

1 hp 114,0301 lbm / s  26,5571 ft.lbf / lbm × 0,453600 550 ft.lbf / s

= 0,0034 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp

LD.16

Pompa ke Refrigerator (P-08)

Fungsi

: Memompa air dari Tangki Penampung (TPA-01) ke Refrigerator

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi: Commercial steel Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi: -

Temperatur

: 30C

-

Densitas air ()

: 995,68 kg/m3 = 62,15 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)

: 0,8007 cP = 0,0005 lbm/fts

(Geankoplis, 2003)

- Viskositas air () - Laju alir massa (F)

: 141.179,1616 kg/jam = 86,4579 lbm/detik

Debit air/laju alir volumetrik, Q 

F 86,4579 lb m /detik  ρ 62,15 lb m /ft 3

= 1,3909 ft3/s = 0,0394 m3/s



= 3,9 (Q)0,45()0,13

(Walas, 1988)

= 3,9 × (1,3909 ft3/s)0,45 × (62,15 lbm/ft3)0,13 = 7,7394 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : -

Ukuran nominal

: 8 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 7,981 in = 0,6651 ft

-

Diameter Luar (OD)

: 8,625 in = 0,7188 ft

-


: 0,3474 ft2

Kecepatan linier: v =

Q 1,3909 ft 3 / s = = 4,0038 ft/s A 0,3474 ft 2


Bilangan Reynold: NRe

=

maka aliran turbulen. Karena NRe > 2100, maka aliran turbulen. Dari Geankoplis 2003 : -


D

= 0,0002, diperoleh f = 0,0035


hc

2 elbow 90° :

hf

1 check valve :

hf

 A  v2 4,0038 2 = 0,55 1  2  = 0,55 (1  0) A1  2 2(1)(32,174)  = 0,137 ft.lbf/lbm 4,0038 2 v2 = n.Kf. = 0,3737 ft.lbf/lbm = 2(0,75) 2(32,174) 2. g c = n.Kf.

4,0038 2 v2 = 1(2) = 0,4982 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2. g c


2

Pipa lurus 50 ft :

Ff

= 4f

50 . 4,0038 L.v 2 = 4(0,0035) 0,6651.2.32,174  D.2.g c

= 0,2622 ft.lbf/lbm 2


 4,0038 2 A  v2 2 = n 1  1  = 1 1  0 2132,174 A2  2. .g c 

= 0,2491 ft.lbf/lbm  F = 1,5203 ft.lbf/lbm

Total friction loss:






P  P1 2 1 2 v 2  v1  g  z 2  z1   2   F  Ws  0  2

(Geankoplis,2003)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0 tinggi pemompaan z = 20 ft maka: 0 

32,174 ft / s 2 20 ft   0 ft.lbf / lbm  1,5203 ft.lbf / lbm  Ws  0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2

Ws = -21,5203 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80, maka: =  × Wp


= 0,8 × Wp = 26,9003 ft.lbf/lbm

= F × Wp =

1 hp 141.179,1616 lbm / s  26,9003 ft.lbf / lbm × 0,453600 550 ft.lbf / s

= 4,2286 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 4,5 hp.

LD.17 Fungsi

Pompa ke Tangki Penampung Air (TPA-02) (P-09) : Memompa air dari Tangki (TPA-01) ke (TPA-02)


Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 30C


: 995,68 kg/m3 = 62,15 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)

- Viskositas air () : 0,8007 cP = 0,0005 lbm/fts - Laju alir massa (F

(Geankoplis, 2003)

: 956,6917 kg/jam = 0,5859 lbm/detik


F 0,5859 lb m /detik  ρ 62,15 lb m /ft 3 = 0,0094 ft3/s = 0,0003 m3/s


= 3,9 (Q)0,45()0,13

(Walas, 1988)


Ukuran nominal

: 0,75 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 0,824 in = 0,0687 ft

-

Diameter Luar (OD)

: 1,05 in = 0,0875 ft

-


: 0,0037 ft2


Q 0,0094 ft 3 / s = = 2,5406 ft/s A 0,0037 ft 2

Bilangan Reynold : NRe

 vD  (62,15 lbm / ft 3 )(2,5406 ft / s)(0,0687 ft ) = 0,0005 lbm/ft.s = 20.152,9672 =

Karena NRe > 2100, maka aliran turbulen. Dari Geankoplis, 2003:


-

Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015

-

Untuk NRe = 20.152,9672 dan 

D

= 0,0022, diperoleh f = 0,007


hc

 A  v2 2,5406 2 = 0,55 1  2  = 0,55 (1  0) A1  2 2(1)(32,174)  = 0,0552 ft.lbf/lbm 2,5406 2 v2 = 3(0,75) = 0,2257 ft.lbf/lbm = n.Kf. 2(32,174) 2. g c

3 elbow 90 :

hf

1 check valve :

hf

= n.Kf.

Pipa lurus 30 ft :

Ff

= 4f

2,5406 2 v2 = 0,2006 ft.lbf/lbm = 1(2) 2(32,174) 2. g c 2

30 . 2,5406 L.v 2 = 4(0,007) 0,0687 .2.32,174  D.2.g c

= 1,227 ft.lbf/lbm 2


 2,5406 2 A1  v2 2  = 1 1  0 = n 1  2132,174 A2  2. .g c 

= 0,1003 ft.lbf/lbm Total friction loss :

 F = 1,8088 ft.lbf/lbm






P  P1 2 1 2 v 2  v1  g  z 2  z1   2   F  Ws  0  2

(Geankoplis,2003)


32,174 ft / s 2 20 ft   0  1,8088 ft.lbf / lbm  Ws  0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2

Ws = -21,8088 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80, maka : Ws 21,8088

=  × Wp = 0,8 × Wp


Wp Daya pompa : P 

= 27,261 ft.lbf/lbm F  Wp 3600  0,45  550



956,6917 27,261 3600  0,45  550

 0,029 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor 0,05 hp.

LD.18

Pompa Air Proses (P-10)

Fungsi

: memompa air dari Tangki (TPA-01) ke unit proses

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 30C


: 995,68 kg/m3 = 62,15 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)


(Geankoplis, 2003)

- Laju alir massa (F) : 11.063,6977 kg/jam = 6,7754 lbm/detik



= 0,109 ft3/s = 0,0031 m3/s


= 3,9 (Q)0,45()0,13

(Walas, 1988)


Ukuran nominal

: 2,5 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 2,469 in = 0,2058 ft

-

Diameter Luar (OD)

: 2,875 in = 0,2396 ft

-


: 0,0332 ft2


Q 0,109 ft 3 / s = = 3,2812 ft/s A 0,0332 ft 2




=

Karena NRe > 2100, maka aliran turbulen. Dari (Geankoplis, 2003): -


-

Untuk NRe = 77.989,3752 dan 

D

= 0,0007, diperoleh f = 0,0055


1 elbow 90° : 1 check valve :

hc

hf

 A  v2 3,2812 2 = 0,55 1  2  = 0,55 (1  0) A1  2 2(1)(32,174)  = 0,092 ft.lbf/lbm 3,2812 2 v2 = n.Kf. = 1(0,75) = 0,1255 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2. g c

hf

3,2812 2 v2 = 1(2) = n.Kf. = 0,3346 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2. g c

Ff

70. 3,2812  L.v 2 = 4f = 4(0,0055) 0,2058.2.32,174  D.2.g c

2

Pipa lurus 70 ft :

= 1,2523 ft.lbf/lbm 2


 3,2812 2 A1  v2 2    1  0  = n 1  =1 2132,174 A2  2. .g c 

= 01673 ft.lbf/lbm Total friction loss :

 F = 1,9718 ft.lbf/lbm






P  P1 2 1 2 v 2  v1  g  z 2  z1   2   F  Ws  0  2

(Geankoplis,2003)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0


tinggi pemompaan z = 30 ft maka: 0 

32,174 ft / s 2 30 ft   1,9718 ft.lbf / lbm  Ws  0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2

Ws = -31,9718 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80, maka : =  × Wp

Ws 31,9718

= 0,8 × Wp

Wp

= 39,9647 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = F × Wp =



LD.19

Tangki Pelarutan Asam Sulfat (H2SO4) (TP-03)

Fungsi

: Membuat larutan asam sulfat

Bentuk


Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA-283 Grade C

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 30°C

- Tekanan

: 1 atm

-

H2SO4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 5 ( berat)

- Laju massa H2SO4 : 0,0179 kg/hari - Densitas H2SO4

: 1061,7 kg/m3 = 66,2801 lbm/ft3

(Perry, 1999)

- Kebutuhan perancangan : 30 hari - Faktor keamanan : 20

Desain Tangki : a. Diameter tangki


Volume larutan, Vl 

0,0179 kg/hari  30 hari = 0,24 m3 3 0,05  1061,7 kg/m

Volume tangki, Vt = 1,2  0,24 m3 = 0,29 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 1 : 1.

1 πD 2 H 4 1 0,29 m 3  πD 2 D  4 1 0,29 m 3  πD 3 4 V

Maka:

D = 0,72 m H = 0,72 m

b. Tebal Dinding Tangki Tinggi larutan H2SO4 dalam tangki =

0,24 m 3  0,72 m = 0,6 m 0,29 m 3

Tekanan hidrostatik: Phid =  × g × h = 1061,7 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,6 m = 6,2264 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 6,2264 kPa + 101,325 kPa = 107,5514 kPa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign = (1,05) (107,5514 kPa) = 112,929 kPa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C -


-


: 0,8

-


: 0,0125 in/tahun

-

Umur alat (n)


: 10 tahun


t

PD  n.C 2SE  1,2P


(112,929 kPa) (0,72 m)  (10 tahun)(0,0125 in/tahun) 2(87218,714 kPa)(0,8)  1,2(112,929 kPa)  0,0038 m  0,1479 in

t

Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in

(Brownell, 1959)

c. Daya Pengaduk Jenis pengaduk

: flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 × 0,72 m = 0,2394 m = 0,7853 ft

E/Da = 1

; E = 0,2394 m

L/Da = ¼

; L = ¼ × 0,2394 m = 0,0598 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 × 0,2394 m = 0,0479 m

= 1/12

; J = 1/12 × 00,72 m = 0,0598 m

J/Dt

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas H2SO4 5 = 0,012 lbm/ftdetik

(Othmer, 1967)

Bilangan Reynold : N Re

ρ N D a 2  μ

N Re 

(Geankoplis, 2003)

66,28011(0,7853) 2 0,012

= 3.406,4183

Untuk NRe < 10000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5

P

K T .n 3 .D a ρ gc

(McCabe,1999)

KT = 4,1 P

(McCabe,1999)

4,1.(1 put/det)3 .(0,7853 ft) 5 (66,2801 lbm/ft 3 ) 1hp  2 550 ft.lbf/det 32,174 lbm.ft/lbf .det

 4,6  10 - 3 hp Efisiensi motor penggerak = 80  Daya motor penggerak =

4,6  10 -3 = 0,0057 hp 0,8

Maka daya motor yang dipilih 1/20 hp.


LD.20

Pompa H2SO4 (P-11)

Fungsi

: Memompa larutan asam sulfat dari Tangki Pelarutan Asam Sulfat (TP-03) ke Cation Exchanger (CE)

Jenis

: Pompa injeksi

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 30°C

- Densitas H2SO4 ()

: 1061,7 kg/m3 = 66,2801 lbm/ft3

(Geankoplis, 1997)

- Viskositas H2SO4 () : 0,012 lbm/ftdetik = 17,86 cP - Laju alir massa (F)

(Othmer, 1968)

: 0,0179 kg/jam = 1,0938.10-5 lbm/detik

F 1,0938.10 5 lb m /detik  ρ 66,2801 lb m /ft 3 = 1,65 × 10-7 ft3/s = 4,67 × 10-9 m3/s



= 3,0 (Q)0,36(μ)0,18

(Walas, 1988) -7

3

= 3,0 × (1,65 × 10 ft /s)

0,36

× (17,86 cP)

0,18

= 0,0182 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : -

Ukuran nominal

: 1/8 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 0,269 in = 0,0224 ft

-

Diameter Luar (OD)

: 0,405 in = 0,0338 ft

-


: 0,0004 ft2


Q 1,65  10 -7 ft 3 / s = = 4,13.10-4 ft/s A 0,0004 ft 2


=

 vD 


(66,2801 lbm / ft 3 )(4,13.10 4 ft / s)(0,0224 ft ) 0,012 lbm/ft.s = 0,0511

=

Aliran adalah laminar, maka: f = 16/NRe = 16/0,0511 = 313,2649

b. Friction loss hc

 A  v2 4,13.10-4  = 0,55 1  2  = 0,55 (1  0) (1)(32,174) A1   

hf

= 2,91.10-9 ft.lbf/lbm 2 v2  4,13.10 -4  = 3(0,75) = n.Kf. 2(32,174) 2. g c -9 = 5,95.10 ft.lbf/lbm

2

1 Sharp edge exit :

3 elbow 90° :

v2 4,13.10-4  = 1(2) = n.Kf. 2(32,174) 2. g c -9 = 5,29.10 ft.lbf/lbm

2

1 check valve :

hf

L.v 2 30 .4,13.10 -4  = 4f = 4 (313,2649) 0,0224.2.32,174  D.2.g c 2

Pipa lurus 30 ft :

Ff

= 0,0044 ft.lbf/lbm 2


-4  A  v2 2 4,13.10  = n 1  1  = 1 1  0  232,174  A2  2. .g c 

2

= 2,65.10-9 ft.lbf/lbm Total friction loss :

 F = 0,0044 ft.lbf/lbm






P  P1 2 1 2 v 2  v1  g  z 2  z1   2   F  Ws  0 2 

(Geankoplis,2003)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0 tinggi pemompaan z = 20 ft 32,174 ft / s 2 maka: 0  20 ft   0  0,0044 ft.lbf / lbm  Ws  0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2



Ws 20,0044

= 0,8 × Wp

Wp Daya pompa: P

= 25,0055 ft.lbf/lbm = F × Wp =


= 4,973 × 10-7 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.

LD.21

Penukar Kation/Cation Exchanger (CE)

Fungsi

: Mengikat kation yang terdapat dalam air umpan ketel

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 30oC

- Tekanan

: 1 atm

- Laju massa air

: 114,0301 kg/jam

- Densitas air

: 995,68 kg/m3

(Geankoplis, 2003)

- Kebutuhan perancangan : 1 jam - Faktor keamanan : 20% a. Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: -

Diameter penukar kation

-

Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2

Tinggi resin dalam cation exchanger

= 2 ft = 0,6096 m

= 2,5 ft = 0,762 m

Tinggi silinder = (1 + 0,2)  2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,6096 m Rasio axis

= 2:1


Tinggi tutup =

1  0,6096     0,1524 m 2 2 

(Brownell,1959)

Sehingga, tinggi cation exchanger = 0,9144 m + (2 x 0,1524) m = 1,2192 m

b. Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: Phid =  × g × h = 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,7620 m = 7,4354 kPa Poperasi

= 7,4354 kPa + 101,325 kPa = 108,7604 kPa

Faktor kelonggaran

= 5%

Pdesain

= (1,05) (108,7604 kPa) = 114,1985 kPa



-


: 0,8

-


: 0,0125 in/tahun

-

Umur alat (n)


: 10 tahun


t

PD  n.C 2SE  1,2P

(114,1985 kPa) (0,6096 m)  (10 tahun)(0, 0125 in/tahun) 2(87.218,714 kPa)(0,8)  1,2(114,1985 kPa)  0,0037 m  0,1447 in

t

Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

(Brownell, 1959)

Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup

¼ in. LD.22 Fungsi

Pompa Cation Exchanger (P-12) : memompa air dari Cation Exchanger (CE) ke Anion Exchanger (AE)

Jenis

: Pompa sentrifugal


Bahan konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

- Temperatur : 30°C - Densitas air ()

: 995,68 kg/m3 = 62,15 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)


(Geankoplis, 2003)




= 1,1234.10-3 ft3/s = 3,18125.10-5 m3/s


= 3,9 (Q)0,45()0,13

(Walas, 1988)


Ukuran nominal

: 1/4 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 0,364 in = 0,0303 ft

-

Diameter Luar (OD)

: 0,540 in = 0,0450 ft

-


: 0,00072 ft2


Q 1,1234  10 -3 ft 3 / s = A 0,00072 ft 2

= 1,5603 ft/s



Maka aliran turbulen, Karena NRe > 2100, maka aliran turbulen.


Dari Geankoplis, 2003: -


D

= 0,0049, diperoleh f = 0,01


hc

 A  v2 1,5603 2 = 0,55 1  2  = 0,55 (1  0) A1  2 2(1)(32,174)  = 0,0208 ft.lbf/lbm 1,5603 2 v2 = 3(0,75) = 0,0851 ft.lbf/lbm = n.Kf. 2(32,174) 2. g c

3 elbow 90° :

hf

1 check valve :

hf

= n.Kf.

Pipa lurus 20 ft :

Ff

= 4f

1,5603 2 v2 = 1(2) = 0,0757 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2. g c 2

20 . 1,5603 L.v 2 = 4(0,01) 0,0303.2.32,174  D.2.g c

= 0,9979 ft.lbf/lbm 2



 1,56032 A  v2 2 = n 1  1  = 1 1  0 2132,174 A2  2. .g c  = 0,0378 ft.lbf/lbm

 F = 1,2173 ft.lbf/lbm






P  P1 2 1 2 v 2  v1  g  z 2  z1   2   F  Ws  0  2

(Geankoplis,2003)


32,174 ft / s 2 20 ft   0  1,2173 ft.lbf / lbm  Ws  0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2

Ws = -21,2173 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80, maka: Ws 21,2173

=  × Wp = 0,8 × Wp


Wp Daya pompa: P

= 26,5216 ft.lbf/lbm = m × Wp =



LD.23

Tangki Pelarutan NaOH (TP-04)

Fungsi

: Membuat larutan natrium hidroksida (NaOH)

Bentuk


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

-

Temperatur

: 30C

- Tekanan

: 1 atm

- Laju alir massa NaOH

: 0,0659 kg/jam

- Waktu regenerasi

: 24 jam

-

NaOH yang dipakai berupa larutan 4% (% berat)

- Densitas larutan NaOH 4% : 1518 kg/m3 = 94,7662 lbm/ft3 - Kebutuhan perancangan - Faktor keamanan

(Perry, 1999)

: 30 hari : 20%

Desain Tangki : a. Diameter tangki Volume larutan, V1 = Volume tangki

(0,0659 kg / jam)(24 jam / hari )(30 hari ) = 0,78 m3 3 (0,04)(1518 kg / m )

= 1,2 × 0,78 m3 = 0,94 m3

Ditetapkan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki D : H = 1 : 1

1 πD 2 H 4 1 0,94 m 3  πD 2 D  4 V


Maka:

D = 1,06 m H = 1,06 m

b. Tebal dinding tangki

0,78 m 3  1,06 m = 0,88 m Tinggi larutan NaOH dalam tangki = 0,94 m 3 Tekanan hidrostatik: Phid =  × g × h = 1518 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,88 m = 13,1559 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 13,1559 kPa + 101,325 kPa = 114,4809 kPa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign = (1,05) (114,4809) = 120,2049 kPa



-


: 0,8

-


: 0,0125 in/tahun

-

Umur alat (n)


: 10 tahun


t

PD  n.C 2SE  1,2P

(120,2049 kPa) (1,06 m)  (10 tahun)(0,0125 in/tahun) 2(87218,714 kPa)(0,8)  1,2(120,2049 kPa)  0,0041m  0,161 in

t

Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in

(Brownell, 1959)



Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:


Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 × 1,06 m = 0,3537 m = 1,1605 ft

E/Da = 1

; E = 0,3537 m

L/Da = ¼

; L = ¼ × 0,3537 m = 0,0884 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 × 0,3537 m = 0,0707 m

J/Dt

= 1/12

; J = 1/12 × 1,06 m = 0,0884 m

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas NaOH 4% = 4,302.10-4 lbm/ft.det

(Othmer, 1967)

Bilangan Reynold: ρ N D a 2 N Re  μ  94,76621 (1,1605) 2 N Re  = 296.692,5883 0,0004

(Geankoplis, 2003)

Untuk NRe > 10000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5

P

K T .n 3 .D a ρ gc

(McCabe,1999)

KT = 4,3

(McCabe,1999)

4,3.(1 put/det) 3 .(1,1605 ft) 5 (94,7662 lbm/ft 3 ) 1hp  2 550 ft.lbf/det 32,174 lbm.ft/lbf .det  0,0485 hp

P

Efisiensi motor penggerak = 80  Daya motor penggerak =

0,0485 = 0,0606 hp 0,8

Maka daya motor yang dipilih 1/10 hp.

LD.24

Pompa NaOH (P-13)

Fungsi

: Memompa larutan natrium hidroksida dari tangki pelarutan NaOH (TP-04) ke Anion Exchanger (AE)

Jenis

: Pompa injeksi

Bahan konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah

: 1 unit


: 30°C

- Densitas NaOH ()

: 1518 kg/m3 = 94,7662 lbm/ft3

(Perry, 1999)


- Viskositas NaOH()

: 4,302010-4 lbm/ftdetik = 0,64 cP


: 0,0659 kg/jam = 4,0377.10-5 lbm/detik

Laju alir volume, Q 

(Othmer, 1967)

F 4,0377.10 5 lb m /detik   4, 26.10 7 ft 3 /s 3 ρ 94,7662 lb m /ft

= 1,21.10-8 m3/s a. Desain pompa Di,opt

= 3,0 (Q)0,36(μ)0,18

(Walas, 1988)

= 3,0 × (4,26.10-7 ft3/s)0,4 × (0,64 cP)0,18 = 0,0141 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (2003), dipilih pipa commercial steel : -

Ukuran nominal

: 1/8 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 0,269 in = 0,0224 ft

-

Diameter Luar (OD)

: 0,405 in = 0,0338 ft

-


: 0,0004 ft2

Kecepatan linier : v =

Q 4,26.10 7 ft 3 / s = = 1,07.10-3 ft/s 2 A 0,0004 ft


 vD  (94,76 lbm / ft 3 )(1,07.10 3 ft / s)(0,0224 ft ) = 0,0004 lbm/ft.s = 5,2596 =

Aliran adalah laminar, maka : f = 16/NRe = 16/5,2596= 3,0421

b. Friction loss hc

 A  v2 1,07.10 3  = 0,55 1  2  = 0,5 5(1  0) (2)(32,174) A1   

hf

= 9,7.10-9 ft.lbf/lbm 2 v2  1,07.10 3  = n.Kf. = 3(0,75) 2(32,174) 2. g c -8 = 3,97.10 ft.lbf/lbm

2

1 Sharp edge exit :

3 elbow 90° :


v2 1,07.10 3  = 1(2) 2(32,174) 2. g c -8 = 3,53.10 ft.lbf/lbm

2

1 check valve :

hf

= n.Kf.

30 .1,07.10 3  L.v 2 = 4(3,0421) 0,0224.2.32,174  D.2.g c 2

Pipa lurus 30 ft :

Ff

= 4f

= 2,87.10-4 ft.lbf/lbm 2


3  A  v2 2 1,07.10  = n 1  1  = 1 1  0  2132,174 A2  2. .g c  2

= 1,76.10-8 ft.lbf/lbm Total friction loss :

 F = 0,0003 ft.lbf/lbm






P  P1 2 1 2 v 2  v1  g  z 2  z1   2   F  Ws  0 2 

(Geankoplis,2003)



Ws = -20,0003 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80, maka : =  × Wp

Ws 20,0003

= 0,8 × Wp

Wp Daya pompa: P

= 25,0004 ft.lbf/lbm = F × Wp =


= 1,84 × 10-6 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.


LD.25

Penukar Anion/Anion Exchanger (AE)

Fungsi

: Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi


Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: - Temperatur

: 30oC

- Tekanan

: 1 atm

- Laju massa air

: 114,0301 kg/jam

- Densitas air

: 995,68 kg/m3

(Geankoplis, 2003)

- Kebutuhan perancangan : 1 jam - Faktor keamanan : 20% a. Ukuran Anion Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh : -

Diameter penukar kation

-

Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2

Tinggi resin dalam cation exchanger

= 2 ft = 0,6096 m

= 2,5 ft = 0,762 m

Tinggi silinder = (1 + 0,2)  2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,6096 m Rasio axis

= 2:1

Tinggi tutup =

1  0,6096     0,1524 m 2 2 

(Brownell,1959)

Sehingga, tinggi cation exchanger = 0,9144 m +(2 x 0,1524) m = 1,2192 m

b. Tebal dinding tangki Tekanan hidrostatik: Phid =  × g × h = 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,762 m = 7,4354 kPa Poperasi

= 7,4354 kPa + 101,325 kPa = 108,7604 kPa

Faktor kelonggaran

= 5%

Maka, Pdesain

= (1,05) (108,7604 kPa) = 114,1985 kPa




-


: 0,8

-


: 0,0125 in/tahun

-

Umur alat (n)


: 10 tahun


t

PD  n.C 2SE  1,2P

(114,1985 kPa) (0,6096 m)  (10 tahun)(0, 0125 in/tahun) 2(87.218,714 kPa)(0,8)  1,2(114,1985 kPa)  0,0037 m  0,1447 in

t


(Brownell, 1959)

Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup ¼ in.

LD.26

Pompa Anion Exchanger (P-14)

Fungsi

: Memompa air dari Anion Exchanger (AE) ke Deaerator (DE)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 30°C


: 995,68 kg/m3 = 62,15 lbm/ft3


(Geankoplis, 2003) (Geankoplis, 2003)



F 0,0698 lb m /detik  ρ 62,15 lb m /ft 3 = 1,1234.10-3 ft3/s = 3,18125.10-5 m3/s

a. Desain pompa


= 3,9 (Q)0,45()0,13

Di,opt

(Walas, 1988)


Ukuran nominal

: 1/4 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 0,364 in = 0,0303 ft

-

Diameter Luar (OD)

: 0,540 in = 0,0450 ft

-


: 0,00072 ft2


Q 1,1234  10 -3 ft 3 / s = A 0,00072 ft 2

= 1,5603 ft/s



Maka aliran turbulen, Karena NRe > 2100, maka aliran turbulen. Dari Geankoplis, 2003: -


D

= 0,0049, diperoleh f = 0,01


4 elbow 90° : 1 check valve :

hc

hf


hf

1,5603 2 v2 = n.Kf. = 1(2) = 0,0757 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2. g c

Ff

20 . 1,5603 L.v 2 = 4f = 4(0,01) 0,0303.2.32,174  D.2.g c

2

Pipa lurus 20 ft :


= 0,9979 ft.lbf/lbm 2



 1,56032 A  v2 2 = n 1  1  = 1 1  0 2132,174 A2  2. .g c  = 0,0378 ft.lbf/lbm

 F = 1,2457 ft.lbf/lbm






P  P1 2 1 2 v 2  v1  g  z 2  z1   2   F  Ws  0 2 

(Geankoplis,2003)





= 0,8 × Wp = 26,5571 ft.lbf/lbm

= m × Wp =



LD.27 Fungsi :

Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-05) Membuat larutan kaporit untuk klorinasi air domestik

Bentuk


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:


- Kaporit yang digunakan

: 2 ppm

- Kaporit yang digunakan berupa larutan 70% (% berat) - Laju massa kaporit

: 0,00273 kg/jam

- Densitas larutan kaporit 70%

: 1.272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3 (Perry, 1997)


: 90 hari

- Faktor keamanan

: 20%

Perhitungan : a. Diameter dan tinggi tangki Volume larutan, V1 = Volume tangki

(0,00273 kg / jam)(24 jam / hari )(90 hari ) = 0,0066 m3 (0,7)(1272 kg / m 3 )

= 1,2 × 0,0066 m3 = 0,008 m3

Ditetapkan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki D : H = 1 : 1

1 πD 2 H 4 1 0,008 m 3  πD 2 D  4 V

Maka:

D = 0,2164 m H = 0,2164 m

b. Tebal dinding tangki

0,0066 m 3  0,2164 m = 0,1803 m Tinggi larutan Ca(ClO)2 dalam tangki = 0,008 m 3 Tekanan hidrostatik: Phid =  × g × h = 1.272 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,1803 m = 2,2482 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 2,2482 kPa + 101,325 kPa = 103,5732 kPa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign = (1,05) (103,5732) = 108,7518 kPa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C -




-


: 0,8

-


: 0,0125 in/tahun

-

Umur alat (n)

(Peters et.al., 2004) (Perry & Green,1999)

: 10 tahun


t

PD  n.C 2SE  1,2P

(108,7518 kPa) (0,2164 m)  (10 tahun)(0,0125 in/tahun) 2(87218,714 kPa)(0,8)  1,2(108,7518 kPa)  0,0033 m  0,1316 in Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell, 1959) t



Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 × 0,2164 m = 0,0721 m = 0,2367 ft

E/Da = 1

; E = 0,0721 m = 0,2367 ft

L/Da = ¼

; L = ¼ × 0,0721 m = 0,018 m = 0,0592 ft

W/Da = 1/5

; W = 1/5 × 0,0721 m = 0,0144 m = 0,0473 ft

= 1/12

; J = 1/12 × 0,2164 m = 0,018 m = 0,0592 ft

J/Dt

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas kaporit = 0,0007 lbm/ft.det

(Othmer, 1967)

Bilangan Reynold: ρ N D a 2 μ 79,40881 (0,2367) 2 = 6.619,4993  0,0007

N Re 

N Re

(Geankoplis, 1997)

Dari grafik 3.4-4, Geankoplis,2003 diperoleh Np = 5, sehingga: P

=

N p N 3 Da 5 ρ gc

=

(5)(1) 3 (0,2367) 5 (79,4088) 32,174(550)

= 1,67.10-5 Hp Efisiensi motor penggerak = 80%


Daya motor penggerak =

1,67.10 5 = 2,0828.10-5 Hp 0,8

Digunakan daya motor standar 0,05 hp.

LD.28

Pompa Kaporit (P-15)

Fungsi

: Memompa larutan kaporit dari Tangki Pelarutan Kaporit (TP-05) ke Tangki Penampung (TPA-02)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 30C

- Densitas kaporit ()

: 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3

(Perry, 1997)

- Viskositas kaporit ()

: 4,515610-7 lbm/ftdetik = 6,72.10-4 cP

(Perry, 1997)

-

Laju alir massa (F)


: 0,0027 kg/jam = 1,67.10-6 lbm/detik

F 1,67.10 -6 lb m /detik   2,108.10 8 ft 3 /s 3 ρ 79,4088 lb m /ft = 5,9.10-10 m3/s


= 3 Q0,36 μ0,18

(Walas, 1988)

= 3 × (2,108.10-8 ft3/s)0,36 × (6,72.10-4 cP)0,18 = 0,00138 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel: Ukuran nominal

: 1/8 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,269 in = 0,0224 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,405 in = 0,0337 ft


: 0,0004 ft2

2,108.10-8 ft 3 / s Kecepatan linier, v = Q/A = = 5,27.10-5 ft/s 2 0,0004 ft Bilangan Reynold : NRe

=

 vD 


=

(79,4088 lbm / ft 3 )  (5,27.10 -5 ft / s)  (0,0224 ft ) 4,5156.10 -7 lbm/ft.s

= 207,7447 Aliran adalah laminar, maka f = 16/NRe = 16/207,7447= 0,077

b. Friction loss 1 Sharp edge exit:

hc

 A2  v 2 (5,27.10 -5 ) 2   = 0,55 1  = 0,55 (1  0) A1  2 2(1)(32,174)  = 2,37.10-11 ft.lbf/lbm

1 elbow 90°:

hf

1 check valve:

hf

Pipa lurus 30 ft:

Ff

v2 (5,27.10 -5 ) 2 = 1(0,75) 2(32,174) 2. g c -11 = 3,24.10 ft.lbf/lbm (5,27.10 -5 ) 2 v2 = 1(2) = n.Kf. 2(32,174) 2. g c -11 = 8,63.10 ft.lbf/lbm L.v 2 30.(5,27.10 -5 ) 2 = 4f = 4(0,077) 0,0224.2.32,174  D.2.g c

= n.Kf.

= 1,78.10-8 ft.lbf/lbm 2

1 Sharp edge entrance: hex

 A  v2 (5,27.10 -5 ) 2 = n 1  1  = 1 1  0 2 20,532,174 A2  2. .g c 

= 8,63.10-11 ft.lbf/lbm Total friction loss:

F

= 1,8.10-8 ft.lbf/lbm






P  P1 2 1 2 v 2  v1  g  z 2  z1   2   F  Ws  0 2 

(Geankoplis,2003)


32,174 ft / s 2 20 ft   0  1,8.10 -8 ft.lbf / lbm  Ws  0 2 32,174 ft.lbm / lbf .s


Ws = -20 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80, maka: Ws

=  × Wp

20

= 0,8 × Wp

Wp

= 25 ft.lbf/lbm

Daya pompa: P

= F × Wp =

1 hp 0,0027 lbm / s  25 ft.lbf / lbm × 0,453600 550 ft.lbf / s

= 7,6.10-8 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.

LD.29

Tangki Penampung Air (TPA-02)

Fungsi

: Menampung air untuk didistribusikan

Bentuk


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 30oC

- Laju massa air

: 956,6917 kg/jam

- Densitas air

: 995,68 kg/m3 = 62,15 lbm/ft3


: 24 jam

(Geankoplis, 2003)

Perhitungan : a. Ukuran tangki Volume air,

Vl 

956,6917kg/jam  24 jam 995,68 kg/m 3

= 23,0602 m3 Volume tangki, Vt = 1,2  23,0602 m3 = 27,6723 m3

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3


1 πD 2 H 4 1 3  27,6723 m 3  πD 2  D  4 2  V

Maka: D = 2,8644 m H = 4,2965 m Tinggi air dalam tangki =

23,0602 m 3  4,2965 m = 3,5808 m 27,6723 m 3

b. Tebal dinding tangki Tekanan hidrostatik : P = xgxl = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,5808 m = 34,9369 kPa Faktor kelonggaran

= 5%

Maka, Pdesain

= (1,05) (P operasi) = 1,05 ( 101,325 + 34,9369) = 143,0749 kPa



-


: 0,8

-


: 0,0125 in/tahun

-

Umur alat (n)

: 10 tahun

(Brownell & Young, 1959)) (Peters et.al., 2004) (Perry & Green,1999)


t

PD  n.C 2SE  1,2P

(143,0749 kPa) ( 2,8644 m)  (10 tahun)(0,0125 in/tahun) 2(87218,71kPa)(0,8)  1,2(143,0749 kPa)  0,0061 m  0,2408 in

t


(Brownell,1959)


LD.30

Pompa Domestik (P-16)

Fungsi

: memompa air dari Tangki (TPA-02) ke kebutuhan domestik

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 30C


: 995,68 kg/m3 = 62,15 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)


(Geankoplis, 2003)

- Laju alir massa (F) : 956,6917 kg/jam = 0,5859 lbm/detik Laju alir volumetrik, Q 

F 0,5859 lb m /detik  ρ 62,15 lb m /ft 3 = 0,0094 ft3/s = 0,0003 m3/s


= 3,9 (Q)0,45()0,13

(Walas, 1988)


Ukuran nominal

: 0,75 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 0,824 in = 0,0687 ft

-

Diameter Luar (OD)

: 1,05 in = 0,0875 ft

-


: 0,0037 ft2

Q 0,0094 ft 3 / s = 2,5406 ft/s Kecepatan linier: v = = A 0,0037 ft 2


=

 vD 


(62,15 lbm / ft 3 )(2,5406 ft / s)(0,0687 ft ) 0,0005 lbm/ft.s = 20.152,9672 =

Karena NRe > 2100, maka aliran turbulen. Dari (Geankoplis, 2003): -


-

Untuk NRe = 20.152,9672 dan 

D

= 0,0022, diperoleh f = 0,007


hc

 A2  v 2 2,5406 2   = 0,55 1  = 0,55 (1  0) A1  2 2(1)(32,174)  = 0,0552 ft.lbf/lbm 2,5406 2 v2 = 1(0,75) = 0,0752 ft.lbf/lbm = n.Kf. 2(32,174) 2. g c

1 elbow 90° :

hf

1 check valve :

hf

= n.Kf.

Pipa lurus 40 ft :

Ff

= 4f

2,5406 2 v2 = 0,2006 ft.lbf/lbm = 1(2) 2(32,174) 2. g c 2

40. 2,5406 L.v 2 = 4(0,007) 0,0687 .2.32,174  D.2.g c

= 1,6361 ft.lbf/lbm 2


 2,5406 2 A  v2 2 = n 1  1  = 1 1  0 2132,174 A2  2. .g c 


 F = 2,0674 ft.lbf/lbm






P  P1 2 1 2 v 2  v1  g  z 2  z1   2   F  Ws  0 2 

(Geankoplis,2003)


32,174 ft / s 2 30 ft   2,0674 ft.lbf / lbm  Ws  0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2

Ws = -32,0674 ft.lbf/lbm


Untuk efisiensi pompa 80, maka: =  × Wp

Ws 32,0674

= 0,8 × Wp

Wp




= 0,0427 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.

LD.31

Refrigerator (RG)

Fungsi

: menurunkan temperatur air 300C hingga 100C

Jenis

: chiller dengan siklus refrigerasi kompresi uap (vapor compression refrigeration cycle)

Refrigerant

: tetrafloroetana (C2H2F4) (HFC-134a)

Suhu air keluar unit pendingin = 10°C = 50°F Laju air yang akan didinginkan = 141.179,162 kg/jam = 86,4579 lbm/detik Entalpi air (P = 1 atm)

H (10oC) = 41,99 kJ.kg-1 H (30oC) = 125,7 kJ.kg-1

(Smith, 2005) (Smith, 2005)

Qc = m. ΔH = 141.179,162 kg/jam x (125,7 kJ.kg-1 - 41,99 kJ.kg-1) = 11.818.107,6216 kJ/jam = 11.201.404,7298 Btu/jam


Gambar LD.3 Siklus unit pendinginan

Asumsi : Kondensor dan evaporator (chiller) memungkinkan Δt minimum = 10°F untuk perpindahan panas. Air pendingin pada kondensor tersedia pada 30°C = 86°F Suhu keluar chiller, T2

= 50 + 10 = 60°F

Tekanan keluar chiller, T2

= 72,087 lb/in2

(Tabel 9.1, Smith, 2005)

Entalpi uap, H2

= 111,376 Btu/lbm


Entropi uap, S2

= 0,2205 Btu/lbm.R


Suhu keluar kondensor, T4

= 86 + 10 = 96°F


Tekanan keluar kondensor, T4

= 130,67 lb/in2


Entalpi cair, H4

= 43,5318 Btu/lbm


Net refrigerating effect: RE = H2 - H4 = 111,376 – 43,5318 = 67,8442 Btu/lbm Apabila tahap kompresi bersifat isentropis, S3’ = S2 = 0,2205 Btu/lbm.R Dari Fig. G.2 (Smith, 2005), pada entropi ini dan P = 130,67 lb/in2, H3’ = 118 Btu/lbm sehingga: (ΔH)S = H3’ - H2 = 118 – 111,376 = 6,624 Btu/lbm Untuk efisiensi kompresor 80%, maka:

Karena proses ekspansi bersifat isentalpi, H1 = H4, cycle coefficient of performance (COP) dapat dihitung sebagai berikut:

Laju sirkulasi refrigerant:

= 74.889,8973 kg/jam


LD.32

Pompa Refrigerator (P-17)

Fungsi

: memompa air pendingin dari Refrigerator ke unit proses

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

- Temperatur

: 10C


: 999,73 kg/m3 = 62,4114 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)

- Viskositas air () : 0,0009 lbm/ftdetik

(Geankoplis, 2003)

- Laju alir massa (F) : 141.179,1616 kg/jam = 86,4579 lbm/detik Laju alir volume, Q 

F 86,4579 lb m /detik   1,3853 ft 3 /s = 0,04 m3/s 3 ρ 62,4114 lb m /ft


= 3,9 (Q)0,45()0,13

(Walas, 1988)

= 3,9 × (1,3853 ft3/s)0,45 × (62,4114 lbm/ft3)0,13 = 7,7293 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,2003, dipilih pipa commercial steel: Ukuran nominal

: 8 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 7,981 in = 0,6651 ft

Diameter Luar (OD)

: 8,625 in = 0,7188 ft


: 0,3474 ft2

Kecepatan linier, v = Q/A =

Bilangan Reynold: NRe

1,3853 ft 3 / s = 3,9876 ft/s 0,3474 ft 2

 vD  (62,4114 lbm / ft 3 )  (3,9876 ft / s )  (0,6651 ft ) = 0,0009 lbm/ft.s =

= 188.353,407


Karena NRe > 2100, maka aliran turbulen. Dari Geankoplis (2003): -


-

Untuk NRe = 188.353,407 dan 

D

= 0,0002, diperoleh f = 0,004


hc


3 elbow 90°:

hf

1 check valve:

hf

= n.Kf.

Ff

30. 3,9876  L.v 2 = 4f = 4(0,004) 0,6651.2.32,174  D.2.g c

3,9876 2 v2 = 1(2) = 0,4942 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2. g c 2

Pipa lurus 30 ft:

= 0,1783 ft.lbf/lbm 2


 3,9876 2 A  v2 2 = 1 1  0 = n 1  1  2132,174 A2  2. .g c 


 F = 1,5992 ft.lbf/lbm






P  P1 2 1 2 v 2  v1  g  z 2  z1   2   F  Ws  0 2 

(Geankoplis,2003)

dimana : v1 = v2 P 1 = P2 Z = 20 ft maka: 0




Ws 21,5992

= 0,8 × Wp

Wp = 26,999 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = F × Wp =



LD.33

Deaerator (DE)

Fungsi

: Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi



: 900C

- Tekanan

: 1 atm

- Laju massa air

: 114,0301 kg/jam

-

Densitas air

: 965,34 kg/m3

(Geankoplis, 2003)

- Kebutuhan perancangan : 1 hari - Faktor keamanan : 20 Perhitungan : a. Ukuran tangki Volume air, Va 

114,0301 kg/jam  24 jam = 2,83 m3 3 965,34 kg/m

Volume tangki, Vt = 1,2  2,83 m3 = 3,4 m3

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3


1 πD 2 H 4 1 3  3,4 m 3  πD 2  D  4 2  3 3,4 m 3  πD 3 8 V

Maka: D = 1,42 m H = 2,14 m Tinggi cairan dalam tangki

=

2,83  2,14 = 1,78 m 3,4

b. Diameter dan tinggi tutup tangki Diameter tutup = diameter tangki = 1,42 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1 Tinggi tutup =

1  1,42 m  0,36 m 4

(Brownell,1959)

Tinggi tangki total = 2,14+ 2(0,36) = 2,85 m

c. Tebal dinding tangki P hidrostatik

= ×g×h = 965,34 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,78 m = 16,8425 kPa

P operasi = 16,8425 kPa + 101,325 kPa = 118,1675 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign

= (1,05) × (118,1675 kPa) = 124,0759 kPa



-


: 0,8

-


: 0,0125 in/tahun

-

Umur alat (n)

: 10 tahun




t

PD  n.C 2SE  1,2P

(124,0759 kPa) (1,42 m)  (10 tahun )(0,0125 in/tahun ) 2(87218,714 kPa)(0,8)  1,2(124,0759 kPa)  0,0044 m  0,1749 in

t


(Brownell,1959)

Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1/4 in.

LD.34

Pompa Deaerator (P-18)

Fungsi

: Memompa air dari Tangki Deaerator (DE) ke Ketel Uap (KU)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah

: 1 unit


: 90°C


: 965,34 kg/m3 = 60,2645 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)


(Geankoplis, 2003)

- Laju alir massa (F) : 114,0301 kg/jam = 0,0698 lbm/detik Laju alir volume, Q 

F 0,0698 lb m /detik   0,0012 ft 3 /s = 3,28.10-5 m3/s 3 ρ 60,2645 lb m /ft


= 3,9 (Q)0,45()0,13

(Walas, 1988)


Ukuran nominal

: 1/4 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 0,36 in = 0,03 ft

-

Diameter Luar (OD)

: 0,54 in = 0,04 ft

-


: 0,0007 ft2



Q 0,0012 ft 3 / s = A 0,0007 ft 2

= 1,6094 ft/s Bilangan Reynold: NRe =


maka aliran turbulen. Karena NRe > 2100, maka aliran turbulen. Dari Geankoplis (2003): -


D

= 0,0049, diperoleh f = 0,0085


1 elbow 90°: 1 check valve:

hc

hf

 A  v2 1,6094 2 = 0,55 (1  0) = 0,55 1  2  A1  2 2(1)(32,174)  = 0,0221 ft.lbf/lbm 1,6094 2 v2 = 1(0,75) = 0,0302 ft.lbf/lbm = n.Kf. 2(32,174) 2. g c

hf

1,6094 2 v2 = n.Kf. = 1(2) = 0,0805 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2. g c

Ff

30. 1,6094  L.v 2 = 4f = 4(0,0085) 0,03.2.32,174  D.2.g c

2

Pipa lurus 30 ft:

= 1,3535 ft.lbf/lbm 2



 1,6094 2 A  v2 2 = n 1  1  = 1 1  0 2132,174 A2  2. .g c  = 0,0403 ft.lbf/lbm

 F = 1,5266 ft.lbf/lbm

c. Daya pompa


Dari persamaan Bernoulli :





P  P1 2 1 2 v 2  v1  g  z 2  z1   2   F  Ws  0 2 

(Geankoplis,2003)





= 0,8 × Wp = 39,4082 ft.lbf/lbm

= F × Wp =



LD.35 Ketel Uap (KU) Fungsi

: Menyediakan uap untuk keperluan proses

Jenis

: Water tube boiler

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

:

-

Uap jenuh yang digunakan bersuhu 1800C pada tekanan 1 atm.

-

Dari steam table, Reklaitis (1983) diperoleh panas laten steam = 2.013,1 kJ/kg = 4.206,5307 Btu/lbm

-

Kebutuhan uap = 570,15 kg/jam = 1.256,9733 lbm/jam

a. Menghitung Daya Ketel Uap W

34,5  P  970,3 H


dimana:

Maka, P 

P

= Daya boiler, hp

W

= Kebutuhan uap, lbm/jam

H

= Panas laten steam, Btu/lbm

1.256,9733  4.206,5307 = 157,952 hp 34,5  970,3

b. Menghitung Jumlah Tube Dari ASTM Boiler Code, permukaan bidang pemanas = 10 ft2/hp Luas permukaan perpindahan panas, A

= P  10 ft2/hp = 157,952 hp  10 ft2/hp = 1.579,52 ft2

Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi : -

Panjang tube

= 30 ft = 9,14 m

-

Diameter tube

= 6 in

-

Luas permukaan pipa, a’ = 1,73 ft2 / ft

(Kern, 1965)

Sehingga jumlah tube : A (1.579,52 ft 2 ) = L  a' 30 ft 1,73 ft 2 / ft

Nt

=

Nt

= 30,4339

Nt

= 31 buah

LD. 36

Tangki Bahan Bakar (TB)

Fungsi

: Menyimpan bahan bakar Solar

Bentuk


Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-53, grade B

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

Temperatur

: 28 °C

Tekanan

: 1 atm

Laju volume solar

: 132,8661 L/jam

Densitas solar

: 0,8900712 kg/l = 55,57 lbm/ft3

(Bab VII) (Perry, 1997)

Kebutuhan perancangan : 7 hari


a. Ukuran tangki Volume solar (Va) = 132,8661 L/jam x 7 hari x 24 jam/hari = 22.321,4974 L = 22,3215 m3 Volume tangki, Vt = 1,2  22,3215 m3 = 26,7858 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 1 : 2 1 πD 2 H 4 1 26,7858 m 3  πD 2 2D  4 3 26,7858 m  1,5708 D 3 V

Maka : D = 2,5744 m H = 5,1487 m Tinggi cairan dalam tangki

=

volume cairan x tinggi silinder volume silinder

=

(22,3215)(5,1487) = 4,2906 m (26,7858)

b. Diameter dan tinggi tutup tangki Diameter tutup = diameter tangki = 2,5744 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1 Tinggi tutup =

1  2,5744 m  0,6436 m 4

(Brownell,1959)

Tinggi tangki total = 5,1487+ 2(0,6436) = 6,4359 m

c. Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid =  x g x l = 890,0712 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,2906 m = 37,4255 kPa Tekanan operasi, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 37,4255 + 101,325 kPa = 138,7505 kPa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign = (1,05).(138,7505 kPa) = 145,688 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)


Allowable stress = 12650 psia = 87.218,714 kPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

t

PD 2SE  1,2P

(145,688 kPa) (2,5744 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8)  1,2(145,688 kPa)  0,0027 m  0,1059 in

t

Faktor korosi = 1/8 in. Tebal shell yang dibutuhkan = 0,1059 + 1/8 in = 0,2309 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 0,25 in

LD.37 Pompa Tangki Bahan Bakar (PU-18) Fungsi

: Memompa bahan bakar solar dari TB ke Generator

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

Temperatur

: 28oC

Densitas Bahan bakar ()

: 890,0712 kg/m3 = 55,57 lbm/ft3

Viskositas (μ)

: 0,0007392 lbm/ft s = 1,1 cP

Laju alir massa (F)

: 132,8661 L/jam = 118,26 kg/jam = 0,0724 lbm/s


(Othmer, 1968)

F 0,0724 lb m /detik   0,0013 ft 3 /s = 4,147.10-5 m3/s 3 ρ 55,57 lb m /ft

a. Desain pompa Di,opt = 3,9 Q 0,45  0,13 3

= 3,9 (0,0013 ft /s)

(Walas, 1988) 0,45

3 0,13

(55,57 lbm/ft )

= 0,3309 in

Dari Tabel A.5-1 Geankoplis,2003, dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1/4 in


Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,364 in = 0,0303 ft = 0,0092 m

Diameter Luar (OD)

: 0,54 in = 0,045 ft

Inside sectional area (At)

: 0,0007 ft2

Kecepatan linier, v =

Q 0,0013 ft 3 /s = = 1,8102 ft/s A 0,0007 ft 2


ρ  v  D (55,57 lbm/ft 3 )(1,8102 ft/s)(0,0303 ft ) =  0,0007392 lbm/ft s = 4.127,6085

Untuk aliran turbulen pada NRe = 4.127,6085 ,E/D = 0,0049 diperoleh harga faktor fanning, f = 0,011 (fig 2.10-3 geankoplis, 3003)

b. Friction loss 1 sharp edge exit

 A  v2 1,8102 2 : hc = 0,55 1  2  = 0,55 (1  0) 2(1)(32,174)  A1  2  gc = 0,028 ft lbf/lbm

2 elbow 90°

: hf = n.Kf.

1,8102 2 v2 = 0,1146 ft lbf/lbm = 2(0,75) 2(32,174) 2 gc

1 check valve

: hf = n Kf

1,8102 2 v2 = 1(2) = 0,1019 ft lbf/lbm 2(32,174) 2 gc

20.1,8102 L v 2 = 4(0,011) : Ff = 4f 0,0303232,174 D 2 gc 2

Pipa lurus 20 ft

= 1,4774 ft lbf/lbm 2


 A  v2 1,8102 2 = n 1  1  = 1 (1  0) 2(1)(32,174)  A2  2  gc

= 0,0509 ft lbf/lbm Total friction loss

:  F = 1,7728 ft lbf/lbm







1 2 g P P 2 v 2  v1  z 2  z1   2 1   F  Ws  0 2 gc gc 

(Geankoplis, 2003)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0 tinggi pemompaan z = 15 ft maka: 0



Ws 16,7728

= 0,8 × Wp

Wp




= 0,0031 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.

LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Dalam rencana pra rancangan pabrik Magnesium karbonat digunakan asumsi sebagai berikut: Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun.


Kapasitas maksimum adalah 10.000 ton/tahun. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchased equipment delivered (Peters et.al., 2004). Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dolar terhadap rupiah adalah : US$ 1 = Rp 9,297.00,- (Tribun Medan, 9 Mei 2012).

1. Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment) 1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) Biaya Tanah Lokasi Pabrik Luas tanah seluruhnya

= 13.630 m2

biaya tanah pada lokasi pabrik berkisar Rp600.000/m2 (pemkabdairi.go.id, 2011) Harga tanah seluruhnya = 13.630 m2  Rp 600.000/m2 = Rp 8.178.000.000,Biaya perataan tanah diperkirakan 5% Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp 8.178.000.000,-

= Rp

408.900.000,-

Biaya administrasi jual beli tanah diperkirakan 5% Biaya administrasi

= 0,05 x Rp 8.178.000.000,-

= Rp 408.900.000,-

Maka total biaya tanah (A) adalah Rp 8.995.800.000,Harga Bangunan dan Sarana Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya No

Nama Bangunan

Luas (m2)

Harga (Rp/m2)

Jumlah (Rp)

20 120.000 2.400.000 1 Pos jaga 2 Parkir 250 100.000 25.000.000 3 Taman 500 50.000 25.000.000 4 Ruang kontrol 200 2.000.000 400.000.000 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya......... (lanjutan) No 5 6 7 8 9

Nama Bangunan Area proses Area produk Perkantoran Laboratorium Poliklinik

Luas (m2)

Harga (Rp/m2)

Jumlah (Rp)

5000 850 300 150 80

3.000.000 3.000.000 1.500.000 2.000.000 1.250.000

15.000.000.000 1.700.000.000 450.000.000 375.000.000 100.000.000


10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Kantin Ruang Ibadah Gudang peralatan Bengkel Unit pemadam kebakaran Gudang bahan Unit pengolahan air Perpustakaan Pembangkit listrik Unit pengolahan limbah Area Perluasan Jalan

80 100 300 300 100 400 3000 100 400 200 800 500

TOTAL

1.250.000 1.500.000 1.000.000 2.000.000 1.250.000 1.500.000 2.500.000 2.500.000 2.500.000 2.500.000 80.000 80.000

13.630

100.000.000 150.000.000 300.000.000 600.000.000 125.000.000 600.000.000 7.500.000.000 250.000.000 1.000.000.000 300.000.000 64.000.000 40.000.000 29.106.400.000

Harga bangunan saja

=

Rp 28.977.400.000,-

Harga sarana

=

Rp

Total biaya bangunan dan sarana (B)

=

Rp 29.106.400.000,-

129.000.000,-

Perincian Harga Peralatan Harga peralatan yang diimpor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut (Peters et.al., 2004) :

di mana: Cx

= harga alat pada tahun 2012

Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X1 = kapasitas alat yang tersedia X2 = kapasitas alat yang diinginkan Ix

= indeks harga pada tahun 2012

Iy

= indeks harga pada tahun yang tersedia

m

= faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat)

Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2012 digunakan metode regresi koefisien korelasi (Montgomery, 1992)


Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift No.

Tahun (Xi)

Indeks (Yi)

Xi.Yi

Xi²

Yi²

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

895 915 931 943 967 993 1028 1039 1057 1062 1068 1089 1094 1103

1780155 1820850 1853621 1878456 1927231 1980042 2050860 2073844 2110829 2121876 2134932 2178000 2189094 2208206

3956121 3960100 3964081 3968064 3972049 3976036 3980025 3984016 3988009 3992004 3996001 4000000 4004001 4008004

801025 837225 866761 889249 935089 986049 1056784 1079521 1117249 1127844 1140624 1185921 1196836 1216609

Total

27937

14184

28307996

55748511

14436786

Sumber: Tabel 6-2, Peters et.al., 2004

Data :

n = 14

∑Xi = 27937

∑Yi = 14184

∑XiYi = 28307996

∑Xi² = 55748511

∑Yi² = 14436786

Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE – 2, maka diperoleh harga koefisien korelasi:

r =

(14) . (28307996) – (27937)(14184) [(14). (55748511) – (27937)²] x [(14)(14436786) – (14184)² ]½

≈ 0,98 = 1


Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier. Persamaan umum regresi linier, Y = a + b  X dengan:

Y

= indeks harga pada tahun yang dicari (2012)

X = variabel tahun ke n a, b = tetapan persamaan regresi Tetapan regresi ditentukan oleh :

b

(Montgomery, 1992)

n  ΣXi Yi   ΣXi  ΣYi  n  ΣXi 2  ΣXi 2

Yi. Xi 2  Xi. Xi.Yi a  n.Xi 2  (Xi) 2 Maka : b = 14 .( 28307996) – (27937)(14184) 14. (55748511) – (27937)²

= 53536 3185

= 16,8088

a = (14184)( 55748511) – (27937)(28307996) = - 103604228 14. (55748511) – (27937)²

3185

= -32528,8 Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y=a+bX Y = 16,809X – 32528,8 Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2012 adalah: Y = 16,809 (2012) – 32528,8 Y = 1.290,4879 Perhitungan harga peralatan menggunakan harga faktor eksponsial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Peters et.al., 2004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Peters et.al., 2004).


Contoh perhitungan harga peralatan: a. Tangki Pencampur (M-210) Kapasitas tangki , X2 = 14,8080 m3. Dari Gambar LE.1 berikut, diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X1) 1 m³ adalah (Cy) Rp 9.000. Dari tabel 6-4, Peters et.al., 2004, faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,57. Indeks harga pada tahun 2002 (Iy) 1103.

Gambar LE.1

Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan (Peters et.al., 2004)

Indeks harga tahun 2014 (Ix) adalah 1.324,1055. Maka estimasi harga tangki untuk (X2) 18,5260 m3 adalah :

Cx = Rp 455.138.563/unit Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat pada Tabel LE – 3 untuk perkiraan peralatan proses dan Tabel LE – 4 untuk perkiraan peralatan utilitas. Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: -

Biaya transportasi

= 5


-

Biaya asuransi

= 1

-

Bea masuk

= 15 

(Rusjdi, 2004)

-

PPn

= 10 

(Rusjdi, 2004)

-

PPh

= 10 

(Rusjdi, 2004)

-

Biaya gudang di pelabuhan

= 0,5 

-

Biaya administrasi pelabuhan = 0,5 

-

Transportasi lokal

= 0,5 

-

Biaya tak terduga

= 0,5 

Total

= 43 

Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: -

PPn

= 10 

(Rusjdi, 2004)

-

PPh

= 10 

(Rusjdi, 2004)

-

Transportasi lokal

= 0,5 

-

Biaya tak terduga

= 0,5 

Total

= 21 

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses Kode C-120 J-121 J-124 J-142 J-211

Unit 1 1 1 1 1

Ket*) I I I I I

I J-331 1 I J-314 1 I C-150 1 Tabel LE.3 (lanjutan)..... I M-210 1 I R-220 1 I R-320 1 I H-330 1 I J-122 1

Harga/Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

144.939.614 16.542.654 16.542.654 11.190.518 11.190.518

144.939.614 16.542.654 16.542.654 11.190.518 11.190.518

14.487.939 144.697.629 144.939.614

14.487.939 144.697.629 144.939.614

455.138.563 1.228.768.830 30.772.900 90.748.941 51.448.557

455.138.563 1.228.768.830 30.772.900 90.748.941 51.448.557


J-141 J-151 S-123 S-152 H-310 H-224 X-140 F-340 F-312 G-132 G-321 E-225 E-131 L-222 L-212 L-312 L-332

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

I I I I I I I I I I I I I NI NI NI NI

118.303.880 51.448.557 65.857.493 44.550.255 334.638.269 579.349.816 23.611.227 4.858.004.667 55.198.324.572 20.971.279 8.394.882 75.589.648 73.950.671 767.365.012 773.513.213 725.768.272 21.127.787 Total

118.303.880 51.448.557 65.857.493 44.550.255 334.638.269 579.349.816 23.611.227 4.858.004.667 55.198.324.572 20.971.279 8.394.882 75.589.648 73.950.671 767.365.012 773.513.213 725.768.272 21.127.787 Rp 65.968.625.194

Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah Kode SC BS CL SF CE AE DE KU BP TP-01 TP-02 TP-03 TP-04

Unit

Ket*)

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

I NI I I I I I I NI I I I I

Tabel LE.4 (lanjutan)... TP-05 1 I TU-01 1 I TU-02 1 I PU-01 1 I PU-02 1 NI

Harga/Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

151.673.894 12.000.000 613.415.032 26.990.322 108.056.041 108.056.041 68.003.281 223.047.787 12.000.000

151.673.894 12.000.000 613.415.032 26.990.322 108.056.041 108.056.041 68.003.281 223.047.787 12.000.000

478.836.588 342.082.833 48.342.669 94.503.228

478.836.588 342.082.833 48.342.669 94.503.228

6.244.894 11.734.652.915 649.724.982 6.568.217 55.725.463

6.244.894 11.734.652.915 649.724.982 6.568.217 55.725.463


PU-03 PU-04 PU-05 PU-06 PU-07 PU-08 PU-09 PU-10 PU-11 PU-12 PU-13 PU-14 PU-15 PU-16 PU-15 PU-16 PU-17 PU-18 PU-19 BP BSA BN SAS TS PL-01 PL-02 PL-03 PL-04 PL-05 Generator

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2

NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI I I NI NI NI NI NI NI

55.725.463 55.725.463 55.725.463 55.725.463 55.725.463 55.725.463 55.725.463 55.725.463 55.725.463 55.725.463 10.069.702.006 55.725.463 10.069.702.006 55.725.463 7.132.309 1.560.343 10.069.702.006 55.725.463 100.002.902 25.000.000,00 15.000.000,00 15.000.000,00 4.655.495.188 692.935.796 21.227.844 16.887.524 21.227.844 16.887.524 16.887.524 106.800.000

55.725.463 55.725.463 55.725.463 55.725.463 55.725.463 55.725.463 55.725.463 55.725.463 55.725.463 55.725.463 10.069.702.006 55.725.463 10.069.702.006 55.725.463 7.132.309 1.560.343 10.069.702.006 55.725.463 100.002.902 25.000.000,00 15.000.000,00 15.000.000,00 4.655.495.188 692.935.796 21.227.844 16.887.524 21.227.844 16.887.524 16.887.524 213.600.000

Total

Rp 64.975.507.807

Keterangan*) : I untuk peralatan impor, sedangkan N.I. untuk peralatan non impor. Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered) adalah: = 1,43 x (Rp 63.680.850.910 + Rp 43.622.589.289) + 1,21 x (Rp 2.287.774.284+ Rp 21.252.814.166) = Rp 182.049.157.775,Biaya pemasangan diperkirakan 39  dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004).


= 0,39  Rp 182.049.157.775,-

Biaya pemasangan

= Rp 70.999.171.532,Harga peralatan + biaya pemasangan (C) : = Rp Rp 182.049.157.775,- + Rp 70.999.171.532,= Rp 253.048.329.307,1.1.4 Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 26 dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,26  Rp Rp 182.049.157.775,= Rp 47.332.781.021,1.1.5 Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 31 dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya perpipaan (E) = 0,31  Rp 182.049.157.775,= Rp 56.435.238.910,1.1.6 Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik 10 dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya instalasi listrik (F) = 0,1  Rp 182.049.157.775,= Rp 18.204.915.777,1.1.7 Biaya Insulasi Diperkirakan biaya insulasi 12  dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya insulasi (G) = 0,12  Rp 182.049.157.775,= Rp 21.845.898.933,1.1.8 Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya inventaris kantor 5 dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya inventaris kantor (H) = 0,05  Rp 182.049.157.775,= Rp 9.102.457.889,1.1.9 Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 2 dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004).


Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I ) = 0,02  Rp 182.049.157.775,= Rp 3.640.983.155,1.1.10 Sarana Transportasi (J) Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi No.

Subjek Kendaraan

Unit

1

Dewan Komisaris

3

2

Mobil Direktur

1

3

Mobil Manajer

4

4

Bus karyawan

6

5

Truk

10

6 7 8

Mobil kepentingan pemasaran & pembelian Sepeda motor Mobil pemadam kebakaran

10 20 5

Jenis Sedan All New Camry 2,5 V A/T Toyota Fortuner G A/T TRD Kijang Innova V M/T Lux Bensin Mitsubishi FE 71 4 roda Isuzu ELF NKR 55 C/O E2 PS Hilux Pick-up STD M/T Diesel Honda Truk Tangki Dyna 6 roda

Harga/unit (Rp)

Harga total (Rp)

519.650.000

1.558.950.000

485.000.000

485.000.000

291.650.000

1.166.600.000

174.900.000

1.049.400.000

206.250.000

2.062.500.000

162.150.000

1.621.500.000

18.300.000

366.000.000

150.000.000

750.000.000

Total

9.059.950.000

Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J = Rp 709.821.084.300,1.2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) 1.2.1 Pra Investasi Diperkirakan 7  dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Pra Investasi (K) = 0,07 x Rp 182.049.157.775,- = Rp 12.743.441.044,1.2.2 Biaya Engineering dan Supervisi Diperkirakan 32 dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya Engineering dan Supervisi (L) = 0,32  Rp 182.049.157.775,= Rp 58.255.730.488,1.2.3 Biaya Legalitas


Diperkirakan 4 dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya Legalitas (M)

= 0,04  Rp 182.049.157.775,- = Rp 7.281.966.311,-

1.2.4 Biaya Kontraktor Diperkirakan 39 dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya Kontraktor (N) = 0,39  Rp 182.049.157.775,- = Rp 70.999.171.532,1.2.5 Biaya Tak Terduga Diperkirakan 37 dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya Tak Terduga (O) = 0,37Rp 182.049.157.775,- = Rp 67.358.188.377,Total MITTL = K + L + M + N + O = 216.638.497.752,Total MIT = MITL + MITTL = Rp 709.821.084.300,- + Rp 216.638.497.752,= Rp 926.459.582.052,2

Modal Kerja Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (= 90 hari).

2.1

Persediaan Bahan Baku

2.1.1 Bahan baku Proses 1. Batu Dolomit Kebutuhan = 2.354 kg/jam Harga

= Rp 145,-

(www.harianandalas.com, 2012)

Harga total = 90 hari  24 jam/hari  2.354 kg/jam x Rp 145,= Rp. 737.272.800,2. Solar

Kebutuhan = 55,39 liter/jam Harga solar untuk industri = Rp 10.000,-/liter

(PT.Pertamina, 2012)

Harga total = 90 hari  24 jam/hari  55,9 liter/jam  Rp 10.000,-/liter = Rp 1.196.494.382,Total kebutuhan bahan baku proses = Rp

1.933.767.182,-

2.1.2 Persediaan Bahan Baku Utilitas 1. Alum, Al2(SO4)3 Kebutuhan = 7,6657 kg/jam


Harga

= Rp 4.500,-/kg

(www.indonetwork.com, 2012)

Harga total = 90 hari  24 jam/hari  7,6657 kg/jam  Rp 4.500,-/kg = Rp 93.100.104,2. Soda abu, Na2CO3 Kebutuhan = 4,1935 kg/jam Harga

= Rp 4.000,-/kg


Harga total = 90 hari  24 jam/hari  4,1935 kg/jam  Rp 4.000,-/kg = Rp 35.765.280,3. Kaporit Kebutuhan = 0,0027 kg/jam Harga

= Rp 10.000,-/kg


Harga total = 90 hari  24 jam/hari  0,0027 kg/jam  Rp 10.000,-/kg = Rp 58.968,4. H2SO4 Kebutuhan = 0,0179 kg/jam Harga

= Rp 4.000,-/kg

(www.icispricing.com, 2012)

Harga total = 90 hari  24 jam/hari  0,0179 kg/jam  Rp 4.000,-/kg = Rp 154.656,5. NaOH Kebutuhan = 0,0690 kg/jam Harga

= Rp 5.000,-/kg

(www.icispricing.com, 2012)

Harga total = 90 hari x 24 jam/hari  0,0690 kg/jam  Rp 5.000,-/kg = Rp 745.200,6. Solar Kebutuhan = 48,39 liter/jam Harga solar untuk industri = Rp 10.000 ,-/liter

(PT.Pertamina, 2012)

Harga total = 90 hari  24 jam/hari  48,39 liter/jam  Rp 10.000,-/liter = Rp 1.045.224.000,7. Refrigerant Kebutuhan = 74.889,89 kg/jam Harga

= Rp 5.000,-

Harga total = 90 hari  24 jam/hari  74.889,89 kg/jam  Rp 5.000,-/kg


= Rp 80.870.400.000,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan (90 hari) adalah = Rp 83.960.625.890,2.2 Kas 2.2.1 Gaji Pegawai Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai Jabatan Dewan Komisaris Direktur Sekretaris Manajer Produksi Manajer Teknik Manajer Umum dan Keuangan Manajer Pembelian dan Pemasaran Kepala Seksi Proses Kepala Seksi Laboratorium R&D Kepala Seksi Utilitas Kepala Seksi Listrik Kepala Seksi Instrumentasi Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik Kepala Seksi Keuangan Kepala Seksi Administrasi Kepala Seksi Personalia Kepala Seksi Humas Kepala Seksi Keamanan Kepala Seksi Pembelian Kepala Seksi Penjualan Kepala Seksi Gudang / Logistik Karyawan Proses Karyawan Laboratorium, R&D Karyawan Utilitas Karyawan Unit Pembangkit Listrik

Jumlah 3 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 60 6 15 8

Tabel LE.6 (lanjuatan )... Karyawan Instrumentasi Pabrik Karyawan Pemeliharaan Pabrik Karyawan Bag. Keuangan Karyawan Bag. Administrasi Karyawan Bag. Personalia

8 8 5 5 5

Gaji/bulan (Rp) 30.000.000 35.000.000 5.000.000 20.000.000 20.000.000 20.000.000 20.000.000 10.000.000 9.000.000 9.000.000 9.000.000 9.000.000 9.000.000 9.000.000 9.000.000 9.000.000 9.000.000 4.000.000 9.000.000 9.000.000 9.000.000 5.000.000 5.000.000 4.000.000 4.000.000 4.000.000 4.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000

Jumlah/bulan (Rp) 90.000.000 35.000.000 10.000.000 20.000.000 20.000.000 20.000.000 20.000.000 10.000.000 9.000.000 9.000.000 9.000.000 9.000.000 9.000.000 9.000.000 9.000.000 9.000.000 9.000.000 4.000.000 9.000.000 9.000.000 9.000.000 300.000.000 30.000.000 60.000.000 32.000.000 32.000.000 32.000.000 15.000.000 15.000.000 15.000.000


Karyawan Bagian Humas Karyawan Pembelian Karyawan Penjualan / Pemasaran Petugas Keamanan Karyawan Gudang / Logistik Dokter Perawat Petugas Kebersihan Supir

5 6 6 12 6 1 2 8 6

3.000.000 3.000.000 3.000.000 2.500.000 3.000.000 5.000.000 2.500.000 2.000.000 2.500.000

15.000.000 18.000.000 18.000.000 30.000.000 24.000.000 5.000.000 5.000.000 16.000.000 15.000.000

Total

1.021.000.000

Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp 1.021.000.000,Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp 3.063.000.000,-

2.2.2 Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 20  dari gaji pegawai = 0,2  Rp 3.063.000.000,= Rp 612.600.000,2.2.3. Biaya Pemasaran Diperkirakan 20  dari gaji pegawai = 0,2  Rp 3.063.000.000,= Rp 612.600.000,2.2.4 Pajak Bumi dan Bangunan Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut: 

Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).



Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU No.20/00).



Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97).



Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp. 30.000.000,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).



Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).

Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut :


Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Magnesium karbonat) Nilai Perolehan Objek Pajak -

Tanah

Rp

8.995.800.000

Bangunan Rp 29.106.400.000 Total NJOP Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP)

Rp (Rp. Rp

38.102.200.000,30.000.000,- ) 38.072.200.000,-

Rp

1.903.610.000,-

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas No. 1. 2. 3. 4.

Jenis Biaya Gaji Pegawai Administrasi Umum Pemasaran Pajak Bumi dan Bangunan Total

Jumlah (Rp) 3.063.000.000 612.600.000 612.600.000 1.903.610.000 Rp. 6.191.810.000

2.3 Biaya Start – Up Diperkirakan 12  dari Modal Investasi Tetap (Peters, et.al., 2004). = 0,12  Rp 926.459.582.052,= Rp 111.175.149.846,2.4 Piutang Dagang PD 

IP  HPT 12

dimana:

PD

= piutang dagang

IP

= jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan)

HPT

= hasil penjualan tahunan

Penjualan : Harga jual produk MgCO3

= Rp 195.000/kg

(www.alibaba.com, 2012)

Produksi MgCO3 = 1.010,17 kg/jam Hasil penjualan MgCO3 tahunan = 1.010,17 kg/jam  24 jam/hari  330 hari/tahun x Rp 195.000/kg = Rp 1.560.110.254.560,Harga jual CaCO3 = Rp 540/kg

(www.alibaba.com, 2012)

Produksi CaCO3 = 1.887,24 kg/jam


Hasil penjualan CaCO3 tahunan = 1.887,24 kg/jam  24 jam/hari  330 hari/tahun x Rp 540/kg = Rp 8.071.327.076,Hasil penjualan total tahunan : = Rp 1.560.110.254.560,- + Rp 8.071.327.076,= Rp 1.568.181.581.636,Piutang Dagang =

3  Rp 1.568.181.581.636,12

= Rp 392.045.395.409,Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No.

Jenis Biaya

Jumlah (Rp)

1.

Bahan baku proses dan utilitas

2.

Kas

3.

Start up

111.175.149.846

4.

Piutang Dagang

392.045.395.409

83.960.625.890 6.191.810.000

Total

Rp 593.372.981.145

Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 926.459.582.052,- + Rp 593.372.981.145,= Rp 1.519.832.563.197,Modal ini berasal dari: - Modal sendiri

= 60  dari total modal investasi = 0,6  Rp 1.519.832.563.197,= Rp 911.899.537.918,-

- Pinjaman dari Bank

= 40  dari total modal investasi = 0,4 x Rp 1.519.832.563.197,= Rp 607.933.025.279,-

3. Biaya Produksi Total


3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC) 3.1.1 Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga Gaji total = (12 + 2)  Rp 1.021.000.000 = Rp 14.294.000.000,3.1.2 Bunga Pinjaman Bank Bunga pinjaman bank adalah 6,28% dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2012). = 0,0628  Rp 607.933.025.279,= Rp 38.178.193.988,3.1.3 Depresiasi dan Amortisasi Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan,

menagih,

dan

memelihara

penghasilan

melalui

penyusutan

(Rusdji,2004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straight line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai dengan Undang-Undang Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Pasal 11 ayat 6 dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Kelompok Harta Berwujud

Masa (tahun)

Tarif (%)

I. Bukan Bangunan 1. Kelompok 1

4

2

2. Kelompok 2 3. Kelompok 3

8 16

12,5 6,25

20

5

II. Bangunan Permanen

Beberapa Jenis Harta

Mesin kantor, perlengkapan, alat perangkat/ tools industri Mobil, truk kerja Mesin industri kimia, mesin industri mesin Bangunan sarana dan penunjang

Sumber : Waluyo, 2000 dan Rusdji, 2004 Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol. D

PL n

dimana: D = depresiasi per tahun


P = harga awal peralatan L = harga akhir peralatan n = umur peralatan (tahun) Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UU RI No. 17 Tahun 2000 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Komponen Bangunan Peralatan proses dan utilitas Instrumentrasi dan pengendalian proses Perpipaan Instalasi listrik Insulasi Inventaris kantor Perlengkapan keamanan dan kebakaran Sarana transportasi

29.106.400.000

Umur (tahun) 20

253.048.329.307

16

15.815.520.582

47.332.781.021

4

11.833.195.255

56.435.238.910 18.204.915.777 21.845.898.933 9.102.457.889

4 4 4 4

14.108.809.728 4.551.228.944 5.461.474.733 2.275.614.472

3.640.983.155

4

910.245.789

Biaya (Rp)

Depresiasi (Rp) 1.455.320.000

9.059.950.000

8 1.132.493.750 Total 57.543.903.253 Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami

penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 2000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak berwujud yang dimaksud (Rusdji, 2004). Untuk masa 4 tahun, maka biaya amortisasi adalah 25 dari MITTL. sehingga : Biaya amortisasi = 0,25  Rp 216.638.497.752,= Rp 54.159.624.438,Total biaya depresiasi dan amortisasi = Rp 57.543.903.253,- + Rp 54.159.624.438,-


= Rp 111.703.527.691,3.1.4 Biaya Tetap Perawatan 1. Perawatan mesin dan alat-alat proses Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20%, diambil 8% dari harga peralatan terpasang di pabrik (Peters et.al., 2004). Biaya perawatan mesin = 0,08  Rp 253.048.329.307,= Rp 20.243.866.345,2. Perawatan bangunan Diperkirakan 10  dari harga bangunan (Peters et.al., 2004). = 0,1  Rp 29.106.400.000,= Rp 2.910.640.000,3. Perawatan kendaraan Diperkirakan 10  dari harga kendaraan (Peters et.al., 2004). = 0,1  Rp 9.059.950.000,= Rp 905.995.000,4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10  dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Peters et.al., 2004). = 0,1 Rp 47.332.781.021,= Rp 4.733.278.102,5. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10  dari harga perpipaan (Peters et.al., 2004). = 0,1  Rp 56.435.238.910,= Rp 5.643.523.891,6. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 10  dari harga instalasi listrik (Peters et.al., 2004). = 0,1  Rp 18.204.915.777,= Rp 1.820.491.578,7. Perawatan insulasi Diperkirakan 10  dari harga insulasi (Peters et.al., 2004). = 0,1  Rp 21.845.898.933,= Rp 2.184.589.893,-


8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10  dari harga inventaris kantor (Peters et.al., 2004). = 0,1  Rp 9.102.457.889,= Rp 910.245.789,9. Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 10  dari harga perlengkapan kebakaran (Peters et.al., 2004). = 0,1  Rp 3.640.983.155,= Rp 364.098.316,Total biaya perawatan = Rp 39.716.728.913,3.1.5 Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost) Biaya tambahan industri ini diperkirakan 20 dari modal investasi tetap (Peters et.al., 2004). Plant Overhead Cost = 0,2 x Rp 926.459.582.052,= Rp 185.291.916.410,3.1.6 Biaya Administrasi Umum Biaya administrasi umum selama 3 bulan adalah Rp 612.600.000,Biaya administrasi umum selama 1 tahun

= 4  Rp 612.600.000,= Rp 2.450.400.000,-

3.1.7 Biaya Pemasaran dan Distribusi Biaya pemasaran selama 3 bulan adalah Rp 612.600.000,Biaya pemasaran selama 1 tahun = 4  Rp 612.600.000 = Rp 2.450.400.000,Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran, sehingga : Biaya distribusi = 0,5 x Rp 2.450.400.000,= Rp 1.225.200.000,Biaya pemasaran dan distribusi = Rp 3.675.600.000,3.1.8 Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan Diperkirakan 5  dari biaya tambahan industri (Peters et.al., 2004). = 0,05 x Rp 185.291.916.410,= Rp 9.264.595.821,3.1.9 Hak Paten dan Royalti


Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Peters et.al., 2004). = 0,01 x Rp 926.459.582.052,= Rp 9.264.595.821,3.1.10 Biaya Asuransi 1. Biaya asuransi pabrik. adalah 3,1 permil dari modal investasi tetap langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2007). = 0,0031  Rp 709.821.084.300,= Rp 2.200.445.361,2. Biaya asuransi karyawan. Premi asuransi = Rp. 351.000,-/tenaga kerja (PT. Prudential Life Assurance, 2012) Maka biaya asuransi karyawan = 190 orang x Rp. 351.000,-/orang = Rp 66.690.000,Total biaya asuransi = Rp 2.267.135.361,3.1.11 Pajak Bumi dan Bangunan Pajak Bumi dan Bangunan adalah

1.903.610.000

Total Biaya Tetap (Fixed Cost) = Rp 418.010.304.005,3.2

Biaya Variabel

3.2.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari adalah Rp 83.960.625.890,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun = Rp 83.960.625.890,- x

330

/90

= Rp 307.855.628.263,3.2.2 Biaya Variabel Tambahan 1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan Diperkirakan 10  dari biaya variabel bahan baku = 0,1  Rp 307.855.628.263,= Rp 30.785.562.826,2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 1 dari biaya variabel bahan baku = 0,01  Rp 307.855.628.263,-


= Rp 3.078.556.283,Total biaya variabel tambahan = Rp 33.864.119.109,3.2.3 Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 5  dari biaya variabel tambahan = 0,05  Rp 33.864.119.109,= Rp 1.693.205.955Total biaya variabel = Rp 343.412.953.328,Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 418.010.304.005,- + Rp 343.412.953.328,= Rp 761.423.257.333,4

Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan

4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto) Laba atas penjualan = total penjualan – total biaya produksi = Rp 1.568.181.581.636 – Rp 761.423.257.333 = Rp 806.758.324.303,Bonus perusahaan untuk karyawan 5% dari keuntungan perusahaan = 0,05 x Rp 806.758.324.303,= Rp 40.337.916.215,Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UURI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga : Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 40.337.916.215,- - Rp 40.337.916.215,= Rp 766.420.408.088,-

4.2

Pajak Penghasilan Berdasarkan UURI Nomor 36 Pasal 17 ayat 1b Tahun 2008, Tentang

Perubahan Keempat atas Undang-Undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan (http://www.dpr.go.id/undang2/uu08/uu08-36, 2008), wajib Pajak badan dalam negeri dan bentuk usaha tetap adalah sebesar 28%. Undang-undang ini mulai berlaku terhitung tanggal 1 Januari 2009.


Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah: 28  Rp 766.420.408.088,- = Rp 214.597.714.265,-

4.3

Laba setelah pajak Laba setelah pajak

= laba sebelum pajak – PPh = Rp 766.420.408.088,- - Rp 214.597.714.265,= Rp 551.822.693.823,-

5

Analisa Aspek Ekonomi

5.1

Profit Margin (PM)

Laba sebelum pajak  100  total penjualan

PM =

PM = = 48,87 % 5.2

Break Even Point (BEP) BEP =

Biaya Tetap  100  Total Penjualan  Biaya Variabel

BEP = = 34,12 % Kapasitas produksi pada titik BEP = 34,12 %  8.000 ton/tahun = 273.037,8910 ton/tahun Nilai penjualan pada titik BEP

= 34,12 % x Rp 1.568.181.581.636 = Rp 53.521.623.964.184,-

5.3

Return on Investment (ROI) ROI

=

ROI

=

Laba setelah pajak  100  Total Modal Investasi

= 36,30 %


5.4

Pay Out Time (POT) POT == =

5.5

1 0,3630

x 1 tahun

2,75 tahun

Return on Network (RON) RON =

Labasetelahpajak  100  Modal sendiri

RON = = 60,51 %


5.6 Internal Rate of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut: - Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10  tiap tahun - Masa pembangunan disebut tahun ke nol - Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun - Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10 - Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan. Dari Tabel LE.11, diperoleh nilai IRR = 50,53 

34,12

Gambar LE.2 Grafik Break Event Point (BEP) Pabrik Magnesium karbonat


TABEL LE.11 Data Perhitungan Nilai Internal Rate of Return ( IRR ) Pabrik Magnesium Karbonat Thn

Laba sebelum pajak

Pajak

Laba Sesudah pajak

Depresiasi

Net Cash Flow

P/F pada i = 50 %

0

-

-

-

-

-1.519.832.563.197

1

1

766.420.408.088

214.597.714.265

551.822.693.823

111.703.527.691

663.526.221.515

0,6667

442.350.814.343

0,6623

439.421.338.751

2

843.062.448.897

236.057.485.691

607.004.963.206

111.703.527.691

718.708.490.897

0,4444

319.425.995.954

0,4386

315.209.197.358

3

927.368.693.786

259.663.234.260

667.705.459.526

111.703.527.691

779.408.987.217

0,2963

230.935.996.213

0,2904

226.378.181.745

4

1.020.105.563.165

285.629.557.686

734.476.005.479

111.703.527.691

846.179.533.170

0,1975

167.146.574.453

0,1924

162.762.640.770

5

1.122.116.119.482

314.192.513.455

807.923.606.027

111.703.527.691

919.627.133.718

0,1317

121.103.161.642

0,1274

117.145.885.690

6

1.234.327.731.430

345.611.764.800

888.715.966.629

111.703.527.691

1.000.419.494.321

0,0878

87.828.323.233

0,0844

84.395.727.677

7

1.357.760.504.573

380.172.941.280

977.587.563.292

111.703.527.691

1.089.291.090.984

0,0585

63.753.662.390

0,0559

60.856.268.674

8

1.493.536.555.030

418.190.235.408

1.075.346.319.622

111.703.527.691

1.187.049.847.313

0,0390

46.316.835.987

0,0370

43.919.094.567

9

1.642.890.210.533

460.009.258.949

1.182.880.951.584

111.703.527.691

1.294.584.479.275

0,0260

33.675.113.214

0,0245

31.720.342.673

10

1.807.179.231.586

506.010.184.844

1.301.169.046.742

111.703.527.691

1.412.872.574.433

0,0173

24.501.372.017

0,0162

22.926.276.301

-

-

-

-

17.205.286.248

-

-15.097.608.990

Total

IRR = 29 % +

8.391.835.289.645

PV pada i = 50 % -1.519.832.563.197

P/F pada i = 51 %

PV pada i = 51 %

1

-1.519.832.563.197

x ( 51 % - 50 % ) = 50,53 %


LAMPIRAN A NERACA MASSA

Recommend Documents