LAMPIRAN A NERACA MASSA Kapasitas produksi
= 720 ton/tahun
1 tahun operasi
= 300 hari
1 hari operasi
= 24 jam
Basis perhitungan
= 1 jam operasi
Kapasitas produksi dalam 1 jam opersi =
= 720 jam
720 ton 1 tahun 1 hari 1000kg x x x tahun ton 300 hari 24 jam
= 100 kg/jam = 50 kmol/jam Berat molekul hidrogen
= 2,0 kg/kmol
Kemurnian hidrogen yang dihasilkan adalah 99% = 99,99 % x 100 kg/jam = 99,99 kg/jam Impuritis terdiri air sebesar 0,01 % = 0,01 % x 100 kg/jam = 0,01 kg/jam Komposisi gas alam CH4
= 94,3996%
C2H6
= 3,1%
C3H8
= 0,5 %
i-C4H10
= 0,1%
n-C4H10
= 0,1%
C5H12
= 0,2 %
H2S
= 0,0004 %
CO2
= 0,5 %
N2
= 1,1 %
(Spath and Mann,2000)
Universitas Sumatera Utara
Dengan menggunakan perhitungan neraca massa alur maju. Asumsi :Kapasitas bahan baku (F) = 218,5 kg/jam FinCH4
=
94,3996 x 218,5 kg/jam = 206,2631 kg/jam 100
Nin CH4
= 12,8825 kmol/jam
FinC2H6
=
NinC2H6
= 0,2256 kmol/jam
FinC3H8
=
NinC3H8
= 0,02481 kmol/jam
Fini-C4H10
=
Nini-C4H10
= 0,00376 kmol/jam
Finn-C4H10
=
Ninn-C4H10
= 0,00376 kmol/jam
FinC5H12
=
NinC5H12
= 0,00606 kmol/jam
FinH2S
=
NinH2S
= 0,000025 kmol/jam
FinCO2
=
NinCO2
= 0,02482 kmol/jam
FinN2
=
NinN2
= 0,08530 kmol/jam
3,1 x 218,5 kg/jam = 6,7735 kg/jam 100 0,5 x 218,5 kg/jam = 1,0925 kg/jam 100 0,1 x 218,5 kg/jam = 0,2185 kg/jam 100 0,1 x 218,5 kg/jam = 0,2185 kg/jam 100 0,2 x 218,5 kg/jam = 0,437 kg/jam 100 0,0004 x 218,5 kg/jam = 0,000875 kg/jam 100 0,5 x 218,5 kg/jam = 1,0925 kg/jam 100 1,1 x 218,5 kg/jam = 2,4035 kg/jam 100
Universitas Sumatera Utara
A.1 Desulfurisasi (R-101)
Berfungsi menghilangkan sulfur yang terdapat didalam gas alam berisi katalis ZnO. Diharapkan sulfur yang keluar dari reactor <0,5 ppm CH4 C2H6
CH4 3
4
C2H6
R-101
C3H8
C3H8
i-C4H10
i-C4H10
n-C4H10
n-C4H10
C5H12
C5H12
H2S
H2S
CO2
CO2
N2
N2
H2O Konversi reaksi H2S 97,5% (freepatendonline.com) r=
Na in . x
r=
0,000025 .0,975 = 0,0000243 (1) H2S
+
Nin (kmol/jam)0,000025 Bereaksi
ZnO
ZnS
+
H2O
Nin
(- 0,0000243 )
(- 0,0000243)
0,0000243
0,0000243 ( .r) out
N
(kmol/jam) 0,0000007
+ in
(N – 0,0000243)
0,0000243
0,0000243
Jadi ZnO yang di butuhkan untuk menyerap H2S:
Na in . x r= Na in .0,975 = 0,0000249 kmol 0,0000243 = (1) Berat Molekul ZnO = 81,38 kg/kmol
Universitas Sumatera Utara
Berat ZnO yang dibutuhkan = 0,0000249 kmol x 81,38 kg/kmol = 0,0020 kg Sulfur yang diserap oleh ZnO menjadi ZnS = 0,0000243 kmol/jam H2O yang terbentuk (N4 H2O) = 0,0000243 kmol/jam F4 H2O
= 0,0000243 kmol/jam x 18 kg/kmol
F4 H2O
= 0,000437 kg/jam (N4 H2S) F4 H2S 4
F H2S
= 0,0000007 kmol/jam = 0,0000007 x 34,066 kg/kmol = 0,00002384 kg/jam
Tabel L.A.1 Neraca Massa desulfurisasi Komponen
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O
Alur Masuk Alur 3 F (kg/jam) 206,2631 6,7735 1,0925 0,2185 0,2185 0,437 0,000875 1,0925 2,4035 0 218,5
Alur Keluar Alur 4 F (kg/jam) 206,2631 6,7735 1,0925 0,2185 0,2185 0,437 0,00002384 1,0925 2,4035 0,000437 218,5
A. 2. Mixing point 1
Berfungsi untuk mengontakan gas alam dengan steam CH4
Steam
CH4
C2H6
5
C2H6
C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12
4
X-101
6
C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12
H2S
H2S
CO2
CO2
N2
N2
H2O
H2O
Universitas Sumatera Utara
Rasio penambahan steam 3 mol H2O/mol C Total mol C dalam umpan (NinC total) = NinCH4 + NinC2H6 + NinC3H8 + Nini-C4H10 + Ninn-C4H10 + NinC5H12 + NinCO2 = 12,8825 kmol/jam + 0,2256 kmol/jam + 0,02481 kmol/jam + 0,00376 kmol/jam + 0,00376 kmol/jam + 0,00606 kmol/jam + 0,02482kmol/jam = 13,17131 kmol/jam
Steam yang masuk ke mixing point N5 H2O = Nin C total) x 3 N5 H2O = 13,17131 kmol/jam x 3 N5 H2O = 39,51393 kmol/jam F5 H2O = 39,51393 kmol/jam x 18 kg/kmol F5H2O = 711,25074 kg/jam Tabel. L.A.2 Neraca Massa Mixing point Komponen
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O Total
Neraca Neraca Massa Massa Alur 5 Alur 4 F F (kg/jam) (kg/jam) 206,2631 0 6,7735 0 1,0925 0 0,2185 0 0,2185 0 0,437 0 0,00002384 0 1,0925 0 2,4035 0 0,000437 711,2507 218,5 711,2507 929,7507
Neraca Massa Alur 6 F (kg/jam) 206,2631 6,7735 1,0925 0,2185 0,2185 0,437 0,00002384 1,0925 2,4035 711,2511 929,7507
Universitas Sumatera Utara
A. 3. Reformer furnace
Berfungsi sebagai tempat terjadinya proses steam reforming yaitu bereaksinya antara steam dan gas alam. Gas proses terdiri dari CH4, C2H6, C3H8, i-C4H10, n- C4H10, C5H10, H2S, CO, CO2 N2, H2O 5200C, 29 bar 320C ,1 bar Udara pembakaran
R-201
Flue gas 9000C, 1bar
Gas Pembakaran terdiri dari PSA off gas dan gas alam 420C,1bar Gas proses
8500C, 27,5 bar
Neraca massa yang terdapat di reformer furnace Terdapat 6 reaksi yang terjadi didalam reformer furnace. Asumsi: konversi reaksi CH4, C2H6, C3H8, i-C4H10, n-C4H10, C5H12 adalah 99 % Reaksi 1 7
r= r=
N CH 4 . x
12,8825.0,99 (1)
r = 12,7536 Ni CH4 Nin Reaksi Nout
+
12,8825
H2O
CO +
3H2
39,51393
(-1).12,7536
(-1). 12,7536
0,1289
26,76033
12,7536 (3). 12,7536 12,7536
+
38,2610
Universitas Sumatera Utara
N8CH4
= 0,1289 kmol/jam
F8CH4
= 0,1289 x 16,011 kg/kmol = 2,06381 kg/jam
N8 CO
= 12,7536 kmol/jam
F8 CO
= 12,7536 kmol/jam x 28,011 kg/kmol = 357,2411 kg/jam
N8 H2
= 38,2610 kmol/jam
8
F H2
= 38,2610 kmol/jam x 2 kg/kmol = 76,522kg/jam
Reaksi 2
N 7C2 H 6 . x r= r=
0,2256.0,99 (1)
r = 0,2233 Ni C2H6 Nin Reaksi Nout N8 C2H6 8
0,2256
+
2H2O
2CO
+
5H2
26,76033
(-1).0,2233
(-2).0,2233
(2). 0,2233
(5).0,2233
0,0023
26,31373
0,4466
1,1167
+
= 0,0023 kmol/jam
F C2H6
= 0,0023 x 30,022 kg/kmol = 0,06905 kg/jam
N8 CO
= 0,4466 kmol/jam
F8 CO
= 0,4466 kmol/jam x 28,011 kg/kmol = 12,5097 kg/jam
N8 H2
= 1,1167 kmol/jam
F8 H2
= 1,1167 kmol/jam x 2 kg/kmol = 2,2334kg/jam
Reaksi 3
N 7 C3 H 8 . x r=
Universitas Sumatera Utara
r=
0,02481.0,99 (1)
r = 0,02456
Ni C3H8 Nin Reaksi
+
3H2O
3CO
+
7H2
0,02481
26,31373
(-1).0,02456
(-3).0,02456
(3).0,02456
(7).0,02456
0,00025
26,24005
0,07368
0,17193
Nout N8 C3H8
= 0,00025 kmol/jam
F8 C3H8
= 0,00025 x 44,033 kg/kmol = 0,01101 kg/jam
N8 CO
= 0,07368 kmol/jam
8
F CO
= 0,07368 kmol/jam x 28,011 kg/kmol = 2,0638 kg/jam
N8 H2
= 0,17193 kmol/jam
F8 H2
= 0,17193 kmol/jam x 2 kg/kmol = 0,34386kg/jam
+
Reaksi 4
r= r=
N 7 i C 4 H 10 . x 0,00376.0,99 (1)
r = 0,00372
Ni
i-C4H10 Nin Reaksi Nout
+
4H2O
0,00376
26,24005
(-1).0,00372
(-4).0,00372
0,00004
26,22517
4CO
+
9H2
(4).0,00372 (9).0,00372 0,01488
N8 i-C4H10
= 0,00004 kmol/jam
F8 i-C4H10
= 0,00004 x 58,044 kg/kmol = 0,00232 kg/jam
N8 CO
= 0,01488 kmol/jam
+
0,03348
Universitas Sumatera Utara
F8 CO
= 0,01488 kmol/jam x 28,011 kg/kmol = 0,4168 kg/jam
8
= 0,03348 kmol/jam
8
= 0,03348 kmol/jam x 2 kg/kmol = 0,06696 kg/jam
N H2 F H2
Reaksi 5
r= r=
N 7 n C 4 H 10 . x 0,00376.0,99 (1)
r = 0,00372 Nin Reaksi
Ni
n-C4H10 +
4H2O
0,0014
26,22517
(-1).0,00133
(-4).0,00372
0,00004
26,21029
out
N
4CO
+
9H2
(4).0,00372 (9).0,00372 0,01488
N8 n-C4H10
= 0,00004 kmol/jam
F8 n-C4H10
= 0,00004 x 58,044 kg/kmol = 0,00232 kg/jam
N8 CO
= 0,01488 kmol/jam
0,03348
8
= 0,01488 kmol/jam x 28,011 kg/kmol = 0,4168 kg/jam
8
N H2
= 0,03348 kmol/jam
F8 H2
= 0,03348 kmol/jam x 2 kg/kmol = 0,06696 kg/jam
F CO
+
Reaksi 6
r= r=
N 7. x 0,00606.0,99 (1)
r = 0,00599 C5H12
+
5H2O
5CO
+
11H2
Universitas Sumatera Utara
Nin Reaksi
0,00606
26,21029
(-1).0,00599
(-5).0,00599
0,00007
26,18034
out
N
(5).0,00599 0,02995
(11).0,00599 0,06589
N8 n-C4H10
= 0,00007 kmol/jam
F8 n-C4H10
= 0,00007 x 72,055 kg/kmol = 0,00504kg/jam
N8 CO
= 0,02995 kmol/jam
F8 CO
= 0,02995 kmol/jam x 28,011 kg/kmol = 0,8389 kg/jam
8
+
N H2
= 0,06589 kmol/jam
F8 H2
= 0,06589 kmol/jam x 2 kg/kmol = 0,13178 kg/jam
H2 yang dihasilkan dari reformer furnace F8 H2 = 76,522 kg/jam +2,2334 kg/jam +0,34386 kg/jam + 0,06696 kg/jam +0,06696 kg/jam + 0,13178 kg/jam = 79,36496 kg/jam F8 CO = 357,2411 kg/jam + 12,5097 kg/jam + 2,0638 kg/jam + 0,4168 kg/jam + 0,4168 kg/jam + 0,8389 kg/jam = 373,48718 kg/jam Tabel. LA.3 Neraca Massa reformer furnace Komponen
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2 Total
Alur Masuk Alur 7 F (kg/jam) 206,2631 6,7735 1,0925 0,2185 0,2185 0,437 0,000023 1,0925 2,4035 711,5211 0 0 929,7507
Alur Keluar Alur 8 F (kg/jam) 2,06381 0,06905 0,011008 0,002321 0,002321 0,005043 0,000023 1,0925 2,4035 471,24612 373,48718 79,36496 929,7507
Universitas Sumatera Utara
A. 4. Neraca Massa di high temperature shift CH4
CH4
C2H6
C2H6
9
C3H8
10 R-202
i-C4H10
C3H8 i-C4H10
n-C4H10
n-C4H10
C5H12
C5H12
H2S
H2S
CO2
CO2
H2O
H2O
CO
CO
H2
H2
Koversi reaksi CO 92% (Freepatentonline.com) r= r=
N 9 CO. x 13,33358.0,92 (1)
r = 12,26689 CO
+
H2O
CO2
+
H2
T= 3500C Nin Reaksi out
N
13,33358
26,18034
(-1). 12,26689 (-1). 12,26689 1,06669
13,91345
12,26689 12,26689
12,26689
+
12,26689
H2 yang dihasilkan di high temperature shift = 12,26689 kmol/jam x 2 kg/jam F10 H2 = 24,53378 kg/jam CO2 yang dihasilkan di high temperature shift = 12,26689 kmol/jam x44,011kg/kmol F10CO2 = 539,87809 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel. LA.4 Neraca Massa high temperature shift Komponen
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2 Total
Alur Masuk Alur 9 F (kg/jam) 2,06381 0,06905 0,011008 0,002321 0,002321 0,005043 0,00002384 1,0925 2,4035 471,24612 373,48718 79,36496 929,7507
Alur Keluar Alur 10 F (kg/jam) 2,06381 0,06905 0,011008 0,002321 0,002321 0,005043 0,00002384 540,97059 2,4035 250,4421 29,8849 103,89874 929,7507
A. 5. Neraca Massa di low temperature shift CH4
CH4
C2H6
C2H6
C3H8 i-C4H10
11
R-203
12
C3H8 i-C4H10
n-C4H10
n-C4H10
C5H12
C5H12
H2S
H2S
CO2
CO2
N2
N2
H2O
H2O
CO
CO
H2
H2
Koversi reaksi CO 92% (freepatentonline.com) r= r=
N 7 CO. x 1,06669.0,92 (1)
Universitas Sumatera Utara
r = 0,98135 CO
+
H2O
Nin
1,06669
Reaksi
(-1).0,98135 (-1). 0,98135
Nout
CO2
+
H2
13,91345
0,08534
12,9321
0,98135
0,98135
0,98135
0,98135
+
H2 yang dihasilkan di low temperature shift = 0,98135 kmol/jam x 2 kg/jam F12 H2 = 1,9627 kg/jam CO2 yang dihasilkan di high temperature shift = 0,98135 kmol/jam x 44,011 kg/kmol F12CO2 = 43,19019 kg/jam
Tabel. LA.5 Neraca Massa di low temperature shift Komponen
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2 Total
Alur Masuk Alur 11 F (kg/jam) 2,06381 0,06905 0,011008 0,002321 0,002321 0,005043 0,00002384 540,97059 2,4035 250,4421 29,8849 103,89874 929,7507
Alur Keluar Alur 12 F (kg/jam) 2,06381 0,06905 0,011008 0,002321 0,002321 0,005043 0,00002384 584,16078 2,4035 232,7778 2,39045 105,86144 929,7507
A.6. Neraca Massa di knok out drum (KOD-301)
Berfungsi memisahkan antara gas dan air
Universitas Sumatera Utara
CH4 C2H6 C3H8
CH4
C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2
15
H2S CO2 N2
i- C4H10 H2O n- C4H10 CO C5H12
H2
KOD-301
13
14
CH4 C2H6 C3H8
i- C4H10 n- C4H10 C5H12
H2S CO2 N2
H2O CO H2
Neraca massa dapat dihitung dengan menggunakan keseimbangan uap cair (vapor liquid equilibrium, VLE). Algoritma perhitunganya sebagai berikut : 1. Menghitung tekanan uap masing – masing pada kondisi masuk knok out drum (D-301). Ln Pv = A -
B (T ( K ) C
(Reaklaitis, 1983)
Dimana: Pv
= Tekanan uap , Kpa
A, B, C = Konstanta Antoine untuk masing-masing komponen T
= Temperatur absolute, K
2. Trial fraksi uap aliran keluar knok out drum (KOD-302) sampai komposisi uapnya 1. c
i1
ki zi V 1 (ki 1) F
=1
i = 1,2,3 …..C (Per 13-12, perry,s CEH)
Dimana : Ki = konstanta keseimbangan uap cair komponen i Zi = Fraksi mol komponen i V/F = Fraksi uap aliran keluar 3. Menghitung mol uap dan liquid aliran keluar knok out drum (KOD-301)
Universitas Sumatera Utara
Tabel. LA.6 Persamaan antoin untuk komponen tekanan uap murni pada T = 430C (316,15 K) Komponen
Kmol
CH4
0,12889
C2H6
0,002299
C3H8
0,000249
i-C4H10
0,0000399
n-C4H10
0,0000399
C5H12
0,0000699
H2S
0,000000499
CO2
13,27306
N2
0,08530
H2O
12,9321
CO
0,08534
H2
52,9307 79,4380882
Zi 0,001622521
A 13,584
B 968,13
C -3,72
0,000028940
13,8797 1582,18 -13,7622
5725,0009
0,0000031345
13,7097 1872,82 -25,1011
1453,31073
0,0000005022
13,9836 2292,44 -27,8623
419,8712
0,00000050227
13,8137 2150,23 -27,6228
583,4777
0,00000087993
13,9778 2554,6
129,1068
0,000000006281
14,5513 1964,37 -15,2417
3070,6974
0,167086851
15,3768 1956,25 -2,1117
9446,503
0,001073792
13,4477 658,22
84859,311
0,162794703
16,5362 3985,44 -38,9974
8,774
0,001074296
13,6722 769,93
1,6369
1350101,051
0,66631387
12,7844 232,32
8,08
174299,43
-36,2529
-2,854
Pv 35891,739
1,00
Total
Universitas Sumatera Utara
Dengan Trial and error didapat V/F = 0,9999 Temperatur 430C (316, 15 K) dan tekananya 24,4 bar (2440 kpa) Tabel. LA.7 Komponen fraksi uap aliran keluar pada T = 1660C (439,15 K) dan tekananya 24,4 bar (2440 kpa) Komponen CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2
Kmol 0,12889 0,002299 0,000249 0,0000399 0,0000399 0,0000699 0,0000004 13,27306 0,08530 12,9321 0,08534 52,9307 79,438088
Zi 0,001622521 0,000028940 0,0000031345 0,0000005022 0,0000005022 0,0000008799 0,0000000062 0,167086851 0,001073792 0,162794703 0,001074296 0,66631387 1,00
Ki =(Pv/Pt) 14,70973 2,346312 0,595619 0,172078 0,23913 0,052913 1,258483 3,871518 34,77841 0,003596 553,3201 71,43419
Total
Komponen
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2 Total
0,001928854 3,20771E-05 2,80949E-06 2,76E-07 3,25693E-07 2,17267E-07 5,21799E-09 0,191259412 0,00128675 0,003376301 0,001294476 0,800872061 1,000053564
Top (kmol/jam) 0,127115 0,002114 0,000185 1,82E-05 2,15E-05 1,43E-05 3,44E-07 12,60435 0,084799 0,222504 0,085308 52,77894 65,90537
Top (kg/jam) 2,035239 0,063465 0,008153 0,001056 0,001246 0,001032 1,17E-05 554,7299 2,375734 4,00508 2,389572 105,5579 671,1684
Bottom (kmol/jam) 0,001775 0,000185 6,38E-05 2,17E-05 1,84E-05 5,56E-05 5,61E-08 0,668713 0,000501 12,7096 3,17E-05 0,151759 13,53272 929,7334
xi
yi
0,000131128 1,36713E-05 4,71692E-06 1,60392E-06 1,36199E-06 4,10614E-06 4,14626E-09 0,049401664 3,69985E-05 0,938930307 2,33947E-06 0,011211327 1,00000000
Bottom (kg/jam) 0,028419 0,005556 0,002811 0,00126 0,00107 0,004005 1,91E-06 29,43074 0,014031 228,7727 0,000887 0,303519 258,565
Universitas Sumatera Utara
Tabel. LA.8 Neraca Massa di knok out drum (KOD-301) Komponen
CH4
Alur masuk Alur 13
Alur 14
Alur 15
Kg/jam
Kg/jam
Kg/jam
2,06381
C2H6
0,06905
C3H8
0,011008
i-C4H10
0,002321
n-C4H10
0,002321
C5H12
0,005043
H2S
0,00002384
CO2
584,16078
N2
2,4035
H2O
232,7778
CO
2,39045
H2
105,86144
Subtotal Total
Alur keluar
929,7507
0,028419
2,035239
0,005556
0,063465
0,002811
0,008153
0,00126
0,001056
0,00107
0,001246
0,004005
0,001032
1,91E-06
1,17E-05
29,43074
554,7299
0,014031
2,375734
228,7727
4,00508
0,000887
2,389572
0,303519
105,5579
258,565
671,1684
929,7507
Universitas Sumatera Utara
A. PSA (Pressure Swing Adsorpsi)
Berfungsi untuk memisahkan H2 dari impuritisnya Asumsi:
H2 mengandung impurities berupa air sebanyak 0,1 %
Hidrogen (H2) yang masuk ke PSA 80 % mol maka diharapkan terkonversi sebanyak 94,7 % H2 dengan kemurnian 99,9 % dan sedikit impuritis terikut bersama-sama dengan hidrogen dan tidak dapat dihindarkan sebagian kecil dari hidrogen ikut terserap oleh adsorben. Air yang masuk ke PSA (pressure swing adsorpsi) harus < 0,5 %mol (freepatent, 2003) maka diharapkan air akan diserap adsorben sebanyak 99,75%.
100 % CO2, CH4, CO2,CO, CH4, C2H6, C3H8, i-C4H10, n-C4H10, C5H12, H2S, N2 di serap adsoben
F20
H2 H2O
CH4, C2H6, C3H8, i-C4H10, n-C4H10, , C5H12,
CO2, CO, CH4, C2H6, C3H8, i-C4H10, F18
H2S, N2
F19 n-C4H10, C5H12 , H2S, N2, H2O, H2
Konversi H2 = 94,7% H2 yang dihasilkan 94,7 % (N20 H2) = 0,947 x 52,77893 kmol/jam F20 H2 = 99,9 kg/jam N20 H2O =
0,25 x 0,222496 kmol/jam = 0,000556 kmol/jam 100
F20 H2O = 0,01 kg/jam Tabel L.A.12 Neraca Massa di PSA
Universitas Sumatera Utara
Komponen Alur masuk Alur keluar Alur 16 Alur 17 Alur 15 Kg/jam Kg/jam Kg/jam CH4 2,035238 2,035238 C2H6 0,063465 0,063465 C3H8 0,008153 0,008153 i-C4H10 0,001056 0,001056 n-C4H10 0,001246 0,001246 C5H12 0,001032 0,001032 H2S 0,00002384 0,00002384 CO2 554,7296 554,7296 N2 2,375733 2,375733 3,9949 0,01 H2O 4,004934 2,389572 CO 2,389572 5,59456 99,99 H2 105,5579 571,1679 100 Subtotal 671,1679 671,1679 Total A. 9. Neraca Massa mixing point 2
Menghitung HHV ( heating value) PSA off gas yang diperoleh dari PSA ( pressure swing adsorpsi) a. Komponen Carbon (C) PSA off gas
Komponen
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2 Subtotal
mi Kg
Bmi Kg/kmol
BCi Kg/kmol
BCi/ Bmi
mi x BCi/ Bmi
2,035238 0,063465 0,008153 0,001056 0,001246 0,001032 1,46E-05 554,7296 2,375733 3,9949 2,389572 5,59456 571,1223
16,011 30,022 44,033 58,044 58,044 72,055 34,066 44,011 28,176 18 28,011 2
12,011 24,022 36,033 48,044 48,044 60,055 0 12,011 0 0 12,011 0
0,75017 0,80014 0,81831 0,82771 0,82771 0,83346 0 0,2729 0 0 0,42879 0
1,52677 0,05078 0,006671 0,000874 0,00103 0,000860 0 151,3857 0 0 1,02468 0 153,9973
Universitas Sumatera Utara
b. Komponen Hidrogen (H) PSA off gas Komponen
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2 Subtotal
mi Kg
Bmi Kg/kmol
BHi Kg/kmol
2,035238 0,063465 0,008153 0,001056 0,001246 0,001032 1,46E-05 554,7296 2,375733 3,9949 2,389572 5,59456 571,1233
16,011 30,022 44,033 58,044 58,044 72,055 34,066 44,011 28,176 18 28,011 2
4 6 8 10 10 12 2 0 0 2 0 1
BHi/ Bmi
mi x BHi/ Bm
0,2498 0,50840 0,1998 0,01268 0,18168 0,00148 0,17228 0,000181 0,17228 0,000214 0,1665 0,000171 0,05870 0,000000857 0 0 0 0 0,1111 0,4438 0 0 0,5 2,7972 3,7641
c. Komponen Oksigen (O) off gas Komponen
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2 Subtotal
mi Kg
2,035238 0,063465 0,008153 0,001056 0,001246 0,001032 1,46E-05 554,7296 2,375733 3,9949 2,389572 5,59456 571,1233
Bmi Kg/kmol
16,011 30,022 44,033 58,044 58,044 72,055 34,066 44,011 28,176 18 28,011 2
BHi Kg/kmol
0 0 0 0 0 0 0 32 0 16 16 0
BHi/ Bmi
mi x BHi/ Bm
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,72709 403,3383 0 0 0,88888 3,55066 0,57120 1,36492 0 0 408,2538
Universitas Sumatera Utara
d. Komponen Nitrogen (N) PSA off gas Komponen
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2 Subtotal
mi Kg
2,035238 0,063465 0,008153 0,001056 0,001246 0,001032 1,46E-05 554,7296 2,375733 3,9949 2,389572 5,59456 571,1233
Bmi Kg/kmol
BNi Kg/kmol
16,011 30,022 44,033 58,044 58,044 72,055 34,066 44,011 28,176 18 28,011 2
0 0 0 0 0 0 0 0 14,008 0 0 0
BHi/ Bmi
mi x BHi/ Bm
0 0 0 0 0 0 0 0 0,5 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 1,1878 0 0 0 1,1878
Universitas Sumatera Utara
e. Komponen Sulfur (S) PSA off gas Komponen
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2 Total
mi Kg
2,035238 0,063465 0,008153 0,001056 0,001246 0,001032 1,46E-05 554,7296 2,375733 3,9949 2,389572 5,59456 571,1233
Bmi Kg/kmol
BHi Kg/kmol
16,011 30,022 44,033 58,044 58,044 72,055 34,066 44,011 28,176 18 28,011 2
0 0 0 0 0 0 32,066 0 0 0 0 0
BHi/ Bmi
mi x BHi/ Bm
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,94129 0,0000137 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0,0000137
HHV = 0,3491 Zc + 1,1783 ZH – 0,1034 ZO – 0,0151 ZN + 0,1005 ZS HHV = 0,3491 x 153,9973 kg + 1,1783 x 3,7641 kg – 0,1034 x 408,2538 kg – 0,0151 x 1,1878 kg + 0,1005 x 0,0000137 kg = 53,7604 kg + 4,4352 kg – 42,2134kg – 0,01793 kg + 0,00000137 kg = 15,9642 Mj/kg
(Prins, M; 2005)
Jumlah gas alam yang ditambahkan 10 % dari HHV PSA off gas = 10% x 15,9642 Mj/kg = 0,1 x 15,9642 Mj/kg = 1,59642 Mj/kg =1,59642/15,9642 = 0,1 x dari HHV gas alam untuk basis 1 mol
Komposisi gas alam yang ditambahkan
CH4 : 94,3996 %
= 0,943996 x 0,1 = 0,943996 kmol
C2H6 : 3,1%
= 0,31 x 0,1
= 0,031 kmol
C3H8 : 0,5 %
= 0,005 x 0,1
= 0,0005 kmol
i-C4H10 : 0,1 %
= 0,001 x 0,1
= 0,0001kmol
n
= 0,001 x 0,1
= 0,0001 kmol
= 0,002 x 0, 1
= 0,0002 kmol
-C4H10 : 0,1 %
C5H12 : 0,2 %
Universitas Sumatera Utara
H2S : 0,0004 %
= 0,00004 x 0,1
= 0,000004 kmol
CO2 : 0,5 %
= 0,005 x 0,1
= 0,0005 kmol
N2 : 1,1 %
= 0,011 x 0,1
= 0,0011 kmol
Tabel L.A.13 Neraca Massa di mixing point 2 Komponen
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2 Total
Neraca Neraca Massa Massa Alur 23 Alur 22 F F (kg/jam) (kg/jam) 2,035238 15,1143 0,063465 0,9306 0,008153 0,02201 0,001056 0,0058 0,001246 0,0058 0,001032 0,0144 0,00002384 0,00013 554,7296 0,0220 2,375733 0,03099 3,9949 2,389572 5,59456 571,1679 16,1460 587,3139
Neraca Massa Alur 24 F (kg/jam) 17,1495 0,9940 0,03016 0,0068 0,0070 0,01543 0,000153 554,7516 2,4067 3,9949 2,389572 5,59456 587,3139
Universitas Sumatera Utara
A. 10 Neraca Massa Pembakaran pada R-201
Dalam reaksi pembakaran terjadi reaksi antara hidrokarbon dan oksigen., ada 6 reaksi yang terjadi. Asumsi : semua hidrokarbon yang digunakan dalam pembakaran direformer furnace dapat rubah menjadi CO2 dan H2O. O2 teoritis = 2r CH4 + 7/2 rC2H6 + 5r C3H8 + 6r i-C4H10 + 6r n-C4H10 + 8r C5H12 O2 teoritis = 2 x 1,0711 +7/2 x 0, 0331+ 5 x 0,0006 + 6 x 0,00011 + 6 x 0,00012 + 8 x 0,0002 = 2,1422 kmol/jam + 0,11585 kmol/jam + 0,003 kmol/jam + 0,00066 kmol/jam + 0,00072 kmol/jam + 0,0048 kmol/jam = 2,26723 kmol/jam O2 teoritis dibuat berlebih 12% berlebih = 0,12 x 2,26723 = 0,27206 kmol/jam Jadi O2 teoritis = 2,26723 kmol/jam + 0,27206 kmol /jam = 2,53929 kmol/jam N30 O2 = 2,53929 kmol/jam F30 O2 = 2,53929 x 32 = 81,2572 kg/jam Udara terdiri dari 21% O2 dan 79% N2 N30 N2 = 2,53929
0,79 = 9,5525 kmol/jam 0,21
F30 N2 = 9,5525 x 28,176 = 269,1512 kg/jam Reaksi 1
Na in . x r= r=
1,0711.1 (1)
r = 1,0711 CH4 in
N
Reaksi
1,0711 (-1).1,0711
+
2O2
CO2 +
2H2O
2,53929 (-2). 1,0711
1,0711
(2). 1,0711
+
Universitas Sumatera Utara
Nout
0
0,39709
1,0711
2,1422
2CO2
+ 3H2O
Reaksi 2
Na in . x r= r=
0,033.1 (1)
r = 0, 0331 C2H6 Nin
0,0331
Reaksi
0,39709
(-1).0,0331
Nout
7 O2 2
+
(
0
7 ). 0,0331 2
(2). 0,0331
0,28129
0,0662
(5).0,0331
+
0,1655
Reaksi 3
Na in . x r= r=
0,0006.1 (1)
r = 0,0006 C3H8 in
N
Reaksi
+
5O2
0,0006
0,28129
(-1).0,0006
(-5).0,0006
Nout
0
0,27829
3CO2
+
(3).0,0006 0,0018
4H2O (7).0,0006
+
0,0042
Reaksi 4
r= r=
Na in . x 0,00011.1 (1)
r = 0,00011
Universitas Sumatera Utara
i-C4H10 Nin
+
0,0001
Reaksi
4CO2
+ 5H2O
0,27829
(-1).0,0001
Nout
13 O2 2
(-
0
13 ).0,00011 2
(4).0,00011
(5).0,00011 +
0,277575
0,00044
0,00055
Reaksi 5
Na in . x r= r=
0,00012.1 (1)
r = 0,00012
n-C4H10 + Nin
0,0001
Reaksi
4CO2
+ 5H2O
0,277575
(-1).0,00012
Nout
13 O2 2
(-
0
13 ).0,00012 2 0,27679
(4).0,00012 (5).0,00012 0,00048
+
0,0006
Reaksi 6
Na in . x r= r=
0,0002.1 (1)
r = 0,0002 C5H12 in
N
Reaksi Nout
+
8O2
5CO2
+ 6H2O
0,0002
0,27679
(-1).0,0002
(-8).0,0002
(5).0,0002
(6).0,0002
0,27519
0,001
0,0012
0
+
Dalam pembakaran hidrokarbon dengan O2 dihasilkan karbon dioksida dan air CO2 yang dihasilkan = 1,0711 kmo/jam + 0,0662 kmol/jam +0,0018 kmol/jam + 0,00044 kmol/jam + 0,00048 kmol/jam + 0,001 kmol/jam
Universitas Sumatera Utara
= 1,14102 kmol/jam x 44,011 kg/kmol 31
F CO2 = 50,2174 kg/jam H2O yang dihasilkan = 2,1422 kmol/jam + 0,1655 kmol/jam + 0,0042 kmol/jam + 0,00055 kmol/jam + 0,0006 kmol/jam + 0,0012kmol/jam F31H2O = 2,31425 kmol/jam x 18 kg/kmol = 41,6565 kg/jam O2 yang bersisa = 0,27519 kmol/jam F31O2 = 0,27519 kmol/jam x 32 kg/kmol = 8,75488 kg/jam Tabel L.A.17 Neraca Massa di pembakaran di R-201 Komponen
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O O2 CO H2 Total
Neraca Neraca Massa Massa Alur 23 Alur 25 F F (kg/jam) (kg/jam) 17,1495 0,9940 0,03015 0,006856 0,00704 0,01543 0,0001506 554,7516 2,40672 269,1512 3,96487 81,25728 2,389572 5,36233 939,1613
Neraca Massa Alur 26 F (kg/jam) 0 0 0 0 0 0 0,0001506 604,969 271,5579 45,62137 8,75488 2,389572 5,36233 939,1613
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Basis perhitungan
: 1 jam
Satuan operasi
: kiloJoule/jam (kJ/jam)
Temperatur Basis
: 25oC (298,15 K)
Kapasitas produksi
: 720 ton / tahun
Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas Komponen
a
b
c
d
e
CH4
18,3670
-7,36639E-02
2,90981E-04
-2,63849E-07
8,00679E-11
C2H6
33,6339
-1,55175E-02
3,76892E-04
-4,11770E-07
1,38890E-10
C3H8
47,2659
-1,31469E-01
1,17000E-03
-1,69695E-06
8,18910E-10
i-C4H10
52,9035
-1,07178E-01
1,38044E-03
-2, 06667E-06
1,00888E-09
n-C4H10
66,7088
-1,85523E-01
1,52844E-03
-2,18792E-06
1,04577E-09
C5H12
83,1454
-2,41925E-01
1,94653E-03
-2,80749E-05
1,35276E-09
H2S
14,5234
-1,76481E-02
6,76664E-05
-5,32454E-08
1,40695E-11
CO2
19,0223
7,96291E-02
-7,37067E-05
3,74572E-08
- 8,13304E-10
N2
29,4119
-3,00681E-03
5,45064E-06
5,13186E-09
-4,25308E-12
H2O
34,0471
-9,65064E-03
3,29983E-05
-2,04467E-08
4,30228E-12
CO
29,0063
2,492350E-03
- 1,86440E-05
4,79892E-08
- 2,87266E-10
H2
17,6386
6,70055E-02
-1,31485E-05
1,05883E-07
-2,91803E-11
(Reklaitis, 1983)
Cpg = a + bT + cT2 + dT3 + eT4 [J/mol K] T2
Cpg dT = [a(T2–T1) + b/2(T2 –T1 ) + c/3(T2 –T1 ) + d/4(T2 –T1 ) + e/5(T2 –T1 )] 2
2
3
3
4
4
5
5
T1
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB.2 Data Panas Reaksi Pembentukan (Kcal/mol) Hf
Komponen CH4
-17,89
C2H6
-20,24
C3H8
-24,82
i-C4H10
-30,15
n-C4H10
-32,15
C5H12
-35,00
H2S
-4,82
CO2
-94,05 0,0
N2 H2O
-57,80
CO
-26,42 0,0
H2
Sumber : : Reklaitis, 1983
Tabel LB.3 Data Air Pemanas dan Air Pendingin yang Digunakan T (oC)
air
H (kJ/kg)
25
104,8
90
377
-
superheated steam
λ (kJ/kg)
388 600
-
3202,913 3681
(Reklaitis,1983)
Universitas Sumatera Utara
LB. 1 . Kompresor 1(G-101)
Berfungsi untuk menaikan tekanan sebelum di umpankan ke desulfurisasi.
250C, 10 bar
550C, 30,2 bar
G-101
Panas masuk pada 25 0C alur 1 Contoh perhitungan kapasitas panas
CpCH 4 T2
= a + bT + cT2 + dT3 + eT4 [ J/mol°K ]
CpCH 4 dT = [a(T2–T1) + b/2(T22–T12) + c/3(T23–T13) + d/4(T24–T14) + e/5(T25–
T1
T15)]
CpCH 4 dT = 18,3670 (298,15-298,15) + +
0,0736639 (298,15 2 298,15 2 ) 2
0,0002909 (298,15 3 298,15 3 ) + 3
0,000000263 (298,15 4 298,15 4 ) 4 +
0,00000000008006 (298,15 5 298,15 5 ) 5
= 0 kj/ kmol. K Dengan cara yang sama diperoleh kapasitas panas untuk komponen lainnya 288,15
Panas masuk Qin
= N
Cp . dT
298,15
CH4(g)
= (12,8825 kmol/jam ).( 0 kj/kmol .K ).( 298,15 – 298,15 K) = 0 Kj/jam
Jumlah panas masuk ke kompresor = 0 kj/kmol Panas keluar pada 55 0C alur 2 328,15
Panas keluar Qout
= N
Cp . dT
298,15
Universitas Sumatera Utara
CH4(g)
= (12,8825 kmol/jam ).( 8743,0025 kj/kmol .K ).(328,15K – 298,15
K) = 39421105,47 kj/jam Tabel LB.4 Panas keluar Kompresor I 328 ,15
Komponen
C
Nout
328 ,15 p
dT
N
298 ,15
CH4
12,8825 0,2256 0,2256 0,00376 0,00376 0,00606 0,000025 0,02482 0,0853 Total
C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2
C
p
dT
298 ,15
495,238269 1632,897713 4,12E+02 3028,521918 3041,134326 -19578,90594 424,0386778 900,6215144 873,6629393
191397,21 11051,45172 3,07E+02 341,6172724 343,0399519 -3559,445099 0,318029008 670,6027796 2235,703462 202787,1863
dQ / dt = dQ / dt (2) – dQ / dt (1) = 202787,1863 – 0 kj/jam = 202787,1863 kj/jam Tabel . LB. 5 Neraca panas Kompresor I
Umpan
Alur masuk
Alur keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
0
Produk dq/dt Total
202787,1863 202787,1863 202787,1863
202787,1863
Universitas Sumatera Utara
LB. 2. Heater 1 (E-101)
Fungsi : memanaskan suhu gas alam dari suhu 550C menjadi 3750C Gas telah dimaanfaatkan 2000C 550C
3750C
CH4
CH4
C2H6
F
2
E-101
F
3
C2H6
C3H8
C3H8
i-C4H10
i-
n-C4H10 C5H12
C4H12
n- C4H12 Gas proses yang berasal dari High temperature shift
4300C
H2S
C5H12 H2S
N2
N2
CO2
CO2
Panas masuk pada 55 0C alur 2 Contoh perhitungan kapasitas panas
CpCH 4 T2
= a + bT + cT2 + dT3 + eT4 [ J/mol°K ]
CpCH 4 dT = [a(T2–T1) + b/2(T22–T12) + c/3(T23–T13) + d/4(T24–T14) + e/5(T25–
T1
T15)]
CpCH 4 dT = 18,3670 (328,15-298,15) + +
0,0736639 (328,15 2 298,15 2 ) 2
0,0002909 (328,15 3 298,15 3 ) + 3
0,000000263 (328,15 4 298,15 4 ) 4 +
0,00000000008006 (328,15 5 298,15 5 ) 5
= 495,238269 kj/ kmol. K Dengan cara yang sama diperoleh kapasitas panas untuk komponen lainnya
Universitas Sumatera Utara
328 ,15
= N
Panas masuk Qin
Cp . dT
298 ,15
CH4(g)
= (12,8825 kmol/jam ).( 495,238269 kj/kmol .K ).( 328,15 – 298,15
K) = 191397,21Kj/jam Tabel LB.6 Panas masuk Heater I 328 ,15
Komponen
C p dT
Nout
328 ,15
N
298 ,15
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2
12,8825 0,2256 0,2256 0,00376 0,00376 0,00606 0,000025 0,02482 0,0853 Total
495,238269 1632,897713 4,12E+02 3028,521918 3041,134326 -19578,90594 424,0386778 900,6215144 873,6629393
C
p
dT
298 ,15
191397,21 11051,45172 3,07E+02 341,6172724 343,0399519 -3559,445099 0,318029008 670,6027796 2235,703462 202787,1863
Panas keluar pada 375 0C alur 3 648 ,15
= N
Panas keluar Qout
Cp . dT
298 ,15
CH4(g)
= (12,8825 kmol/jam ).( 8743,00252 kj/kmol .K ).(648,15K – 298,15
K) = 39421105,47 kj/jam Tabel LB.7 Panas keluar Heater I 648 ,15
Komponen
3
N
out
C p dT
298 ,15
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10
12,8825 0,2256 0,2256 0,00376 0,00376
8743,00252 25837,9292 37000 49368,6884 49068,1868
648 ,15
N
C
p
dT
298 ,15
39421105,47 2040162,887 322000 64969,1939 64573,73385
Universitas Sumatera Utara
C5H12
0,00606 0,000025 0,02482 0,0853
H2S CO2 N2
-1004398,6 5775,58452 -2838,4947 10363,7758
Total
-2130329,413 50,53636453 -24658,00359 - 309410,5279 40066868,22
dQ / dt = dQ / dt (2) – dQ / dt (1) = 40066868,22 – 202787,1863 = 39842600,41 kj/jam Untuk memanaskan gas alam digunakan gas proses yang berasal dari high
temperatur shift pada 4300C, dari neraca massa diperoleh jumlah gas proses yang keluar dari high temperatur shift (R-202) adalah 929,7507 kg/jam. Tabel .LB 8 Neraca panas Heater 1 (E-101)
Umpan
Alur masuk
Alur keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
202787,1863
-
-
40066868,22
Produk Gas yang berasal dari HTS Total
39842600,41 40066868,22
40066868,22
LB.3 Desulfurisasi (R-101)
Berfungsi menghilangkan sulfur yang terdapat didalam gas alam F3 3750C, 30,2 bar
F4 R-101
3610C, 30 bar
CH4
CH4
C2H6
C2H6
C3H8
C3H8
C4H10
C4H10
C4H10
C4H10
C5H12
C5H12
H2S
H2S
CO2
CO2
Universitas Sumatera Utara
N2
N2
Panas masuk desulfurisasi = panas keluar dari heater I = 40066868,22 Kj/jam
Panas keluar pada 361 0C alur 4 634 ,15
Panas keluar Qout = N
Cp . dT
298,15
CH4(g)
= (12,8825 kmol/jam).( 8256,6197 kj/kmol .K ).(634,15 K – 298,15
K) = 35738943,54 Kj/jam Tabel LB.9 Panas keluar Desulfurisasi (R-101) 634 ,15
3
Komponen
N
out
C
634 ,15 p
dT
N
298 ,15
CH4
12,8825 0,2256 0,2256 0,00376 0,00376 0,00606 0,0000007 0,02482 0,0853 0,0000243
C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O
8256,619709 24528,12047 35600 59080,09271 46602,39353 -914190,7958 5504,428117 -1609,069408 9938,754945 11741,78505
Total
C
p
dT
298 ,15
35738943,54 - 1859270,777 296000 74639,42593 58875,59989 -1861438,731 1,294641493 -13418,86651 - 284852,6677 95,86932657 36438309,86
Panas reaksi
H2S + ZnO
ZnS + H2O(g)
H2S yang bereaksi
= 0,0000243 kmol/jam
ZnO yang bereaksi = 0,0000243 kmol/jam ZnS yang terbentuk = 0,0000243 kmol/jam H2O yang terbentuk = 0,0000243 kmol/jam
Hr(250C) = [0,0000243 x (-189535,2 kj/kmol) + (0,0000243 x (-241835,2 )] – [ 0,0000243 x (-20157,24) + (0,0000243 x (348611,52 )] = (-4,6057) + (-5,8765) - (-0,4898 + (-8,4712)
Universitas Sumatera Utara
= - 18,4636 kj/jam dq/ dt = Qout – Qin + Hr = 36438309,86 - 40066868,22 + (-18,4636) = -3628576,824 kj/jam
Tabel . LB. 10 Neraca panas Desulfurisasi (R-101)
Umpan
Alur masuk
Alur keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
40066868,22
Produk
36438309,86
Hr
-18,4636
dQ/dt
-3628576,824
Total
36438291,4
36438291,4
LB. 4. Mixing point
Berfungsi untuk memcampur gas alam dengan steam Superheated steam 3880C, 30 bar F5 3610C, 30 bar
3710C, 30 bar
X-101 F4
CH4 C2H6 C3H8 n-C4H10 i-C4H10 C5H12 H2S N2 CO2 H2O
F6 CH4 C2H6 C3H8 n-C4H10 i-C4H10 C5H12 H 2S N2 CO2 H2O
Panas masuk mixing point = panas keluar dari (R-101) + Panas masuk alur 5 Panas keluar dari desulfurisasi (R-101) = 36438309,86 kj/jam
Universitas Sumatera Utara
Panas masuk pada 388 0C alur 5 661,15
Panas masuk Qin = N
Cp . dT
298 ,`15
H2O(g)
= (39,51393 kmol/jam).(12736,4842 Kj/kmol.K).(661,15 K- 298,15
K) = 182686483 Kj/jam
Panas keluar pada 371 0C alur 6 644 ,15
Panas keluar Qout = N
Cp . dT
298
CH4(g)
= (12,8825 kmol/jam).( 8602,86703 kj/kmol .K ).(644,15 K-298,15
K) = 38345946,38 Kj/jam Tabel LB.11 Panas keluar Mixing point (X-101) 634 ,15
Komponen
Nout
C p dT
298 ,15
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O
12,8825 0,2256 0,2256 0,00376 0,00376 0,00606 0,0000007 0,02482 0,0853 39,5139
8602,867038 25461,57322 36914,36377 48655,38376 48360,10418 -978004,127 5697,745475 -2470,626676 10242,22456 12109,16984
Total
634 ,15
N
C
p
dT
298 ,15
38345946,38 1987469,298 316882,4963 63298,70805 62914,56114 -2050639,933 -21217,05012 -21217,05012 302286,9673 165554471,5 204561414,3
dQ / dt = Qout (6) – Qin (4) + Qin (5) = 204561414,3 - (36438309,86 + 182686483)
Universitas Sumatera Utara
= 204561414,3 - 219124792,9 = -14563378,6 kj/jam Tabel .LB 12 Neraca panas Mixing point (X-101)
Alur masuk
Alur keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
Umpan
219124792,9
Produk
204561414,3
dq/dt
-14563378,6
Total
204561414,3
204561414,3
LB. 5.Heater 2 (E-102)
Berfungsi untuk memanaskan gas alam sebelum masuk ke reformer furnace Super heated steam 600 0C, 30 bar
T = 3710C
F6
E-102
P = 30 bar CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO CO2 N2 H2O
kondensat 124 0C, 10 bar
F7
T = 5200C P = 29 bar CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO CO2 N2 H2O
Panas keluar dari mixing point = panas masuk heater 2 = 204561414,3 Kj/jam
Panas keluar pada 520 0C alur 7 (E-102 ) 793,15
Panas keluar Qout = N
Cp . dT
298,15
Universitas Sumatera Utara
CH4(g)
= (12,8825 kmol/jam).( 14426,012 kj/kmol .K ).(793,15 K – 298,15
K) = 91992334,3 Kj/jam Tabel LB.13 Panas keluar Heater II (E-102) 793,15
Komponen
3
N
out
C
793,15 p
dT
298 ,15
CH4
12,8825 0,2256 0,2256 0,00376 0,00376 0,00606 0,0000007 0,02482 0,0853 39,5139
C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O
N
C
p
dT
298 ,15
14426,012 40540,30633 58629,15497 77109,53134 76632,13112 -2355550,474 8792,70948 -27726,4866 14837,75857 17728,97043
Total
91992334,3 4527217,088 720021,7208 143516,2597 142627,7224 -7065944,758 3,046673835 -340644,8417 626502,0991 346768117,2 437513749,9
dQ / dt = Qout (8) – Qin (7) = 437513749,9 – 204561414,3 = 232952335,6 kj/jam Digunakan steam pada 6000C, = 3681 kj/kg ((Reklaitis,1983) Steam yang digunakan berasal dari waste heat boiler (WHB)
Jumlah steam yang dibutuhkan, m =
232952335,6 3681 520,705
= 73712,212 kg/jam Tabel . LB 14 Neraca panas Heater II (E-102)
Umpan
Alur masuk
Alur keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
204561414,3
Produk Steam
437513749,9 232952335,6
Universitas Sumatera Utara
Total
437513749,9
437513749,9
LB. 6. Reformer furnace
Berfungsi sebagai tempat terjadinya proses steam reforming yaitu bereaksinya antara steam dan gas alam. Gas proses terdiri dari CH4, C2H6, C3H8, i- C4H10, n- C4H10, C5H10, H2S, CO, CO2 N2, H2O 5200C, 29 bar F7 320C, 1 bar Udara pembakaran
R-201
Flue gas 9000C, 1 bar
Flue gas terdiri dari PSA off gas dan gas alam 420C, 1 bar
F8 Gas proses pada 8500C, 27, 5 bar
Panas keluar dari heater II = panas masuk (R-201) = 437513749,9Kj/jam Panas keluar pada 850 0C alur 8 (R-201) 1123,15
Cp . dT
Panas keluar Qout = N
298,15
CH4(g) = (12,882 kmol/jam ).(30954,6175 kj/kmol .K ).(1123,15 K – 298,15 K) = 3291791,415 kj/jam Tabel LB.15 Panas keluar Reformer furnace (R-201) 1123,15
Komponen
3
N
out
C
1123,15 p
dT
298 ,15
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12
0,1289 0,0023 0,00025 0,00004 0,00004 0,00007
30954,61753 79898,70374 124738,1918 162619,1163 161837,0284 -9801645,9
N
C
p
dT
298 ,15
3291791,415 151607,7903 25727,25206 5366,430838 5340,621938 -566045,0507
Universitas Sumatera Utara
H2S
0,0000007 0,02482 0,0853 26,18034 13,3335 39,6824
CO2 N2 H2O CO H2
16939,5388 525958,3309 25541,16371 31165,50121 -66801,14144 79239,54337
Total
9,782583655 10769785,76 1797395,543 673136819,7 -734821740,9 2594142586 2547938644
Panas Reaksi
Terdapat 6 reaksi: Reaksi 1 CH4 (g) + H2O (g)
Ni
H2 (g) + CO (g)
Ni
5H2 (g) + 2CO (g)
Ni
7H2 (g) + 3CO (g)
Reaksi 2 C2H6 (g) +2H2O (g) Reaksi 3 C3H8 (g) + 3H2O (g) Reaksi 4 i-C4H10 (g) + 4H2O (g) Reaksi 5
Ni
9H2 (g) + 4CO (g)
Ni
i-C4H10 (g) + 4H2O (g) Reaksi 6
9H2 (g) + 4CO (g) Ni
C5H12 (g) + 5H2O (g)
11H2 (g) + CO (g)
Panas reaksi Standar : AHr =
n. H0f produk - n. H 0f realtan
Reaksi 1
CH4 yang bereaksi
= 12,7536 kmol/jam
H2O yang bereaksi
= 12,7536 kmol/jam
H2 yang bereaksi
= 12,7536 kmol/jam
CO yang bereaksi
= 12,7536 kmol/jam
Hr1(250C) = [12,7536 x (0) + (12,7536 x (-110,54 x103 )] – [ 12,7536 x (-74,85 x 103) + (12,7536 x (-241,8352 x 103 )] = (-1409782,944) - (-954606,96 + (-3084269,407)
Universitas Sumatera Utara
= 2629093,423 kj/jam Reaksi 2
C2H6 yang bereaksi
= 0,2233 kmol/jam
H2O yang bereaksi
= 2 x 0,2233 kmol/jam = 0,4466 kmol/jam
H2 yang bereaksi
= 5 x 0,2233 kmol/jam = 1,1165 kmol/jam
CO yang bereaksi
= 2 x 0,2233 kmol/jam = 0,4466 kmol/jam
Hr2(250C) = [1,1165 x (0) + (0,4466 x (-110,54 x103 )] – [ 0,2233 x (-84,684 x 103) + (0,4466 x (-241,8352 x 103 )] = (-49367,164) - (-18909,9372 + (-108003,6003) = 77546,3735 kj/jam Reaksi 3
C3H8 yang bereaksi
= 0,02456 kmol/jam
H2O yang bereaksi
= 3 x 0,02456kmol/jam = 0,07368 kmol/jam
H2 yang bereaksi
= 7 x 0,02456 kmol/jam = 0,1719 kmol/jam
CO yang bereaksi
= 3 x 0,02456 kmol/jam = 0,07368 kmol/jam
Hr3(250C) =[ 0,1719 x (0) + (0,07368 x (-110,54 x103 )] – [ 0,02456 x (-103,8468 x 103) + (0,07368 x (-241,835 x 103 )] = (-8144,5872) - (- 2550,477 + (-17818,4028) = 12224,2926 kj/jam Reaksi 4
i-C4H10 yang bereaksi = 0,00372 kmol/jam H2O yang bereaksi
= 4 x 0,00372 kmol/jam = 0,01488 kmol/jam
H2 yang bereaksi
= 9 x 0,00372 kmol/jam = 0,03348 kmol/jam
CO yang bereaksi
= 4 x 0,00372 kmol/jam = 0,01488 kmol/jam
Hr4(250C)=[ 0,03348 x (0) + (0,01488 x (-110,54 x103 )] – [ 0,00372 x (-126,1476 x 103) + (0,03348 x (-241,835 x 103 )] = (-1644,8352) - (- 469,2690 + (-8096,6358) = 6921,0696 kj/jam Reaksi 5
n-C4H10 yang bereaksi= 0,00372 kmol/jam
Universitas Sumatera Utara
H2O yang bereaksi
= 4 x 0,00372 kmol/jam = 0,01488 kmol/jam
H2 yang bereaksi
= 9 x 0,00372 kmol/jam = 0,03348 kmol/jam
CO yang bereaksi
= 4 x 0,00372 kmol/jam = 0,01488 kmol/jam
Hr5(250C)= [ 0,03348 x (0) + (0,01488 x (-110,54 x103 )] – [ 0,00372 x (-134,5156 x 103) + (0,03348 x (-241,835 x 103 )] = (- 1644,8352) - (- 500,3980 + (-8096,6358) = 6952,1986 kj/jam Reaksi 6
C5H12 yang bereaksi = 0,00599 kmol/jam H2O yang bereaksi
= 5 x 0,00599 kmol/jam
= 0,02995 kmol/jam
H2 yang bereaksi
= 11 x 0,00599 kmol/jam
= 0,06589 kmol/jam
CO yang bereaksi
= 5x 0,00599 kmol/jam
= 0,02995 kmol/jam
0
Hr6(25 C)= [0,06589 x (0) +(0,02995 x (-110,54 x103 )] – [0,00599 x (- 146,44 x 103) + (0,02995 x (- 241,835 x 103 )] = (- 3310,673) - (- 877,1756 + (-7242,9582) = 4809,4608 kj/jam Panas Reaksi Standar
Hr = 2629093,423 + 77546,3735 +12224,2926 + 6921,0696 + 6952,1986 + 4809,4608 = 2737546,818 kkal/jam dq/dt
= Qout - Qin
+
Hr
= 2547938644 - 437513749,9 + 2737546,818 = 2547938644 – 437518559,4 = 2113162441 kj/jam Massa bahan bakar yang digunakan yang diperlukan adalah PSA off gas + gas alam sebesar 10% dari HHV PSA off gas sebesar 587,3139 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel . 16 Neraca panas Reformer furnaces (R-201)
Umpan
Alur masuk
Alur keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
437513749,9
Produk
2547938644
Hr
2737546,818
Flue gas
2113162441
Total
2550676191
2550676191
LB. 7. Waste Heat Boiler (WHB) (E-103)
Berfungsi untuk mendinginkan gas proses dari 8500C menjadi 3500C Air proses 900C
F8
F9 E-103
8500C, 27,5 bar
CH4 C2H6 C3H8 Super heated Steam i-C4H10 6000C, 30 bar n-C4H10 C5H12 H2S CO2 CO H2O H2
3500C, 27,2 bar CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2 S CO2 CO H2O H2
Panas keluar dari R-201 = Panas masuk Waste Heat Boiler (WHB) (E-103) = 2547938644 kj/jam Panas keluar pada 350 0C alur 9 623,15
Panas keluar Qout
= N
Cp . dT
298
CH4(g)
= (0,1289 kmol/jam).( 4621,74322 kj/kmol .K).(635,15 K – 298,15
K) = 193616,3778 Kj/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB.16 Panas keluar Waste Heat Boiler (WHB) (E-103) 635 ,15
Komponen
C p dT
Nout
635 ,15
N
298 ,15
CH4
0,1289 0,0023 0,00025 0,00004 0,00004 0,00007 0,0000007 0,02482 0,0853 26,18034 13,3335 39,6824
C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2
4621,74322 23513,73212 34100,15231 44957,39753 44689,73404 -847488,0535 5293,891146 -753,4219506 9605,603114 11339,03838 4912,140976 18067,32902
Total
C
p
dT
298 ,15
193616,3778 17576,51476 2770,637375 584,4461679 580,9665425 -19280,35322 1,204360236 -6077,478165 266291,3323 96479461 21286210,3 233010367,5 351232102,5
Panas yang diserap air proses, dQ/dt = Qin – Qout = 2547938644 - 351232102,5 = 2196706542 kj/jam Air proses yang digunakan adalah air pada suhu 90 oC dengan tekanan 30 bar untuk menghasilkan superheated steam pada suhu 600 oC yang bertekanan 30 bar Massa air proses yang diperlukan adalah : Qout Qin m 873,15
cpl dT
(600 o C )
363,15
=
2196706542 kJ/jam
(66726,2872 + 3681) kj/kg = 31199,9883 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel . LB 17 Neraca panas Waste Heat Boiler (WHB) (E-103)
Umpan
Alur masuk
Alur keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
2547938644
Produk
351232102,5
Air pendingin
-2196706542
Total
351232102,5
351232102,5
LB.8. High Temperatur Shift
Berfungsi untuk merubah CO menjadi CO2 Air pendingin 250C 350 0C, 27, 2 bar
F9 CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n- C4H10 C5H12 H2S CO2 CO N2 H2O H2
R-202
F10
4300C, 26, 8 bar
CH4 C2H6 C3H8 Air pendingin bekas i-C4H10 900C n-C4H10 C5H12 H2S CO2 CO N2 H2O H2
Panas keluar dari cooler 1 = panas masuk HTS (R-202) = 351232102,5 Kj/jam Panas keluar pada 430 0C alur 11 703,15
Panas keluar Qout
= N
Cp . dT
298,15
CH4(g)
= (0,1289 kmol/jam ).(10763,0783 kj/kmol .K ).(703,15 K – 298,15
K) = 561881,1236 kj/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB.18 Panas keluar HTS (R-202) 635 ,15
Komponen
C
Nout
635 ,15 p
dT
298 ,15
CH4
0,1289 0,0023 0,00025 0,00004 0,00004 0,00007 0,0000007 0,02482 0,0853 13,9134 1,06689 51,9493
C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2
10763,07835 31179,61282 45146,20781 59459,09343 59088,4428 -1421410,903 6875,482295 -9401,093354 12044,91532 14301,43533 3355,0038 24594,59273
Total
N
C
p
dT
298 ,15
561881,1236 29043,80934 4571,053541 963,2373135 957,2327733 -40296,99911 1,949199231 -46799944,77 416109,6669 80587544,05 1449665,102 517457109,9 553667605,4
Panas Reaksi CO(g) + H2O (g) Panas reaksi Standar : AHr =
CO2 (g) + H2 (g)
n. H0f produk - n. H 0f realtan
CO yang bereaksi = 12,26689 kmol/jam H2O yang bereaksi = 12,26689 kmol/jam CO2 yang bereaksi = 12,26689 kmol/jam H2 yang bereaksi = 12,26689 kmol/jam AHr =[ 12,26689 x (0) + (12,26689 x (- 393,5052 x103 )] – [12,26689 x (-110,54x 103) + (12,26689 x (- 241,835 x 103 )] = (- 4827085,003) – (-1355982,02 + (-2966563,343) = -504539,64 Kj/jam dq/dt
= Qout - Qin + Hr
dq/dt
= 553667605,4 – (351232102,5 + (-504539,64) = 553667605,4 - 350727562,9
Universitas Sumatera Utara
= 201930963,3 kj/jam
Massa air pendingin yang diperlukan adalah : Qout - Qin H(90 0 C) - H(25 0 C) 201930963,3 kj/jam 272,2 kj/kg 741847,7711 kg/jam
m
Tabel . LB 19 Neraca panas HTS (R-202)
Umpan
Alur masuk
Alur keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
351232102,5
Produk
553667605,4
H r
-504539,64
Air pendingin
201930963,3
Total
553163065,8
553163065,8
LB. 9. Low Temperatur Shift
Berfungsi untuk merubah CO menjadi CO2 Air pendingin 250C F11 200 0C, 26,5 bar
R-203
CH4 C2H6 C3H8 Air pendingin bekas i-C4H10 n- C4H10 900C C5H12 H2S CO2 CO N2 H2O H2
F12 2330C, 26, 1 bar CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 CO N2 H2O H2
Universitas Sumatera Utara
Panas masuk pada 200 0C alur 11 473,15
= N
Panas masuk Qin
Cp . dT
298
CH4(g)
= (0,1289 kmol/jam).( 3503,40660 kj/kmol .K ).(473,15 K – 298,15
K) = 79028,09442 kj/jam Tabel LB.20 Panas masuk LTS (R-203) 437 ,15
Komponen
C p dT
Nout
298 ,15
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2
0,1289 0,0023 0,00025 0,00004 0,00004 0,00007 0,0000007 0,02482 0,0853 13,9134 1,06689 51,9493
3503,406602 11063,81379 15961,31435 21067,79414 20992,31395 -240770,2631 2640,067178 3672,993803 5124,449865 5983,10024 4030,160553 8253,633542
Total
437 ,15
N
C
p
dT
298 ,15
79028,09442 4453,185048 698,3075028 147,474559 146,9461976 -2949,435722 0,22638576 7900784,138 76495,22536 14567921,7 752454,1486 75034834,86 98414014,88
Panas keluar pada 233 0C alur 12 506 ,15
Panas keluar Qout
= N
Cp . dT
298
CH4(g)
= (0,1289 kmol/jam ).( 4351,223 kj/kmol .K ).(506,15 K -298,15 K) = 116661,5106 kj/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB.21 Panas keluar LTS (R-203) 506 ,15
Komponen
C p dT
Nout
298 ,15
CH4
0,1289 0,0023 0,00025 0,00004 0,00004 0,00007 0,0000007 0,02482 0,0853 12,9321 0,08533 52,9072
C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2
4351,223 13573,102 19632,619 25910,496 25795,943 -332845,47 3189,989 3602,9983 6101,4166 7140,7732 4520,032 10169,53
Total
506 ,15
N
C
p
dT
298 ,15
116661,5106 6493,371874 1020,896172 215,5753229 214,6222429 -4846,230077 0,464462402 9947099,971 108253,7737 19207800,22 80224,42089 111962356,8 141425495,4
Panas Reaksi CO(g) + H2O (g) Panas reaksi Standar : AHr =
CO2 (g) + H2 (g)
n. H0f produk - n. H 0f realtan
CO yang bereaksi = 0,98135 kmol/jam H2O yang bereaksi = 0,98135 kmol/jam CO2 yang bereaksi = 0,98135 kmol/jam H2 yang bereaksi = 0,98135 kmol/jam AHr = [0,98135 x (0) + (0,98135 x (- 393,5052 x103 )] – [0,98135 x (-110,54x 103) + (0,98135 x (- 241,835 x 103 )] = (- 386166,328) – (-10847,8429 + (-237324,7773) = -137993,7078 kj/jam dq/dt
= Qout - Q in + Hr
dq/dt
= 141425495,4 – 98414014,88 + (-137993,7078) = 42873486,81 Kj/jam
Universitas Sumatera Utara
Massa air pendingin yang diperlukan adalah : Qout - Qin H(90 0 C) - H(25 0 C) 42873486,81 kj/jam 272,2 kj/kg 157507,2991 kg/jam
m
Tabel . 22 Neraca panas LTS (R-202)
Umpan
Alur masuk
Alur keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
98414014,88
Produk
141425495,4
H r
-137993,7078
Air pendingin
42873486,81
Total
141287501,7
141287501,7
LB. 10. Cooler (E-104)
Berfungsi untuk mendinginkan gas proses dari 2330 C menjadi 43 0C Air pendingin 250C
F12 2330C CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 CO H2O H2
E-104
F13
Air pendingin bekas 900
430C CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 CO H2O H2
Panas yang keluar dari LTS (R-203) = Panas yang masuk ke cooler 1 = 141425495,4
kj/jam
Universitas Sumatera Utara
Panas keluar pada 43 0C alur 13 439 ,15
= N
panas keluar Qout
Cp . dT
298,15
CH4(g) = (0,1289 kmol/jam).( 292,720097 kj/kmol .K ).(316,15 K – 298, 15 K) = 679,168 kj/jam Tabel LB.23 Panas keluar cooler 1 (E-104) 316 ,15
Komponen
Nout
C p dT
316 ,15
N
298 ,15
CH4
0,1289 0,0023 0,00025 0,00004 0,00004 0,00007 0,0000007 0,02482 0,0853 12,9321 0,08533 52,9072
C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2
292,7200978 967,1492864 1356,883024 1787,597161 1796,966999 -10973,38098 253,2521564 546,4818341 524,04551 605,5606885 483,1752211 716,2051497
Total
C
p
dT
298 ,15
679,168 40,03998046 6,105973608 1,287069956 1,293816239 -13,82646 0,003190977 244,1462242 804,6194761 140961,0848 742,1281491 682063,3637 825529,414
Panas yang diserap air pendingin, Q = Qout – Qin = 825529,414 – 141425495,4 = - 140599966 kj/jam Massa air pendingin yang diperlukan adalah : Qout - Qin H(90 0 C) - H(25 0 C) 140599966 kj/jam 272,2 kj/kg 516531,837 kg/jam
m
Universitas Sumatera Utara
Tabel . 24 Neraca panas Cooler 1 (E-104)
Umpan
Alur masuk
Alur keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
141425495,4
Produk
825529,414
Air pendingin
- 140599966
Total
825529,414
825529,414
LB. 12 . PSA (pressure swing adsorpsi)
Berfungsi untuk memisahkan gas hidrogen yang diperoleh dari impuritisnya. 430C, 24,4 bar F20
H2 H2O
T = 43 0C P = 24,4 bar CH4, C2H6, C3H8, n-C4H10, i-C4H10 C5H12 H2S, CO2, CO, H2O, H2
F18
42,20C, 1 bar F19
CH4, C2H6, C3H8, n-C4H10, i-C4H10, H2S, CO2, CO, H2O, H2
Panas masuk pada 430C alur 18 316 ,15
Panas Masuk Qour
= N
Cp . dT
298,15
CH4(g)
= (0,12711 kmol/jam ).( 292,72009 kj/kmol .K ). (316,15 K–298,15
K) = 669,7640741 kj/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB.28 Panas Masuk PSA (D-401A/D) 316 ,15
C p dT
N15out
Komponen
316 ,15
N
298 ,15
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2
0,127115 0,002114 0,000185 0,0000182 0,0000215 0,0000143 0,000000602 12,60434 0,084799 0,222496 0,085308 52,77893 Total
C
p
dT
298 ,15
292,7200978 967,1492864 1356,883024 1787,597161 1796,966999 -10973,38098 253,2521564 546,4818341 524,04551 605,5606885 483,1752211 716,2051497
669,7640741 36,80196465 4,52 0,586 0,695 -2,82 0,00274 123984,7711 799,8936337 2425,226957 741,9368117 680409,7463 809071,1186
Panas keluar pada 42,20C alur 16 315, 35
= N
Panas keluar Qour
Cp . dT
298,15
CH4(g)
= (0,127115 kmol/ja ).(287,73464 kj/kmol .K ).(315,35 K- 298,15 K ) = 647,3844035 kj/jam
Tabel LB.29 Panas Keluar PSA alur 19 (D-401A/D) 315 , 35
Komponen
19
N
out
C
315 , 35 p
dT
298 ,15
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2
0,127115 0,002114 0,000185 1,82E-05 2,15E-05 1,43E-05 6,02E-07 12,60434 0,084799 2,22E-01 0,085308 2,72728 Total
287,7346499 950,7221845 17206,69537 1757,078909 582,3085833 -12247,93732 1463,61246 669,6000619 665,2893651 595,4536016 475,2006065 393,0230761
N
C
p
dT
298 ,15
647,3844035 35,57393256 56,34332397 0,566 0,222 -3,10 0,0156 149385,6431 998,5609499 2340 717,5299161 18972,34636 173150,1228
Universitas Sumatera Utara
Panas keluar pada 42,70C alur 20 315,85
Cp . dT
= N
Panas keluar Qour
298,15
H2O(g)
= (0,00055 kmol/jam).( 595,453601Kj/kmol.K). (315,85 K- 298,15
K) = 5,95 Kj/jam = (49,995 kmol/jam).( 393,0230761 Kj/kmol.K). (315,85 K- 298,15
H2(g) K)
= 353685,3964 Kj/jam Tabel LB.30 Panas Keluar PSA alur 19 (D-401A/D) 315 ,85
20
Komponen
N
C
out
315 ,85 p
dT
N
298 ,15
H2O H2
0,000555 49,995 Total
C
p
dT
298 ,15
595,4536016 393,0230761
5,95 353685,3964 353691,3464
dQ/dt = Q out – Qin = (173150,1228 + 353691,3464) - 809071,1186 = - 282229,6494 kj/jam
Tabel . LB. 31 Neraca panas PSA (D-401A/D) Alur masuk
Alur keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
Umpan
809071,1186
Produk dq/dt
526841,4692 - 282229,6494
Total
526841,4692
526841,4692
LB. 13 . Kompresor 2(G-112)
Berfungsi untuk menaikan tekanan sebelum di masukan ke tangki produk.
Universitas Sumatera Utara
G-101
42,70C, 24,4 bar
600C, 70 bar
Panas masuk pada 42,7 0C alur 19
Panas yang masuk ke kompresor 2 = Panas yang keluar dari PSA alur 19 = 353691,3464 kj/jam Panas keluar pada 60 0C alur 20 390 ,15
Panas keluar Qout
Cp . dT
= N
298,15
CH4(g) 298,15 K)
= (12,8825 kmol/jam ).( -1374,757768 kj/kmol .K ).(333,15K – = kj/jam
Tabel LB.32 Panas Keluar Kompresor 2 333,15
Komponen
C p dT
N21out
298 ,15
H2O H2
0,000555 49,995 Total
-1374,757768 -2721719,42
333,15
N
C
p
dT
298 ,15
-26,70466964 -5,07E+07 -233365672
dQ / dt = dQ / dt (2) – dQ / dt (1) = -233365672 kj/jam - 353691,3464 = -233719363,3 kj/jam Tabel . LB. 33 Neraca panas Kompresor 2
Umpan
Alur masuk
Alur keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
353691,3464
Produk dq/dt Total
-233365672 -233719363,3 -233365672
-233365672
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN C SPESIFIKASI PERALATAN LC.1 Tangki Penyimpanan gas alam (T-101)
Fungsi
:Tempat penyimpanan gas alam
Jumlah
: 3 unit
Tipe
: Tangki berbentuk bola
Bahan
: Carbonsteel
(Brownell & Young,1959)
: 25oC. 10 bar
Kondisi operasi Laju alir bahan masuk
= 234, 646 kg/jam
Kebutuhan
= 15 hari
Faktor keamanan
= 20%
Volume Tangki
A.
Berat molekul rata – rata gas alam 94,3996% x 16,011 x 3,1% x 30,022 x 0,5% x 44,033 x 0,1 % x 58,044 x 0,1 % x 58,044 0,2% x 72,055 x 0,0004% 34,066 x 0,5 % x 44,011 x 1,1 % x 28,0176 = 17,0481 kg/kmol ρgas =
P BM av (10 atm) (17, 0481 kg/kmol) 6,9754 kg / m 3 3 RT (0,082 m atm/kmol K)(298,15 K)
Gas alam untuk kebutuhan per jam = 234,646 kg/jam Gas alam dalam kmol =
n RT
234,646 kg / jam = 13,7637 kmol/jam 17,0481
1376,37 mol / jam 0,0821 atm .l / mol.K 298,15 K P 10 atm 3 = 33,69 m /jam Total volume gas dalam tangki = 33,69 m3 /jam×24 jam/hari×15 hari
Volume gas, Vgas =
= 12128,7395 m3 Direncanakan membuat 3 tangki dan faktor kelonggaran 20%, maka:(Perry dan Green, 1999) Volume tangki, VT
= (1 + 0,2) x 12128,7395 m3
Universitas Sumatera Utara
=
1,2 x12128,7395 3
= 4851,4958 m 3
Diambil tinggi tangki; Hs = Dt Volume tangki; Vt
1 = Dt 3 6
4851,4958 m3
=
4851,4958 m3
= 1,0466Dt3
Diameter tangki; Dt
= 16,673 m
Jari – jari tangki, R
=
Tinggi tangki; Hs
= 16,673 m
1 4 (3,14) Dt 2 Dt 4 3
16,673 m 2
Tekanan operasi
= 8,33 m = 327,952 in = 54,7041 ft
= 10 bar = 10 atm
Faktor keamanan untuk tekanan = 20 % = (1 + 0,2) (10+ 1)
P desain
= 11 atm = 194,04 psia Tebal tangki, ts
=
PxR nc SE 0,6 P
Dimana; P
= Tekanan disain
S
= Tegangan yang diizinkan 18.750 psi
E
= Efesiensi sambungan; 80%
n
= Umur alat 10 tahun
c
= laju kecepatan korosi 0,01 in/tahun
ts
=
194,04 Psi x 327,952 in 10 tahun x 0,01 in / tahun 18.750 psi x 0,8 0,6 x 194,04Psi
= 4,27 in Digunakan silinder dengan ketebalan 4,27 in Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Spesifikasi Tangki
Diameter tangki; Dt
= 16,673 m
Universitas Sumatera Utara
Tinggi Tangki; HT
= 16,673 m
Tebal silinder; ts
= 4,27 in
Bahan konstruksi
= Carbonsteel
Faktor korosi
= 0,01 in/tahun
LC.2 Kompresor I(G-101)
Fungsi
: Menaikkan tekanan gas alam sebelum diumpankan ke dalam desulfurisasi (R-101).
Tipe
: Reciprocating compressor
Jumlah
: 1 unit dengan 2 tahap
Data perhitungan Laju alir gas alam masuk ρgas =
= 218,5 kg/jam
P BM av (10 atm) (17, 0481 kg/kmol) 6,9754 kg / m 3 3 RT (0,082 m atm/kmol K)(298,15 K)
pb pn pa p1
1
n
pb 3020 pa 1000
1
2
1,737
(Geankoplis,2003)
P2 = 1,737 x 1000 kpa = 1737 kpa k P2 Pad 2,78 10 N st m vl P1 k - 1 P1 4
Laju alir volumetrik gas, Q =
F
( k 1) / k N st
1
(Peters, 2004)
218,5 kg / jam = 31,3243 m3/jam = 0,0087 3 6,9754 kg / m
m3/det
1,113 1737 Pad 2,78 10 4 2 31,3243 1000 1,113 - 1 1000
(1,1131) /(1,113 2 )
1
Pad = 4,808 hp P=
Pad 4,808 = = 6,41 hp 0,75
dimana :
Nst = jumlah tahap kompresi mvl = laju alir gas volumetrik (m3/jam) P1 = tekanan masuk = 10 bar = 1000 kPa P2 = tekanan keluar = 17, 37 bar = 1737 kPa η = efisiensi kompresor = 75 %
(Walas, 1988)
Universitas Sumatera Utara
k = rasio panas spesifik gas alam = 1,113
(Perry, 1997)
Digunakan kompresor dengan daya motor standar 6,5186 hp Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan : De = 0,363 (mvl)0,45( )0,13
(Peters, 2004)
= 0,363 (0,0087 m3/detik)0,45 (6,9754 kg/m3) 0,13 = 0,0549 m = 2,1630 in b. perancangan Intercooler Digunakan
: 2-4 Shell and tube exchanger, OD tube1 3/4 in, 15 pitch triangular pitch, BWG 18, panjang 16 15 feet , 8 Pass
Fluida Panas (gas alam) Temperatur masuk; T1
= 50oC = 122 oF
Temperatur keluar; T2
= 30oC = 86 oF
Fluida dingin (udara) Temperatur masuk; T1
= 30oC = 85 oF
Temperatur keluar; T2
= 35oC = 95 oF
Dari Neraca panas; Panas yang dibutuhkan Q
= 202787,1863 kj/jam = 192204,4114 Btu/jam
t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas T1 = 122 oF T2 = 86 oF T1 – T2 = 36F LMTD =
Temperatur lebih tinggi Temperatur lebih rendah
Fluida dingin t2 = 95oF t1 = 85 oF
Selisih
t2 – t1 = 10F
t 2 t1 t ln 2 t1
Selisih t1 = 27 oF t2 = 1 oF
t2 – t1 = -26 oF
26 = 10,94 oF 1 ln 27
R = (T1 – T2) / (t2 – t1) = (122 – 86) / (95 – 85) = 3,6 S = (t2 – t1)/(T1- t1) = (95-85)/(122-85) = 5760F /6750F = 0,27 Fr = 0,97
(F igur 18 kern,1965)
t = 0,97 x 10,74 = 10,61 oF
Universitas Sumatera Utara
Tc dan tc T1 T2 122 86 104 F 2 2 t t 85 95 tc 1 2 90 F 2 2
Tc
Dari Tabel 8 hal.840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas campuran gas dan fluida dingin campuran 0,5 cP < (light organic), diperoleh UD = 100-200, faktor pengotor (Rd) = 0,003 Diambil UD = 190 Btu/jam ft2 F Luas perpindahan panas; A A=
Q 192204,4114 = = 201,282 ft2 190 x 10,61 U D t
Luas permukaan luar (a”) = 0,1963 ft2/ft Jumlah tube =
(Tabel 10 Kern, 1965)
A 201,282 = = 67,094 buah ll 15 x 0,1963 Lxa
Dari tabel 9 Kern,1965 Nilai terdekat 62 tube dengan ID shell 10 in Dipilih material pipa commercial steel 2 in Schedule 40 :
Diameter dalam (ID) = 2,067 in = 0,6300 ft
Diameter luar (OD)
Luas penampang (A) = 0,0233 ft2
= 2,375 in = 0,7239ft (Geankoplis,
2003) LC.3 Heater I
Fungsi
:Memanaskan feed dari 550C jadi 3750C
Jenis
: Shell and tube exchanger
Digunakan
: 2-4 Shell and tube exchanger, OD tube 3/4 in, 15/16 pitch triangular pitch, BWG 18, panjang 20 feet , 4 Pass
Fluida Panas (gas proses yang berasal dari higt temperature shift) Laju alir bahan masuk W
= 929,7507 kg/jam
Temperatur masuk; T1
= 430oC = 806 oF
= 2049,7601 lbm/jam
Universitas Sumatera Utara
= 200oC = 392 oF
Temperatur keluar; T2 Fluida dingin (gas alam) Laju alir bahan masuk ; w
= 218,5 kg/jam
= 481,7125 lbm/jam (Lampiran
A) Temperatur masuk; t1
= 55oC = 131 oF
Temperatur keluar; t2
= 375oC = 707 oF
1. Dari Neraca panas; Panas yang dibutuhkan Q
= 40066868,22 kj/jam = 3797591437 Btu/jam
t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas T1 = 806 oF T2 = 392 oF T1 – T2 = 414F LMTD
Temperatur lebih tinggi Temperatur lebih rendah
Fluida dingin t2 = 707 oF t1 = 131 oF
Selisih
t2 – t1 = 576F
=
t 2 t1 t ln 2 t1
Selisih t1 = 99 oF t2 = 261 oF
t2 – t1 = 162 oF
162 = 167,1826 oF 261 ln 99
R = (T1 – T2) / (t2 – t1) = (806 – 392) / (707 – 131) = 0,718 S = (t2 – t1)/(T1- t1) = (707-131)/(806-131) = 5760F /6750F = 0,853 Fr = 0,91
(F igur 18 kern,1965)
t = 0,91 x 167,1826 = 152,136 oF
3. Tc dan tc T1 T2 806 392 599 F 2 2 t t 131 707 tc 1 2 419 F 2 2
Tc
Tabel LC.5 Viskositas bahan Heater I pada tc = 419oF Komponen CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S
F (kg/jam) 206,2631 6,7735 1,0925 0,2185 0,2185 0,437 0,000875
N (kmol) 12,8825 0,2256 0,02481 0,00376 0,00376 0,00606 0,000025
Xi 0,97177753 0,01701789 0,00187152 0,00028363 0,00028363 0,00045713 1,8858E-06
0,0149 0,013 0,0102 0,0109 0,0109 0,0099 0,019
ln -4,2 -4,3 -4,58 -4,51 -4,51 -4,6 -3,96
Xi . ln -4,0814 -0,0731 -0,0085 -0,0012 -0,0012 -0,0021 -7,468E-06
Universitas Sumatera Utara
CO2 N2
1,0925 0,02482 0,00187227 0,02 2,4035 0,0853 0,00643451 0,024 218,5 13,256635 1 Viskositas campuran dihitung dengan persamaan Heric-Brewer
-3,91 -3,72
-0,0073 -0,0239 -4,19913 (Reid, 1977)
ln = X i lnμ i ln = X1 ln 1 + X2 ln 2 + X3 ln 3 +...... maka viskositas campuran ln = -4,19913
= 0,015 Cp Tabel LC.6 Viskositas bahan Heater I pada Tc = 599oF Komponen CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2
F (kg/jam) 2,06381 0,06905 0,011008 0,002321 0,002321 0,005043 0,00002384 540,97059 2,4035 250,4421 29,8849 103,89874 929,7507
N (kmol) 0,1289 0,0023 0,00025 0,00004 0,00004 0,00007 0,0000007 0,02482 0,0853 13,9134 1,06689 51,9493 61,1713
Xi 0,0021072 3,7599E-05 4,0869E-06 6,539E-07 6,539E-07 1,1443E-06 1,1443E-08 0,00040575 0,00139444 0,2274498 0,01744102 0,84924303 1
0,0155 0,014 0,015 0,0165 0,0165 0,014 0,025 0,027 0,03 0,02 0,026 0,014
Viskositas campuran dihitung dengan persamaan Heric-Brewer
ln -4,166 -4,268 -4,199 -4,103 -4,103 -4,268 -3,688 -3,611 -3,506 -3,912 -3,649 -4,268
Xi . ln -0,008778584 -0,000160474 -1,71608E-05 -2,68296E-06 -2,68296E-06 -4,88399E-06 -4,22028E-08 -0,001465148 -0,004888923 -0,889783621 -0,06364229 -3,624569241 -4,593315734
(Reid, 1977)
ln = X i lnμ i ln = X1 ln 1 + X2 ln 2 + X3 ln 3 +......
maka viskositas campuran ln = -4,5933
= 0,0101 cP Dari Tabel 8 hal.840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas campuran gas dan fluida dingin campuran 0,5 cP < (light organic), diperoleh UD = 100-200, faktor pengotor (Rd) = 0,003 Diambil UD = 190 Btu/jam ft2 F Luas perpindahan panas; A
Universitas Sumatera Utara
A=
Q 379759143,7 = = 13137,799 ft2 190 x 152,136 U D t
Luas permukaan luar (a”) = 0,2618 ft2/ft Jumlah tube =
(Tabel 10 Kern, 1965)
A 1313,7799 = = 3284,44 buah ll 20 x 0,1963 Lxa
a) Dari tabel 9 Kern,1965 Nilai terdekat 1258 tube dengan ID shell 39 in b) Koreksi UD A = L x Nt x a” A = 20 x 1258x 0,1963 = 4938,908 ft2 =
UD
Q 379759143,7 = = 19,715 Btu/jam0Fft Axt 4938,908 x 152,136
Fluida panas; tube
4 Flow area = at = Ntxat ' 144 xn
2
(tabel 10)
at’ = 0,334 in
at = 1248 x 0,334 = 0,7236 ft2 144 x 4
5. Kecepatan massa Gt = w ( Pers 7.2, Kern 1965) at
Gt = 2049,7601 = 2832,7302 lb/jam ft2 0,7236
6. Bilangan Reynold pada Tav = 599 0F gas proses =0,0101 cp = 0,0252lbm/ft jam
(Gambar 15, Kern 1965) 7.ID = 0,652 in = 0,0543 ft (tabel 10 kern, 1965) 8. Ret = Dt x Gt
Ret = 0,0543 x 2832,7302 = 29316,5 0,0252
7’ JH = 100 (Gambar 28, Kern 1965)
Universitas Sumatera Utara
8’ pada Tav = 599 0F Cp = 3,9 Btu/lbmoF k = 0,178 Cp k
1/ 3
(Geankoplis,1983)
= 3,9 x 0,0062
0,178
1/ 3
= 0,54
1/ 3 9’ ho JH x k x c ; s =1 ID k s
= 120 x 0,178 x 0,54 = 212,4 0,0543
Fluida dindin; shell
(3)
Flow area shell
as
Ds C' B 2 ft 144 PT
[Pers.(7.1), Kern]
Ds = Diameter dalam shell = 39 in B = Baffle spacing = 4 in PT = Tube pitch = 15/16 in = 0,9375 in C = Clearance = PT – OD = 0,9375 – 0,75 = 0,1875 in 39 0,75 2 a 0,2166ft s 144 09375 5’
Gs = w
as
Gs = 481,7125 = 2223,7727 lb/jam ft2 0,2166
6’ Bilangan Reynold Pada Tav = 383 oF 2
gas alam = 0,015 cp = 0,036 lbm/ft jam
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 3/4 in dan
15 triagular pitch, 16
de = 0,55 in De = 0,55/12 = 0,0458 ft Res = Des x Gs
Universitas Sumatera Utara
Res = 0,0458 x 2223,7727 = 2831,192 0,036
7’ JH = 50 (Gambar 28, Kern 1965) 8’ pada Tav = 383 0F Cp = 0,69 Btu/lbmoF k = 0,0196 Cp k
1/ 3
(Geankoplis,1983) 1/ 3
= 0,69 x 0,036 = 1,08 0,0196
1/ 3 9’ ho JH x k x c ; s =1 s De k
= 50 x 0,0196 x 1,03 0,0458
= 22,039
11. Clean Overall Coefficient UC UC =
hio x ho 212,41 x 22,039 = = 19, 967 Btu/jam Ft2 oF hio x ho 212,41 22,039
12. Faktor pengotor; Rd Rd =
UC U D 19,967 - 19,715 = = 0,006 UC x U D 19,967 x 19,715
Jika Rd hitung 0,003 maka rancangan diterima Fluida panas dalam tube 1. Untuk Ret =29316,5 2
2
f = 0,0029 ft /in (Gbr 29 Kern, 1965) o
Fluida dingin dalam shell 1’ Untuk Res = 2831,192 f = 0,0021 ft2/in2 ( Gbr 29 Kern 1965)
Tav = 383 F
tav = 5990F
s = 0,0032
s = 0,0144
t
s =1
=1
2. Pt =
f .Gt 2 Ln 5,22 x1010 ID.s.t 0,0029(2832,7302) 2 20 x 4 5,22 x10 10 (0,0543)(0,0032)(1)
= 0,2 Psi.
2’ Nt+1= 1258 + 1 = 1259
Ds = 39/12 = 3,25 2 3’ Ps f .Gs Ds( N 1) 5,22 x1010 De.s.s
Universitas Sumatera Utara
2 = 0,0021(2223,7727 ) 3,5 x1259 5,22 x10 10 (0,0458 )(0,0144)(1)
Diizinkan sampai 2 psi untuk steam
= 1,3 Diizinkan sampai 10 Psi
LC.4 Desulfurisasi (R-101) Fungsi
: Menghilankan H2S dari gas alam
Jenis
: Fixed Bed Reactor
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA – 299.
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Jumlah
: 2 unit
Temperatur masuk
= 375 oC = 648,15 K
Temperatur keluar
= 361 oC = 634,15 K
Tekanan operasi
= 3020 kPa
Laju alir massa
= 218,5 kg/jam
Laju alir molar Densitas gas
= 13256,635 mol/jam = 0,7 kg/m3
Waktu tinggal () reaktor
= 13 menit = 0,216 jam
Laju alir volumetrik
= 312,142 m3/jam
Perhitungan Desain Reaktor
3020 kPa P CAo = RT =(8,314 kPa.m3/kmol.K)(648,15 K)= 560,43 mol/m3
a. Volume reaktor dan kebutuhan katalis Diasumsikan aliran dalam reaktor adalah aliran plug flow, maka volume reaktor dihitung dengan persamaan berikut:
VR τ Dengan
FA0 CA0
(Levenspiel, 2002)
VR = volume reaktor
Universitas Sumatera Utara
τ
= waktu tinggal reaktan
CA0 = konsentrasi reaktan FA0 = laju alir molar reaktan maka: VR =
(0,216 jam)( 13256,635 mol/jam) 560,43 mol/m3
τ. FA0 = CA0
= 5,1 m3
Katalis yang digunakan adalah ZnO dengan data : Bentuk
= serbuk
Bulk density
= 881,0175 kg/m3
(WVU project, 1999)
Jumlah katalis yang diperlukan = 0,002 kg/jam x 24 jam/hari x 300hari = 14,4 kg Volume katalis =
14,4 kg 881,0175kg / m 3
= 0,01634 m3
Volume tangki direncanakan = VR + V Katalis = 5,1 m3 + 0,01634 m3 = 5,116 m3 b. Diameter dan tinggi shell - Tinggi silinder (Hs) : Diameter (D)
=4:3
- Tinggi tutup (Hh) : Diameter (D)
=1:4
- Volume shell tangki (Vs) : Vs πR 2 H s Vs
π 2 4 D D 4 3
π 3 D 3
- Volume tutup tangki (Ve) : Vh =
2 2 1 3 R Hd D2 D D 3 6 4 24
(Brownell,1959)
- Volume tangki (V) : Vt
= Vs + 2Vh =
5 πD 3 12
5,116 m3 = 1,3090 D 3 D3
= 3,9085 m3
D
= 1,573 m
Universitas Sumatera Utara
D
= 61,95 in
Hs
=
4 D 2,097 m 3
c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup
= diameter tangki = 1,5 m
Tinggi tutup (Hd)
=
1 D 0,395 m 4
= Hs + 2Hd = 2, 097+ 2(0,395) m = 2,88 m
Tinggi tangki d. Tebal shell tangki Direncanakan
menggunakan
bahan
konstruksi
Carbon
steel
SA
–
299.diperoleh data : - Allowable stress (S)
= 18.750 psia =129.276,75kPa
- Joint efficiency (E)
= 0,8
- Corrosion allowance (C)
= 0.125 in/tahun
(Brownell,1959)
Tekanan operasi (P) = 3020 kPa Faktor kelonggaran = 5% Pdesign = (1,05) × (3020)
= 3171 kPa
Tebal shell tangki: t
PD nC 2SE 1,2P
(3171 kpa) (61,95 in) 10 tahun x (0.125 in) 2(129.279, 75 kPa)(0,8) 1,2(3171 kPa) 2,15 in
Tebal shell standar yang digunakan = 3 in
(Brownell,1959)
e. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Tebal tutup atas yang digunakan = 3 in Spesifikasi Reaktor
Diameter Reaktor; Dt = 1,5 m
Tinggi Reaktori; HT = 2,75 m
Universitas Sumatera Utara
Tebal silinder; ts
= 3 in
Bahan konstruksi
= Carbonsteel
Faktor korosi
= 0,125 in/tahun
LC.5 Heater II (E-103)
Fungsi
: Menaikkan temperatur campuran gas alam sebelum diumpankan kedalam reaktor (R-201).
Tipe
: 2-4 shell and tube exchanger
Dipakai
: 3/4 in OD Tube 18 BWG, panjang 15 ft, 6 pass
Jumlah
: 1 unit
Tabel LC.4 Komposisi bahan masuk ke Heater II Komponen CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O
F (kg/jam) N (kmol) 206,2631 12,8825 6,7735 0,2256 1,0925 0,02481 0,2185 0,00376 0,2185 0,00376 0,437 0,00606 0,00002384 0,0000007 1,0925 0,02482 2,4035 0,0853 711,2511 39,51395 929,7507 52,7705607
Xi 0,24412286 0,00427511 0,00047015 7,1252E-05 7,1252E-05 0,00011484 1,3265E-08 0,00047034 0,00161643 0,74878776 1
Mr 16,011 30,022 44,033 58,044 58,044 72,055 34,066 44,011 28,176 18
Mravg 3,90865105 0,12834738 0,02070205 0,00413574 0,00413574 0,00827456 4,5188E-07 0,02070005 0,04554458 13,4781797 17,6186713
Fluida panas (steam) Laju alir steam masuk
= 73712,212kg/jam = 162508,4592 lbm/jam
Temperatur awal (T1)
= 600°C = 1112 °F
Temperatur akhir (T2)
= 124°C = 255,2 °F
Fluida dingin (campuran gas) Laju alir umpan masuk
= 929,7507 kg/jam = 2049,76 lbm/jam
Temperatur awal (t1)
= 371°C = 699,8 °F
Temperatur akhir (t2)
= 520°C = 968 °F
Panas yang diserap (Q)
= 232952335,6 kJ/jam = 22079534,4 Btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas T1 = 1112F T2 = 255,2F
Temperatur lebih tinggi Temperatur lebih rendah
Fluida dingin t2 = 968F t1 = 699,8F
Selisih t1 = 144F t2 = -444,6F
Universitas Sumatera Utara
T1 – T2 = Selisih t2 – t1 = 268,2F 856,8F Δt Δt 1 - 588,6 463,465 F LMTD 2 Δt 2 - 444,6 ln ln 144 Δt 1
t2 – t1 = 588,6F
T1 T2 856,8 3,1 t 2 t 1 268,2 t t 268,2 S 2 1 0,65 T1 t 1 1112 699,8 R
Dari Gambar 19, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,99 Maka t = LMTD
= 458,830 oF
(2) Tc dan tc T1 T2 1112 255,2 683,6 F 2 2 t t 699,8 968 tc 1 2 833,9 F 2 2
Tc
Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi: -
Diameter luar tube (OD) = 3/4in
-
Jenis tube = 18 BWG
-
Pass (n) = 6
-
Pitch (PT) = 15/16 triangular pitch
-
Panjang tube (L) = 20 ft
Tabel LC.5 Viskositas bahan Heater II pada tc = 833,9oF Komponen CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O
F (kg/jam) 206,2631 6,7735 1,0925 0,2185 0,2185 0,437 0,00002384 1,0925 2,4035 711,2511 929,7507
N (kmol) 12,8825 0,2256 0,02481 0,00376 0,00376 0,00606 0,0000007 0,02482 0,0853 39,51395 52,7705607
Xi 0,24412286 0,00427511 0,00047015 7,1252E-05 7,1252E-05 0,00011484 1,3265E-08 0,00047034 0,00161643 0,74878776 1
0,022 0,021 0,0185 0,0195 0,0195 0,0175 0,031 0,0315 0,034 0,025
ln -3,81 -3,86 -3,98 -3,93 -3,93 4,04 -3,47 -3,45 -3,38 -3,68
Xi . ln -0,930108082 -0,016501928 -0,001871191 -0,00028002 -0,00028002 -0,00046394 -4,60295E-08 -0,001622666 -0,005463539 -2,755538961 -3,712130393
Universitas Sumatera Utara
Viskositas campuran dihitung dengan persamaan Heric-Brewer
(Reid, 1977)
ln = X i lnμ i ln = X1 ln 1 + X2 ln 2 + X3 ln 3 +...... maka viskositas campuran ln = -3,712130393
= 0,0244 cP a. Dari Tabel 8 hal.840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas steam dan fluida dingin campuran 0,5 cP < (light organic), diperoleh UD = 100-200, faktor pengotor (Rd) = 0,003 Diambil UD = 200 Btu/jam ft2 F Luas permukaan untuk perpindahan panas
A
Q U D t
220795344 Btu / jam 1263,7 ft 2 Btu 200 873,60 o F 2 o jam ft F
Luas permukaan luar (a) = 0,1963 ft2/ft Jumlah tube, N t
(Tabel 10, Kern, 1965)
1263,7 ft 2 A 315,925 buah L a " 20 ft 0,1963 ft 2 / ft
b. Dari Tabel 9 hal.842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 306 tube dengan ID shell 21,25 in c. Koreksi UD
A L Nt a" 20 ft 306 0,1963 ft 2 /ft 1201,356 ft 2 220795344 Btu / jam Q Btu 21,038 2 o A t 1201,356 ft 873,60 F jam ft 2 o F
UD
Fluida panas : sisi tube, steam
(3) Flow area tube, at = 0,334 in2 at
a
t
' Nt a t 144 n
[Tabel 10, Kern] [Pers. (7.48), Kern]
306 0,334 144 6
0,1182 ft
2
Universitas Sumatera Utara
(4) Kecepatan massa Gt
Gt =
W
[Pers. (7.2), Ker
at
162508,4592 = 1374860,061 lbm/jam ft2 0,1182
(5’) Bilangan Reynold Pada Tc = 683,6F = 0,029 cP = 0,0725 lbm/ft jam Dari Tabel 10, Kern, untuk 3/4 in OD, 18 BWG, ID = 0,652 in = 0,0543 ft Re t
ID G t μ
[Pers.(7.3), Kern]
0,0543 1374860,061 0,0725 1029722,777
Re t
Taksir jH dari Gbr.28, Kern, diperoleh jH = 400 pada Res = 1029722,777 (6) Kondensasi steam, hio = 1500 Btu/jam ft2 F Fluida dingin : sisi shell, campuran
(3)
Flow area shell
as
Ds C' B 2 ft 144 PT [Pers.(7.1), Kern]
Ds = Diameter dalam shell = 21,25 in B = Baffle spacing = 6 in PT = Tube pitch = 15/16 in = 0,9375 in C = Clearance = PT – OD = 0,9375 – 0,75 = 0,1875 in 21, 25 1,125 2 a 0,1770 ft s 144 0,9375
(4) Kecepatan massa
Universitas Sumatera Utara
Gs
w
[Pers.(7.2), Kern]
as
lbm 2049,76 11580,564 0,177 jam ft 2 (5) Bilangan Reynold Gs
Pada tc = 833,9F = 0,0244 cP = 0,059 lbm/ft jam Dari Gbr. 28, Kern, untuk 3/4 in dan 15,16 triangular pitch, de = 0,55 in De = 0,55/12 = 0,045 ft
Re s
De Gs μ [Pers. (7.3), Kern]
Re s
0,045 11580,564 8832,634 0,059
Taksir jH dari Gbr.28, Kern, diperoleh jH = 70 pada Res = 8832,634 (7) Pada Tc = 833,9F [Gbr.3, Kern] c = 0,594 Btu/lbm F k = 0,0198 [Tabel 5, Kern]
cμ k
1
3
1
0,594 0,59 1,77 0,0198
cμ jH φs De k ho
ho
s
k
70
1
3
3
0,0198 1,77 0,045
= 54,516 (9) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1 [Kern, 1965]
ho
ho φs φ s
ho = 54,516 1 = 54,516 (10) Clean Overall coefficient, UC
UC
hio ho 1500 54,516 52,604 Btu/jam ft2 oF [Pers.(6.38), Kern] hio ho 1500 54,516
(11) Faktor pengotor, Rd
Rd
U C U D 52,604 21,038 0,029 U C U D 51,604 21,038
[Pers.(6.13), Kern]
Rd hitung Rd batas, maka spesifikasi heater dapat diterima.
Universitas Sumatera Utara
PRESSURE DROP Fluida panas dalam tube
Fluida dingin dalam shell
1. Untuk Ret = 1029722,777
1’ Untuk Res = 8832,634
f = 0,000015 ft2/in2 (Gbr 29 Kern, 1965)
f = 0,00021 ft2/in2 ( Gbr 29 Kern 1965)
o
Tav = 797 F
tav = 833,90F
s = 0,727
s = 0,0144
t
s =1
=1
2. Pt
f .Gt 2 Ln 5,22 x1010 ID.s.t
2’ Nt+1= 1248 + 1 = 1249
2 = 0,00015(332939,834) 20 x6 5,22 x1010 (0,0543)(0,728)(1)
Ds = 39/12 = 3,25 2 3’ Ps f .Gs Ds( N 1) 5,22 x1010 De.s.s
= 0,9 Psi.
2 = 0,00021(6306,9538 ) 3,25 x1249 10 5,22 x10 (0,045 )(0,0144)(1)
Diizinkan sampai 2 psi untuk steam
= 1,002 Diizinkan sampai 10 Psi
LC. 6 Waste Heat Boiler (E-103)
Fungsi
: Menurunkan
temperatur
bahan
sebelum
dimasukkan ke
High Temperatur Shift (R-202)
Jenis
: Ketel pipa api
Jumlah
: 1 unit
Bahan
: Carbon steel
Data : Uap jenuh yang dihasilkan bersuhu 600 C Dari steam table, Smith, 1987, diperoleh kalor laten steam 3681 kj/kg = 1581,7210Btu/lbm. Total kebutuhan uap = 73712,212 kg/jam = 162540,71 lbm/jam Perhitungan: -
Menghitung Daya WHB W
34 ,5 P 970,3 H
dimana:
P
= daya WHB, Hp
Universitas Sumatera Utara
W
= kebutuhan uap, lbm/jam
H
= kalor laten steam, Btu/lbm
Maka, P -
162540,71 1581,7210 = 7680,1 Hp 34,5 970,3
Menghitung Jumlah Tube Luas permukaan perpindahan panas, A = P 10 ft2/Hp = 7680,1 Hp 10 ft2/Hp = 76801 ft2 Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi: - Panjang tube, L = 30 ft - Diameter tube 24 in - Luas permukaan pipa, a = 6,283 ft2/ft
(Kern, 1965)
Sehingga jumlah tube, Nt
76801 A = 407,45 407 buah ' 30 6,283 La
LC. 7 Reaktor (R-201)
Fungsi
: tempat terjadi reaksi gas alam dengan steam
Jenis
: plug flow reactor
Bentuk
: Tungku pipa
Bahan konstruksi
: Refractory dengan tube terbuat dari bahan chrome-nickel (25 % Cr, 20 % Ni, 0,35 – 0,45 % C grade HK-40)
Jumlah
: 1 unit
Reaksi yang terjadi: Reaksi I
: CH4
+ H2O
3H2
+ CO
Reaksi II
: C2H4
+ 2H2O
4H2
+ 2CO
Reaksi III
: C3H8
+ 3H2O
7H2
+ 3CO
Reaksi IV
: i-C4H10 + 4H2O
9H2
+ 4CO
Reaksi V
:n-C4H10 + 4H2O
9H2
+ 4CO
Reaksi VI
:C5H12 + 5H2O
11H2 + 5CO
Temperatur masuk
= 520 oC = 793,15 K
Universitas Sumatera Utara
Temperatur keluar
= 850 oC = 1123,15 K
Tekanan operasi
= 3000 kPa
Tabel LC.4 Komposisi umpan masuk R-101 Komponen
BM kg/kmol
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O
N kmol/jam
16,011 30,022 44,033 58,044 58,044 72,055 34,066 44,011 28,176 18
Total
Densitas campuran gas =
Cao
=
F kg/jam
% berat
BM*%berat
12,8825 206,2631 3,5512398 0,2218 0,2256 6,7735 0,2161584 0,0072 0,02481 1,0925 0,0484363 0,0011 0,00376 0,2185 0,00023 0,01335012 0,00376 0,2185 0,00023 0,01335012 0,00606 0,437 0,028822 0,0004 0,0000007 0,000023 0,000000024 8,1758E-07 0,02482 1,0925 0,001175 0,05171293 0,0853 2,4035 0,0025 0,00000625 39,51395 711,5211 13,7736 0,7652 17,6966767 52,7705607 929,7507 BM av 273,15 17,6966 273,15 x x 0,2707 kg/m 3 22,4 403,15 22,4 793,15 3000kPa P = 0,454 kmol/jam RT (8,314 kPa. m 3 / kmolK )(793,15K )
Waktu tinggal () reaktor = 120 dtk = 0,0333 jam
(Kricfalussy et al,1996)
a. Volume reaktor Diasumsikan aliran dalam reaktor adalah aliran plug flow, maka volume reaktor dihitung dengan persamaan berikut: VR = FA0 CA0 Dengan
(Levenspiel, Octave.2002)
VR = volume reaktor τ
= waktu tinggal reaktan
CA0 = konsentrasi reaktan FA0 = laju alir molar reaktan Volume reaktor
V=
FAO
0,0333.(52,7705) 3,8706 m 3 C AO 0,454 Katalis yang digunakan adalah Ni
Universitas Sumatera Utara
-
Bentuk
: silinder
-
Dimensi
: (50x20x4) mm
-
Densitas katalis
: 8900 kg/m3
-
Berat katalis
: 293211,4535 kg
-
Volume katalis
=
293211,4535 kg = 32,945 m3 8900 kg / m 3
Volume total = 3,8706 m3 + 32,945 m3 = 36,815 m3 Direncanakan tube didalam reaktor ada 144 tube Vr 36,815 m 3 Volume 1 tube = = = 0,2556 m3 144 tube 144 c. Perancangan furnace Beban panas furnace, Q
=2113162441 kj/jam = 2002883666 Btu/jam Dipilih tube dengan spesifikasi : OD = 4,18 in = 0,375 ft L = 98,42 ft Luas permukaan pada tube, A : A = L(OD) = 98,42 ft x 3,14 x 0,375 = 115,889 ft2 Jumlah tube, Nt : Nt
= Q / (12.000 x A) = 2.002.883.666 / (12.000 x 115,889) = 144,023 tube 144 tube
Luas permukaan ekivalen cold plane, ACp per tube : M
= jarak antar pusat tube = 10 in = 0,834 ft
ACp
=MxL = 0,834 ft x 13 ft = 10,842 ft2
Ratio (M / OD)
= 0,834 / 0,375 = 2,224
Dari fig. 19.12 Kern untuk single row, refractory backed didapat :
Universitas Sumatera Utara
ACp
= 2,52 x 1,43 = 3,614
ACp
= 27 x 11,51 = 310,77 ft2
Permukaan refractory : End walls
= 10 x 4,794 x 1,71
= 81,9774 ft2
Side walls
= 1,71 x 15
= 25,65 ft2
Bridge walls
= 0,625 x 15
= 9,37 ft2
Floor dan arch
= 10 x 3,795 x 15
= 569,25 ft2
T
= 686,247 ft2
+
Luas efektif permukaan refractory, Ar : Ar = T - ACp = (686,247 – 310,77) ft2 = 375,477 ft2 ratio, ACp / Ar
= 310,77 / 375,477 = 0,827
Mean been length, L = 15
: 3,795 : 1,71
8,77 : 2,21
:
1
jadi : = 2/3 3 volume
L
= 2/3 3 15 x3,795 x1,71 = 3,06 ft Kesimpulan rancangan : Jumlah tube yang direncanakan
: 144
Luas permukaan ekivalen cold plane
: 2,224 ft2
Mean bean length
: 3,06 ft
LC.8 H igh Temperatur Shift (R-202) Fungsi
: Mengubah CO menjadi CO2
Jenis
: catalytic fixed multibed reactor
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA – 299.
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Universitas Sumatera Utara
Jumlah
: 1 unit
Reaksi yang terjadi: CO (g) +
H2O (g)
Karbon Monoksida
CO2 (g) +
H2 (g) Hidrogen
Karbon dioksida
Air
Temperatur masuk
= 350 oC = 623,15 K
Temperatur keluar
= 430 oC = 703,15 K
Tekanan operasi
= 2714,84 kPa
Laju alir massa
= 929,7507 kg/jam
Laju alir molar Densitas gas
= 6717131,07 mol/jam = 0,1135 kg/m3
Waktu tinggal () reaktor
= 0,2 detik = 5,55 x 10-5 jam
Laju alir volumetrik
= 8191,636 m3/jam
Perhitungan Desain Reaktor
2714,84 kPa P CAo = RT =(8,314 kPa.m3/kmol.K)(632,15 K)= 516,5 mol/m3 a. Volume reaktor dan kebutuhan katalis Diasumsikan aliran dalam reaktor adalah aliran plug flow, maka volume reaktor dihitung dengan persamaan berikut: V
Dengan
=
.F A 0 C A0
(Levenspiel, 2002)
V = volume reaktor τ
= waktu tinggal reaktan
CA0 = konsentrasi reaktan FA0 = laju alir molar reaktan maka:
(5,55 x 10-5 jam)( 6717131,07 mol/jam) τ. FA0 = = 0,721 m3 516,5 mol/m3 CA0 Katalis yang digunakan adalah ferri (III) oksida dengan data : V=
Bentuk
: silinder/pellet
Bulk density
: 1282 kg/m3
Berat katalis
: 924,322 kg (asumsi)
(WVU project, 1999)
Universitas Sumatera Utara
Volume katalis
=
924,322 kg 1282 kg / m 3
= 0,721 m3 Volume total
= volume reaktor + volume katalis = 0,721 m3 + 0,721 m3 = 1,44 m3
Disain tube dan shell Jumlah tube Direncanakan: 1 in , 18 BWG 2
Diameter tube (OD)
= 1
Flow area pertube (Ai)
= 1,54 in2
Panjang tube
= 13 ft = 155, 9052 in
Pitch (PT)
= 1
Volume satu tube
= L x Ai
7 triangular pitch , 1 pass 8
= 155,9052 in x 1,54 in2 = 240, 094 in3 = 0,00328 m3 Jumlah tube
=
volume total volume satu tube
1,44 m 3 = 439,024 0,00328 m 3 Dari tabel 9, Kern, D. Q, 1965 diperoleh nilai yang terdekat 307 buah dengan ID shell 39 in dan jenis pitch 17/8 in triangular .
Diameter shell
= 39 in = 0,99 m
Tekanan operasi
= 2714,84 kPa
Faktor kelonggaran
= 5%
Maka, Pdesain
= (1,05) (2714,84 kPa) = 2850,58 kPa
Joint efficiency
= 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress
= 18.750 psia =129.276,75kPa
(Brownell,1959)
Universitas Sumatera Utara
PD 2SE 1,2P (2850,58 kPa) (39 in) 2(129.276,75 kPa)(0,8) 1,2(2850,58 kPa) 0,546 in Faktor korosi = 1/8 in t
Maka tebal shell yang dibutuhkan
= 0,54 in + 1/8 in = 0,671 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1 in
(Brownell,1959
LC.9 Low T emperatur Shift (R-203) Fungsi
: Mengubah CO menjadi CO2
Jenis
: catalytic fixed multibed reactor
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA – 299.
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Jumlah
: 1 unit
Reaksi yang terjadi: CO (g) + Karbon Monoksida
H2O (g)
CO2 (g) +
H2 (g) Hidrogen
Karbon dioksida
Air
Temperatur masuk
= 200 oC = 473,15 K
Temperatur keluar
= 233 oC = 506,15 K
Tekanan operasi
= 2650 kPa
Laju alir massa
= 929,7507 kg/jam
Laju alir molar Densitas gas
= 6717131,07 mol/jam = 0,1135 kg/m3
Waktu tinggal () reaktor
= 0,2 detik = 5,55 x 10-5 jam
Laju alir volumetrik
= 8191,636 m3/jam
Perhitungan Desain Reaktor
2650 kPa P CAo = RT =(8,314 kPa.m3/kmol.K)(473,15 K)= 673,65 mol/m3 a. Volume reaktor dan kebutuhan katalis
Universitas Sumatera Utara
Diasumsikan aliran dalam reaktor adalah aliran plug flow, maka volume reaktor dihitung dengan persamaan berikut:
V
Dengan
=
FA 0 C A0
(Levenspiel, 2002)
V = volume reaktor τ
= waktu tinggal reaktan
CA0 = konsentrasi reaktan FA0 = laju alir molar reaktan maka: V=
-5 mol/jam) τ. FA0 (5,55 x 10 jam)( 6717131,07 3 = = 0,553 m3 673,65 mol/m CA0
Katalis yang digunakan adalah tembaga oksida dengan data : Bentuk
: silinder/pellet
Bulk density
: 1762 kg/m3
Berat katalis
: 974,386 kg
Volume katalis = Volume total
(WVU project, 1999)
974,386 kg = 0,553 m 3 1762 kg / m 3
= 0,553 m3 + 0,553 m3 = 1,106 m 3
Disain tube dan shell Direncanakan: 1 in , 18 BWG 2
Diameter tube (OD)
= 1
Flow area pertube (Ai)
= 1,54 in2
Panjang tube
= 13 ft = 155, 9052 in
Pitch (PT)
= 1
Volume satu tube
= L x Ai
7 triangular pitch , 1 pass 8
= 155,9052 in x 1,54 in2 = 240, 094 in3 = 0,00328 m3
Universitas Sumatera Utara
Jumlah tube
=
volume total volume satu tube
=
1,106 m 3 337,195 0,00328 m 3
Dari tabel 9, Kern, D. Q, 1965 diperoleh nilai yang terdekat 307 buah dengan ID
shell 39 in dan jenis pitch 17/8 in triangular . Diameter shell
= 39 in = 0,99 m
Tekanan operasi
= 2650 kPa
Faktor kelonggaran
= 5%
Maka, Pdesain
= (1,05) (2650 kPa) = 2782,5 kPa
Joint efficiency
= 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress
= 18.750 psia =129.276,75kPa
(Brownell,1959)
PD 2SE 1,2P (2782,5 kPa) (39 in) 2(129.276,75 kPa)(0,8) 1,2(2782,5 kPa) 0,533 in Faktor korosi = 1/8 in t
Maka tebal tube yang dibutuhkan
= 0,533 in + 1/8 in = 0,658 in
Tebal tube standar yang digunakan = 1 in
(Brownell,1959)
LC.10 Cooler Fungsi
: menurunkan temperatur bahan sebelum dimasukkan ke Knok out drum
Jenis
: 2-4 shell and tube exchanger
Jumlah
: 1 unit
Dipakai
: 3/4 in OD Tube 18 BWG, panjang = 15 ft, 4 pass
Fluida panas Laju alir umpan masuk
= 929,7507 kg/jam = 2049,7601 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 233°C = 451,4°F Temperatur akhir (T2) = 43°C = 135 °F Fluida dingin Laju alir air pendingin= 516531,837 kg/jam = 1138952701 lbm/jam Temperatur awal (t1) = 25 °C = 77°F Temperatur akhir (t2) = 90°C = 194°F Panas yang diserap (Q)
= 140599966kJ/jam = 133396552,2 Btu/jam
Universitas Sumatera Utara
(1) t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas T1 = 451,4F T2 = 135F T1 – T2 = 316,4F
LMTD
Temperatur yang lebih tinggi Temperatur yang lebih rendah Selisih
Fluida dingin t2 = 194F t1 = 77F t2 – t1 = 117F
Selisih t1 = 257,4F t2 = 58F t2 – t1 = -199,4F
Δt 2 Δt 1 - 199,4 133,82 F Δt 2 58 ln ln 257,4 Δt 1
R
T1 T2 316,4 2,704 t 2 t1 117
S
t 2 t1 117 0,312 T1 t 1 451,4 77
Dari Fig 19, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,95 Maka t = FT LMTD = 0,95 133,82 = 127,129F (2) Tc dan tc Tc
T1 T2 451,4 135 293,2 F 2 2
tc
t 1 t 2 194 77 135,5 F 2 2
Tabel LC.5 Viskositas bahan cooler II pada Tc =293,2 oF Komponen CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2 Total
N (kmol) 0,1289 0,0023 0,00025 0,00004 0,00004 0,00007 0,0000007 13,273 0,0853 12,9321 0,08533 52,93072
Xi 0,00162265 2,8953E-05 3,1471E-06 5,0354E-07 5,0354E-07 8,8119E-07 8,8119E-09 0,16708617 0,00107379 0,16279478 0,00107417 0,66631444 1
0,0159 0,0140 0,013 0,0129 0,0129 0,015 0,02 0,021 0,0245 0,016 0,0225 0,012
ln -4,144 -4,268 -4,342 -4,350 -4,350 -4,199 -3,912 -3,863 -3,709 -4,135 -3,794 -3,794
Viskositas campuran dihitung dengan persamaan Heric-Brewer
Xi . ln -0,006724254 -0,000123573 -1,36647E-05 -2,19039E-06 -2,19039E-06 -3,70012E-06 -3,44721E-08 -0,645453892 -0,003982697 -0,673156416 -0,004075402 -2,527996973 -3,861534987 (Reid, 1977)
ln = X i lnμ i
Universitas Sumatera Utara
ln = X1 ln 1 + X2 ln 2 + X3 ln 3 +...... maka viskositas campuran ln = -3,861534987 = 0,0210 cP Dalam perancangan ini digunakan cooler dengan spesifikasi: -
Diameter luar tube (OD) = 3/4 in
-
Jenis tube = 18 BWG
-
Pitch (PT) = 1 in triangular pitch
-
Panjang tube (L) = 15 ft
a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, cooler untuk fluida panas light organic dan fluida dingin air, diperoleh UD = 75-150, faktor pengotor (Rd) = 0,003 Diambil UD = 140 Btu/jamft2F Luas permukaan untuk perpindahan panas,
A
Q U D Δt
133396552,2 Btu/jam 6995,338 ft 2 Btu 150 127,129 o F 2 o jam ft F
Luas permukaan luar (a) = 0,3271 ft2/ft
(Tabel 10, hal. 843, Kern)
3493,40158 ft 2 A 1399,067 buah Jumlah tube, N t L a " 15 ft 0,3271 ft 2 /ft b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 1128 tube dengan ID shell 39 in. c. Koreksi UD A L Nt a" 15 ft 1128 0,19631ft 2 /ft 3321,396 ft 2 UD
133396552,2 Btu/jam Btu Q 315,921 2 A Δt 3321,396 ft 127,129F jam ft 2 F
Fluida dingin : air, tube
(3) Flow area tube, at = 1,04 in2
[Tabel 10, Kern]
Universitas Sumatera Utara
at at
N t a 't [Pers. (7.48), Kern] 144 n 1128 1,04 144 4
2,0366 ft
2
(4) Kecepatan massa W
Gt
Gt
[Pers. (7.2), Kern]
at
1138952701 2,0366
5592422,179
lb m jam ft
2
(5) Bilangan Reynold Pada tc = 135,5 F = 0,6 cP = 1,451 lbm/ft2jam
[Gbr. 14, Kern]
Dari Tabel 10, Kern, untuk 3/4 in OD, 18 BWG, diperoleh ID = 0,652 in = 0,0543 ft ID G t
Re t Re t
μ
[Pers. (7.3), Kern]
0,0543 559242217 1,451
20941070,84
(6) Taksir jH dari Gbr 24, Kern, diperoleh jH = 600 (7) Pada tc = 135,5°F c = 0,47 Btu/lbm°F
[Geankoplis,1983]
k = 0,365 Btu/jam.ft°F
[Geankoplis,1983] 1
1
3 0,47 1,451 c 1,218 k 0,375
cμ (8) jH φt ID k hi
hi φt
k
250
0.375
0,0543
1
3
3
1, 218
= 2102,900
Universitas Sumatera Utara
h io φt
hi φt
x
ID OD
2102,900 x
0,652 0,75
= 1828,1210 (9) Karena viskositas rendah, maka diambil t = 1 h io
[Kern, 1965] h io φt
φt
hio = 1828,1210 Fluida panas : shell, bahan
(3) Flow area shell Ds C' B 2 ft [Pers. (7.1), Kern] 144 PT
as
Ds= Diameter dalam shell = 39 in B = Baffle spacing = 6 in PT = Tube pitch = 1,56 in C = Clearance = PT – OD = 1 – 3/4 = 0,25 in as
39 0,25 6 144 1
0,462 ft
2
(4) Kecepatan massa Gs Gs
w as
[Pers. (7.2), Kern]
2049,7601 0,462
4436,710
lb m jam ft
2
(5) Bilangan Reynold
Pada Tc = 293,2F = 0,0210 cP 0,0525 = lbm/ft2jam
[Gbr. 15, Kern]
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 3/4 in dan 1 tri. pitch, diperoleh de = 0,73in. De =0,73/12 = 0,060 ft
Universitas Sumatera Utara
Re s
De Gs
Re s
[Pers. (7.3), Kern]
μ
0,060 6692,0016 0,0525
7754, 224
(6) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 90 (7) Pada Tc = 391,1F c = 0,7575 Btu/lbmF[Geankoplis, 1983] [Geankoplis, 1983]
k = 0,383
1
1
3 0,7575 0,0525 c 0,47 0,383 k
k c (8) jH s De k ho
ho φs
90
0,383 0,060
1
3
3
[Pers. (6.15), Kern]
1,038 596,331
(9) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1 ho
ho φs
φs
ho = 596,331 1 = 596,331 (10) Clean Overall coefficient, UC UC
h io h o 1828,1210 596,331 449,654 Btu/jam ft 2 F h io h o 1828,1210 596,331
[Pers.
(6.38), Kern] (11) Faktor pengotor, Rd Rd
U C U D 449,654 315,921 0,0009 U C U D 449,654 315,921
[Pers. (6.13), Kern] Rd hitung > Rd batas, maka spesifikasi cooler dapat diterima. Pressure drop Fluida dingin : air, tube
(1) Untuk Ret = 20941070,84 f = 0,00014 ft2/in2
[Gbr. 26, Kern]
Universitas Sumatera Utara
[Gbr. 6, Kern]
s=1 t = 1
(2) ΔPt
2 f Gt L n
[Pers. (7.53), Kern]
5,22 10 ID s φ t 10
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, 1950 pada Gt = 5592422,179 diperoleh
V
2
2g'
=0,99
0,0000145592422,179 (15)4 5,22 10 0,060 11 2
ΔPt
10
8,4 psi
Pt yang diperbolehkan = 10 psia Fluida panas : bahan, shell
(1) Untuk Res = 7754,224 f = 0,0007 ft2/in2 [Gbar. 29, Kern] s =1
s = 0,0048 (2) N 1 12 N 1 12
L B
[Pers. (7.43), Kern]
15 30 6
Ds = 39/12 = 3,25 ft 2 f G s D s N 1 (3) ΔPs 10 5,22 10 D e s φ s ΔPs
[Pers. (7.44), Kern]
2 0,0007 4436,710 3,2530 10 5,22 10 0,910,00481 0,012 psi
Ps yang diperbolehkan = 2 psi
LC. 11 Knock-out Drum (KOD-301)
Fungsi
: Memisahkan gas dengan air setelah didinginkan pada 43 0C .
Bentuk
: Silinder horizontal
Universitas Sumatera Utara
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212 grade B Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi Temperatur
: = 43°C
Tekanan
= 24,4 bar
Tabel LC. 9 Komposisi Umpan Masuk pada Knock-out Drum II (KOD-301) Senyawa
CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2 Total
N13 (kmol/jam)
% mol
0,128889961 0,002298998 0,000248999 3,99E-05 3,99E-05 6,99E-05 7,00E-07 13,27305361 0,085299985 12,93162989 0,085339999 52,93069349 79,43760533
0,001622531 2,89409E-05 3,13452E-06 5,02E-07 5,02E-07 8,80E-07 8,81E-09 0,167087786 0,001073799 0,162789775 0,001074302 0,666317839
F13 (kg/jam) 2,063657 0,069021 0,010964 0,002316 0,002316 0,005037 0,0000238 584,1604 2,389764 232,7693 2,390459 105,8614 929,7246
% berat
0,00221 0,0000742 0,0000117 0,00000249 0,00000249 0,00000541 0,000000025 0,6283 0,00257 0,2503 0,00257 0,1138
Densitas (kg/m3) 0.717 1.264 1.882 2.5 2.5 4,5898 1.434 1.977 1.2506 0.804 1.250 0.0899
BM
16,011 30,022 44,033 58,044 58,044 72,055 34,066 44,011 28,176 18 28,011 2
Laju alir mol gas, Ngas = 65,90535 kmol/jam Laju alir cairan, Fcairan = 258,5567 kg/jam = 570,022 lbm/jam campuran gas =
ρcairan
% mol BM 273K = 0,4507kg/m3 = 0,0281 bm/ft3 22,4 T (K )
= ( % berat CH4 x ρ CH4 ) + ( % berat C2H6 x ρ C2H6 ) + ( % berat C3H8 x ρ C3H8 ) + ( % berat i-C4H10 x ρ i-C4H10 ) + ( % berat n-C4H10 x ρ n-C4H10 ) + ( % berat C5H12 x ρ n-C5H12 ) + ( % berat H2S x ρ H2S ) + ( % berat CO2 x ρ CO2 ) + ( % berat N2 x ρ N2 ) + ( % berat H2O x ρ H2O ) + ( % berat CO x ρ CO ) + ( % berat H2 x ρ H2 ) = 1,4617 kg/m3 = 0,0912 lbm/ft3
Volume gas, Vgas =
n RT
65,90535 kmol / jam 0,0821 atm .l / mol.K 316,15 K P 24,0809 atm 3 = 71,0369 m /jam = 0,6968 ft3/detik
Volume cairan, Vcairan =
F
258,5567 = 176,8876 m3/jam = 1,7351 ft3/detik 1,4617
Universitas Sumatera Utara
Kecepatan linear yang diinzinkan :
1 gas
u 0,14
= 0,14
(Walas,1988; hal 615)
1,4617 1 0,999 ft/detik 0,0281
Untuk kecepatan linier pada tangki horizontal: uhorizontal = 1,25 x u
(Walas,1988; hal 618)
= 1,25 x 0,999 ft/detik = 1,2487 ft/detik Diameter tangki: D=
horizontal
50 50 = = 7,1781 ft ( / 4) 0,99 1,2487 ( / 4) 0,99
Tinggi kolom uap minimum = 5,5 ft
(Walas,1988)
Waktu tinggal = 10 menit Tinggi cairan , L =
Vliquid t
( / 4) D 2
(Walas,1988; hal 612)
1,7351 ft 3 / det ik 600 det ik = 25,7387 ft ( / 4) (7,1781 ft ) 2
Panjang kolom ; L = Lcairan + Luap = 25,7387 + 5,5 = 31,2387 ft L 31,2387 4,35 D 7,1781
Karena L/D > 3 dan L/D < 5 maka spesifikasi tangki vertikal dapat diterima (Walas,1988) Perhitungan tebal shell tangki : Tinggi cairan
= 25,7387 ft = 7,8452 m
Tekanan operasi = 24,4 bar = 358,68 Psi Tekanan hidrostatik : PH = x g x l = 1,4617 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 7,8452 m = 112,3798 Pa = 0,0163 Psi P = 358,68 Psi + 0,0163 Psi = 358,6963 Psi Faktor kelonggaran
= 5%
Universitas Sumatera Utara
Maka, Pdesign = (1,05) (358,6963) = 376,6311 Psi Joint efficiency
= 0,8
(Brownell, 1959)
Allowable stress
= 17500 Psi
(Brownell, 1959)
Faktor korosi (CA)
= 0,015 in/tahun
n
= 10 tahun
Tebal shell tangki: PD nC A 2SE 1,2P (376,6311 Psi ) (7,1781 ft) (12 in/1ft) 10(0,015) 2(17500)(0,8) 1,2(376,6311Psi) 1,327 in
t
Maka tebal shell yang dibutuhkan
= 1,327 in
LC.12 Adsorber (D – 701)
Fungsi : Untuk menyerap gas yang tidak di inginkan yang terdapat pada gas H2 Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan : stainless steel, SA – 240, Grade C, type 410 Jumlah : 4 unit Kondisi Operasi
:
- Temperatur (T)
= 43 0C
- Tekanan ( P)
= 24 bar
Densitas aktif sieve
: 240,2745 kg/m3
(Anonimous, 2007)
Banyaknya aktif sieve
: 642,5655 kg / jam
(US patent 3,773,690)
ε carbon aktif
: 0,36
Densitas karbon aktif
: 470 kg/m3
(PT. Samator)
Banyaknya karbo aktif
: 1298 kg / jam
(US patent 3,773,690)
ε carbon aktif
: 0,4
Densitas aktif alumina
: 769 kg/m3
(PT. Samator)
Banyaknya aktif aktif
: 261,271 kg / jam
(US patent 3,773,690)
ε
: 0,3
aktif alumina
Waktu tinggal gas
: 10 Menit = 0,1667 jam
Universitas Sumatera Utara
Faktor kelonggaran
: 20 %
(Perry dan Green, 1999)
Perhitungan:
a. Volume Tangki Volume aktif sieve, V1
=
642,5655 kg/jam10 hari x 24jam/hari = 641,8314 m3 3 240,2745 kg/m
Vaktife sieve
=
641,8314 m3 = 1002,861 m3 1-aktifsiefe
Volume karbon aktif , V1 =
1298 kg/jam10 hari x 24jam/hari = 662,808 m3 470 kg/m3
662,808 m3 = = 1104,68 m3 1-aktifsiefe
Vaktife sieve
Volume karbon aktif , V1 =
261,271 kg/jam10 hari x 24jam/hari = 81,54 m3 3 769 kg/m
Vaktife sieve
81,54 m3 = 116,485 m3 1-aktifsiefe
=
Direncanakan membuat 4 tangki dan faktor kelonggaran 20%, maka : Volume 1 PSA
=
1,2 x 2224,026 4
m3
= 667,2078 m3
. Diameter dan Tinggi Shell - Tinggi silinder (Hs) : Diameter (D) = 4 : 3 - Tinggi tutup (Hd) : Diameter (D) -
=1:4
Volume shell tangki (Vs) : Vs πR 2 H s Vs
π 2 4 D D 4 3
π 3 D 3
- Volume tutup tangki (Ve) : Vh =
2 2 1 3 R Hd D2 D D 3 6 4 24
(Brownell,1959)
Universitas Sumatera Utara
- Volume tangki (V) : Vt
= Vs + Vh 3 3 D 8
= 667,2078 m3
= 1,1781 D 3
D3
= 566,342 m3
D
= 8,27 m
D
= 30,25 in
Hs
=
4 D 11,026 m 3
c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup
= diameter tangki = 8,27 m = 325,730 in 1 D 2,06 m 4
Tinggi tutup (Hd)
=
Tinggi tangki
= Hs + Hd = (11,026 + 2,06) m = 13,093 m
d. Tebal shell tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi stainless steel, SA – 240, Grade C, type 410
diperoleh data : - Allowable stress (S)
= 16.250 lb/in2
- Joint efficiency (E)
= 0,85
- Corrosion allowance (C)
= 0.0098 in/tahun
- Umur tangki (n)
= 10 tahun
Volume PSA = 667,2078 m3 Tinggi bahan dalam tangki =
667,2078 × 11,026 m = 4,94 m 1489,1677
Po = 2400 kPa P = 2400 kPa + 100 kPa = 2500 kPa Pdesign = 1,2 × 2500
= 3000 kPa
Universitas Sumatera Utara
= 441 psia Tebal shell tangki: t=
441 x 30,25 10 x 0,0098 (16.250 x0,85) ( 0,6 x 441)
t = 1,498 Tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in e.
Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Tebal tutup atas yang digunakan = 1,5 in.
LC.13 Kompresor I I (G-108)
Fungsi
: Menaikkan tekanan gas hidrogen sebelum di alirkan ke dalam tangki penyimpanan.
Tipe
: Reciprocating compressor
Jumlah
: 1 unit dengan 3 tahap
Data perhitungan Laju alir gas masuk = 100 kg/jam k P2 Pad 2,78 10 N st m vl P1 k - 1 P1 4
ρgas =
( k 1) / k N st
1
(Peters, 2004)
P BM av (24,4 atm) (2 kg/kmol) 2 kg / m 3 3 RT (0,082 m atm/kmol K)(315,15 K)
dimana :
Nst = jumlah tahap kompresi mvl = laju alir gas volumetrik (m3/jam) P1 = tekanan masuk = 24,4 bar = 2440 kPa P2 = tekanan keluar = 70 bar = 7000 kPa η = efisiensi kompresor = 75 %
(Walas, 1988)
k = rasio panas spesifik gas hidrogen = 1,407
(Perry, 1997)
Laju alir volumetrik gas,Q =
F
100 kg / jam = 50 m3/jam = 0,01388 m3/det 3 2 kg / m
Universitas Sumatera Utara
(1, 407 1) /(1, 407 3) 1,407 7000 1 Pad 2,78 10 3 50 2440 1,407 - 1 2440 Pad = 37,988 hp 4
P=
Pad 37,988 = = 50,65 hp 0,75
Digunakan kompresor dengan daya motor standar 51 hp Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan : De = 0,363 (mvl)0,45( )0,13
(Peters, 2004)
= 0,363 (0,01388 m3/detik)0,45 (2 kg/m3) 0,13 = 0,0579 m = 2,28 in b. perancangan Intercooler 1 Digunakan
: 2-4 Shell and tube exchanger, OD tube1 3/4 in, 15 pitch triangular pitch, BWG 18, panjang 16 15 feet , 1 Pass
Fluida Panas (gas alam) Temperatur masuk; T1
= 67,7oC = 153,86 oF
Temperatur keluar; T2
= 47,7oC = 117,86 oF
Fluida dingin (udara) Temperatur masuk; T1
= 30oC = 85 oF
Temperatur keluar; T2
= 35oC = 95 oF
Dari Neraca panas; Panas yang dibutuhkan Q = 316909239,3 kj/jam = 300370821,8Btu/jam
t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas T1 = 153,86 oF T2 = 117,86 oF T1 – T2 = 36F
Fluida dingin
Selisih
Temperatur lebih tinggi
t2 = 95oF
t1 = 58,86 oF
Temperatur lebih rendah
t1 = 85 oF
t2 = 32,86 oF
Selisih
t2 – t1 = 10F
t2 – t1 =-26 oF
Universitas Sumatera Utara
LMTD =
t 2 t1 t ln 2 t1
26 = 44,827 oF 32,86 ln 58,86
R = (T1 – T2) / (t2 – t1) = (36) / (10) = 3,6 S = (t2 – t1)/(T1- t1) = (95-85)/(153,86-85) = 5760F /6750F = 0,14 Fr = 0,99
(F igur 18 kern,1965) o
t = 0,99 x 44,827 = 44,378 F
Tc dan tc T1 T2 153,86 117,86 135,86 F 2 2 t t 85 95 tc 1 2 90 F 2 2
Tc
Dari Tabel 8 hal.840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas campuran gas dan fluida dingin campuran 0,5 cP < (light organic), diperoleh UD = 100-200. Diambil UD = 190 Btu/jam ft2 F Luas perpindahan panas; A A=
Q 30037821,8 = = 3562,4363 ft2 190 x 44,378 U D t
Luas permukaan luar (a”) = 0,1963 ft2/ft Jumlah tube =
(Tabel 10 Kern, 1965)
A 3562,4363 = = 1187,4787 buah ll 15 x 0,1963 Lxa
Dari tabel 9 Kern,1965 Nilai terdekat 1377 tube dengan ID shell 39 in c. perancangan Intercooler 2 Digunakan
: 2-4 Shell and tube exchanger, OD tube1 3/4 in, 15 pitch triangular pitch, BWG 18, panjang 16 15 feet , 4 Pass
Fluida Panas (gas alam) Temperatur masuk; T1
= 72,7oC = 162,86 oF
Temperatur keluar; T2
= 52,7oC = 126,86 oF
Universitas Sumatera Utara
Fluida dingin (udara) Temperatur masuk; T1
= 30oC = 85 oF
Temperatur keluar; T2
= 35oC = 95 oF
Dari Neraca panas; Panas yang dibutuhkan Q
= 316909239,3 kj/jam = 300370821,8Btu/jam
t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas T1 = 162,86 oF T2 = 126,86 oF
Fluida dingin Temperatur lebih tinggi
t2 = 95oF
t1 = 67,86 oF
Temperatur lebih rendah
t1 = 85 oF
t2 = 41,86 oF
Selisih
T1 – T2 = 36F
LMTD =
Selisih
t 2 t1 t ln 2 t1
t2 – t1 =-26 oF
t2 – t1 = 10F
26 = 54,166 oF 41,86 ln 67,86
R = (T1 – T2) / (t2 – t1) = (36) / (10) = 3,6 S = (t2 – t1)/(T1- t1) = (95-85)/(162,86-85) = 5760F /6750F = 0,12 Fr = 0,97
(F igur 18 kern,1965)
t = 0,97 x 54,166 = 52,541 oF
Tc dan tc T1 T2 162,86 126,86 144,86 F 2 2 t t 85 95 90 F tc 1 2 2 2
Tc
Dari Tabel 8 hal.840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas campuran gas dan fluida dingin campuran 0,5 cP < (light organic), diperoleh UD = 100-200. Diambil UD = 190 Btu/jam ft2 F Luas perpindahan panas; A A=
Q 30037821,8 = = 3008,960 ft2 190 x 52,541 U D t
Luas permukaan luar (a”) = 0,1963 ft2/ft Jumlah tube =
(Tabel 10 Kern, 1965)
A 3008,960 = = 1002,9868 buah ll 15 x 0,1963 Lxa
Universitas Sumatera Utara
Dari tabel 9 Kern,1965 Nilai terdekat 1004 tube dengan ID shell 35 in Dipilih material pipa commercial steel 2 in Schedule 40 :
Diameter dalam (ID) = 2,067 in = 0,63 ft
Diameter luar (OD)
Luas penampang (A) = 0,02330 ft2
= 2,375 in = 0,723ft
(McCabe, 1986) LC.14 Tangki Produk (T-501)
Fungsi
:
Tempat penampungan H2
Jumlah
:
2 unit
Tipe
:
Tangki berbentuk bola
Bahan
:
Carbonsteel
(Brownell & Young,1959)
o
Kondisi operasi
: 60 C.70 bar
Perhitungan:
A.
Laju alir bahan masuk
= 100 kg/jam
Lama penyimpanan
= 7 hari
Faktor keamanan
= 20%
Volume Tangki
Hidrogen yang dihasikan per jam = 100 kg/jam Hidrogen yang dihasikan dalam kmol =
ρgas =
100 kg / jam 50 kmol / jam 2 kmol / kg
P BM av (70 atm) (2 kg/kmol) 5,1263 kg / m 3 = 320,0018 RT (0,082 m 3 atm/kmol K)(333,15 K)
lbm/ft3 Volume gas, Vgas =
n RT
50kmol / jam 0,0821 atm .l / mol.K 333,15 K P 70 atm 3 = 19,5368 m /jam = 0,1916 ft3/detik
Total volume gas dalam tangki
= 19,5368 m3 /jam×24 jam/hari×7 hari = 3282,1824 m3
Direncanakan 2 buah tangki, sehingga:
Universitas Sumatera Utara
Total massa bahan dalam tangki
=
3282,1824 kg 1641,0912 m 3 2
Faktor kelonggaran = 20 %
(Perry dan Green, 1999)
= (1 + 0,2) x 1641,0912 m3
Volume tangki, VT
= 1969,3094 m3
Diambil tinggi silinder; Hs = Dt Volume tangki; Vt
1 = Dt 3 6
1969,3094 m3
=
1969,3094 m3
= 1,0466Dt3
Diameter tangki; Dt
= 12,3455 m
Jari – jari tangki, R
=
Tinggi tangki; Hs
= 12,3455 m
1 4 (3,14) Dt 2 Dt 4 3
12,3455 m 2
= 6,1727 m = 240,022 in = 40,5055 ft
Tekanan disain; Pd
= (1029 + 14,7) = 1252,44 Psi
Tebal silinder, ts
=
PxR nc SE 0,6 P
Dimana; P
= Tekanan disain
S
= Tegangan yang diizinkan 18.750 psi
E
= Efesiensi sambungan; 80%
n
= Umur alat 10 tahun
c
= laju kecepatan korosi 0,01 in/tahun
ts
=
1252,44 Psi x 240,022 in 10 tahun x 0,01 in / tahun 18.750 psi x 0,8 0,6 x 1252,44Psi
= 2,1 in Digunakan silinder dengan ketebalan 21 in Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Spesifikasi Tangki
Diameter tangki; Dt
= 12,3455 m
Tinggi Tangki; HT
= 12,3455 m
Tebal silinder; ts
= 21 in
Universitas Sumatera Utara
Bahan konstruksi
= Carbonsteel
Faktor korosi
= 0,01 in/tahun
LC.15 Tangki Penampungan sementara PSA off gas (T-401)
Fungsi
:Tempat penampungan PSA off gas sebelum dialirkan sebagai Bahan bakar
Jumlah
: 2 unit
Tipe
: Tangki silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan
: Low Alloy Steels SA- 353
(Brownell
&
Young,1959) : 42,2oC. 1 bar
Kondisi operasi Perhitungan: Laju alir bahan masuk
= 571,1679 kg/jam
Kebutuhan perancangan
= 1 hari
Faktor keamanan
= 20%
Tabel LC.1
Komposisi gas keluar dari PSA alur 19 (E-114)
Komponen CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 C5H12 H2S CO2 N2 H2O CO H2 Total
ρgas = A.
N19 (kmol/jam)
BM 16,011 30,022 44,033 58,044 58,044 72,055 34,066 44,011 28,176 18 28,011 2
0,127115 0,002114 0,000185 0,0000182 0,0000215 0,0000143 0,000000602 12,60434 0,084799 0,222 0,085308 2,72728 15,8531
% mol 0,00801 0,00013 0,000011 0,00000114 0,00000135 0,000000902 0,000000037 0,7950 0,00534 0,0140 0,005381 0,1720
% mol x BM 0,1283 0,0039 0,00051 0,0000666 0,0000787 0,0000649 0,00000129 34,9887 0,1507 0,2520 0,1507 0,3440 36,0190
P BM av (1 atm) (36,0190 kg/kmol) 1,3933 kg / m 3 3 RT (0,082 m atm/kmol K)(315,35 K)
Volume Tangki
PSA off gas untuk kebutuhan 1 hari yang dihasikan per jam = 571,1679 kg/jam PSA off gas dalam kmol =
571,1670 kg / jam 15,8531 kmol / jam 36,0190 kg / kmol
Universitas Sumatera Utara
Volume gas, Vgas = 15,8531 kmol/jam x 22.4 L/ Kmol= 355,10 L/jam = 0,355 m3/jam Volume total = 0,355 m3/jam x 24jam/hari x 1hari = 8,522 m3 Faktor kelonggaran
= 20 %
(Perry dan Green, 1999)
Volume tangki, VT
= (1 + 0,2) x 8,522 m3 = 1,2 x 8,522 m3 = 10,227 m 3
1 Dt2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2) 4
Volume silinder (Vs) = Vs
=
3 Dt3 8
Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga : Tinggi head (Hh) = 1/4 D
(Brownell dan Young, 1959)
Volume tutup (Vh) ellipsoidal = /4 D2Hh = /4 D2(1/4 D) = /16 D3 Vt = Vs + Vh
(Brownell dan Young, 1959)
Vt = (3/8 D3) + (/16 D3) Vt = 7/16 D3 Diameter tangki (D) 3
16 10,227 16 Vt 3 7 7
= 1,95 m = 76,873 in Tinggi silinder (Hs) = 3/2 D = 3/2 1,95 m = 2,925 m Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/4 D = 1/4 2,925 m = 0,7312 m Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh B.
= 3,656 m
Tekanan Desain Tinggi bahan dalam tangki = Tinggi tangki Tinggi tangki
= 3,656 m
Tekanan Atmosfir = 1 atm = 0,9869 Tekanan operasi
= 1 bar = 0,9869 atm
Universitas Sumatera Utara
Faktor keamanan untuk tekanan = 20 % = (1 + 0,2) (0,9869+ 0,9869)
P desain
= 2,368 atm = 34,817 psia C.
Tebal dinding tangki (bagian silinder) - Faktor korosi (C)
: 0,0042 in/tahun
- Allowable working stress (S) : 22.500 lb/in2 - Efisiensi sambungan (E)
(Chuse dan Eber,1954) (Brownell dan Young, 1959)
: 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun Tebal silinder (d)
PR (C A ) SE 0,6P
(Peters dan Timmerhaus, 2004)
dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan 34,817 38,385 0,0042 10 22.500 0,80 0,6 34,817 0,116 in
d
Dipilih tebal silinder standar = 0,116 in D.
Tebal dinding head (tutup tangki) - Faktor korosi (C)
: 0,0042 in/tahun
- Allowable working stress (S) : 22.500 lb/in - Efisiensi sambungan (E)
2
(Chuse dan Eber, 1954) (Brownell dan Young, 1959)
: 0,8
- Umur alat (A) direncanakan :10 tahun - Tebal head (dh)
P Di (C A ) 2SE 0,2P
(Peters dan Timmerhaus, 2004)
dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in) P = tekanan desain (psi) Di = diameter tangki (in) S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan
Universitas Sumatera Utara
34,817 38,385 0,0042 10 22.500 0,80 0,6 34,817 0,116 in
d
Dipilih tebal head standar = 0,116 in Spesifikasi Tangki
Diameter tangki; Dt
= 1,95 m
Tinggi Tangki; HT
= 3,656 m
Tebal silinder; ts
= 0,116 in
Bahan konstruksi
= Carbonsteel
Faktor korosi
= 0,0042 in/tahun
LC. 16 Blower 1 (G-102)
Fungsi
: Mengalirkan gas alam dan steam ke dalam heater sebelum diumpankan kedalam reformer furnace .
Jumlah
:1 unit
Jenis
: blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel Kondisi operasi
: 371 ºC dan 3000 kPa
Laju alir
= 52,76 kmol/jam = 52760 mol/jam
Laju alir volum gas Q =
52760 mol/jam x 8,314 m 3 Pa/mol.K x 644,15 K 100000 Pa
= 2825,5423 m3 /jam Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, P
144 efisiensi Q 33000
(Perry, 1997)
Efisiensi blower, = 80 Sehingga, P
144 0,8 2825,5423 = 9,8 hp 33000
Maka dipilih blower dengan tenaga 10 hp LC. 17 Blower 2 (G-103)
Fungsi
: Mengalirkan gas alam dan steam ke reformer furnaces .
Universitas Sumatera Utara
Jumlah
:1 unit
Jenis
: blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel Kondisi operasi
: 520 ºC dan 2900 kPa
Laju alir
= 52,76 kmol/jam = 52760 mol/jam
Laju alir volum gas Q =
52760 mol/jam x 8,314 m 3 Pa/mol.K x 793,15 K 100000 Pa
= 3479,1258 m3 /jam Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, P
144 efisiensi Q 33000
(Perry, 1997)
Efisiensi blower, = 80 Sehingga, P
144 0,8 3479,1258 = 12,14 hp 33000
Maka dipilih blower dengan tenaga 12 hp LC. 18 Blower 3 (G-104)
Fungsi
: Mengalirkan
gas sintesis untuk di umpankan ke High
Temperatur Shift.
Jumlah
:1 unit
Jenis
: blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel Kondisi operasi
: 350 ºC dan 2750 kPa
Laju alir
= 39,6824 kmol/jam = 3968,24 mol/jam 3968,24 mol/jam x 8,314 m 3 Pa/mol.K x 623,15 K Laju alir volum gas Q = 100000 Pa = 205,5893 m3 /jam Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, P
144 efisiensi Q 33000
(Perry, 1997)
Efisiensi blower, = 80
Universitas Sumatera Utara
Sehingga, P
144 0,8 205,5893 = 0,7176 hp 33000
Maka dipilih blower dengan tenaga 1 hp LC. 19 Blower 4 (G-105)
Fungsi
: Mengalikan
gas sintesis untuk di umpankan ke Low
Temperatur Shift.
Jumlah
:1 unit
Jenis
: blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel Kondisi operasi
: 200 ºC dan 2650 kPa
Laju alir
= 67,1713 kmol/jam = 6717,13 mol/jam 6717,13 mol/jam x 8,314 m 3 Pa/mol.K x 473,15 K Laju alir volum gas Q = 100000 Pa = 264,236 m3 /jam
Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, P
144 efisiensi Q 33000
(Perry, 1997)
Efisiensi blower, = 80 Sehingga, P
144 0,8 264,236 = 0,9224 hp 33000
Maka dipilih blower dengan tenaga 1 hp LC. 20 Blower 5 (G-106)
Fungsi
: Mengalikan gas sintesis untuk di umpan ke dalam cooler.
Jumlah
:1 unit
Jenis
: blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel Kondisi operasi Laju alir
: 233 ºC dan 2610 kPa = 52,93072 kmol/jam = 5293,072 mol/jam
Universitas Sumatera Utara
Laju alir volum gas Q =
5293,072 mol/jam x 8,314 m 3 Pa/mol.K x 506,15 K 100000 Pa
= 222,7394 m3 /jam Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, P
144 efisiensi Q 33000
(Perry, 1997)
Efisiensi blower, = 80 Sehingga, P
144 0,8 222,7394 = 0,777 hp 33000
Maka dipilih blower dengan tenaga 1 hp LC. 21 Blower 6(G-107)
Fungsi
: Mengalirkan gas sintesis untuk di umpan ke dalam Knok Out Drum.
Jumlah
:1 unit
Jenis
: blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel Kondisi operasi
: 166 ºC dan 2610 kPa
Laju alir
= 52,93072 kmol/jam = 5293,072 mol/jam 5293,072 mol/jam x 8,314 m 3 Pa/mol.K x 439,15 K Laju alir volum gas Q = 100000 Pa = 193,2549 m3 /jam
Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, P
144 efisiensi Q 33000
(Perry, 1997)
Efisiensi blower, = 80 Sehingga, P
144 0,8 193,2549 = 0,6746 hp 33000
Maka dipilih blower dengan tenaga 1 hp LC. 22 Blower 7 (G-109)
Universitas Sumatera Utara
Fungsi
:Mengalirkan gas sintesis untuk di umpan ke dalam PSA.
Jumlah
:1 unit
Jenis
: blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel Kondisi operasi
: 43 ºC dan 2440 kPa
Laju alir
= 65,90535 kmol/jam = 6590,535 mol/jam 6590,535 mol/jam x 8,314 m 3 Pa/mol.K x 316,15 K Laju alir volum gas Q = 100000 Pa = 173,2303 m3 /jam
Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, P
144 efisiensi Q 33000
(Perry, 1997)
Efisiensi blower, = 80 Sehingga, P
144 0,8 173,2303 = 0,604 hp 33000
Maka dipilih blower dengan tenaga 1 hp
LC. 23 Blower 9 (G-110)
Fungsi
:Mengalirkan PSA offgas dari tangki penampungan.
Jumlah
:1 unit
Jenis
: blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel Kondisi operasi
: 42 ºC dan 100 kPa
Laju alir
= 15,8531 kmol/jam = 1585,31 mol/jam 1585,31 mol/jam x 8,314 m 3 Pa/mol.K x 315,15 K Laju alir volum gas Q = 100000 Pa = 41,5376 m3 /jam
Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, P
144 efisiensi Q 33000
(Perry, 1997)
Universitas Sumatera Utara
Efisiensi blower, = 80 Sehingga, P
144 0,8 41,5376 = 0,145 hp 33000
Maka dipilih blower dengan tenaga 0,5 hp LC. 24 Blower 11 (G-111)
Fungsi
: Mengalirkan gas alam yang sudah dicampur dengan PSA off gas untuk pembakaran di reformer furnace.
Jumlah
:1 unit
Jenis
: blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel Kondisi operasi
: 42 ºC dan 100 kPa
Laju alir (N21)
= 16,90 kmol/jam = 16900,06 mol/jam
Laju alir volum gas Q =
16900,06 mol/jam x 8,314 m 3 Pa/mol.K x 315 K 100000 Pa
= 442,59 m3 /jam Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, P
144 efisiensi Q 33000
(Perry, 1997)
Efisiensi blower, = 80 Sehingga, P
144 0,8 442,59 = 1,54 hp 33000
Maka dipilih blower dengan tenaga 2 hp LC. 25 Blower 12 (G-112)
Fungsi
: Mengalirkan gas alam yang sudah dicampur dengan PSA off gas untuk pembakaran di reformer furnace.
Jumlah
:1 unit
Jenis
: blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel
Universitas Sumatera Utara
Kondisi operasi
: 42 ºC dan 100 kPa
21
Laju alir (N )
= 16,90 kmol/jam = 16900,06 mol/jam
Laju alir volum gas Q =
16900,06 mol/jam x 8,314 m 3 Pa/mol.K x 315 K 100000 Pa
= 442,59 m3 /jam Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, P
144 efisiensi Q 33000
(Perry, 1997)
Efisiensi blower, = 80 Sehingga, P
144 0,8 442,59 = 1,54 hp 33000
Maka dipilih blower dengan tenaga 2 hp LC. 26 Blower 13 (G-113)
Fungsi
: Mengalirkan udara yang digunakan untuk pembakaran di reformer furnace
Jumlah
: 1 unit
Jenis
: blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel Kondisi operasi
: 32 ºC dan 100 kPa
Laju alir (N21)
= 12,0917 kmol/jam = 12091,7 mol/jam
Laju alir volum gas Q =
12091,7 mol/jam x 8,314 m 3 Pa/mol.K x 305 K 100000 Pa
= 306,6177 m3 /jam Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, P
144 efisiensi Q 33000
(Perry, 1997)
Efisiensi blower, = 80 Sehingga, P
144 0,8 306,6177 = 1,07 hp 33000
Maka dipilih blower dengan tenaga 1 hp
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT UTILITAS LD.1 Screening (SC)
Fungsi
: menyaring partikel-partikel padat yang besar
Jenis
: bar screen
Jumlah
: 1 Unit
Bahan konstruksi
: stainless steel
Kondisi operasi : Temperatur
= 27 °C
Densitas air ()
= 994,212 kg/m3
Laju alir massa (F)
=211264,8493 kg/jam
Laju alir volume (Q)
=
(Geankoplis, 1997)
211264,8493 kg/jam 1 jam/3600 s = 0,059 m3/s 3 994,212 kg/m
Dari tabel 5.1 Physical Chemical Treatment of Water and Wastewater Ukuran bar : Lebar bar = 5 mm; Tebal bar = 20 mm; Bar clear spacing = 20 mm; Slope = 30°
Direncanakan ukuran screening: Panjang screen = 2 m Lebar screen
= 2m
Misalkan, jumlah bar = x Maka,
20x + 20 (x + 1) = 2000 40x = 1980 x = 49,5 50 buah
Luas bukaan (A2) = 20(50 + 1) (2000) = 2040000 mm2 = 2,04 m2 Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,6 dan 30% screen tersumbat. Head loss (h) =
Q2 2
2 g Cd A 2
2
(0,059) 2 2 (9,8) (0,6) 2 (2,04) 2
= 1,18.10-5 m dari air
LD-1
Universitas Sumatera Utara
= 0,0118 mm dari air
2000
2000
20
Gambar LD.1 Sketsa sebagian bar screen , satuan mm (dilihat dari atas) LD.2 Bak Sedimentasi (BS)
Fungsi
: untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air.
Jumlah
: 1 Unit
Jenis
: beton kedap air
Kondisi operasi : Temperatur
= 27 oC
Tekanan
= 1 atm
Densitas air ()
= 994,212 kg/m3
Laju alir massa (F)
= 211264,8493 kg/jam = 129,3784 lbm/s
Laju air volumetrik, Q
= 62,069 lbm/ft3
(Geankoplis, 1997)
F 129,3784 lbm/s 2,0844 ft 3 /s 3 ρ 62,069 lbm/ft = 125,0655 ft3/min
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 :
Universitas Sumatera Utara
Kedalaman tangki 10 ft Lebar tangki 2 ft Q 125,0655 ft 3 /min 6,2532 ft/min At 10 ft x 2 ft
Kecepatan aliran v
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) . 6,2532 = 59,7439 ft
Diambil panjang bak = 60 ft = 18,2882 m Uji desain : Waktu retensi (t) : t
Va Q
= panjang x lebar x tinggi laju alir volumetrik
(10 x 2 x 60) ft 3 = 9,5949 menit 125,0655 ft 3 / min
Desain diterima ,dimana t diizinkan 6 – 15 menit (Kawamura, 1991).
Surface loading :
Q A
laju alir volumetrik luas permukaan masukan air
3 3 = 125,0655 ft /min (7,481 gal/ft ) 2 ft x 60 ft
= 7,7697 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
Universitas Sumatera Utara
2g = 0,12 [6,2532 ft/min. (1min/60s) . (1 m/3,2808 ft) ]2 2 (9,8 m/s2) = 0,0000514 m dari air. LD.3 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
Jumlah
: 1 Unit
Kondisi operasi : Temperatur
= 27C
Tekanan
= 1 atm
Al2(SO4)3 yang digunakan
= 50 ppm
Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30 ( berat) Laju massa Al2(SO4)3
= 10,56 kg/jam
Densitas Al2(SO4)3 30
= 1363 kg/m3 = 85,0889 lbm/ft3
Kebutuhan perancangan
= 1 hari
Faktor keamanan
= 20
(Perry, 1999)
Perhitungan: Ukuran Tangki Volume larutan, Vl
10,56 kg/jam 24 jam/hari 30 hari 0,3 1363 kg/m 3
= 18,5942 m3 Volume tangki, Vt = 1,2 18,5942 m3 = 22,3131 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 1 πD 2 H 4 1 3 22,3131 m 3 πD 2 D 4 2 3 22,3131 m 3 πD 3 8 V
Universitas Sumatera Utara
Maka: D = 2,6 m ; H = 3,9 m Tinggi cairan dalam tangki =
volume cairan x tinggi silinder volume silinder
=
(18,5942)(3,9) (22,3131)
= 3,24 m = 10,6625 ft
Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik, Phid
= x g x l = 1363 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,9 m = 52093,86 Pa = 52,093 kPa
Tekanan udara luar,
Po
= 1 atm = 101,325 kPa
Poperasi = 52,093 kPa + 101,325 kPa = 153,418 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (153,418 kPa) = 161,0889 kPa Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki: PD 2SE 1,2P (161,0889 kPa)( 2,6 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8) 1,2(161,0889 kPa) 0,0024 m 0,09 in
t
Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,09 in + 0,125 in = 0,219 in 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 x 3,9 m = 1,3 m E/Da = 1
; E = 1,3 m
L/Da = ¼
; L = ¼ x 1,3 m
= 0,325 m
Universitas Sumatera Utara
W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 1,34 m = 0,26 m J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 3,9 m = 0,325 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 = 6,7210-4 lbm/ftdetik
( Othmer, 1967)
Bilangan Reynold, N Re N Re
ρ N D a 2 μ
(Geankoplis, 1997)
85,088911,3
x 3,2808 2447218,491 6,72 10 4 2
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus : 5
K .n 3 .D a ρ P T gc
(McCabe,1999)
KT = 6,3
(McCabe,1999)
6,3 (1 put/det) 3 .(1,3 3,2808 ft) 5 (85,0889 lbm/ft 3 ) 32,174 lbm.ft/lbf.det 2 1Hp 8486,1749 ft.lbf/det x 550 ft.lbf/det 15,42 Hp
P
Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak =
15,42 = 19,28 Hp 0,8
Universitas Sumatera Utara
LD.4 Tangki Pelarutan Soda Abu [Na2CO3] (TP-02)
Fungsi
: Membuat larutan soda abu (Na2CO3)
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA–283 grade C
Jumlah
: 1 Unit
Kondisi operasi : Temperatur
= 27°C
Tekanan
= 1 atm
Na2CO3 yang digunakan
= 27 ppm
Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 ( berat) Laju massa Na2CO3
= 5,7 kg/jam
Densitas Na2CO3 30
= 1327 kg/m3 = 82,845 lbm/ft3
Kebutuhan perancangan
= 30 hari
Faktor keamanan
= 20
(Perry, 1999)
Perhitungan Ukuran Tangki Volume larutan, Vl
5,7 kg/jam 24 jam/hari 30 hari 0,3 1327 kg/m 3
= 10,3089 m3 Volume tangki, Vt = 1,2 10,3089 m3 = 12,3707 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 1 πD 2 H 4 1 3 12,3707 m 3 πD 2 D 4 2 3 12,3707 m 3 πD 3 8 V
Maka:
D = 3,2 m ; H = 4,8 m
Tinggi cairan dalam tangki =
volume cairan x tinggi silinder volume silinder
Universitas Sumatera Utara
=
(10,3089)(4,8) (12,3707)
= 3,9 m = 13,123 ft
Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik,
Phid
= x g x l = 1327 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,8 m = 62422,08 Pa = 62,422 kPa
Tekanan udara luar,
Po
= 1 atm = 101,325 kPa
Poperasi = 64,422 kPa + 101,325 kPa = 165,747 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign
= (1,05) (165,747 kPa) = 174,0343 kPa
Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki: PD 2SE 1,2P (174,0343 kPa) (3,2 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8) 1,2(174,0343 kPa)
t
0,003 m 0,157 in
Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan
= 0,157 in + 0,125 in = 0,282 in
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 x 3,2 m E/Da = 1
; E
= 1,06 m
= 1,06 m
L/Da = ¼
; L = ¼ x 1,06 m
= 0,265 m
W/Da = 1/5
; W = 1/5 x 1,06 m
= 0,212 m
J/Dt
; J
= 0,265 m
= 1/12
= 1/12 x 3,2 m
Universitas Sumatera Utara
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 = 3,6910-4 lbm/ftdetik
(Othmer, 1967)
Bilangan Reynold, N Re N Re
ρ N D a 2 μ
(Geankoplis, 1997)
2 82,84511,06 x3,2808
3,69 10 4
2715258,483
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus : 5
K T .n 3 .D a ρ P gc
( McCabe,1999)
KT = 6,3
(McCabe,1999)
6,3.(1 put/det) 3 .(3,2808 1,06 ft) 5 (82,845 lbm/ft 3 ) P 32,174 lbm.ft/lbf.det 2 1hp 7148,035 ft.lbf/det x 550 ft.lbf/det 12,99 hp Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak =
12,99 = 16,24 Hp 0,8
LD.5 Clarifier (CL)
Fungsi
:
Memisahkan
endapan
(flok-flok)
yang
terbentuk
karena
penambahan alum dan soda abu
Universitas Sumatera Utara
Tipe
:
External Solid Recirculation Clarifier
Bentuk
:
Circular desain
Jumlah
:
1 unit
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-283, Grade C
Data: Laju massa air (F1)
=211264,8493 kg/jam
Laju massa Al2(SO4)3 (F2)
= 10,56 kg/jam
Laju massa Na2CO3 (F3)
= 5,7 kg/jam
Laju massa total, m
= 211281,1093 kg/jam = 58,6891 kg/detik
Densitas Al2(SO4)3
= 2710 kg/m3
Densitas Na2CO3
= 2533 kg/m3
(Perry, 1999) (Perry, 1999) 3
Densitas air
= 994,212 kg/m
(Perry, 1999)
Reaksi koagulasi: Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3CO2 Perhitungan: Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh : Untuk clarifier tipe upflow (radial): Kedalaman air = 3-10 m Settling time = 1-3 jam
Dipilih : kedalaman air (H) = 3 m, waktu pengendapan = 1 jam Diameter dan Tinggi clarifier Densitas larutan,
211264,8493 10,56 5,7 211264,8493 10,56 5,7 994,212 2710 2533
= 994,2827 kg/m3 = 0,9942 gr/cm3 Volume cairan, V =
211281,1093 kg/jam 1 jam 212,496 m 3 994,2827
V = 1/4 D2H
Universitas Sumatera Utara
4V 4 212,496 D = ( )1/2 πH 3,14 3
1/2
9,49 m
= 9,49 m
Maka, diameter clarifier Tinggi clarifier
= 1,5 D = 14,23 m
Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik,
Phid
= x g x l = 994,2827 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3 m = 29,2319 kPa
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 29,2319 kPa + 101,325 kPa = 130,5569 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (130,5569 kPa) = 137,0847 kPa Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87.218,714 kPa
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki: PD 2SE 1,2P (137,0847 kPa) (9,49 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8) 1,2(137,0847 kPa) 0,009 m 0,367 in
t
Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,367 in + 0,125 in = 0,492 in Desain torka yang diperlukan untuk operasi kontinu yang diperlukan untuk pemutaran (turnable drive) :
(Azad, 1976)
T, ft-lb = 0,25 D2 LF Faktor beban (Load Factor) : 30 lb/ft arm (untuk reaksi koagulasi sedimentasi ) Sehingga :
T = 0,25 [(9,49 m).(3,2808 ft/m) ]2.30 T = 7270,3145 ft-lb
Daya Clarifier
Universitas Sumatera Utara
P = 0,006 D2
(Ulrich, 1984)
dimana: P = daya yang dibutuhkan, kW Sehingga, P = 0,006 (9,49)2 = 0,540 kW = 0,7246 Hp LD.6 Tangki Filtrasi (TF)
Fungsi
: Menyaring partikel – partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari clarifier
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-283 grade C
Jumlah
: 1 Unit
Kondisi operasi : Temperatur
= 27°C
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
= 211264,8493
Densitas air
= 994,212 kg/m3 = 62,1585 lbm/ft3
kg/jam (Geankoplis, 1997)
Tangki filter dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi. Direncanakan volume bahan penyaring =1/3 volume tangki Ukuran Tangki Filter Volume air, Va
211264,8493 kg/jam 0,25 jam 994,212 kg/m 3
= 53,1234 m3
Volume total = 4/3 x 53,1234 m3 = 70,8312 m3 Faktor keamanan 20 %, volume tangki = 1,05 x 70,8312 = 74,3727 m3 Volume silinder tangki (Vs) =
.Di 2 Hs 4
Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 3 : 1 Vs =
3 .Di 3 4
74,3727 m3 =
3 .Di 3 4
Di = 3,1 m;
H = 9,4 m
Universitas Sumatera Utara
Tinggi penyaring = ¼ x 9,4 m = 2,3 m Tinggi air = ¾ x 9,4 m = 7,05 m Perbandingan tinggi tutup tangki dengan diameter dalam adalah 1 : 4 Tinggi tutup tangki = ¼ (3,1) = 0,775 m = x g x l
Tekanan hidrostatis, Phid
= 994,212 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 7,05 m = 68690,1070 Pa = 68,690 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 68,690 kPa + 101,325 kPa = 170,0151 kPa Maka, Pdesign = (1,05) (170,0151 kPa) = 178,5158 kPa Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki : PD 2SE 1,2P (178,5158 kPa) (3,1 m) (87.218,714 kPa)(0,8) 0,6.(178,5158 kPa)
t
0,006 m 0,25 in
Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,25 in + 0,125 in = 0,375 in LD.7 Tangki Utilitas-01 (TU-01)
Fungsi
: Menampung air untuk didistribusikan
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-283 grade C
Kondisi penyimpanan
: Temperatur 27°C dan tekanan 1 atm
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur
= 27 oC
Laju massa air
= 211264,8493 kg/jam = 129,378 lbm/s
Universitas Sumatera Utara
Densitas air
= 994,212 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997)
Kebutuhan perancangan
= 3 jam
Perhitungan : Volume air, Va
211264,8493 kg/jam 3 jam = 637,4843 m3 994,212 kg/m 3
Volume tangki, Vt = 1,2 637,4843 m3 = 764,981 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 5 : 6 1 πD 2 H 4 1 6 764,981 m 3 πD 2 D 4 5 3 764,981 m 3 πD 3 10 V
D = 9,3 m ; Tinggi cairan dalam tangki
H = 11,16 m
=
volume cairan x tinggi silinder volume silinder
=
(637,4843 )(11,16) = 9,3 m = 30,511 ft (764,981)
Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik, Phid
= x g x l = 994,212 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 9,3 m = 90612,4816 Pa = 90,16 kPa
Tekanan operasi, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 90,16 + 101,325 kPa = 191,937 kPa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign = (1,05)( 191,937) = 201,534 kPa Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki: t
PD 2SE 1,2P
Universitas Sumatera Utara
(201,534 kPa) (9,3 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8) 1,2(201,534 kPa) 0,0107 m 0,42 in
t
Faktor korosi = 0,125 in. Tebal shell yang dibutuhkan = 0,42 in + 0,125 in = 0,548 in LD.8 Tangki Utilitas - 02 (TU-02)
Fungsi
: menampung air untuk didistribusikan ke domestik
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-283 grade C
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur
= 27 C
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
= 1100 kg/jam
Densitas air
= 994,212 kg/m3
Kebutuhan perancangan
= 24 jam
Faktor keamanan
= 20
(Perry, 1997)
Perhitungan: Volume air, Va
1100 kg/jam 24 jam = 26,5536 m3 3 994,212 kg/m
Volume tangki, Vt = 1,2 26,5536 m3 = 31,8644 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H =2 : 3 1 πD 2 H 4 1 3 31,8644 m 3 πD 2 D 4 2 3 31,8644 m 3 πD 3 8 V
Maka, D = 3,0022 m H = 4,5033 m
Universitas Sumatera Utara
Tinggi air dalam tangki =
(26,5536 )(4,5033) = 3,7527 m (31,8644)
Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik, Phid
= x g x l = 994,212 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,7527 m = 36,5635 kPa
Tekanan operasi, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 36,5635 + 101,325 kPa = 137,8885 kPa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign = (1,05)( 137,8885) = 144,783 kPa Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki : PD 2SE 1,2P (144,783 kPa) (3,0022 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8) 1,2(144,783 kPa) 0,0031 m 0,1227 in
t
Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1227 in + 0,125 in = 0,2477 in LD.9 Tangki Pelarutan Asam Sulfat (H2SO4) (TP-03)
Fungsi
: Membuat larutan asam sulfat
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Low Alloy Steel SA–203 grade A
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur
= 27 °C
Tekanan
= 1 atm
Universitas Sumatera Utara
H2SO4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 5 ( berat) Laju massa H2SO4
= 0,1049 kg/jam
Densitas H2SO4
= 1061,7 kg/m3 = 66,2801 lbm/ft3 (Perry, 1999)
Kebutuhan perancangan
= 30 hari
Faktor keamanan
= 20
Perhitungan : Volume larutan, Vl
0,1049 kg/jam 30 hari 24 jam = 1,4227 m3 3 0,05 1061,7 kg/m
Volume tangki, Vt = 1,2 1,4227 m3 = 1,7073 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 3 : 4 1 πD 2 H 4 1 4 1,7073 m 3 πD 2 D 4 3 1 1,7073 m 3 πD 3 3 V
Maka, D = 1,176 m ;
H = 1,568 m
Tinggi larutan H2SO4 dalam tangki = =
volume cairan x tinggi silinder volume silinder 1,4227 1,568 1,7073
= 1,3 m = 4,2867 ft Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik, Phid
= x g x l = 1061,7 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,3 m = 13526,058 Pa = 13,52 kPa
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 13,52 kPa + 101,325 kPa = 114,851 kPa
Universitas Sumatera Utara
Faktor kelonggaran = 5 % Pdesign = (1,05) (114,851 kPa) = 120,5936 kPa Joint efficiency = 0,8
(Brownell, 1959)
Allowable stress = 16250 psia = 112039,85 kPa
(Brownell, 1959)
Tebal shell tangki : PD 2SE 1,2P (120,5936 kPa) (1,176 m) 2(112039,85 kPa)(0,8) 1,2(120,5936 kPa) 0,0007 m 0,03 in
t
Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,03 in + 0,125 in = 0,159 in
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 x 1.,176 m E/Da = 1
; E = 0,392 m
L/Da = ¼
; L = ¼ x 0,392
= 0,392 m = 0,098 m
W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,392 m
= 0,078 m
J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 1,176 m
= 0,098 m
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas H2SO4 5 = 0,012 lbm/ftdetik
(Othmer, 1967)
Bilangan Reynold, ρ N D a μ
2
N Re N Re
(Geankoplis, 1983)
66,28011 (0,392 x3,2808) 2 0,012
9135,52594
NRe < 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
Universitas Sumatera Utara
5
P
K T .n 3 .D a ρ gc
(McCabe, 1999)
KT = 6,3
(McCabe, 1999)
6,3 (1 put/det) 3 .(0,392 3,2808 ft) 5 (66,2801 lbm/ft 3 ) 9135, 5259 x 32,174 lbm.ft/lbf.det 2 1Hp 0,0049 ft.lbf/det x 550 ft.lbf/det 6 9.10 Hp
P
Efisiensi motor penggerak = 80 9.10 -6 = 1,12.10-5 Hp 0,8
Daya motor penggerak =
LD.10 Penukar Kation/Cation Exchanger (CE)
Fungsi
: Mengurangi kesadahan air
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-283 grade C
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur
= 27 °C
Tekanan
= 1 atm
Data : Laju massa air
= 184, 9251 kg/jam = 0,1132 lbm/detik
Densitas air
=994,212 kg/m3 = 62,1985 lbm/ft3
Kebutuhan perancangan
= 1 jam
Faktor keamanan
= 20
(Geankoplis,1997)
Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar kation
= 4 ft = 1,2192 m
- Luas penampang penukar kation
= 12,6 ft2
Tinggi resin dalam cation exchanger
= 2,5 ft = 0,7620 m
Tinggi silinder = 1,2 2,5 ft
Universitas Sumatera Utara
= 3,0 ft
Diameter tutup = diameter tangki = 4 ft Rasio axis = 2 : 1 Tinggi tutup =
14 1 ft 22
(Brownell,1959)
Sehingga, tinggi cation exchanger = 3,0 ft + 2(1) ft = 5 ft Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik, Phid
= x g x l = 994,212 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,7620 m = 7424,3775 Pa = 7,4243 kPa
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 7, 4243 kPa + 101,325 kPa = 108,7493 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Pdesign = (1,05) (108,7493 kPa) = 114,1868 kPa Joint efficiency = 0,8
(Brownell, 1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa
(Brownell, 1959)
Tebal shell tangki: PD 2SE 1,2P (114,1868 kPa) (1,2192 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8) 1,2(114,1868 kPa) 0,0009 m 0,0393 in
t
Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0393 in + 0,125 in = 0,1643 in LD.11 Tangki Pelarutan NaOH (TP-04)
Fungsi
: Tempat membuat larutan NaOH
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Universitas Sumatera Utara
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-283 grade C
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur
= 27 °C
Tekanan
= 1 atm
Laju alir massa NaOH
= 1,5601 kg/hari = 0,065 kg/jam
Waktu regenerasi
= 24 jam
NaOH yang dipakai berupa larutan 4% (% berat) Densitas larutan NaOH 4%
= 1518 kg/m3 = 94,7689 lbm/ft3
Kebutuhan perancangan
= 30 hari
Faktor keamanan
= 20%
(Perry, 1999)
Perhitungan : Volume larutan, (V1) =
(1,5601 kg/jam)(30 hari)(24 jam/hari) (0,04)(1518 kg/m 3 )
= 18,499 m3
= 1,2 x 18,499 m3 = 22, 1988 m3
Volume tangki
π Di 2 Hs Volume silinder tangki (Vs) = 4
(Brownell,1959)
Ditetapkan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 3 : 2 Maka :
Vs =
π Di 2 Hs = 22,1988 m3 4
Di = 2,6 m Hs = 3/2 x Di = 3,9 m
Tinggi cairan dalam tangki =
volume cairan x tinggi silinder volume silinder
(18,499 m 3 )(3,9 m) = 22,1988 m 3
= 3,25 m
Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik, Phid
= x g x l = 1518 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,25 m = 48,348 kPa
Universitas Sumatera Utara
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 48,348 kPa + 101,325 kPa = 149,6733 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Pdesign = (1,05) (149,6733 kPa) = 157,156 kPa Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki: PD 2SE 1,2P (157,156 kPa) ( 2,6 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8) 1,2(157,156 kPa) 0,002 m 0,11 in
t
Faktor korosi
= 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,11 in + 0,125 in = 0,240 in 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 x 2,6 m E/Da = 1
; E = 0,86 m
L/Da = ¼
; L = ¼ x 0,86 m
= 0,86 m = 0,215 m
W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,86 m
= 0,147 m
J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 2,6 m
= 0,215 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
Universitas Sumatera Utara
Viskositas NaOH 4% = 4,302 . 10-4 lbm/ft.det
(Othmer, 1967)
Bilangan Reynold, N Re N Re
ρ N D a 2 μ
(Geankoplis, 1997)
2 94,7662 10,86
4,302 10 4
1753636,092
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5
K T .n 3 .D a ρ P gc
( McCabe,1999)
KT = 6,3
(McCabe,1999)
6,3.(1 put/det) 3 .(0,86 x 3,2808 ft) 5 (94,7662 lbm/ft 3 ) P 32,174 lbm.ft/lbf.det 2 1hp 3318,027 ft.lbf/det x 550 ft.lbf/det 6,032 Hp Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak =
6,032 = 7,540 Hp 0,8
LD.12 Tangki Penukar Anion (anion exchanger) (AE)
Fungsi
: Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel
Bentuk
: Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah elipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-283 grade C
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur
= 27 oC
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
=184, 9251 kg/jam
Densitas air
= 994,212 kg/m3
Kebutuhan perancangan
= 1 jam
Faktor keamanan
= 20
(Geankoplis, 1997)
Universitas Sumatera Utara
Ukuran Anion Exchanger Dari Tabel 12.3, The Nalco Water Handbook, diperoleh: -
Diameter penukar anion
= 8 ft = 2,4384 m
-
Luas penampang penukar anion
= 50,3 ft2
Tinggi resin dalam anion exchanger
= 2,5 ft
Tinggi silinder = 1,2 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 2,4384 m Rasio axis Tinggi tutup =
= 2:1 11 2,4384 0,6096 m 22
(Brownell,1959)
Sehingga, tinggi anion exchanger = 0,9144 + 2(0,6096) = 2,4384 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik, Phid
= x g x l = 994,212 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,7620 m = 7424,3775 Pa = 7,4243 kPa
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 7,4243 kPa + 101,325 kPa = 108,7493 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Pdesign = (1,05) (108,7493 kPa) = 114,1868 kPa Joint efficiency = 0,8
(Brownell, 1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa
(Brownell, 1959)
Tebal shell tangki : PD 2SE 1,2P (114,1868 kPa) (0,9144 m) 2(87218,714 kPa)(0,8) 1,2(114,1868 kPa) 0,0007 m 0,0294 in
t
Universitas Sumatera Utara
Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0294 in + 0,125 in = 0,1544 in LD.13 Deaerator (DE)
Fungsi
: Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel
Bentuk
: Silinder horizontal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-283 Grade C
Jumlah
: 1 Unit
Kondisi operasi
: Temperatur Tekanan
Kebutuhan Perancangan
= 90 oC = 1 atm
: 24 jam
Laju alir massa air
= 31384, 9134 kg/jam
Densitas air ()
= 996,24 kg/m3
Faktor keamanan
= 20
= 62,1936 lbm/ft3
(Perry, 1999)
Perhitungan : Volume air, Va
31384,9134 kg/jam 24 jam = 757,6234 m3 3 994,212 kg/m
Volume tangki, Vt = 1,2 757,6234m3 = 909,1476 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3 1 πD 2 H 4 1 3 909,1476 m 3 πD 2 D 4 2 3 909,1476 m 3 πD 3 8 V
Maka: D = 9,1 m ; H = 13,65 m Tinggi cairan dalam tangki
=
757,6234 x 13,65 = 11,375 m 909,1476
Diameter tutup = diameter tangki = 9,1 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1 Tinggi tutup
=
1 x 9,1 m 2,275 m 4
(Brownell,1959)
Universitas Sumatera Utara
Tinggi tangki total = 13,65 x 2(2,275) = 18,2 m Tebal tangki Tekanan hidrostatik, Phid
= xgxl = 994,24 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 11,375 m = 110832,902 Pa = 110,832 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 110,832 kPa + 101,325 kPa = 212,157 kPa Faktor kelonggaran
= 5%
Pdesign = (1,05) (212,157 kPa) = 222,765 kPa Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87208,714 kPa
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki: PD 2SE 1,2P (222,765 kPa) ( 9,1 m) 2(87.208,714 kPa)(0,8) 1,2(222,765 kPa) 0,0145 m 0,57 in
t
Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,57 in + 0,125 in = 0,698 in LD.14 Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-05)
Fungsi
: Membuat larutan kaporit [Ca(ClO)2]
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA–283 grade C
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: Temperatur
= 27 C
Tekanan
= 1 atm
Ca(ClO)2 yang digunakan
= 2 ppm
Ca(ClO)2 yang digunakan berupa larutan 70 ( berat) Laju massa Ca(ClO)2
= 0,003 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Densitas Ca(ClO)2 70
= 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3
Kebutuhan perancangan
= 90 hari
Faktor keamanan
= 20
(Perry, 1997)
Perhitungan : Volume larutan, Vl
0,003 kg/jam 24jam/hari 90 hari = 0,0072 m3 3 0,7 1272 kg/m
Volume tangki, Vt = 1,2 0,0072 m3 = 0,0087 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3 1 πD 2 H 4 1 3 0,0087 m 3 πD 2 D 4 2 3 0,0087 m 3 πD 3 8 V
Maka, D = 0,194 m ; H = 0,291 m
Tinggi cairan dalam tangki
=
(0,0072)(0,291) = 0,2408 m (0,0087)
Tebal tangki : Tekanan hidrostatik, Phid
= xgxl = 1272 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,2408 m = 3,002 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P operasi = 3,002 kPa + 101,325 kPa = 104,327 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Pdesign = (1,05) (104,2115 kPa) = 109,5434 kPa Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87208,714 kPa
(Brownell,1959)
Universitas Sumatera Utara
Tebal shell tangki: PD 2SE 1,2P (109,5434 kPa) (0,194 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8) 1,2(109,5434 kPa) 0,0001 m 0,0057 in
t
Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0057 in + 0,125 in = 0,1307 in Daya Pengaduk : Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1993), diperoleh: Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,194 m E/Da = 1
; E = 0,064
L/Da = ¼
; L = 1/4 x 0,064 m
= 0,064 m = 0,016 m
W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,064 m
= 0,0128 m
J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,194 m
= 0,016 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 kalporit
= 6,719710-4 lbm/ftdetik
(Othmer, 1967)
Bilangan Reynold, N Re
N D a 2
(Pers. 3.4-1, Geankoplis, 1983)
Universitas Sumatera Utara
N Re
79,408810,20992 6,7194 10 4
5210,2384
NRe < 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5
P
K T .n 3 .D a ρ N Re g c
KT
= 6,3
P
6,3.(1 put/det) 3 .(0,2099 ft) 5 (79,4088 lbm/ft 3 ) 1hp x 2 550 ft.lbf/det (5210,2384)(32,17 lbm.ft/lbf.det )
2.10 9 hp Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak =
2.10 9 = 2,5.10-9 Hp 0,8
Maka daya motor yang dipilih 1/20 Hp LD.15 Menara Pendingin Air /Water Cooling Tower (CT)
Fungsi
: Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 90 C menjadi 25 C
Jenis
: Mechanical Draft Cooling Tower
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA–53 Grade B
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Suhu air masuk menara (TL2)
= 90 C = 194 F
Suhu air keluar menara (TL1)
= 25 C = 77 F
Suhu udara (TG1)
= 28 C = 82,4F
Dari Gambar 12-14, Perry, 1999, diperoleh suhu bola basah, Tw = 75 F. Dari kurva kelembaban, diperoleh H = 0,022 kg uap air/kg udara kering. Dari Gambar 12-14, Perry, 1999, diperoleh konsentrasi air = 1,85 gal/ft2menit Densitas air (90 C)
= 965,34 kg/m3
Laju massa air pendingin
= 1.415.378,018 kg/jam = 3120390,701 lb/jam
Laju volumetrik air pendingin
= 1466,196 m3/jam
Kapasitas air, Q
(Perry, 1999)
= 1466,196 m3/jam 264,17 gal/m3 / 60 menit/jam = 6455,4183 gal/menit
Universitas Sumatera Utara
Faktor keamanan = 20% Luas menara, A
= 1,2 x (kapasitas air/konsentrasi air) = 1,2 x (6455,4183 gal/menit) /(1,85 gal/ft2. menit)= 4187,29 ft2
Diambil performance 90% maka daya 0,03 Hp/ft2 dari gambar 12-15 Perry, 1997 Daya untuk fan
= 0,03 Hp/ft2 x 4187,29 ft2 = 129,618 Hp
Kecepatan rata-rata udara masuk
= 4-6 ft/detik diambil 5 ft/dtk
Daya yang diperlukan
= 0,03 hp/ft2 4187,29 ft2 = 125,61 hp
Karena sel menara pendingin merupakan kelipatan 6 ft (Ludwig, 1977), maka kombinasi yang digunakan adalah: Panjang
= 6 ft
Lebar
= 6 ft
Tinggi
= 6 ft
LD.16 Tangki Bahan Bakar (TB-01)
Fungsi
: Menyimpan bahan bakar solar
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA–283 grade C
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur
: 30 °C
Tekanan
: 1 atm
Laju volume solar
= 335,7004 L/jam
Densitas solar
= 0,89 kg/L
Kebutuhan perancangan
= 7 hari
(Perry, 1997)
Perhitungan :
a. Volume Tangki Volume solar (Va) = 335,7004 L/jam x 7 hari x 24 jam/hari = 56397,6672 L = 56,397 m3
Direncanakan membuat 1 tangki dan faktor kelonggaran 20%, maka :
Universitas Sumatera Utara
= 1,2 x 56397 m3 = 67,677 m3
Volume 1 tangki, Vl b. Diameter dan Tinggi Shell
- Tinggi silinder (Hs) : Diameter (D) = 4 : 3 - Tinggi tutup (Hd) : Diameter (D) -
=1:4
Volume shell tangki (Vs) : Vs πR 2 H s Vs
π 2 4 D D 4 3
π 3 D 3
- Volume tutup tangki (Ve) : Vh =
2 2 1 3 R Hd D2 D D 3 6 4 24
(Brownell,1959)
- Volume tangki (V) : Vt
= Vs + Vh =
67,677 m3
3 3 D 8
= 1,1781 D 3
D
= 3,85 m
D
= 151,883 in
Hs
=
4 D 5,1 m 3
c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup
= diameter tangki = 3,85 m 1 D 0,962 m 4
Tinggi tutup (Hd)
=
Tinggi tangki
= Hs + Hd = (5,1 + 0,962) m = 6,06 m
d. Tebal shell tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA –283 Grade C diperoleh data :
Universitas Sumatera Utara
- Allowable stress (S)
= 12650 psia = 87218,714 kPa
- Joint efficiency (E)
= 0,8
- Corrosion allowance (C)
= 0.125 in/tahun
(Brownell,1959)
Volume cairan = 56,397 m3 Tinggi cairan dalam tangki =
56,397 m 3 × 6,06 m = 5,049 m 67,677 m 3
Tekanan Hidrostatik : PHidrostatik = × g × l = 890,0712 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 5,049 m = 44,049 kPa Po = 101,325 kPa P = 44,049 kPa + 101,325 kPa = 145,375 kPa Pdesign = 1,2 × 145,375
= 174,4488 kPa
Tebal shell tangki: t
PD nC 2SE 1,2P
(174,4488 kPa) (151,883 in) 0.125 in 2(94802,95 kPa)(0,8) 1,2(174,4488 kPa) 0,29 in
LD.17 Ketel Uap (KU)
Fungsi
: Menyediakan uap untuk keperluan proses
Jenis
: Ketel pipa air
Jumlah
: 1 Unit
Bahan konstruksi
: Carbon steel
Data : Uap jenuh yang digunakan bersuhu 388 C Dari steam table, Smith, 1987, diperoleh kalor laten steam 3202,913 kj/kg = 1377,013 Btu/lbm. Total kebutuhan uap = 924,6259 kg/jam =2038,46 lbm/jam
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan: Menghitung Daya Ketel Uap W
34 ,5 P 970,3 H
dimana: P
= daya ketel uap, Hp
W
= kebutuhan uap, lbm/jam
H
= kalor laten steam, Btu/lbm
Maka, P
2038,46 1377,013 = 83,85 Hp 34,5 970,3
Menghitung Jumlah Tube Luas permukaan perpindahan panas,
A = P 10 ft2/Hp = 83,85 Hp 10 ft2/Hp = 838,523 ft2
Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi: -
Panjang tube, L = 30 ft
-
Diameter tube 3 in
-
Luas permukaan pipa, a = 0,917 ft2/ft
(Kern, 1965)
Sehingga jumlah tube, Nt
A 838,532 = 30,48 31 buah ' 30 0,917 La
LD.18 Pompa Screening (PU-01)
Fungsi
: Memompa air dari sungai ke bak sedimentasi
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial Steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan
= 1 atm
Temperatur
= 27 oC
Laju alir massa (F)
= 211264,8493 kg/jam
= 129,3782lbm/s
Universitas Sumatera Utara
Densitas ()
= 994,212 kg/m3
= 62,1258 lbm/ft3
Viskositas ()
= 0,8007 cP
= 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik, Q
F 129,3782 lb m /sec 2,0825 ft3/s ρ 62,1258 lb m / ft 3
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13
(Walas,1988)
= 3,9 (2,0825)0,45 (62,1258)0,13 = 8,28 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 8 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 7,981 in
= 0,6650 ft
Diameter Luar (OD)
: 8,625 in
= 0,718 ft
Inside sectional area
: 0,3474 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = Bilangan Reynold : NRe = =
2,0825 ft 3 /s = 5,9945 ft/s 0,3474 ft 2 v D (62,1585 lbm/ft 3 )(5,9945 ft/s)(0,6650 ft) 0,0005 lbm/ft.s
= 495570,1406 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel, harga = 0,000046 Pada NRe = 495570,1406
(Geankoplis, 1997)
dan /D = 0,00069
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,004 Friction loss : A2 v 2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 A 1 2
Universitas Sumatera Utara
5,9945 2 2132,174
= 0,3071 ft.lbf/lbm
v2 5,9945 2 = 2(0,75) 2.g c 2132,174
= 0,8376 ft.lbf/lbm
= 0,55 1 0 2 elbow 90° = hf = n.Kf.
1 check valve = hf = n.Kf.
v2 5,9945 2 = 1(2,0) = 1,1 ft.lbf/lbm 2.g c 2132,174
Pipa lurus 100 ft = Ff = 4f
L.v 2 D.2.g c
2 100 . 5,9945 = 4(0,0035) 0,6650.2.32,174
= 1,175 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex
A v2 = 1 1 A2 2. .g c = 1 0
5,9945 2 2132,174
Total friction loss : F
= 0,5584 ft.lbf/lbm
= 3,978 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
P P1 2 1 2 v 2 v1 g z 2 z1 2 F Ws 0 2
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2 P1 = P2 = 101,325 kPa = 2116,2281 lbf/ft²
Z = 50 ft Maka : 32,174 ft/s 2 50 ft 0 3,978 ft.lbf/lbm Ws 0 0 32,174 ft.lbm/lbf.s 2
Ws = - 53,9781 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa , = 75 % Ws
= - x Wp
-53,9781
= -0,75 x Wp
Wp
= 71,9708 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
Daya pompa : P = m x Wp =
1 hp 211264,8493 lbm/s 71,9708 ft.lbf/lbm x 0,453593600 550 ft.lbf / s
= 16,9299 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 17 Hp LD.19 Pompa Sedimentasi (PU-02)
Fungsi
: Memompa air dari bak sedimentasi ke klarifier
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial Steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan masuk
= 101,325 kPa
Tekanan keluar
= 130,5989 kPa
Temperatur
= 27 oC
Laju alir massa (F)
= 211264,8493kg/jam
= 129,3782 lbm/s
Densitas ()
= 994,212 kg/m3
= 62,1258 lbm/ft3
Viskositas ()
= 0,8007 cP
= 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik, Q
F 129,3782 lb m /sec 2,0825 ft3/s 3 ρ 62,1258 lb m / ft
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13
(Walas,1988)
= 3,9 (2,0825)0,45 (62,1258)0,13 = 8,28 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 8 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 7,981 in
= 0,6650 ft
Universitas Sumatera Utara
Diameter Luar (OD)
: 8,625 in : 0,3474 ft
Inside sectional area
Kecepatan linear, v = Q/A = Bilangan Reynold : NRe =
= 0,718 ft 2
2,0825 ft 3 /s = 5,9945 ft/s 0,3474 ft 2
v D
(62,1585 lbm/ft 3 )(5,9945 ft/s)(0,6650 ft) = 0,0005 lbm/ft.s = 495570,1406 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel, harga = 0,000046
(Geankoplis, 1997)
dan /D = 0,00069
Pada NRe = 495570,1406
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,004 Friction loss : A v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 2 A1 2
5,9945 2 2132,174
= 0,3071 ft.lbf/lbm
v2 5,9945 2 1 elbow 90° = hf = n.Kf. = 1(0,75) 2.g c 2132,174
= 0,4188 ft.lbf/lbm
= 0,55 1 0
1 check valve = hf = n.Kf.
Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
v2 5,9945 2 = 1(2,0) = 1,1 ft.lbf/lbm 2.g c 2132,174
L.v 2 D.2.g c
= 4(0,0035)
30. 5,99452 0,6650.2.32,174
= 0,3526 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex
A v2 = 1 1 A2 2. .g c = 1 0
Total friction loss : F
5,9945 2 2132,174
= 0,5584 ft.lbf/lbm
= 2,7369 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
Dari persamaan Bernoulli :
P P1 2 1 2 v 2 v1 g z 2 z1 2 F Ws 0 2
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2 P1 = 101,325 kPa = 2116,2281 lbf/ft² P2 = 130,5989 kPa = 2727,6295 lbf/ft²
Z = 30 ft Maka : 32,174 ft/s 2 30 ft (2727,6295 2116,2281) 2,7369 ft.lbf/lbm Ws 0 0 2 62,1586 32,174 ft.lbm/lbf.s
Ws = - 42,6170 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa , = 75 % Ws
= - x Wp
-42,9918
= -0,75 x Wp
Wp
= 56,8227 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp =
1 hp 211264,8436 lbm/s 56,8227 ft.lbf/lbm x 0,453593600 550 ft.lbf / s
= 13,3665 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 14 Hp LD.20 Pompa Alum (PU-03)
Fungsi
: Memompa alum dari tangki pelarutan alum ke klarifier
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial Steel
Jumlah
: 1 unit
Universitas Sumatera Utara
Kondisi operasi : Tekanan masuk
= 153,418 kPa
Tekanan keluar
= 130,5569 kPa
Temperatur
= 27 oC
Laju alir massa (F)
= 10,56 kg/jam
= 0,0064 lbm/s
Densitas alum ()
= 1363 kg/m3
= 85,0898 lbm/ft3
Viskositas alum ()
= 6,72 10-4 cP
= 4,5158.10-7 lbm/ft.s (Othmer, 1967)
Laju alir volumetrik, Q
(Othmer, 1967)
0,0064 lb m /sec F 7,6.10-5 ft3/s 3 ρ 85,0898 lb m / ft
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13
(Walas,1988)
= 3,9 (7,6.10-5)0,45 (85,0898)0,13 = 0,0545 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 0,125 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 0,269 in
= 0,0224 ft
Diameter Luar (OD)
: 0,405 in
= 0,0338 ft
Inside sectional area
: 0,0004 ft2
7,6.10 - 5 ft 3 /s = 0,19 ft/s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0004 ft 2 Bilangan Reynold : NRe = =
v D (85,0898 lbm/ft 3 )(0,19 ft/s)(0,0224 ft) 4,5158.10 -7 lbm/ft.s
= 801944,7026 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel, harga = 0,000046
(Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 163068,2817 dan /D = 0,0021
Universitas Sumatera Utara
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,006
Friction loss : A v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 2 A1 2
= 0,55 1 0
0,19 2 2132,174
v2 0,19 2 1 elbow 90° = hf = n.Kf. = 1(0,75) 2.g c 2132,174 1 check valve = hf = n.Kf.
Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
= 3.10-4 ft.lbf/lbm = 4,2.10-4 ft.lbf/lbm
v2 0,19 2 = 1(2,0) = 0,0011 ft.lbf/lbm 2.g c 2132,174
L.v 2 D.2.g c
= 4(0,006)
30. 0,192 0,0224.2.32,174
= 0,0180 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex
A v2 = 1 1 A2 2. .g c = 1 0
0,19 2 2132,174
Total friction loss : F
= 5,6.10-4 ft.lbf/lbm
= 0,02038 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
P P1 2 1 2 v 2 v1 g z 2 z1 2 F Ws 0 2
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2 P1 = 153,418 kPa = 3204,2188 lbf/ft² P2 =130,5569 kPa = 2727,1614lbf/ft²
Z = 20 ft Maka :
Universitas Sumatera Utara
0
32,174 ft/s 2 20 ft (2727,1641 3204,2188) 0,02038 ft.lbf/lbm Ws 0 2 85,0898 32,174 ft.lbm/lbf.s
Ws = - 25,6268 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa , = 75 % Ws
= - x Wp
-25,6568
= -0,75 x Wp
Wp
= 34,1691 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp =
1 hp 10,56 lbm/s 34,1691 ft.lbf/lbm x 0,453593600 550 ft.lbf / s
= 4.10-4 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,05 Hp LD.21 Pompa Soda Abu (PU-04)
Fungsi klarifier
: Memompa soda abu dari tangki pelarutan soda abu ke
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial Steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan masuk
= 165,747 kPa
Tekanan keluar
= 130,5569 kPa
Temperatur
= 27 oC
Laju alir massa (F)
= 5,7 kg/jam
= 0,0034 lbm/s
Densitas soda abu ()
= 1327 kg/m3
= 82,8423 lbm/ft3
(Othmer, 1967)
= 2,4797.10-7 lbm/ft.s
(Othmer, 1967)
Viskositas soda abu () = 3,69 10-4 cP
Laju alir volumetrik, Q
0,0034 lb m /sec F 4,2.10-5 ft3/s 3 ρ 82,8423 lb m / ft
Universitas Sumatera Utara
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13
(Walas,1988)
= 3,9 (4,2.10-5)0,45 (82,8423)0,13 = 0,074 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 0,125 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 0,269 in
= 0,0224 ft
Diameter Luar (OD)
: 0,405 in
= 0,0338 ft
Inside sectional area
: 0,0004 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = Bilangan Reynold : NRe = =
4,2.10 -5 ft 3 /s = 0,105 ft/s 0,0004 ft 2
v D (82,8423 lbm/ft 3 )(0,105 ft/s)(0,0224 ft) 2,4797.10 -7 lbm/ft.s
= 785760,7356 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel, harga = 0,000046
(Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 785760,7356 dan /D = 0,0021 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,006 Friction loss : A v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 2 A1 2
0,105 2 2132,174
= 9,4.10-5 ft.lbf/lbm
v2 0,105 2 = 1(0,75) 2.g c 2132,174
= 1,2.10-4 ft.lbf/lbm
= 0,55 1 0 1 elbow 90° = hf = n.Kf.
v2 0,105 2 1 check valve = hf = n.Kf. = 1(2,0) = 3,4.10-4 ft.lbf/lbm 2.g c 2132,174
Universitas Sumatera Utara
Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
L.v 2 D.2.g c
= 4(0,006)
30. 0,1052 0,0224.2.32,174
= 0,0055 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex
A v2 = 1 1 A2 2. .g c
= 1 0
0,105 2 2132,174
Total friction loss : F
= 1,7.10-4 ft.lbf/lbm = 0,00622 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
P P1 2 1 2 v 2 v1 g z 2 z1 2 F Ws 0 2 dimana :
(Geankoplis,1997)
v1 = v2
Tekanan keluar P1 = 165,747 kPa = 3461, 197 lbf/ft² P2 =130,5569 kPa = 2727,1614lbf/ft² Z = 20 ft
Maka : 0
32,174 ft/s 2 20 ft (2727,1614 3461,197) 0,00622 ft.lbf/lbm Ws 0 2 82,8423 32,174 ft.lbm/lbf.s
Ws = - 28,866 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa , = 75 % Ws
= - x Wp
-28,866
= -0,75 x Wp
Wp
= 38,4891 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp =
1 hp 5,7 lbm/s 38,4891 ft.lbf/lbm x 0,453593600 550 ft.lbf / s
= 2,4.10-4 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,05 Hp
Universitas Sumatera Utara
LD.22 Pompa Klarifier (PU-05)
Fungsi
: Memompa air dari klarifier ke tangki filtrasi
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial Steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan masuk
= 130,5569 kPa
Tekanan keluar
= 170,0151 kPa
Temperatur
= 27 oC
Laju alir massa (F)
= 211264,8493 kg/jam
= 129,3782 lbm/s
Densitas ()
= 994,212 kg/m3
= 62,1258 lbm/ft3
Viskositas ()
= 0,8007 cP
= 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik, Q
F 129,3782 lb m /sec 2,0825 ft3/s 3 ρ 62,1258 lb m / ft
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13
(Walas,1988)
= 3,9 (2,0825)0,45 (62,1258)0,13 = 8,28 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 8 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 7,981 in
= 0,6650 ft
Diameter Luar (OD)
: 8,625 in
= 0,718 ft
Inside sectional area
: 0,3474 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = Bilangan Reynold : NRe =
2,0825 ft 3 /s = 5,9945 ft/s 0,3474 ft 2 v D
Universitas Sumatera Utara
=
(62,1585 lbm/ft 3 )(5,9945 ft/s)(0,6650 ft) 0,0005 lbm/ft.s
= 495577,3658 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel, harga = 0,000046
(Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 495577,3658 dan /D = 0,00069 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,0035 Friction loss : A v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 2 A1 2
5,9945 2 2132,174
= 0,3071 ft.lbf/lbm
v2 5,9945 2 3 elbow 90° = hf = n.Kf. = 3(0,75) 2.g c 2132,174
= 1,2566 ft.lbf/lbm
= 0,55 1 0
1 check valve = hf = n.Kf. Pipa lurus 50 ft = Ff = 4f
v2 5,9945 2 = 1(2,0) = 1,1 ft.lbf/lbm 2.g c 2132,174
L.v 2 D.2.g c
= 4(0,0035)
50. 5,99452 0,6650.2.32,174
= 0,5878 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex
A v2 = 1 1 A2 2. .g c
= 1 0
5,9945 2 2132,174
Total friction loss : F
= 0,5584 ft.lbf/lbm
= 3,8099 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
P P1 2 1 2 v 2 v1 g z 2 z1 2 F Ws 0 2
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
Universitas Sumatera Utara
P1 = 130, 5569 kpa = 2727,1614 lbf/ft² P2 = 170,0151 kPa = 3551,3911lbf/ft² Z = 50 ft
Maka : 0
32,174 ft/s 2 50 ft (3551,3911 2727,1614) 3,8099 ft.lbf/lbm Ws 0 2 62,1586 32,174 ft.lbm/lbf.s
Ws = - 67,1313 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa , = 75 % Ws
= - x Wp
-67,1313
= -0,75 x Wp
Wp
= 89,5084 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp =
1 hp 211264,8493 lbm/s 89,5084 ft.lbf/lbm x 0,453593600 550 ft.lbf / s
= 21,055 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 22 Hp LD.23 Pompa Filtrasi (PU-06)
Fungsi
: Memompa air dari tangki filtrasi ke menara air
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial Steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan masuk
= 170,0151 kPa
Tekanan keluar
= 191,937 kPa
Temperatur
= 27 oC
Laju alir massa (F)
= 211264,8493 kg/jam
= 129,3782 lbm/s
Densitas ()
= 994,212kg/m3
= 62,1258 lbm/ft3
Universitas Sumatera Utara
Viskositas ()
= 0,8007 cP
Laju alir volumetrik, Q
= 0,0005 lbm/ft.s
F 129,3782 lb m /sec 2,0825 ft3/s 3 ρ 62,1258 lb m / ft
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13 = 3,9 (2,0825)
0,45
(Walas,1988) 0,13
(62,1258)
= 8,28 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 8 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 7,981 in
= 0,6650 ft
Diameter Luar (OD)
: 8,625 in
= 0,718 ft
Inside sectional area
: 0,3474 ft2
2,0825 ft 3 /s Kecepatan linear, v = Q/A = = 5,9945 ft/s 0,3474 ft 2 Bilangan Reynold : NRe = =
v D
(62,1585 lbm/ft 3 )(5,9945 ft/s)(0,6650 ft) 0,0005 lbm/ft.s
= 495577,3658 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel, harga = 0,000046
(Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 495577,3658 dan /D = 0,00069 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,0035 Friction loss : A v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 2 A1 2
= 0,55 1 0
5,9945 2 2132,174
= 0,3071 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
3 elbow 90° = hf = n.Kf.
v2 5,9945 2 = 3(0,75) 2.g c 2132,174
= 1,2566 ft.lbf/lbm
v2 5,9945 2 = 1(2,0) = 1,1 ft.lbf/lbm 1 check valve = hf = n.Kf. 2.g c 2132,174 Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
L.v 2 D.2.g c
= 4(0,0035)
30. 5,99452 0,6650.2.32,174
= 0,3526 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex
A1 v2 = 1 A2 2. .g c 5,9945 2 = 1 0 2132,174
Total friction loss : F
= 0,5584 ft.lbf/lbm
= 3,5747 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
P P1 2 1 2 v 2 v1 g z 2 z1 2 F Ws 0 2
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2 P1 = 170,0151 kPa = 3554,0573 lbf/ft² P2 = 191,937 kPa = 4009,3107 lbf/ft² Z = 30 ft
Maka : 0
32,174 ft/s 2 30 ft (4009,0573 3554,0573) 3,5747 ft.lbf/lbm Ws 0 2 62,1586 32,174 ft.lbm/lbf.s
Ws = - 40,9521 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa , = 75 % Ws
= - x Wp
-40,9521
= -0,75 x Wp
Wp
= 54,6029 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
Daya pompa : P = m x Wp =
1 hp 211264,8493 lbm/s 54,6029 ft.lbf/lbm x 0,453593600 550 ft.lbf / s
= 12,8444 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 13 Hp LD.24 Pompa H2SO4 (PU-07)
Fungsi
: Memompa H2SO4 dari tangki H2SO4 ke tangki kation
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan masuk
= 114,851 kPa
Tekanan keluar
= 108,7493 kPa
Temperatur
= 27 oC
Laju alir massa (F)
= 0,1049 kg/jam
= 0,000064 lbm/s
Densitas H2SO4 ()
= 1061,7 kg/m3
= 66,2801 lbm/ft3
Viskositas H2SO4 ()
= 5,2 cP
= 0,012 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik, Q
(Othmer, 1967) (Othmer, 1967)
F 0,000064 lb m /sec 9,7 x 10-8 ft3/s ρ 66,2801 lb m / ft 3
Desain pompa : Asumsi aliran laminar Di,opt
= 3,9 (Q)0,36 ()0,18
(Walas,1988)
= 3,9 (9,7 x 10-8)0,45 (0,012)0,18 = 1,7 x 10-7 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 0,125 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 0,269 in
= 0,0224 ft
Diameter Luar (OD)
: 0,405 in
= 0,0337 ft
Universitas Sumatera Utara
: 0,00040 ft2
Inside sectional area
9,7 x 10 -8 ft 3 /s Kecepatan linear, v = Q/A = = 0,0002425 ft/s 0,00040 ft 2 Bilangan Reynold : NRe = =
v D
(66,2801 lbm/ft 3 )(0,0002425 ft/s)(0,0224 ft) 0,012 lbm/ft.s
= 0,030 (laminer) Untuk laminar, f = =
16 N Re
(Geankoplis, 1997)
16 0,030
= 533,333 A2 v 2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 A 1 2
0,0002425 2 = 0,55 1 0 2132,174
1 elbow 90° = hf = n.Kf.
v2 0,0002425 2 = 1(0,75) 2.g c 2132,174
1 check valve = hf = n.Kf.
= 5,02 x 10-10 ft.lbf/lbm = 6,8 x 10-9 ft.lbf/lbm
v2 0,0002425 2 = 1(2,0) = 1 x 10-9 ft.lbf/lbm 2.g c 2132,174
L.v 2 Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f D.2.g c 2 30 . 0,0002425 = 4(533,33) 0,0224.2.32,174
= 0,000174 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex
A1 v2 = 1 A2 2. .g c 0,0002425 2 = 1 0 2132,174
=9,1 x 10-10 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 0,0001740 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
Dari persamaan Bernoulli :
P P1 2 1 2 v 2 v1 g z 2 z1 2 F Ws 0 2
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2 P1 =114,851 kPa = 2399,3326 lbf/ft² P2 = 108,7493 kPa = 2271,8863 lbf/ft² Z = 20 ft
Maka : 0
32,174 ft/s 2 20 ft (2271,6084 2399,3326) 0,0001740 ft.lbf/lbm Ws 0 2 62,1586 32,174 ft.lbm/lbf.s
Ws = - 17,9453 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa , = 75 % Ws
= - x Wp
-17,9453
= -0,75 x Wp
Wp
= 23,9271 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp =
1 hp 0, 1049 lbm/s 23,9271 ft.lbf/lbm x 0,453593600 550 ft.lbf / s
= 0,0000027 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,005 Hp LD.25 Pompa Kation (PU-08)
Fungsi Jenis
: Memompa air dari tangki kation ke tangki anion : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan masuk
= 108,7493 kPa
Tekanan keluar
= 108,7493 kPa
Temperatur
= 27 oC
Universitas Sumatera Utara
Laju alir massa (F)
= 184, 9251 kg/jam
= 0,1132lbm/s
Densitas ()
= 995,68 kg/m3
= 62,1258 lbm/ft3
Viskositas ()
= 0,8007 cP
= 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik, Q
0,1132 lb m /sec F 0,00182 ft3/s ρ 62,1258 lb m / ft 3
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13
(Walas,1988)
= 3,9 (0, 00182)0,45 (62,1258)0,13 = 0,3901 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 3/8 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 0,493 in
= 0,0410 ft
Diameter Luar (OD)
: 0,875 in
= 0,0729 ft
Inside sectional area
: 0,00133 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = Bilangan Reynold : NRe =
0,00182 ft 3 /s = 1,3684 ft/s 0,00133 ft 2 v D
(62,1585 lbm/ft 3 )(1,3684 ft/s)(0,0410 ft) = 0,0005 lbm/ft.s = 6974,7306 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel, harga = 0,000046
(Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 89123,3832 dan /D = 0,0011 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,003
Friction loss :
Universitas Sumatera Utara
A v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 2 A1 2
= 0,55 1 0
1,3684 2 2132,174
v2 1,3684 2 3 elbow 90° = hf = n.Kf. = 3(0,75) 2.g c 2132,174 1 check valve = hf = n.Kf. Pipa lurus 20 ft = Ff = 4f
= 0,016 ft.lbf/lbm = 0,0673 ft.lbf/lbm
v2 1,3684 2 = 1(2,0) = 0,0581 ft.lbf/lbm 2.g c 2132,174
L.v 2 D.2.g c
= 4(0,003)
20. 1,36842 0,0410.2.32,174
= 0,1708 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex
A v2 = 1 1 A2 2. .g c
= 1 0
1,3684 2 2132,174
= 0,029 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 0,2739 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :
P P1 2 1 2 v 2 v1 g z 2 z1 2 F Ws 0 2
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2 P1 = 108,7493 kPa = 2271,8863 lbf/ft² P2 = 108,7493 kPa = 2271,8863 lbf/ft² Z = 20 ft
Maka : 32,174 ft/s 2 20 ft (2271,8863 2271,8863) 0,2739 ft.lbf/lbm Ws 0 0 2 62,1586 32,174 ft.lbm/lbf.s
Ws = - 20,2739 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
P Effisiensi pompa , = 75 % Ws
= - x Wp
-20,2739
= -0,75 x Wp
Wp
= 27,031 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp =
1 hp 184,9251 lbm/s 27,031 ft.lbf/lbm x 0,453593600 550 ft.lbf / s
= 0,0055 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,5 Hp LD.26 Pompa NaOH (PU-09)
Fungsi
: Memompa NaOH dari tangki NaOH ke tangki anion
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan masuk
= 149,6733 kPa
Tekanan keluar
= 108,7493 kPa
Temperatur
= 27 oC
Laju alir massa (F)
= 1,5601 kg/jam = 0,000955lbm/s
Densitas NaOH ()
= 1518 kg/m3
= 94,7662 lbm/ft
(Othmer, 1967)
Viskositas NaOH ()
= 0,00043 cP
= 2,8909.10-7 lbm/ft.s
(Othmer, 1967)
Laju alir volumetrik, Q
F 0,000955 lb m /sec 0,00001 ft3/s 3 ρ 94,7662 lb m / ft
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13
(Walas,1988)
= 3,9 (0,00001)0,45 (94,7662)0,13 = 0,0396 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 0,125 in
Universitas Sumatera Utara
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 0,269 in
= 0,0224 ft
Diameter Luar (OD)
: 0,405 in
= 0,0338 ft
Inside sectional area
: 0,0004 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = Bilangan Reynold : NRe = =
0,00001 ft 3 /s = 0,025 ft/s 0,0004 ft 2 v D
(94,7662 lbm/ft 3 )(0,025 ft/s)(0,0224 ft) 2,8909.10 7 lbm/ft.s
= 183572,8389 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel, harga = 0,000046
(Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 1248924,4082 dan /D = 0,0021 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,006 Friction loss : A v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 2 A1 2
= 0,55 1 0 1 elbow 90° = hf = n.Kf.
0,025 2 2132,174
v2 0,025 2 = 1(0,75) 2.g c 2132,174
1 check valve = hf = n.Kf. Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
= 0,000005 ft.lbf/lbm = 0,0000072 ft.lbf/lbm
v2 0,025 2 = 1(2,0) = 0,00001 ft.lbf/lbm 2.g c 2132,174
L.v 2 D.2.g c
2 30 . 0,025 = 4(0,006) 0,0224.2.32,174
= 0,0003 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex
A v2 = 1 1 A2 2. .g c
Universitas Sumatera Utara
= 1 0
0,025 2 2132,174
= 0,000009 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 0,000331 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :
P P1 2 1 2 v 2 v1 g z 2 z1 2 F Ws 0 2
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2 P1 = 149,6733 kPa = 3126,0097 lbf/ft² P2 = 108,7493 kPa = 2271,3348 lbf/ft² Z = 20 ft
Maka : 0
32,174 ft/s 2 20 ft (3126,0097 2271,3348) 0,000331 ft.lbf/lbm Ws 0 2 94,7662 32,174 ft.lbm/lbf.s
Ws = - 10,9815 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa , = 75 % Ws
= - x Wp
-10,9815
= -0,75 x Wp
Wp
= 14,6420 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp =
1 hp 1,5601 lbm/s 14,6420 ft.lbf/lbm x 0,453593600 550 ft.lbf / s
= 0,000025 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,005 Hp LD.27 Pompa Kaporit (PU-10)
Fungsi Jenis
: Memompa kaporit dari tangki kaporit ke tangki utilitas TU-02 : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Universitas Sumatera Utara
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan masuk
= 104,327 kPa
Tekanan keluar
= 137,8885 kPa
Temperatur
= 27 oC
Laju alir massa (F)
=0,003 kg/jam
Densitas kaporit ()
= 1272 kg/m3
= 79,4088 lbm/ft3
(Othmer, 1967)
Viskositas kaporit ()
= 6,7197.10-4 cP
= 4,5156.10-7 lbm/ft.s
(Othmer, 1967)
Laju alir volumetrik, Q
= 1,83.10-7 lbm/s
F 1,83.10 -7 lb m /sec 2,3.10-8 ft3/s 3 ρ 79,4088 lb m / ft
Desain pompa : Asumsi aliran laminar Di,opt
= 3,9 (Q)0,36 ()0,18
(Walas,1988)
= 3,9 (2,3.10-)0,36 (6,7197.10-4)0,18 = 0,0017 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 0,125 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 0,269 in
= 0,0224 ft
Diameter Luar (OD)
: 0,405 in
= 0,0338 ft
Inside sectional area
: 0,0004 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = Bilangan Reynold : NRe = =
2,3.10 -8 ft 3 /s = 5,750.10-5 ft/s 2 0,0004 ft v D
(79,4088 lbm/ft 3 )(5,750.10 -5 ft/s)(0,0224 ft) 4,5156.10 7 lbm/ft.s
= 226,5004 (Laminar)
Universitas Sumatera Utara
Untuk laminar, f = =
16 N Re
(Geankoplis, 1997)
16 226,5004
= 0,07064 Friction loss : A v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 2 A1 2
= 0,55 1 0 1 elbow 90° = hf = n.Kf.
(5,750.10 -5 ) 2 = 2,82.10-11 ft.lbf/lbm 2132,174
v2 (5,750.10 -5 ) 2 = 1(0,75) = 3,8.10-11 ft.lbf/lbm 2.g c 2132,174
1 check valve = hf = n.Kf. Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
v2 (5,750.10 -5 ) 2 =1(2,0) = 1,027.10-10 ft.lbf/lbm 2.g c 2132,174
L.v 2 D.2.g c
2 30.5,750.10 -5 = 4(0,0819) 0,0224.2.32,174
= 2,3.10-8 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex
A v2 = 1 1 A2 2. .g c
= 1 0
(5,750.10 -5 ) 2 2132,174
= 5,13.10-11 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 1,18.10-10 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
P P1 2 1 2 v 2 v1 g z 2 z1 2 F Ws 0 2
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
Universitas Sumatera Utara
P1 = 104,327 kPa = 2179, 2534lbf/ft² P2 =137,8885 kPa = 2880,3088 lbf/ft² Z = 20 ft
Maka : 0
32,174 ft/s 2 20 ft (2880,3088 2179,2534) 1,18.10 -8 ft.lbf/lbm Ws 0 2 79,4088 32,174 ft.lbm/lbf.s
Ws = - 28,8284 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa , = 75 % Ws
= - x Wp
-28,8284
= -0,75 x Wp
Wp
= 38,4386 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp =
1 hp 0,003 lbm/s 38,4386 ft.lbf/lbm x 0,453593600 550 ft.lbf / s
= 1,28.10-7 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,005 Hp LD.28 Pompa Utilitas (PU-11)
Fungsi
: Memompa air dari tangki utilitas TU-02 ke distribusi ke Berbagai kebutuhan
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan masuk
= 201,534 kPa
Tekanan keluar
= 101,325 kPa
Temperatur
= 27 oC
Laju alir massa (F)
= 1100 kg/jam
= 0,6736 lbm/s
Densitas ()
= 995,68 kg/m3
= 62,1258 lbm/ft3
Viskositas ()
= 0,8007 cP
= 0,0005 lbm/ft.s
Universitas Sumatera Utara
Laju alir volumetrik, Q
0,6736 lb m /sec F 0,0108 ft3/s ρ 62,1258 lb m / ft 3
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13 = 3,9 (0,0109)
0,45
(Walas,1988) 0,13
(62,1258)
= 0,8705 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 1 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 1,049 in
= 0,0874 ft
Diameter Luar (OD)
: 1,315 in
= 0,1096ft
Inside sectional area
: 0,006 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = Bilangan Reynold : NRe = =
0,0108 ft 3 /s = 1,8 ft/s 0,006 ft 2 v D
(62,1585 lbm/ft 3 )(1,8 ft/s)(0,0874 ft) 0,0005 lbm/ft.s
= 35203,5907 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel, harga = 0,000046
(Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 35203,5907 dan /D = 0,0005 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,0055 Friction loss : A v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 2 A1 2
= 0,55 1 0 1 check valve = hf = n.Kf.
1,8 2 2132,174
= 0,0276 ft.lbf/lbm
1,8 2 v2 = 1(2,0) = 0,1007 ft.lbf/lbm 2132,174 2.g c
Universitas Sumatera Utara
Pipa lurus 40 ft = Ff = 4f
L.v 2 D.2.g c
= 4(0,0055)
20. 1,82 0,0874.2.32,174
= 0,2534 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex
A v2 = 1 1 A2 2. .g c
= 1 0
1,8 2 2132,174
Total friction loss : F
= 0,05035 ft.lbf/lbm
= 0,4320 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
P P1 2 1 2 v 2 v1 g z 2 z1 2 F Ws 0 2
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2 P1 = 201,534 kPa = 4209,7794 lbf/ft² P2 = 101,325 kPa = 2116,2281 lbf/ft² Z = 30 ft
Maka : 32,174 ft/s 2 30 ft (4209,7794 2116,2281) 0,4320 ft.lbf/lbm Ws 0 0 2 62,1586 32,174 ft.lbm/lbf.s
Ws = - 64,1197 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa , = 75 % Ws
= - x Wp
-64,1197
= -0,75 x Wp
Wp
= 85,4929 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp =
1 hp 1100 lbm/s 85,4929 ft.lbf/lbm x 0,453593600 550 ft.lbf / s
= 0,1047 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1 Hp
Universitas Sumatera Utara
LD.29 Pompa Anion (PU-12)
Fungsi
: Memompa air dari tangki anion ke deaerator
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan masuk
= 114,1868 kPa
Tekanan keluar
= 222,765 kPa
Temperatur
= 27 oC
Laju alir massa (F)
=184, 9251 kg/jam
= 0,1132 lbm/s
Densitas ()
= 995,68 kg/m3
= 62,1258 lbm/ft3
Viskositas ()
= 0,8007 cP
= 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik, Q
0,1132 lb m /sec F 0,00182 ft3/s ρ 62,1258 lb m / ft 3
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13
(Walas,1988)
= 3,9 (0,00182)0,45 (62,1258)0,13 = 0.3902 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 0,5 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 0,622 in
= 0,0518 ft
Diameter Luar (OD)
: 0,840 in
= 0,0699 ft
Inside sectional area
: 0,00211 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A =
0,00182 ft 3 /s = 0,8625 ft/s 0,00211 ft 2
Universitas Sumatera Utara
Bilangan Reynold : NRe = =
v D
(62,1585 lbm/ft 3 )(0,8625 ft/s)(0,0518 ft) 0,0005 lbm/ft.s
= 5563,1327 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel, harga = 0,000046
(Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 5563,1327 dan /D = 0,0008 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,006
Friction loss : A v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 2 A1 2
0,8625 2 2132,174
= 0,0063 ft.lbf/lbm
v2 0,8625 2 = 2(0,75) 2.g c 2132,174
= 0,0173 ft.lbf/lbm
= 0,55 1 0 2 elbow 90° = hf = n.Kf.
1 check valve = hf = n.Kf. Pipa lurus 20 ft = Ff = 4f
v2 0,8625 2 = 1(2,0) = 0,0231 ft.lbf/lbm 2.g c 2132,174
L.v 2 D.2.g c
2 20 . 0,8625 = 4(0,006) 0,0518.2.32,174
= 0,1071 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex
A v2 = 1 1 A2 2. .g c
= 1 0
0,8625 2 2132,174
= 0,0115 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 0,1653 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :
Universitas Sumatera Utara
P P1 2 1 2 v 2 v1 g z 2 z1 2 F Ws 0 2
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2 P1 = 114,1868 kPa =2385,211 lbf/ft² P2 =222,765 kPa =4663,7630 lbf/ft² Z = 20 ft
Maka : 0
32,174 ft/s 2 20 ft (4663,7630 2385,211) 0,1653 ft.lbf/lbm Ws 0 2 62,1586 32,174 ft.lbm/lbf.s
Ws = -56,8223 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa , = 75 % Ws
= - x Wp
-56,8223
= -0,75 x Wp
Wp
= 75,763 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp =
1 hp 184,9251 lbm/s 71,1289 ft.lbf/lbm x 0,453593600 550 ft.lbf / s
= 0,015Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,5 Hp LD.30 Pompa Cooling Tower (PU-13)
Fungsi
: Memompa air dari cooling tower ke proses
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial Steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan
= 1 atm
Temperatur
= 25 oC
Laju alir massa (F)
=1415378,018 kg/jam
= 866,775lbm/s
Densitas ()
= 995,68 kg/m3
= 62,1258 lbm/ft3
Universitas Sumatera Utara
Viskositas ()
= 0,8007 cP
Laju alir volumetrik, Q
= 0,0005 lbm/ft.s
F 866,775 lb m /sec 13,9519 ft3/s 3 ρ 62,1258 lb m / ft
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13
(Walas,1988)
= 3,9 (13,9519)0,45 (62,1258)0,13 = 2,1883 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 24 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 22,626 in
= 1,885 ft
Diameter Luar (OD)
: 24 in
= 1,999 ft
Inside sectional area
: 5,94 ft2
13,9519 ft 3 /s Kecepatan linear, v = Q/A = = 2,348 ft/s 5,94 ft 2 Bilangan Reynold : NRe = =
v D
(62,1585 lbm/ft 3 )(2,348 ft/s)(1,885 ft) 0,0005 lbm/ft.s
= 550413,1303 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel, harga = 0,000046
(Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 550413,1303 dan /D = 0,0002 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,005
Friction loss : A v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 2 A1 2
= 0,55 1 0
2,348 2 2132,174
= 0,0471 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
2 elbow 90° = hf = n.Kf.
v2 2,348 2 = 2(0,75) 2.g c 2132,174
= 0,1285 ft.lbf/lbm
v2 2,348 2 = 1(2,0) = 0,1713 ft.lbf/lbm 1 check valve = hf = n.Kf. 2.g c 2132,174 Pipa lurus 50 ft = Ff = 4f
L.v 2 D.2.g c
= 4(0,005)
50. 2,3482 1,885.2.32,174
= 0,0454 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex
A1 v2 = 1 A2 2. .g c 2,348 2 = 1 0 2132,174
= 0,0856 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 0,4779 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :
P P1 2 1 2 v 2 v1 g z 2 z1 2 F Ws 0 2
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2 P1 = 101,325 kPa = 2116,2281 lbf/ft² P2 = 101,325 kPa = 2116,2281 lbf/ft² Z = 20 ft
Maka : 0
32,174 ft/s 2 20 ft 0 0,4779 ft.lbf/lbm Ws 0 32,174 ft.lbm/lbf.s 2
Ws = - 20,4779 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa , = 75 % Ws
= - x Wp
-20,4779
= -0,75 x Wp
Wp
= 27,3039 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
Universitas Sumatera Utara
=
1 hp 1415378,018 lbm/s 27,3039 ft.lbf/lbm x 0,453593600 550 ft.lbf / s
= 43,029 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 44 Hp LD.31 Pompa Deaerator 1 (PU-14)
Fungsi
: Memompa air dari deaerator ke waste heat boiler
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial Steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan masuk
= 222,762 kPa
Tekanan keluar
= 3000 kPa
Temperatur
= 90 oC
Laju alir massa (F)
= 31199,9883 kg/jam
= 19,1068 lbm/s
Densitas ()
= 995,68 kg/m3
= 62,1258 lbm/ft3
Viskositas ()
= 0,8007 cP
= 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik, Q
F 19,1068 lb m /sec 0,3075 ft3/s ρ 62,1258 lb m / ft 3
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13
(Walas,1988)
= 3,9 (0,3075)0,45 (62,1258)0,13 = 3,923 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 4 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 4,026 in
= 0,3355 ft
Diameter Luar (OD)
: 4,5 in
= 0,3750 ft
Universitas Sumatera Utara
: 0,0884 ft2
Inside sectional area
Kecepatan linear, v = Q/A =
Bilangan Reynold : NRe = =
0,3075 ft 3 /s = 3,4785 ft/s 0,0884 ft 2
v D
(62,1585 lbm/ft 3 )(3,4785 ft/s)(0,3355 ft) 0,0005 lbm/ft.s
= 145082,7907 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel, harga = 0,000046
(Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 145082,7907 dan /D = 0,0001 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,004 Friction loss : A v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 2 A1 2
3,4785 2 2132,174
= 0,1034 ft.lbf/lbm
v2 3,4785 2 = 1(0,75) 2.g c 2132,174
= 0,1410 ft.lbf/lbm
= 0,55 1 0 1 elbow 90° = hf = n.Kf.
1 check valve = hf = n.Kf. Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
v2 3,4785 2 = 1(2,0) = 0,3760 ft.lbf/lbm 2.g c 2132,174
L.v 2 D.2.g c
2 30 . 3,4785 = 4(0,004) 0,3355.2.32,174
= 0,2691 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex
A v2 = 1 1 A2 2. .g c
= 1 0
3,4785 2 2132,174
= 0,188 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
Total friction loss : F = 1,0775 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :
P P1 2 1 2 v 2 v1 g z 2 z1 2 F Ws 0 2
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2 P1 = 222,762 kPa =4663,7630 lbf/ft² P2 = 3000 kPa = 65656,64 lbf/ft² Z = 40 ft
Maka : 0
32,174 ft/s 2 20 ft 933,47 1,0775 ft.lbf/lbm Ws 0 32,174 ft.lbm/lbf.s 2
Ws = - 954,547 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa , = 75 % Ws
= - x Wp
-955,547
= -0,75 x Wp
Wp
= 1272,73 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp =
1 hp 31199,9883 lbm/s 1272,73 ft.lbf/lbm x 0,453593600 550 ft.lbf / s
= 44,21 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 45 Hp
LD.32 Pompa Deaerator 2 (PU-15)
Fungsi
: Memompa air dari deaerator ke ketel uap KU
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial Steel
Jumlah
: 1 unit
Universitas Sumatera Utara
Kondisi operasi : Tekanan masuk
= 222,762 kPa
Tekanan keluar
= 3000 kPa
Temperatur
= 90 oC
Laju alir massa (F)
= 184, 9251 kg/jam = 0,1132lbm/s
Densitas ()
= 995,68 kg/m3
= 62,1258 lbm/ft3
Viskositas ()
= 0,8007 cP
= 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik, Q
0,1132 lb m /sec F 0,001822 ft3/s ρ 62,1258 lb m / ft 3
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Walas,1988)
= 3,9 (0,001822)0,45 (62,1258)0,13 = 0,39 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
= 0,0833 ft
Diameter Luar (OD)
: 0,405 in
= 0,0337 ft
Inside sectional area
: 0,00040 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = Bilangan Reynold : NRe = =
0,001822 ft 3 /s = 4,555 ft/s 0,00040 ft 2 v D
(62,1585 lbm/ft 3 )(4,555 ft/s)(0,0833 ft) 0,0005 lbm/ft.s
= 47169,7857 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel, harga = 0,000046
(Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 68893,144 dan /D = 0,0005 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,005
Universitas Sumatera Utara
Friction loss : A v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 2 A1 2
4,555 2 2132,174
= 0,1773 ft.lbf/lbm
v2 4,555 2 = 2(0,75) 2.g c 2132,174
= 0,4836 ft.lbf/lbm
= 0,55 1 0 2 elbow 90° = hf = n.Kf.
v2 4,555 2 = 1(2,0) = 0,6434 ft.lbf/lbm 1 check valve = hf = n.Kf. 2.g c 2132,174 Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
L.v 2 D.2.g c
= 4(0,005)
30. 4,5552 0,0833.2.32,174
= 2,247 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex
A1 v2 = 1 A2 2. .g c
= 1 0
4,555 2 2132,174
= 0,322 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 3,8733 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :
P P1 2 1 2 v 2 v1 g z 2 z1 2 F Ws 0 2
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2 P1 = 222,762 kPa = 4663,7630 lbf/ft² P2 = 3000 kPa
=65656,64 lbf/ft²
Z = 40 ft
Maka : 0
32,174 ft/s 2 40 ft 933,47 3,8733 ft.lbf/lbm Ws 0 32,174 ft.lbm/lbf.s 2
Ws = - 977,3433 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
P Effisiensi pompa , = 75 % Ws
= - x Wp
-977,3433
= -0,75 x Wp
Wp
= 1303, 1244 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp =
1 hp 184,9251 lbm/s 1303,1244 ft.lbf/lbm x 0,453593600 550 ft.lbf / s
= 0,2682 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,5 Hp LD.33 Pompa Bahan Bakar 1 (PU-16)
Fungsi
: Memompa bahan bakar solar dari TB-01 ke ketel uap KU
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial Steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan
= 1 atm
Temperatur
= 30 oC
Laju alir massa (F)
= 73,8794 kg/jam = 0,04543 lbm/s
Densitas ()
= 890,0712 kg/m3
= 55,5656 lbm/ft3
Viskositas ()
= 1,2 cP
= 0,0007 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik, Q
F 0,04543 lb m /sec 0,00081 ft3/s 3 ρ 55,5656 lb m / ft
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt
= 3,9 (Q)0,45 ()0,13
(Walas,1988)
= 3,9 (0,00081)0,45 (55,5656)0,13 = 0,26 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 1/2 in
Schedule number
: 40
Universitas Sumatera Utara
Diameter Dalam (ID)
: 0,622 in
Diameter Luar (OD)
: 0,840 in
= 0,05183 ft = 0,0699 ft 2
Inside sectional area
: 0,00211ft
Kecepatan linear, v = Q/A = Bilangan Reynold : NRe =
0,00081 ft 3 /s = 0,3857 ft/s 0,00211 ft 2 v D
(55,5656 lbm/ft 3 )(0,3857 ft/s)(0,05185 ft) = 0,0007 lbm/ft.s = 1587,5318 (Laminer) Untuk laminar, f = =
16 N Re
(Geankoplis, 1997)
16 1587,5318
= 0,01 Friction loss : A2 v 2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 A1 2
0,3857 2 = 0,55 1 0 2132,174
3 elbow 90° = hf = n.Kf.
v2 0,3857 2 = 3(0,75) 2.g c 2132,174
1 check valve = hf = n.Kf.
= 0,0012 ft.lbf/lbm = 0,005 ft.lbf/lbm
v2 0,3857 2 = 1(2,0) = 0,00231 ft.lbf/lbm 2.g c 2132,174
L.v 2 Pipa lurus 20 ft = Ff = 4f D.2.g c 2 20 . 0,3857 = 4(0,01) 0,05185.2.32,174
= 0,0356 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex
A v2 = 1 1 A2 2. .g c
Universitas Sumatera Utara
= 1 0
0,3857 2 2132,174
Total friction loss : F
= 0,00231 ft.lbf/lbm
= 0,0464 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
P P1 2 1 2 v 2 v1 g z 2 z1 2 F Ws 0 2
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2 P1 = 101,325 kPa
= 2116,2281 lbf/ft²
P2 = 101,325 kPa
= 2116,2281 lbf/ft²
Z = 20 ft
Maka : 0
32,174 ft/s 2 20 ft 0 0,0464 ft.lbf/lbm Ws 0 32,174 ft.lbm/lbf.s 2
Ws = -20,0464 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa , = 75 % Ws
= - x Wp
-20,0464
= -0,75 x Wp
Wp
= 26,7285 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp =
1 hp 73,8794 lbm/s 26,7285 ft.lbf/lbm x 0,453593600 550 ft.lbf / s
= 0,0022 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,05 Hp
Universitas Sumatera Utara
LD.34.
Menara Air (MA)
Fungsi
: Menampung air untuk didistribusikan.
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 53 Grade B. Data: Kondisi penyimpanan : Temperatur = 270C Tekanan
= 1 atm
Laju alir massa (F)
= 211264,8493 kg/jam
= 129,3782 lbm/s
Densitas ()
= 994,212 kg/m3
= 62,1258 lbm/ft3
Kebutuhan perancangan = 6 jam Faktor keamanan
= 20
Perhitungan: Ukuran Menara Air 211264,8493 kg/jam x 6 jam Volume air, Va = = 1274,9686 m3 994,212 kg/m3 Volume tangki, Vt = 1,2 1274,9686 m3 = 1529,9623 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 5 : 6 V = ¼πD2H = ¼πD2(6D/5) = 0,3(πD3)/3 D = (10V/π)1/3 = (10 x 1529,9623/3,14)1/3 = 14,74 m H = 8,97 m
1274,9686 Tinggi cairan dalam tangki = 1529,9623 x 8,97 m = 7,475 m 3
Tebal Dinding Menara Air
Tekanan hidrostatik P = ×g×l = 994,212 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 7,475 m = 72,82 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 72,82 kPa + 101,325 kPa = 174,145 kPa
Universitas Sumatera Utara
Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign
= (1,05) × (162,4731 kPa) = 182,852 kPa
Joint efficiency = 0,8
(Brownell, 1959)
Allowable stress = 12.750 psia = 87.908,19 kPa
(Brownell, 1959)
Tebal shell tangki: PD t= 2SE – 1,2P (182,852 kPa)(14,74 m) = (2)(87.218,714 kPa)(0,8) – 1,2(182,852 kPa) = 0,019 m = 0,74 in Faktor korosi = 1 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,3032 in + 1 in = 1,3032 in Tebal shell standar yang digunakan =1 ½ in
(Brownell,1959)
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Dalam rencana pra rancangan pabrik pembuatan Hidrogen ini digunakan asumsi sebagai berikut: 1 Pabrik beroperasi selama 300 hari dalam setahun. 2 Kapasitas maksimum adalah 720 ton/tahun. 3 Perhitungan didasarkan pada harga alat terpasang (HAT) 4 Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dolar terhadap rupiah, yaitu: US$ 1 = Rp 9.445,-
(Kompas, 3 Desember 2009)
1. Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment) 1.1. Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) Biaya Tanah Lokasi Pabrik Luas tanah seluruhnya = 9350 m2 Biaya tanah pada lokasi pabrik berkisar Rp 100.000/m2. Harga tanah seluruhnya =9350 m2 Rp 100.000/m2 = Rp 935.000.000,Biaya perataan tanah diperkirakan 5% Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp 935.000.000,- = Rp 46.750.000,Maka total biaya tanah (A) adalah Rp 981.750.000,-
Harga Bangunan Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan No Nama Bangunan Luas (m2) 1 2 3 4 5 6
Pos Keamanan Parkir Taman Areal Bahan Baku Ruang Kontrol Areal Proses
20 150 200 800 50 2000
Harga (Rp/m2) 200.000 300.000 30.000 600.000 700.000 1.500.000
Jumlah (Rp) 4.000,000 45.000.000 6.000.000 480.000.000 35.000.000 3.000.000.000
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan......................... ................. (lanjutan) Jumlah (Rp) Harga No Nama Bangunan Luas (m2) 2 (Rp/m ) 400 7 Areal Produk 600.000 240.000.000
Universitas Sumatera Utara
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Perkantoran Laboratorium Poliklinik Kantin Ruang Ibadah Gudang Peralatan Bengkel Gudang Bahan Unit Pengolahan Air Pembangkit Listrik Unit Pengolahan Limbah Area Perluasan Jalan Areal antar Bangunan TOTAL
220 80 40 80 40 40 70 50 780 150 680 1500 1000 1000 9350
700.000 700.000 300.000 200,000 300.000 200.000 700.000 300.000 700.000 850.000 300.000 30.000 60.000 30.000 -
154.000.000 56.000.000 12.000.000 16.000.000 12.000.000 8.000.000 49.000.000 15.000.000 546.000.000 127.500.000 204.800.000 45.000.000 6.000.000 30.000.000 5.091.300.000
Total biaya bangunan (B) = Rp 5.091.300.000
Perincian Harga Peralatan Harga peralatan yang di impor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut (Timmerhaus et al, 2004) : m X2 Ix Cx Cy X 1 I y dimana: Cx = harga alat pada tahun 2009 Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X1 = kapasitas alat yang tersedia X2 = kapasitas alat yang diinginkan Ix = indeks harga pada tahun 2009 Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat) Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2009 digunakan metode regresi koefisien korelasi: r
n ΣX i Yi ΣX i ΣYi n ΣX i 2 ΣX i 2 n ΣYi 2 ΣYi 2
(Montgomery, 1992)
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift No.
Tahun (Xi)
Indeks (Yi)
Xi.Yi
Xi²
Yi²
1 2 3
1989 1990 1991
895 915 931
1780155 1820850 1853621
3956121 3960100 3964081
801025 837225 866761
Universitas Sumatera Utara
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
943 967 993 1028 1039 1057 1062 1068 1089 1094 1103
1878456 1927231 1980042 2050860 2073844 2110829 2121876 2134932 2178000 2189094 2208206
3968064 3972049 3976036 3980025 3984016 3988009 3992004 3996001 4000000 4004001 4008004
889249 935089 986049 1056784 1079521 1117249 1127844 1140624 1185921 1196836 1216609
Total
27937
14184
28307996
55748511
14436786
Sumber: Tabel 6-2 Timmerhaus 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: (14)(28307996) (27937)(14184) r [(14)(55748511) (27937) 2 ] [(14)(14436786) (14184) 2 ] = 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 (2009) X = variabel tahun ke n – 1 a, b = tetapan persamaan regresi Tetapan regresi ditentukan oleh : n ΣX i Yi ΣX i ΣYi b 2 2 n ΣX i ΣX i
a
Yi. Xi Xi. Xi.Yi n.Xi 2 (Xi) 2 2
Maka : b =
(14)(28307996) (27937)(14184) 53536 16,8088 3185 (14)(55748511) (27937) 2
Universitas Sumatera Utara
a =
(14184)(55748511) (27937)(28307996) 103604228 32528,8 3185 (14)(55748511) (27937) 2
Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y=a+bX Y = 16,8088X – 32528,8 Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2009 adalah: Y = 16,809(2009) – 32528,8 Y = 1240,481 Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Timmerhaus et al (2004). Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Timmerhaus et al, 2004) Contoh perhitungan harga peralatan: a. Tangki Penyimpanan Gas alam (T-101) Kapasitas tangki, X2 = 4851,4958 m3 dengan tekanan operasi10 bar. Dari Gambar LE.1 diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X1) 37,8 m³ dengan tekanan operasi ≥ 310 kPa pada tahun 2002 adalah (Cy) US$ 8.500. Dari Tabel 6-4, Peters, 2004, faktor eksponen (m) untuk tangki penyimpanan adalah 0,49.
Gambar LE.1
Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan (Timmerhaus et al, 2004).
Indeks harga tahun 2009 (Ix) adalah 1240,481. Maka estimasi harga tangki untuk (X2) 4851,4958 m3 adalah : 4851,4958 Cx = US$ 8.500 37,8 Cx = Rp 974.888.307,-/unit
0 , 49
×
1240,481 1103
Universitas Sumatera Utara
Tabel L. E. 3. Estimasi Harga Peralatan Proses Kode
Nama Alat
Unit
Ket*)
T-101 T-501 T-401 G-101 E-101 R-101 E-102 R-201 E-103 R-202 R-203 E-104 KOD-301 E-105 KOD-302 D-401 G-111 G-102 G-103 G-104 G-105 G-106 G-107 G-108 G-109 G-110 G-112 G-113
Tangki Bahan Gas Alam Tangki Produk Hidrogen Tangki Penampung PSA offgas Kompresor 1 Heater 1 Desulrurisasi Heater 2 Reformer furnaces Waste Heated Boiler High Temperatur Shift Low Temperatur Shift Cooler 1 Knok Out Drum 1 Cooler 1 Knok Out Drum 2 Pressure Swing Adsorpsi Kompresor 2 Blower 1 Blower 2 Blower 3 Blower 4 Blower 5 Blower 6 Blower 7 Blower 8 Blower 9 Blower 10 Blower 11
3 2 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 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 I I I I NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI
Harga/unit Harga Total (Rp.) (Rp.) 974.888.307 2.924.664.921 626.743.192 1.253.486.385 250.430.932 250.430.932 129.822.573 129.822.573 1.635.856.506 1.635.856.506 1.868.360.353 3.736.720.706 2.119.230.721 2.119.230.721 5.469.793.672 5.469.793.672 1.347.750.416 1.347.750.416 662.451.579 662.451.579 575.562.869 575.562.869 1.573.475.952 1.573.475.952 95.369.262 95.369.262 3.064.631.075 3.064.631.075 95.369.262 95.369.262 355.055.479 1.420.221.917 31.669.145 31.669.145 7.614.101 7.614.101 17.386.002 17.386.002 19.697.901 19.697.901 3.608.434 3.608.434 4.202.849 4.202.849 3.477.098 3.477.098 3.477.098 3.477.098 2.857.310 2.857.310 3.257.085 3.257.085 1.367.085 1.367.085 5.710.233 5.710.233
Universitas Sumatera Utara
G-114 G-115
Blower 12 Expander
1 1
NI NI
4.579.653 14.403.449
Harga Total Impor Non impor
4.579.653 14.403.449 26.478.146.191 26.400.911.342 77..234.849
Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah No.
Kode
Unit
Ket*) Harga / Unit (Rp)
Harga Total (Rp)
1 SC 1 NI 20.572.688 20.572.688 2 BS 1 NI 6.000.000 6.000.000 3 CL 1 I 165.933.295 165.933.295 4 TF 1 I 86.446.071 86.446.071 5 CE 1 I 92.062.715 92.062.715 6 AE 1 I 92.062.715 92.062.715 7 CT 1 I 465.958.738 465.958.738 8 DE 1 I 215.568.446 215.568.446 9 KU 1 I 96.213.706 96.213.706 10 PU – 01 1 NI 20.257.972 20.257.972 11 PU – 02 1 NI 18.541.682 18.541.682 12 PU – 03 1 NI 2.959.429 2.959.429 13 PU – 04 1 NI 2.959.429 2.959.429 14 PU – 05 1 NI 21.721.018 21.721.018 15 PU – 06 1 NI 18.541.682 18.541.682 16 PU – 07 1 NI 5.033.476 5.033.476 17 PU – 08 1 NI 21.374.094 21.374.094 18 PU – 09 1 NI 1.384.228 1.384.228 19 PU – 10 1 NI 1.384.228 1.384.228 20 PU – 11 1 NI 6.327.147 6.327.147 21 PU – 12 1 NI 1.384.228 1.384.228 22 PU – 13 1 NI 1.384.228 1.384.228 23 PU – 14 1 NI 7.953.308 7.953.308 24 PU – 15 1 NI 6.327.147 6.327.147 25 PU – 16 1 NI 27.725.999 27.725.999 26 PU – 17 1 NI 27.932.380 27.932.380 27 PU – 18 1 NI 6.327.147 6.327.147 28 PU – 19 1 NI 1.384.228 1.384.228 29 PU – 20 1 NI 1.384.228 1.384.228 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah (lanjutan) No. Kode Unit Ket*) Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp)
Universitas Sumatera Utara
30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41
TP – 01 1 TP – 02 1 TP – 03 1 TP - 04 1 TP - 05 1 TU - 01 1 TU – 02 1 TB 1 Inst. Lumpur Aktif 1 T. Penampung 1 T. Aerasi 1 Generator 2 Harga Total Impor Non Impor
NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI
47.520.116 33.951.842 10.980.115 47.381.283 539.525 351.604.972 58.221.402 89.443.388 991.757.793 20.000.000 40.000.000 75.000.000
47.520.116 33.951.842 10.980.115 47.381.283 539.525 540.646.512 540.646.512 162.652.137 991.757.793 20.000.000 40.000.000 150.000.000 4.029.181.487 1.214.245.686 2.814.935.801
*)
Keterangan : I: untuk peralatan impor, N.I: untuk peralatan non impor.
Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered): Total = 1,43 x (Rp. 26.400.911.342,- + Rp. 1.214.245.686,-) + 1,21 x (Rp77.234.849.,- + Rp2.814.935.801.) = Rp. 42.989.201.037 Biaya pemasangan diperkirakan 10 dari total harga peralatan (Timmerhaus, 2004), sehingga total harga peralatan ditambah biaya pemasangan adalah: = 0,1 x (Rp. 42.989.201.037) = Rp 4.298.920.103,Harga peralatan + biaya pemasangan (C): = Rp 4.298.920.103,-+ Rp 42.989.201.037,= Rp 47.288.121.140,-
Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 10 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,10 Rp 42.989.201.037 = Rp 4.298.920.104,-
Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 40 dari total harga peralatan
Universitas Sumatera Utara
(Timmerhaus et al, 2004). Biaya perpipaan (E) = 0,40 Rp 42.989.201.037 = Rp. 17.195.680.415,-
Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik 10 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya instalasi listrik (F) = 0,10 Rp 42.989.201.037 = Rp 4.298.920.104,-
Biaya Insulasi Diperkirakan biaya insulasi 10 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya insulasi (G)
= 0,1 Rp 42.989.201.037 = Rp 4.298.920.104,-
Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya inventaris kantor 5 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya inventaris kantor (H)
= 0,05 Rp 42.989.201.037 = Rp 2.149.460.052,-
Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 3 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I ) = 0,03 Rp 42.989.201.037 = Rp 1.289.676.031,-
Sarana Transportasi Untuk mempermudah pekerjaan, perusahaan memberi fasilitas sarana transportasi ( J ) seperti pada tabel berikut . Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi No. Jenis Kendaraan Unit
Tipe
Harga/ Unit
Harga Total
Universitas Sumatera Utara
1 2 3 4 5 6
Dewan komisaris Direktur Manajer Bus karyawan Truk Mobil pemadam kebakaran
1 1 4 2 2 2 Total
Senia Senia Avaza BUS Truk Truk tangki
(Rp) 200.000.000 200.000.000 150.000.000 150.000.000 120.000.000 250.000.000
(Rp) 200.000.000 200.000.000 600.000.000 300.000.000 240.000.000 500.000.000 2.040.000.000
Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J = Rp 88.932.747.948,-
1.2. Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) Pra Investasi Diperkirakan 7 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Pra Investasi (K) = 0,07 x Rp 42.989.201.037,= Rp 3.009.244.073,-
Biaya Engineering dan Supervisi Diperkirakan 10 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya Engineering dan Supervisi (L) = 0,10 Rp 42.989.201.037 ,= Rp 4.298.920.104,-
Biaya Legalitas Diperkirakan 4 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya Legalitas (M)
= 0,04 Rp 42.989.201.037,= Rp 1.719.568.041 ,-
Biaya Kontraktor Diperkirakan 5 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya Kontraktor (N)
= 0,05 Rp 42.989.201.037,= Rp. 2.149.460.052,-
Biaya Tak Terduga Diperkirakan 10 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004) . Biaya Tak Terduga (O)
= 0,10 Rp 42.989.201.037 ,= Rp 4.298.920.104,-
Universitas Sumatera Utara
Total MITTL = K + L + M + N + O = Rp 15.476.112.373,Total MIT
= MITL + MITTL
= Rp 88.932.747.948,- + Rp 15.476.112.373 ,= Rp 104.408.860.321 ,-
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. Gas Alam Kebutuhan Harga Harga total 5
= 234,646 kg/jam = $0,65/kg = Rp. 6145,750/kg (www.kanwilpajakkhusus.depkeu.go.id) = 90 hari 24 jam/hari 234,646 kg/jam x Rp 6145,750/kg = Rp. 3.114.883.414,-
Katalis Nikel Kebutuhan Harga Harga total
= 293211,4535 kg = Rp. 1.854.657,-/kg (www.advance-scientific.net, 2009) = 293211,4535 kg x Rp. 1.854.657,-/kg = Rp 5.438.070.000,3. Katalis ferri oksida Kebutuhan = 613,975 kg Harga = Rp. 355.000,-/kg (www.Teknikal Repotl, 2009) Harga total = 613,975 kg x Rp. 355.000,-/kg = Rp 217.961.125,4. Katalis crom oksida Kebutuhan = 843,8218 kg (www.Teknikal Repotl, 2009) Harga = Rp. 300.000,-/kg Harga total = 843,8218 kg x Rp. 300.000,-/kg = Rp 253.146.540,5. Katalis ZnO Kebutuhan = 4493,1892 kg Harga = Rp.20.024,-/kg (www.Teknikal Repotl, 2009) Harga total = 4493,1892 kg x Rp.20.024,-/kg = Rp 89.971.620,6. Kebutuhan karbon aktif dan lain-lain Kebutuhan = 2201,8365 kg Harga = Rp.6000,-/kg (www.Teknikal Repotl, 2009) Harga total = 2201,8365 kg x Rp.6000,-/kg = Rp 13.211.019,-
Universitas Sumatera Utara
2.1.2 Persediaan bahan baku utilitas 1. Alum, Al2(SO4)3 Kebutuhan Harga Harga total
= 10,56 kg/jam = Rp 2.100 ,-/kg (PT. Bratachem 2009) = 90 hari 24 jam/hari 10,56 kg/jam Rp 2.100,- /kg = Rp 47.900.160,2. Soda abu, Na2CO3 Kebutuhan = 5,7 kg/jam Harga = Rp 3500,-/kg (PT. Bratachem 2009) Harga total = 90 hari 24 jam/hari 5,7 kg/jam Rp 3500,-/kg = Rp 43.092.000,3. Kaporit Kebutuhan = 0,003 kg/jam Harga = Rp 11.500,-/kg (PT. Bratachem 2009) Harga total = 90 hari 24 jam/hari 0,003 kg/jam Rp 11.500,-/kg = Rp 74.520,4. H2SO4 Kebutuhan = 0,1049 kg/jam Harga = Rp 35000,-/kg (PT. Bratachem 2009) Harga total = 90 hari 24 jam x 0,1049 kg/hari Rp 35000,-/kg = Rp 7.930.440,5. NaOH Kebutuhan = 0,065 kg/jam Harga = Rp 5250,-/kg (PT. Bratachem 2009) Harga total = 90 hari 24 jam 0,065 kg/jam Rp 5250,-/kg = Rp 737.100,6. Solar Kebutuhan = 335,7004 ltr/jam Harga solar untuk industri = Rp. 4850,-/liter (PT.Pertamina, 2009) Harga total = 90 hari 24 jam/hari 335,7004 ltr/jam Rp. 4850,-/liter = Rp 3.516.797.390,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan (90 hari) adalah = Rp 12.743.775.328 ,-
2.2. Kas
2.2.1. Gaji Pegawai Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai
Universitas Sumatera Utara
Jabatan
Jumlah
Dewan Komisaris Direktur Staf Ahli 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 Mesin 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 Karyawan Produksi Karyawan Teknik Karyawan Umum dan Keuangan Karyawan Pembelian dan Pemasaran Dokter Perawat Petugas Keamanan Petugas Kebersihan Supir Total
1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 49 20 13 15 1 2 12 10 5 150
Gaji/bulan (Rp) 13.000.000 10.000.000 8.500.000 2.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 5.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 2.500.000 3.000.000 3.000.000 1.500.000 1.500.000 1.500.000 1.500.000 3.000.000 1.000.000 1.000.000 800.000 1.000.000
Jumlah Gaji/bulan (Rp) 13.000.000 10.000.000 8.500.000 4.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 5.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 2.500.000 3.000.000 3.000.000 73.500.000 30.000.000 19.500.000 22.500.000 3.000.000 2.000.000 12.000.000 8.000.000 5.000.000 284.500.000
Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp 284.500.000 ,Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp 853.500.000,-
2.2.2. Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 1 dari gaji pegawai = 0,01 Rp 853.500.000,= Rp 8.535.000,-
2.2.3. Biaya Pemasaran Diperkirakan 1 dari gaji pegawai
= 0,01 Rp 853.500.000 ,-
Universitas Sumatera Utara
= Rp 8.535.000 ,-
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 Hidrogen
Nilai Perolehan Objek Pajak Rp 935.000.000,- Tanah -
Bangunan
Rp
5.091.300.000,-
Total NJOP Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP)
No. 1. 2. 3. 4.
Rp (Rp. Rp Rp.
6.026.300.000,30.000.000,- ) 5.996.300.000,299.815.000 ,-
Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas Jenis Biaya Jumlah (Rp) Gaji Pegawai 853.500.000 Administrasi Umum 8.535.000 Pemasaran 8.535.000 Pajak Bumi dan Bangunan 299.815.000 1.170.375.050 Total
2.3. Biaya Start-Up Diperkirakan 10 dari Modal Investasi Tetap (Timmerhaus et al, 2004).
Universitas Sumatera Utara
= 0,10 Rp104.408.860.321 ,= Rp10.440.886.032 ,-
2.4. Piutang Dagang IP HPT 12 dimana: PD = piutang dagang IP = jangka waktu kredit yang diberikan (1 bulan) HPT = hasil penjualan tahunan Penjualan : 1. Harga jual Hidrogen = US$ 20 /kg (www.Teknikal Repotl, 2009) Produksi Hidrogen = 720.000 kg/tahun Hasil penjualan Hidrogen tahunan = (720.000 kg x US$ 20/kx Rp. 9455,-/US$ = Rp 136.152.110.000 ,1 Piutang Dagang = Rp 136.152.110.000 ,12 = Rp 11.300.625.130,PD
Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No. Jumlah (Rp) 1. Bahan baku proses dan utilitas 12.743.775.328 1.059.625.050 2. Kas 3. 4.
Start up Piutang Dagang
10.440.886.032 11.300.625.130 35.544.911.540
T l Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp104.408.860.321 ,- + Rp35.544.911.540 ,= Rp 139.953.771.861,Modal ini berasal dari: - Modal sendiri = 60 dari total modal investasi = 0,6 Rp139.953.771.861,= Rp 83.972.263.117,- Pinjaman dari Bank = 40 dari total modal investasi = 0,4 Rp139.953.771.861,= Rp 55.981.508.744,-
Universitas Sumatera Utara
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 (P) Gaji total = (12 + 2) Rp 284.500.000,- = Rp 3.983.000.000,-
3.1.2. Bunga Pinjaman Bank Bunga pinjaman bank adalah 15 % dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2009). Bunga bank (Q) = 0,15 Rp 55.981.508.744,= Rp 8.397.226.312,-
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
Masa
Tarif
Berwujud
tahun)
(%)
4
25
Beberapa Jenis Harta
Bukan Bangunan 1.Kelompok 1
esin kantor, perlengkapan, alat perangkat/ tools industri.
2. Kelompok 2
8
12,5
obil, truk kerja
3. Kelompok 3
16
6,25
esin industri kimia, mesin industri mesin
20
5
Bangunan Permanen
ngunan sarana dan penunjang
Sumber : Waluyo, 2000 dan Rusdji,2004 Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol. PL n dimana: D = depresiasi per tahun P = harga awal peralatan L = harga akhir peralatan D
Universitas Sumatera Utara
n
= umur peralatan (tahun)
Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UU RI No. 17 Tahun 2000 Umur Biaya (Rp) (tahun) Depresiasi (Rp) Komponen Bangunan 5.091.300.000 20 254.565.000 Peralatan proses dan utilitas 47.288.121.140 16 2.955.507.571 Instrumentrasi dan pengendalian proses 4.298.920.104 4 1.074.730.026 Perpipaan 17.195.680.415 4 1.117.719.227 Instalasi listrik 4.298.920.104 4 1.074.730.026 Insulasi 4.298.920.104 4 1.074.730.026 Inventaris kantor 2.149.460.052 4 537.365.013 Perlengkapan keamanan dan kebakaran 1.289.676.031 4 322.419.007,8 Sarana transportasi 2.040.000.000 8 255.000.000 TOTAL 8.666.765.897 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 (UU RI 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 20 dari MITTL. sehingga : Biaya amortisasi = 0,20 Rp 15.476.112.373,= Rp 3.095.222.475 ,Total biaya depresiasi dan amortisasi (R) = Rp8.666.765.897 ,- + Rp 3.095.222.475 ,= Rp 11.761.988.372,-
3.1.4. Biaya Tetap Perawatan 1. Perawatan mesin dan alat-alat proses
Universitas Sumatera Utara
Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20%, diambil 5% dari harga peralatan terpasang di pabrik (Timmerhaus et al, 2004). Biaya perawatan mesin = 0,05 Rp 47.288.121.140,= Rp 2.364.406.057,2. Perawatan bangunan Diperkirakan 5 dari harga bangunan (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan bangunan = 0,05 Rp 5.091.300.000,= Rp 254.565.000,3. Perawatan kendaraan Diperkirakan 5 dari harga kendaraan (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan kendaraan = 0,05 Rp2.040.000.000,= Rp102.000.000,4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 5 dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan instrumen = 0,05 Rp 4.298.920.104,= Rp 214.946.005,2 ,5. Perawatan perpipaan Diperkirakan 5 dari harga perpipaan (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan perpipaan = 0,05 Rp 17.195.680.415,= Rp 859.784.020,8,6. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 5 dari harga instalasi listrik (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan listrik = 0.05 Rp 4.298.920.104,= Rp 214.946.005,2,-
7. Perawatan insulasi Diperkirakan 5 dari harga insulasi (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan insulasi = 0,05 Rp 4.298.920.104,= Rp 214.946.005,2,8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 5 dari harga inventaris kantor (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan inventaris kantor = 0,05 Rp 2.149.460.052,= Rp 107.473.002,6,9. Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 5 dari harga perlengkapan kebakaran (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan perlengkapan kebakaran = 0,05 Rp1.289.676.031,= Rp.64.483.801,55 ,-
Universitas Sumatera Utara
Total biaya perawatan (S)
= Rp 4.397.549.898,-
3.1.5. Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost) Biaya tambahan industri ini diperkirakan 5 dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004). = 0,05 x Rp 104.408.860.321,Plant Overhead Cost (T) = Rp 5.220.443.016,-
3.1.6. Biaya Administrasi Umum Biaya administrasi umum selama 3 bulan adalah Rp 8.535.000 ,Biaya administrasi umum selama 1 tahun (U) = 4 Rp 8.535.000,= Rp 34.140.000,-
3.1.7. Biaya Pemasaran dan Distribusi Biaya pemasaran selama 3 bulan adalah Rp 8.535.000,Biaya pemasaran selama 1 tahun = 4 Rp 8.535.000 ,= Rp 34.140.000 ,-
Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran, sehingga : Biaya distribusi = 0,5 x Rp 34.140.000,= Rp 17.700.000 ,Biaya pemasaran dan distribusi (V) = Rp.51.210.000,-
3.1.8. Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan Diperkirakan 5 dari biaya tambahan industri (Timmerhaus et al, 2004). Biaya laboratorium (W) = 0,05 x Rp 5.220.443.016,= Rp 261.022.150,8,-
3.1.9. Hak Paten dan Royalti Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004). Biaya hak paten dan royalti (X) = 0,01 x Rp104.408.860.321 ,= Rp 1.044.088.603.,-
3.1.10.
Biaya Asuransi
1. Biaya asuransi pabrik. adalah 0,31 dari modal investasi tetap langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2009). = 0,0031 Rp104.408.860.321 ,= Rp 323.667.467,2. Biaya asuransi karyawan. Premi asuransi = Rp. 351.000,-/tenaga kerja (PT. Prudential Life Assurance, 2009)
Universitas Sumatera Utara
Maka biaya asuransi karyawan = 150 orang x Rp. 351.000,-/orang = Rp. 52.650.000,Total biaya asuransi (Y) = Rp 376.317.467 ,-
3.1.11. Pajak Bumi dan Bangunan Pajak Bumi dan Bangunan (Z) adalah Rp 299.815.000,Total Biaya Tetap = P + Q + R + S + T + U +V + W + X + Y + Z = Rp 35.826.800.819,-
3.2. Variabel
3.2.1. Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas tahunan Rp 12.743.775.328 ,= Rp12.743.775.328,- ×
300 = Rp 42.054.458.582 90
3.2.2. Biaya Variabel Tambahan 1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan Diperkirakan 1 dari biaya variabel bahan baku Biaya perawatan lingkungan = 0,01 Rp 42.054.458.582,= Rp 420.544.585,8 ,2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 5 dari biaya variabel bahan baku Biaya variabel pemasaran = 0,01 Rp 42.054.458.582 ,= Rp 420.544.585,8,Total biaya variabel tambahan = Rp 841.089.171,6,-
3.2.3. Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 5 dari biaya tetap = 0,05 Rp 35.826.800.819 ,= Rp1.791.340.041 ,Total biaya variabel = Rp 43.845.798.623 ,Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 35.826.800.819,- + Rp 43.845.798.623,= Rp. 79.672.599.442,-
Universitas Sumatera Utara
4. Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan 4.1.
Laba Sebelum Pajak (Bruto) Laba atas penjualan
4.2.
= total penjualan – total biaya produksi = Rp136.152.110.000 – Rp79.672.599.442,= Rp 56.479.510.558 ,-
Pajak Penghasilan Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2000, Tentang Perubahan Ketiga atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah (Rusjdi, 2004): Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10 . Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 100.000.000,- dikenakan
pajak sebesar 15 . Penghasilan di atas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 .
Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah: - 10 Rp 50.000.000
= Rp
5.000.000,-
- 15 (Rp100.000.000- Rp 50.000.000)
= Rp
7.500.000,-
- 30 (Rp.56.479.510.558 – Rp 100.000.000)
= Rp 16.913.853.167 ,-
Total PPh
4.3.
= Rp 16.926.353.167 ,-
Laba setelah pajak Laba setelah pajak
= laba sebelum pajak – PPh = Rp.56.479.510.558 ,- – Rp 16.926.353.167,= Rp 39.553.157.391,-
5. Analisa Aspek Ekonomi
5.1.
Profit Margin (PM) Laba sebelum pajak 100 total penjualan PM = Rp. 56.479.510.558 x 100% Rp136.152.110.000 = 41,48 %
PM =
5.2.
Break Even Point (BEP) BEP =
Biaya Tetap 100 Total Penjualan Biaya Variabel Rp 39.553.157.391 Rp136.152.110.000 - Rp 43.845.798.623 Universitas Sumatera Utara
BEP =
x 100%
= 42,84 % Kapasitas produksi pada titik BEP Nilai penjualan pada titik BEP
5.3.
ROI
5.5.
= 42,84 % x Rp 136.152.110.000, = Rp 58.327.563.924 ,-
Return on Investment (ROI) ROI
5.4
= 42,84 % x 720 ton/tahun = 308,448 ton/tahun
Laba setelah pajak 100 Total modal investasi = Rp 39.553.157.391 x 100% Rp. 139.953.771.861 = 28,26 % =
Pay Out Time (POT) 1 POT
= 0,2826 x 1 tahun
POT
= 3,5 tahun
Return on Network (RON) Laba setelah pajak 100 Modal sendiri RON = Rp 39.553.157.391 x 100% Rp 83.972.263.117 RON = 47,10 %
RON =
5.6.
Internal Rate of Return (IRR)
Internal rate of return merupakan presentase yang menggambarkan keuntungan rata - rata bunga pertahun dari semua pengeluaran dan pemasukan. Apabila IRR ternyata lebih besar dari bunga rill yang berlaku. maka pabrik akan menguntungkan. tetapi bila IRR lebih kecil dari bunga rill yang berlaku maka pabrik dianggap rugi. 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.12, diperoleh nilai IRR = 45,43
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Tabel LE.11 Data perhitungan BEP % Kapasitas 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Biaya tetap
Biaya variabel
Total biaya produksi
Penjualan
35.826.800.819
0
35.826.800.819
0
35.826.800.819
4.384.579.862
40.211.380.681
13.615.211.000
35.826.800.819
8.769.159.725
44.595.960.544
27.230.422.000
35.826.800.819
13.153.739.587
48.980.540.406
40.845.633.000
35.826.800.819
17.538.319.449
53.365.120.268
54.460.844.000
35.826.800.819
21.922.899.312
57.749.700.131
68.076.055.000
35.826.800.819
26.307.479.174
62.134.279.993
81.691.266.000
35.826.800.819
30.692.059.036
66.518.859.855
95.306.477.000
35.826.800.819
35.076.638.898
70.903.439.717
108.921.688.000
35.826.800.819
39.461.218.761
75.288.019.580
122.536.899.000
35.826.800.819
43.845.798.623
79.672.599.442
136.152.110.000
Universitas Sumatera Utara
160.000.000.000 biaya tetap
140.000.000.000
biaya variabel
harga (Rp)
120.000.000.000
biaya produksi
100.000.000.000
penjualan
80.000.000.000 60.000.000.000 40.000.000.000 20.000.000.000 0
10
20
30
40
50
60
70
80
kapasitas produksi (%) Gambar LE. 4 Grafik BEP
Universitas Sumatera Utara
90 100
Tabel LE 12. Data Perhitungan IRR Thn
Laba sebelum pajak
Pajak
Laba Sesudah pajak
Depresiasi
0
-
-
-
-
16.926.353.167
39.553.157.391
1
56.479.510.558
Net Cash Flow
P/F pada i = 45%
-139.953.771.861
1
11.761.988.372
51.315.145.763
0,6897
2
62.127.461.614
18.620.738.484
43.506.723.130
11.761.988.372
55.268.711.502
0,4756
3
68.340.207.775
20.484.562.333
47.855.645.443
11.761.988.372
59.617.633.815
0,3280
4
75.174.228.553
22.534.768.566
52.639.459.987
11.761.988.372
64.401.448.359
0,2262
5
82.691.651.408
24.789.995.422
57.901.655.986
11.761.988.372
69.663.644.358
0,1560
6
90.960.816.549
27.270.744.965
63.690.071.584
11.761.988.372
75.452.059.956
0,1076
7
100.056.898.204
29.999.569.461
70.057.328.743
11.761.988.372
81.819.317.115
0,0742
8
110.062.588.024
33.001.276.407
77.061.311.617
11.761.988.372
88.823.299.989
0,0512
9
121.068.846.826
36.303.154.048
84.765.692.778
11.761.988.372
96.527.681.150
0,0353
10
133.175.731.509
39.935.219.453
93.240.512.056
11.761.988.372
105.002.500.428
0,0243
IRR = 45 +
8.586.532.762 x (46 – 45) = 45,43% 8.586.532.762 (11.579.496.021)
Universitas Sumatera Utara