LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA. 1ton

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Kapasitas produksi CaCl2 = 30.000 ton/tahun 1 tahun

=

330 hari kerja

1 hari

=

24 jam kerja

Kapasitas tiap jam =

30.000

ton ton hari 1.000kg x x x tahun 330hari 24 jam 1ton

= 3787,878 kg / jam

Kemurnian dari CaCl2 adalah 94%, maka : Jumlah CaCl2

= 94% x 3787,878 kg / jam = 3560,606 kg/jam

A.1

Penentuan Komposisi Bahan Baku

Komposisi batu kapur :

A.2

•

98,9% CaCO3

: 3183,854 kg/jam

•

0,95% MgCO3

:

30,583 kg/jam

•

0,15% FeCl3

:

4,829 kg/jam

Total

: 3219,266 kg/jam

Perhitungan Neraca Massa

A.2.1 Tangki Pelarutan (DT-01) Fungsi : Untuk melarutkan Asam Klorida (HCl) dalam air. (2) H2O(l)

HCl(aq) 37% H2O(l) 63%

(1)

DT-01

(3)

HCl(aq) 30% H2O(l) 70%

Gambar LA.1 Aliran Proses pada Tangki Pelarutan

Universitas Sumatera Utara

Neraca Massa Total : F1 + F2

= F3

4231,895 + 987,442 = 7829,004 7829,004 kg/jam = 7829,004 kg/jam

Neraca Massa Komponen : HCl :

1 FHCl

= 6347,841 kg/jam x 37% = 2348,701 kg/jam

FH1 2O

= 6347,841 – 2348,701 = 3999,140 kg/jam

H2O :

3 FHCl

1 = FHCl

= 2348,701 kg/jam

FH3 2O

= 2348,701 kg/jam x

7 3

= 5480,303 kg/jam

FH2 2O

= FH3 2O − FH1 2O = 5480,303 – 3999,140 = 1481,163 kg/jam

Tabel LA.1 Neraca Massa pada Tangki Pelarutan (DT-01) Komponen HCl H2O subtotal total

Masuk (kg/jam) Alur 1 Alur 2 2348,701 3999,140 1481,163 6347,841 1481,163 7829,004

Keluar (kg/jam) Alur 3 2348,701 5480,303 7829,004 7829,004


A.2.2 Pencampur (R-01) Fungsi : Untuk mencampur CaCO3 dan MgCO3 dengan HCl. HCl(aq) 30% H2O(l) 70% CaCO3(s) MgCO3(s) FeCl3(s)

(3)

CO2(g)

(6)

(5)

CaCO3(s) MgCO3(s) FeCl3(s) HCl(aq) MgCl2(s) CaCl2(s) H2O(l)

(7)

R-01

Gambar LA.2 Aliran Proses pada Pencampur Reaksi yang terjadi di dalam Pencampur : I.

CaCO3(s)

+

2 HCl(aq)



CaCl2(s)

+

H2O(l) +

CO2(g)

II.

MgCO3(s)

+

2 HCl(aq)



MgCl2(s)

+

H2O(l)

CO2(g)

+

Untuk reaksi I : X CaCO3 = 0,99 (William, dkk, 2002)

3183,854 kg = 31,810 kmol 100,09kg/kmol r1 = 99% . 31,810 = 31,492 kmol

N CaCO3 =

Mis : F1HCl mula-mula = y1 * Mr HCl = B1HCl / XCaCO3 * Mr HCl CaCO3(s) +

2 HCl(aq)

M:

31,810

y1

B :

31,492

62,984

S:

0,318

y1 – 62,984



CaCl2(s) -

+

H2O(l) +

CO2(g)

-

-

31,492

31,492

31,492

31,492

31,492

31,492

Untuk reaksi II : X MgCO3 = 0,90 (Medjell, 1994)

30,583 kg = 0,364 kmol 84kg/kmol r2 = 90% . 0,364 = 0,328 kmol

N MgCO3 =


Mis : F2HCl mula-mula = y2 * Mr HCl = B2HCl / XMgCO3 * Mr HCl MgCO3(s)

+



2 HCl(aq)

MgCl2(s)

+

H2O(l) +

CO2(g)

M : 0,364

y2

-

B : 0,328

0,655

0,328

0,328

0,328

0,328

0,328

0,328

S :

0,036

y2 - 0,655

-

-

Dari kedua reaksi di atas diperlukan total jumlah HCl mula- mula sebanyak : 1 3 = FHCl FHCl

= F1HCl mula-mula + F2HCl mula-mula = (B1HCl / XCaCO3 * Mr HCl) + (B2HCl / XMgCO3 * Mr HCl) = (62,984/ 0,99 * 36,5) + (0,655/ 0,9 * 36,5) = 2322,137 + 26,564 = 2348,701 kg/jam

Neraca Massa Total: F5 +

F3

=

F6

+

F7

3219,266 + 7829,004 = 1402,622 + 9645,648 11048,270 kg/jam =

11048,270 4 kg/jam

Neraca Massa Komponen: MgCO3:

7 5 FMgCO - . r2 . M r MgCO 3 = FMgCO 3 3

= 30,583 – 0,328 . 84 = 3,058 kg/jam FeCl3 :

7 5 FFeCl = FFeCl 3 3

= 4,829 kg/jam

CaCO3 :

7 5 FCaCO = FCaCO - . r1 . M r CaCO 3 3 3

= 3183,854 – 31,492 . 100,09 = 31,839 kg/jam HCl :

7 FHCl

3 - 2. r1 . M r HCl - 2. r2 . M r HCl = FHCl

= 2348,701 – 2 . 31,492 . 36,5 – 2 . 0,328 . 36,5 = 25,879 kg/jam CO2 :

6 FCO 2

= r1 . M r CO 2 + r2 . M r CO 2 = 31,492 . 44 + 0,328 . 44


= 1402,622 kg/jam 7 FCaCl = r1 . M r CaCl 2 2

CaCl2 :

= 31,492 . 110,99 = 3495,276 kg/jam 3 FH7 2 O = FH2O + r1 . M r H 2 O + r2 . M r H 2 O

H2O :

= 5480,303 + 31,492. 18,016 + 0,328. 18,016 = 6052,563 kg/jam Tabel LA.2 Neraca Massa pada Pencampur (R-01) Masuk (kg/jam) Alur 5 Alur 3 3183,854 30,583 4,829 2348,701

Komponen CaCO3 MgCO3 FeCl3 HCl MgCl2 CaCl2 H2O CO2 Subtotal Total

5480,303 3219,266 7829,004 11048,270

Keluar (kg/jam) Alur 7 Alur 6 31,839 3,058 4,829 25,879 31,205 3495,276 6053,563 1402,622 9645,648 1402,622 11048,270

A.2.3 Tangki Pelarutan (DT-02) Fungsi : Untuk melarutkan Ca(OH)2 dalam air. (9) H2O(l) (8) Ca(OH)2(s)

DT-02

(10)

Ca(OH)2(aq) 20% H2O(l) 80%

Gambar LA.3 Aliran Proses pada Tangki Pelarutan

Neraca Massa Total: F8 +

F9

= F10

53,858 + 215,434 = 269,292


269,292 kg/jam

= 269,292 kg/jam

Neraca Massa Komponen: 8 10 = FCa(OH) = 53,858 kg/jam Ca(OH)2 : FCa(OH) 2 2

FH3 2O

H2O :

= FH3 2O

= 215,434 kg/jam

Tabel LA.3 Neraca Massa pada Tangki Pelarutan (DT-02) Masuk (kg/jam) Alur 8 Alur 9 53,858 215,434 53,858 215,434 269,292

Komponen Ca(OH)2 H2O subtotal total

Keluar (kg/jam) Alur 10 53,858 215,434 269,292 269,292

A.2.4 Reaktor Penetral (R-02) Fungsi : Untuk menetralkan MgCl2, FeCl3, dan sisa HCl Ca(OH)2(aq) 20% H2O(l) 80% CaCO3(s) MgCO3(s) FeCl3(s) HCl(aq) MgCl2(s) CaCl2(s) H2O(l)

(10) (7)

(11)

R-02

CaCO3(s) MgCO3(s) FeCl3(s) HCl(aq) MgCl2(s) CaCl2(s) H2O(l) Ca(OH)2(s) Mg(OH)2(s) Fe(OH)3(s)

Gambar LA.4 Aliran Proses pada Reaktor Penetral Reaksi yang terjadi di dalam Reaktor Penetral : I.

MgCl2(s) +

II.

2 HCl(aq)

III.

2 FeCl3(s)

+

2 Ca(OH)2(aq) 

CaCl2(s)

+



CaCl2(s)

+ 2 H2O(l)

Ca(OH)2(aq)

+ 3 Ca(OH)2(aq)

 3 CaCl2(s)

Mg(OH)2(s) + 2 Fe(OH)3(s)


Untuk reaksi I: X MgCl 2 = 0,70 (Elsner, 1998)

25,879 kg = 0,328 kmol 84 kg/kmol r1 = 70% . 0,328 = 0,229 kmol

N MgCl 2 =

Mis : F1Ca(OH)2 mula-mula = y1 * Mr Ca(OH)2 = B1Ca(OH)2 / XMgCl2 * Mr Ca(OH)2 MgCl2(s) +

Ca(OH)2(aq) 

CaCl2(s) +

Mg(OH)2(s)

M : 0,328

y1

-

-

B : 0,229

0,229

0,229

0,229

y1 – 0,229

0,229

0,229

S:

0,098

Untuk Reaksi II:

X HCl = 0,90 (Tutorvista, 2010) 25,879 kg = 0,709 kmol 36,5 kg/kmol r2 = 90% . 0,709 = 0,638 kmol

N HCl =

Mis : F2Ca(OH)2 mula-mula = y2 * Mr Ca(OH)2 = B2Ca(OH)2 / XHCl * Mr Ca(OH)2 2HCl(aq)

+

Ca(OH)2(aq)



CaCl2(s)

+

2H2O(l)

M:

0,709

y2

-

-

B :

0,638

0,319

0,319

0,638

S:

0,071

y2 – 0,319

0,319

0,638

Untuk Reaksi III: X FeCl3 = 0,9 (Wikianswers, 2010)

4,829 kg = 0,030 kmol 162,22 kg/kmol r3 = 90% . 0,030 = 0,027 kmol

N FeCl3 =

Mis : F3Ca(OH)2 mula-mula = y3 * Mr Ca(OH)2 = B3Ca(OH)2 / XFeCl3 * Mr Ca(OH)2


2FeCl3(s)

+



3Ca(OH)2(aq)

2CaCl2(s)

+ 3Fe(OH)3(s)

M:

0,020

y3

-

-

B :

0,027

0,040

0,027

0,040

S:

0,002

0,027

0,040

y3 – 0,040

Dari ketiga reaksi di atas diperlukan total jumlah Ca(OH)2 mula- mula sebanyak : 8 10 FCa(OH) = FCa(OH) = F1Ca(OH)2 mula-mula + F2Ca(OH)2 mula-mula + F3Ca(OH)2 mula-mula 2 2

= [(B1Ca(OH)2 / XMgCl2) + (B2Ca(OH)2 / XHCl) + (B3Ca(OH)2 / XFeCl3)] * MrCa(OH)2 = [(0,229/0,7) + (0,319/0,9) + (0,040/0,9)] * 74,1 = 24,281 + 26,269 + 3,309 = 53,858 kg/jam

Neraca massa total : F7 +

F10

=

9645,648 + 269,292 = 9914,910 kg/jam

=

F11 9914,910 9914,910 kg/jam

Neraca massa komponen : 7 = FCaCO = 31,839 kg/jam 3

CaCO3 :

11 FCaCO 3

MgCO3 :

11 7 FMgCO = FMgCO = 3,058 kg/jam 3 3

MgCl2 :

11 FMgCl 2

7 - . r1 . M r MgCl 2 = FMgCl 2

= 31,205 – 0,229 . 95,23 = 9,361 kg/jam FeCl3 :

11 FFeCl 3

7 - . r3 . M r FeCl 3 = FFeCl 3

= 4,829 – 0,027 . 162,220 = 0,483 kg/jam HCl :

11 FHCl

7 - r2 . M r HCl = FHCl

= 25,879 – 0,638 . 36,5 = 2,588 kg/jam


11 Ca(OH)2 : FCa(OH) 2

10 = FCa(OH) − r1 . M r Ca(OH) 2 − 2

= 53,858 – 0,229 . 74,1 -

1 3 r2 . M r Ca(OH) 2 − . r3 . M r Ca(OH) 2 2 2

1 3 . 0,638 . 74,1 - . 0,027 . 74,1 2 2

= 10,242 kg/jam Mg(OH)2 :

11 FMg(OH) = r1 . M r Mg(OH) 2 2

= 0,229 . 58,320 = 13,377 kg/jam Fe(OH)3 :

11 FFe(OH) = r3 . M r Fe(OH) 3 3

= 0,027 . 106,87 = 2,863 kg/jam FH112O

H2O :

= F 7 + F10 + r2 . M r H 2 O

= 6053,563 + 215,434 + 0,638 . 18,016 = 6280,493 kg/jam CaCl2 :

11 FCaCl 2

3 7 = FCaCl + r1 . M r CaCl 2 + r2 . M r CaCl 2 + . r3 . M r CaCl 2 2 2 = 3495,276 + 0,229 . 110,99 + 0,638 . 110,99 + 0,027 . 110,99 = 3560,606 kg/jam

Tabel LA.4 Neraca Massa pada Reaktor Penetral (R-02) Komponen CaCO3 MgCO3 FeCl3 HCl MgCl2 CaCl2 H2O Ca(OH)2 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Subtotal Total

Masuk (kg/jam) Alur 7 Alur 10 31,839 3,058 4,829 25,879 31,205 3495,276 6053,563 215,434 53,858

9645,648

269,292 9914,910

Keluar (kg/jam) Alur 11 31,839 3,058 0,483 2,588 9,361 3560,606 6280,493 10,242 13,377 2,863 9914,910 9914,910


A.2.5 Evaporator (FE-01) Fungsi : Untuk memekatkan CaCl2 dan mengurangi kadar air H2O (l)

CaCO3(s) MgCO3(s) FeCl3(s) (11) HCl(aq) MgCl2(s) CaCl2(s) H2O(l) Ca(OH)2(s) Mg(OH)2(s) Fe(OH)3(s)

(12)

FE-01

(13)


Gambar LA.5 Aliran Proses pada Evaporator

Asumsi : efisiensi penguapan air evaporator = 80 % Neraca Massa Total: F11

=

9914,910

=

9914,910 kg/jam =

F12 5024,394

+

F13

+ 4890,516

9914,910 kg/jam

Neraca Massa Komponen: CaCO3 :

13 11 FCaCO = FCaCO = 31,839 kg/jam 3 3

MgCO3:

13 11 = FMgCO = 3,058 kg/jam FMgCO 3 3

FeCl3 :

13 FFeCl 3

11 = FFeCl 3

= 0,438 kg/jam

HCl :

13 FHCl

11 = FHCl

= 2,588 kg/jam

CaCl2 :

13 FCaCl 2

Mg(OH)2 :

13 11 FMg(OH) = FMg(OH) = 13,377 kg/jam 2 2

Ca(OH)2 :

13 11 FCa(OH) = FCa(OH) = 10,242 kg/jam 2 2

MgCl2 :

13 FMgCl 2

Fe(OH)3 :

13 11 FFe(OH) = FFe(OH) = 2,863 kg/jam 3 3

H2O :

FH122O

11 = FCaCl 2

11 = FMgCl 2

= 3560,606 kg/jam

= 9,361 kg/jam

= 80 % . FH112O


= 80 % . 6280,493 = 5024,394 kg/jam

FH132O

= FH112O – FH122O = 6280,493 – 5024,394 = 1256,099 kg/jam

Tabel LA.5 Neraca Massa pada Evaporator (FE-01) Masuk (kg/jam) Alur 11 31,839 3,058 0,483 2,588 9,361 3560,606 6280,493 10,242 13,377 2,863 9914,910 9914,910

Komponen CaCO3 MgCO3 FeCl3 HCl MgCl2 CaCl2 H2O Ca(OH)2 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Subtotal Total

Keluar (kg/jam) Alur 12 Alur 13 31,839 3,058 0,483 2,588 9,361 3560,606 5024,394 1256,099 10,242 13,377 2,863 5024,394 4890,516 9914,910

A.2.6 Kristalisator (K-01) Fungsi : Untuk mengkristalkan CaCl2 CaCO3(s) MgCO3(s) FeCl3(s) (13) HCl(aq) MgCl2(s) CaCl2(s) H2O(l) Ca(OH)2(s) Mg(OH)2(s) Fe(OH)3(s)

H2O (l) (14)

K-01

(15)


Gambar LA.6 Aliran Proses pada Kristalisator

Asumsi : Tahap kristalisasi memisahkan senyawa terlarut dan 56,4% air dari alur masuk


Neraca Massa Total : F13

= F14

+ F15

4890,516 = 708,025 + 4182,491 4890,516 kg/jam = 4890,516 kg/jam



MgCO3:


FeCl3 :

15 FFeCl 3

13 = FFeCl 3

= 0,438 kg/jam

HCl :

15 FHCl

13 = FHCl

= 2,588 kg/jam

CaCl2 :

15 FCaCl 2

Mg(OH)2 :


Ca(OH)2 :


MgCl2 :

15 FMgCl 2

Fe(OH)3 :

15 13 = FFe(OH) = 2,863 kg/jam FFe(OH) 3 3

H2O :

FH142O

13 = FCaCl 2

13 = FMgCl 2

= 3560,606 kg/jam

= 9,361 kg/jam

= 56,4 % . FH132O = 56,4 % . 1256,099 = 708,025 kg/jam

FH152O

= FH132O

– FH142O

= 1256,099 – 708,025 = 548,074 kg/jam


Tabel LA.6 Neraca Massa pada Kristalisator (K-01) Komponen CaCO3 MgCO3 FeCl3 HCl MgCl2 CaCl2 H2O Ca(OH)2 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Subtotal Total

Masuk (kg/jam) Alur 13 31,839 3,058 0,483 2,588 9,361 3560,606 1256,099 10,242 13,377 2,863 4890,516 4890,516


A.2.7 Rotary Dryer (DE-01) Fungsi : Untuk mengeringkan produk CaCl2 CaCO3(s) MgCO3(s) FeCl3(s) HCl(aq) (15) MgCl2(s) CaCl2(s) H2O(l) Ca(OH)2(s) Mg(OH)2(s) Fe(OH)3(s)

H2O (l) (16)

DE-01

(17)


Gambar LA.7 Aliran Proses pada Dryer

Asumsi : efisiensi pengeringan = 72% dengan kadar air produk sebanyak 4% (Tradekey,2010)


Neraca Massa Total: F15

= F16

+ F17

= 263,091 + 2525,253 2788,345 2788,345 kg/jam = 2788,345 kg/jam



MgCO3:


FeCl3 :

17 FFeCl 3

15 = FFeCl 3

= 0,438 kg/jam

HCl :

17 FHCl

15 = FHCl

= 2,588 kg/jam

CaCl2 :

17 FCaCl 2

Mg(OH)2 :


Ca(OH)2 :


MgCl2 :

17 FMgCl 2

Fe(OH)3 :

17 15 = FFe(OH) = 2,863 kg/jam FFe(OH) 3 3

H2O :

FH162O

15 = FCaCl 2

15 = FMgCl 2

= 3560,606 kg/jam

= 9,361 kg/jam

= 72 % . FH152O = 72 % . 548,074 = 394,613 kg/jam

FH172O

= FH152O – FH162O = 548,074 – 394,613 = 153,461 kg/jam


Tabel LA.7 Neraca Massa pada Rotary Dryer (DE-01) Masuk (kg/jam) Alur 15 31,839 3,058 0,483 2,588 9,361 3560,606 548,073 10,242 13,377 2,863 4182,491 4182,491

Komponen CaCO3 MgCO3 FeCl3 HCl MgCl2 CaCl2 H2O Ca(OH)2 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Subtotal Total


A.2.8 Rotary Cooler (RC-01) Fungsi : Untuk menurunkan panas dalam produk CaCl2 CaCO3(s) MgCO3(s) FeCl3(s) HCl(aq) (17) MgCl2(s) CaCl2(s) H2O(l) Ca(OH)2(s) Mg(OH)2(s) Fe(OH)3(s)

RC-01

(18)


Gambar LA.7 Aliran Proses pada Rotary Cooler

Neraca Massa Total:

F17

= F18

3787,878 kg/jam = 3787,878 kg/jam




MgCO3:


FeCl3 :

18 FFeCl 3

17 = FFeCl 3

= 0,438 kg/jam

HCl :

18 FHCl

17 = FHCl

= 2,588 kg/jam

CaCl2 :

18 FCaCl 2

Mg(OH)2 :


Ca(OH)2 :


MgCl2 :

18 FMgCl 2

Fe(OH)3 :


H2O:

FH182O

17 = FCaCl 2

17 = FMgCl 2

= FH172O

= 3560,606 kg/jam

= 9,361 kg/jam

= 153,461 kg/jam

Tabel LA.8 Neraca Massa pada Rotary Cooler (RC-01) Komponen CaCO3 MgCO3 FeCl3 HCl MgCl2 CaCl2 H2O Ca(OH)2 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Subtotal Total

Masuk (kg/jam) Alur 17 31,839 3,058 0,483 2,588 9,361 3560,606 153,461 10,242 13,377 2,863 3787,878 3787,878

Keluar (kg/jam) Alur 18 31,839 3,058 0,483 2,588 9,361 3560,606 153,461 10,242 13,377 2,863 3787,878 3787,878


A.2.9 Screening (SC-01) Fungsi : Mengayak bahan yang keluar dari rotary dryer agar mempunyai diameter partikel yang seragam.



(19) (18)

(21)

SC-01


Gambar LA.9 Aliran Proses pada SC-01 Asumsi : Fraksi terayak = 99%

Neraca Massa Total: = F19

F18

+ F 21

3787,878 = 37,879 + 3749,999 3787,878 kg/jam = 3787,878 kg/jam


21 18 FCaCO = 0,99 × FCaCO = 31,520 kg/jam 3 3 19 18 = 0,01 x FCaCO = 0,318 kg/jam FCaCO 3 3

MgCO3:

21 18 FMgCO = 0,99 × FMgCO = 3,028 kg/jam 3 3 19 18 FMgCO = 0,01 × FMgCO = 0,031 kg/jam 3 3

FeCl3 :

HCl :

21 FFeCl 3

18 = 0,99 × FFeCl 3

= 0,478 kg/jam

19 FFeCl 3

18 = 0,01 × FFeCl 3

= 0,005 kg/jam

21 FHCl

18 = 0,99 × FHCl

= 2,562 kg/jam


CaCl2 :

Mg(OH)2 :

19 FHCl

18 = 0,01 × FHCl

= 0,026 kg/jam

21 FCaCl 2

18 = 0,99 × FCaCl 2

= 3525,000 kg/jam

19 FCaCl 2

18 = 0,01 × FCaCl 2

= 36,606 kg/jam

21 18 FMg(OH) = 0,99 × FMg(OH) = 13,243 kg/jam 2 2 19 18 FMg(OH) = 0,01 × FMg(OH) = 0,134 kg/jam 2 2

Ca(OH)2 :

21 18 FCa(OH) = 0,99 × FCa(OH) = 10,140 kg/jam 2 2 19 18 FCa(OH) = 0,01 × FCa(OH) = 0,102 kg/jam 2 2

MgCl2 :

Fe(OH)3 :

21 FMgCl 2

18 = 0,99 × FMgCl 2

= 9,268 kg/jam

19 FMgCl 2

18 = 0,01 × FMgCl 2

= 0,094 kg/jam

21 18 FFe(OH) = 0,99 × FFe(OH) = 2,835 kg/jam 3 3 19 18 = 0,01 × FFe(OH) = 0,029 kg/jam FFe(OH) 3 3

H2O :

FH212O

= 0,99 × FH182O

= 151,926 kg/jam

FH192O

= 0,01 × FH182O

= 1,535 kg/jam

Tabel LA.9 Neraca Massa SC-01 Masuk (kg/jam) Komponen Alur 18 CaCO3 31,839 MgCO3 3,058 FeCl3 0,483 HCl 2,588 MgCl2 9,361 CaCl2 3560,606 H2O 153,461 Ca(OH)2 10,242 Mg(OH)2 13,377 Fe(OH)3 2,863 Subtotal 3787,878 Total 3787,878

Keluar (kg/jam) Alur 19 Alur 21 0,318 31,520 0,031 3,028 0,005 0,478 0,026 2,562 0,094 9,268 35,606 3525,000 1,535 151,926 0,102 10,140 0,134 13,243 0,029 2,835 37,879 3749,999 3787,878


A.2.10 Ball Mill (BM-01) Fungsi : Menghancurkan bahan yang tidak lolos dari screening CaCO3(s) MgCO3(s) FeCl3(s) HCl(aq) MgCl2(s) CaCl2(s) H2O(l) Ca(OH)2(s) Mg(OH)2(s) Fe(OH)3(s)

CaCO3(s) MgCO3(s) FeCl3(s) HCl(aq) (19) (20) MgCl2(s) CaCl2(s) BM-01 H2O(l) Ca(OH)2(s) Mg(OH)2(s) Fe(OH)3(s) Gambar LA.10 Aliran Proses pada Ball Mill (BM-01)

Neraca Massa Total:

F19

= F 20

37,879 kg/jam

= 37,879 kg/jam



MgCO3:


FeCl3 :

20 FFeCl 3

19 = FFeCl 3

= 0,005 kg/jam

HCl :

20 FHCl

19 = FHCl

= 0,026 kg/jam

CaCl2 :

20 FCaCl 2

Mg(OH)2 :


Ca(OH)2 :


MgCl2 :

20 FMgCl 2

Fe(OH)3 :


H2O :

FH202O

19 = FCaCl 2

19 = FMgCl 2

= FH192O

= 35,606 kg/jam

= 0,094 kg/jam

= 1,535 kg/jam


Tabel LA.10 Neraca Massa pada BM-01 Komponen CaCO3 MgCO3 FeCl3 HCl MgCl2 CaCl2 H2O Ca(OH)2 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Total

Masuk (kg/jam) Alur 19 0,318 0,031 0,005 0,026 0,094 35,606 1,535 0,102 0,134 0,029 37,879

Keluar (kg/jam) Alur 20 0,318 0,031 0,005 0,026 0,094 35,606 1,535 0,102 0,134 0,029 37,879


LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Basis Perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan operasi

: KJ/ jam

Temperatur Referensi

: 250C

Kapasitas produk

: 30.000 ton/tahun

LB.1 Perhitungan Kapasitas Panas a)

Data perhitungan Cp Cp x,T = a + bT + cT2 + dT3 + eT4

Tabel LB.1 Nilai konstanta untuk ∫CpdT (KJ/mol.OC) Komponen 103A H2O 33,46 Gas CO2 36,11 Udara 28,94 HCl 29,13 Cair H2O 75,4 CaCO3 82,34 Padat MgCl2 72,4 Ca(OH)2 89,5 Sumber : Felder,R.M.&Rosseau, R.W, 2005 Fasa

b)

105B 0,688 4,233 0,4147 -0,1341 4,975 1,58 -

108C 0,7604 -2,887 0,319 0,9715 -12,87 -

1012D -3,593 7,464 -1,965 -4,335 -

Nilai Cp untuk perhitungan neraca energi

Tabel LB.2 Nilai Cp untuk perhitungan neraca energi Fasa Komponen Cp ( kJ/mol.OC) Gas Steam 3,47.10-3+1,45.10-6T+0,121-8T3 MgCO3 16,9 Padat CaCl2 16,9 + 0,00386 T Mg(OH)2 18,2 Sumber : Reid, 1977 ; Perry, 1999 c)

Perhitungan Cp dengan menggunakan metode estimasi Perhitungan estimasi kapasitas panas padatan dengan menggunakan hukum

Kopp (Perry, 1999) : Cp = ∑𝐧𝐧𝐢𝐢=𝟏𝟏 𝐍𝐍𝐍𝐍 . ∆𝐄𝐄𝐄𝐄

Dimana : Cp

= Kapasitas panas (kJ/mol.OC)

n

= Jumlah unsur atom yang berbeda dalam suatu senyawa


Ni

= Jumlah unsur atom i dalam senyawa

∆Ei

= Nilai konstribusi unsur atom i pada tabel LB.4 (kJ/kmol.OC)

Tabel LB.3 Kontribusi unsur atom urntuk estimasi kapasitas panas padatan Komponen ∆E (kJ/kmol.OC) C 10,89 H 7,56 O 13,42 Fe 29,08 Cl 14,69 Sumber : Perry, 1999 1.

Menghitung Cp FeCl3 pada suhu 28OC : Cp

= ∆EFe + 3∆ECl = 29,08 + 3.(14,69) = 73,15 kJ/kmol.K

2.

Menghitung Cp Fe(OH)3 pada suhu 28OC : Cp

= ∆EFe + 3∆EO + 3∆EH = 29,08 + 3.(13,42) + 3.(7,56) = 92,02 kJ/kmol.K

LB.2 Data Panas Pembentukan untuk tiap senyawa Tabel LB.4

Nilai ∆Hf untuk tiap senyawa Komponen ∆Hf (kkal/kmol) CO2 -94,052 Udara 0 HCl -39,85 H2O -68,3174 CaCO3 -289,5 MgCl2 -153,22 Ca(OH)2 -235,58 MgCO3 -261,7 CaCl2 -190,6 Mg(OH)2 -221,9 FeCl3 -96,4 Fe(OH)3 -197,3 Sumber : Perry, 1999


LB.3 Data Panas Pelarutan untuk tiap senyawa Tabel LB.5 Panas pelarutan Komponen ∆Hpelarutan (kJ/kmol) HCl 74,8 Ca(OH)2 16,2 FeCl3 -31,7 MgCl2 -8,68 CaCl2 82,9 Sumber : Martinez, 1995 ; Perry, 1999

LB.4 Perhitungan Neraca Energi Neraca panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut: Perhitungan panas yang masuk dan keluar: T

Qi = Hi =

∫ n.C

p

.dT

(Smith&VanNess,1975)

T1 = 25° C

Persamaan untuk menghitung kapasitas panas (Reklaitis, 1983) : Cp = a + bT + cT 2 + dT 3

Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi : T2

∫ CpdT

= a (T2 − T1 ) +

T1

b c 3 d 4 2 2 3 4 (T2 − T1 ) + (T2 − T1 ) + (T2 − T1 ) 2 3 4

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

Tb

T2

T1

T1

Tb

∫ CpdT = ∫ Cpl dT + ∆H Vl + ∫ Cp v dT

Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi : T

T

2 2 dQ = r∆H r (T ) + N ∫ CpdTout − N ∫ CpdTin dt T1 T1


B1.

Tangki Pelarutan HCl (DT-01) H2O

HCl 37% H2O 63% •

(2)

(1)

28oC

DT-01

30oC

(3) 29,694oC

HCl 30% H2O 70%

Kondisi Masuk:

- Alur masuk

= Alur 1 dan Alur 2

- Komponen masuk

= HCl dan H2O

- Temperatur referensi= 25oC - Temperatur alur 1

= 30oC

- Temperatur alur 2

= 28oC

Kalor yang masuk ke reaktor dapat dihitung dengan: dQ dT

=n ∫Cp dT

Untuk HCl: QHCl

= (2348,701:36,5)x[29,13x10-3x(30-25) – 0,1341x10-5/2x(302-252) + 0,9714x108

/3x(303-253) – 4,335x10-12](304-254)]

Untuk perhitungan H2O digunakan cara yang sama dengan perhitungan HCl. Tabel LB.6 Panas alur 1 pada T = 30oC Komponen HCl H2O Jumlah

m (kg/jam)

n (kmol/jam)

2348.701 3999.140

64.348 221.977

∫Cp dT (kJ/kmol) 145.502 377.000

∑H = n ∫Cp dT (kJ/jam) 9362.758 83685.379 93048,137

Tabel LB.7 Panas alur 2 pada T = 28oC Komponen H2O Jumlah

m (kg/jam) 1481,163

n (kmol/jam) 82,214

∫Cp dT (kJ/kmol) 226,200

∑H = n ∫Cp dT (kJ/jam) 18596,751 18596,751


•

Kondisi Keluar

- Alur keluar

= Alur 3

- Komponen keluar

= HCl dan air

- Temperatur referensi= 25oC Diketahui ΔH pelarutan HCl adalah 74,8 kJ/kmol �� 𝐍𝐍𝐢𝐢 𝐱𝐱 � 𝐂𝐂𝐂𝐂 𝐝𝐝𝐝𝐝� + 𝚫𝚫𝐇𝐇 𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩 𝐱𝐱 𝐍𝐍𝐇𝐇𝐇𝐇𝐇𝐇 = �� 𝐍𝐍𝐢𝐢 𝐱𝐱 � 𝐂𝐂𝐂𝐂 𝐝𝐝𝐝𝐝� 𝐢𝐢𝐢𝐢

𝐨𝐨𝐨𝐨𝐨𝐨

o

Dengan menggunakan trial error, diperoleh temperatur keluar sebesar 29,694 C Tabel LB.8 Panas alur 3 pada T = 29,694oC

HCl

2348,701

n (kmol/jam) 64,348

H2O Jumlah

5480,303

304,191

Komponen

B2.

m (kg/jam)

∫Cp dT ∑H = n ∫Cp dT (kJ/kmol) (kJ/jam) 136,606 8790,306 353,948

107667,812 116458,118

Reaktor Asam (R-01)

HCl 30% H2O 70%

Saturated Steam 99,6oC, 1 bar (3) (6) o

29,694 C CaCO3 MgCO3 (5) FeCl3 30oC

CO2

o

32 C (7)

R-01 32oC Kondensat 99,6oC, 1 bar

CaCO3 MgCO3 FeCl3 HCl MgCl2 CaCl2 H2O

Reaksi yang terjadi: CaCO3

+

2 HCl



CaCl2

+

H2O +

CO2

MgCO3

+

2 HCl



MgCl2 +

H2O +

CO2

R1

= 31,492 kmol/jam

R2

= 0,328 kmol/jam

∆HR1 (250C, 1atm) = ∆Hf CaCl2 + ∆Hf H2O + ∆Hf CO2 - ∆Hf CaCO3 -2.∆Hf HCl


= 67,909 kJ/kmol ∆H R2 (25 C, 1atm) = ∆Hf MgCl2+ ∆Hf H2O + ∆Hf CO2 - ∆Hf MgCO3 -2.∆Hf HCl 0

= 107,992 kJ/kmol • Kondisi Masuk - Alur masuk

= Alur 3 dan Alur 5

- Komponen masuk

= CaCO3, MgCO3, FeCl3, HCl, H2O


= 29,694oC

- Temperatur alur 4

= 30oC

Pada Tabel LB.8 diketahui bahwa panas alur 3 adalah 116458,118 kJ/jam Tabel LB.9 Panas alur 5 pada T = 30oC n Komponen m (kg/jam) (kmol/jam)

∫Cp dT (kJ/kmol)

∑H = n ∫Cp dT (kJ/jam)

CaCO3

3183,854

31,810

418,053

13298,217

MgCO3

30,583

0,364

84,500

30,765

FeCl3 Jumlah

4,829

0,030

365,750

10,888 13339,870

•

Kondisi Keluar

- Alur keluar

= Alur 6 dan Alur 7

- Komponen keluar

= CaCO3, MgCO3, FeCl3, HCl, H2O, MgCl2, CaCl2, CO2


= 32oC

- Temperatur alur 7

= 32oC

Tabel LB.10 Panas alur 6 pada T = 32oC m n Komponen (kg/jam) (kmol/jam) CO2 1402,622 31,878 Jumlah


∑H = n ∫Cp dT (kJ/jam) 8321,727 8321,727


Tabel LB.11 Panas alur 7 pada T = 32oC ∫Cp dT (kJ/kmol)


m (kg/jam)

n (kmol/jam)

CaCO3 MgCO3 FeCl3 HCl

31,839 3,058 4,829 25,879

0,318 84,000 0,030 0,709

585,570 118,300 512,050 203,697

186,272 9937,200 15,243 144,424

MgCl2 CaCl2 H2O Jumlah

31,205 3495,276 6053,563

0,328 31,492 336,010

509,952 119,070 527,800

167,101 3749,732 177346,278 191546,251

Komponen

dQ/dT = 191546,251+ 8321,727- 13339,870- 116458,118+(31,492x67,909)+ (0,328x107,992) = 72244,002 kJ/jam Sebagai media pemanas, dibutuhkan saturated steam yang masuk pada 1 bar dan 99,6oC. Kondensat keluar pada suhu 99,6oC dan tekanan 1 bar. Jumlah steam yang dibutuhkan, dimana λ adalah 2257,9 kJ/kg:

B3.

m

=

dQ / dT λ

m

=

72244,002 kJ/jam = 32,756 kg/jam 2257,9 kJ/kg

Tangki Pelarutan Ca(OH)2 (DT-02) H2O (9) 28oC Ca(OH)2

•

(8) 30oC

(10)

DT-02

26,012oC

Ca(OH)2 20% H2O 80%

Kondisi Masuk:

- Alur masuk

= Alur 1 dan Alur 2

- Komponen masuk

= Ca(OH)2 dan H2O


= 30oC

- Temperatur alur 9

= 28oC


Tabel LB.12 Panas pada alur 8 pada T = 30oC Komponen

m (kg/jam)

n (kmol/jam)

53,858

1,224

Ca(OH)2


Jumlah

∑H = n ∫Cp dT (kJ/jam) 547,760 547,760

Tabel LB.13 Panas pada alur 9 pada T = 28oC n ∫Cp dT ∑H = n ∫Cp dT Komponen m (kg/jam) (kmol/jam) (kJ/kmol) (kJ/jam) H2O 215,434 2,016 226,200 455,986 Jumlah 455,986 •

Kondisi Keluar:

- Alur keluar

= Alur 10

- Komponen keluar

= Ca(OH)2 dan H2O

- Temperatur referensi= 25oC Diketahui ΔH pelarutan Ca(OH)2 adalah 16,2 kJ/kmol �� 𝐍𝐍𝐢𝐢 𝐱𝐱 � 𝐂𝐂𝐂𝐂 𝐝𝐝𝐝𝐝� + 𝚫𝚫𝐇𝐇 𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩 𝐱𝐱 𝐍𝐍𝐂𝐂𝐂𝐂(𝐎𝐎𝐎𝐎)𝟐𝟐 = �� 𝐍𝐍𝐢𝐢 𝐱𝐱 � 𝐂𝐂𝐂𝐂 𝐝𝐝𝐝𝐝� 𝐢𝐢𝐢𝐢

o

Dengan menggunakan trial error,diperoleh temperatur keluar sebesar 26,012 C. Tabel LB.14 Panas pada alur 10 pada T = 26,012oC n ∫Cp dT Komponen m (kg/jam) (kmol/jam) (kJ/kmol) Ca(OH)2 53,858 1,224 90,597 H2O 215,434 11,958 76,324 Jumlah

𝐨𝐨𝐨𝐨𝐨𝐨

∑H = n ∫Cp dT (kJ/jam) 110,895 912,682 1023,577


B4.

Reaktor Penetral (R-02) Ca(OH)2 20% H2O 80% CaCO3 MgCO3 FeCl3 HCl MgCl2 CaCl2 H2O

(10) o

26,012 C

R-02

o 32(7) C

o (11) 32 C

CaCO3 MgCO3 FeCl3 HCl MgCl2 CaCl2 H2O Ca(OH)2 Mg(OH)2 Fe(OH)3

Reaksi yang terjadi: MgCl2

+

2 Ca(OH)2



CaCl2

+

Mg(OH)2

HCl

+

Ca(OH)2



CaCl2

+

H2O

FeCl3

+

Ca(OH)2



CaCl2

+

Fe(OH)3

R1

= 0,229 kmol/jam

R2

= 0,638 kmol/jam

R3

= 0,027 kmol/jam

∆HR1 (250C, 1atm) = ∆Hf CaCl2 + ∆Hf Mg(OH)2 - ∆Hf MgCl2 -∆Hf Ca(OH)2 = -99,161 kJ/kmol ∆HR2 (250C, 1atm) = ∆Hf CaCl2 + 2.∆Hf H2O - 2.∆Hf HCl -∆Hf Ca(OH)2 = -50,019kJ/kmol ∆HR3 (250C, 1atm) = 3.∆Hf CaCl2 + 2.∆Hf Fe(OH)3 -2.∆Hf FeCl3 -3.∆Hf Ca(OH)2 = -297,742 kJ/kmol • Kondisi Masuk - Alur masuk

= Alur 7 dan Alur 10

- Komponen masuk

= CaCO3, MgCO3, FeCl3, HCl, H2O, MgCl2, CaCl2


= 32oC

- Temperatur alur 10 = 26,012oC Pada Tabel LB.11 diketahui bahwa panas alur 7 adalah 191546,251 kJ/jam Pada Tabel LB.14 diketahui bahwa panas alur 10 adalah 1023,577 kJ/jam • Kondisi Keluar - Alur keluar = Alur 11


- Komponen keluar

= CaCO3, MgCO3, FeCl3, HCl, H2O, MgCl2, CaCl2, Ca(OH)2, Mg(OH)2, Fe(OH)3

- Temperatur referensi= 25oC - Temperatur alur 11 = 32oC Tabel LB.15 Panas pada alur 11 pada T = 32oC ∫Cp dT (kJ/kmol)


m (kg/jam)

n (kmol/jam)

CaCO3

31,839

0,318

585,570

186,272

MgCO3

3,058

0,036

118,300

4,307

FeCl3 HCl

0,483 2,588

0,003 0,071

512,050 203,697

1,525 14,443

MgCl2

9,361

0,098

509,952

50,128

CaCl2

3560,606

32,080

119,070

3819,818

H2O

6280,493

348,606

527,800

183994,461

Ca(OH)2

10,242

0,138

626,500

86,594

Mg(OH)2

13,377

0,229

127,400

29,222

Fe(OH)3 Jumlah

2,863

0,027

644,140

17,256 188204,025

Komponen

dQ/dT = 188204,025-191546,251-1023,577+(-99,161*0,229)+(-50,019*0,638)-(279,742*0,027) = -4428,462 kJ/jam


B5.

Evaporator (FE-01)


Superheated Steam 150oC 1 bar

H2O (12) 115oC

(11)

FE-01

o

32 C

(13) 115oC

Saturated Steam 99,6oC 1 bar


• Kondisi Masuk - Alur masuk

= Alur 11

- Komponen masuk


- Temperatur referensi = 25oC - Temperatur alur 11 = 32oC Pada Tabel LB.15 diketahui panas pada alur 11 pada 32oC adalah 188204,025 kJ/jam •

Kondisi Keluar

- Alur keluar

= Alur 12 dan 13

- Komponen keluar


- Temperatur referensi= 25oC - Temperatur alur 12 = 115oC - Temperatur alur 13 = 115oC Tabel LB.16 Panas pada alur 12 pada T = 115oC Komponen H2O(g) Jumlah

m (kg/jam) 5024,394

n (kmol/jam) 278,885

m x ∆H VL ∫Cp dT ∑H = n ∫Cp dT (kJ/kmol) (kJ/jam) (kJ/jam) 3058,403 852942,908 11135715,154 852942,908 11135715,154



m (kg/jam)

n (kmol/jam)

∫Cp dT (kJ/kmol)


CaCO3

31,839

0,318

7659,450

2436,499

MgCO3

3,058

0,036

1521,000

55,372

FeCl3

0,483

0,003

6583,500

19,602

HCl

2,588

0,071

2617,937

185,622

MgCl2

9,361

0,098

6615,540

650,300

CaCl2

3560,606

32,080

1545,318

49574,453

H2O

1256,099

69,721

6786,000

473128,764

Ca(OH)2

10,242

0,138

8055,000

1113,351

Mg(OH)2

13,377

0,229

1638,000

375,712

Fe(OH)3

2,863

0,027

8281,800

221,866

Jumlah

527761,541

dQ/dT = 527761,541+ 852942,908+ 11135715,154- 188204,025 = 12328215,579 kJ/jam Sebagai media pemanas, dibutuhkan superheated steam yang masuk pada 1 bar dan 1500C. Saturated steam keluar pada suhu 99,6oC dan tekanan 1 bar. Jumlah steam yang dibutuhkan, dimana ∫CpdT steam = 3,47.10-3+1,45.10-6T+0,121-8T3 adalah : m

=

dQ / dT ∫ CpdT

m

=

12328215,579 kJ/jam 18,016 kg/kmol × = 637,310 kg/jam 348,504 kJ/kmol 1000gr/kg


B6.

Kristalisator (K-01) Udara Pendingin 5oC H2O (14) CaCO3 40oC MgCO3 (13) (15) K-01 FeCl3 o 115 C 40oC HCl MgCl2 CaCl2 Udara Pendingin H2O 30oC Ca(OH)2 Mg(OH)2 Fe(OH)3



= Alur 13

- Komponen masuk


- Temperatur referensi = 25oC - Temperatur alur 13 = 115oC Pada Tabel LB.17 diketahui panas pada alur 13 pada 115oC adalah 527761,541 kJ/jam • Kondisi Keluar - Alur keluar

= Alur 14 dan 15

- Komponen keluar

= CaCO3, MgCO3, FeCl3, HCl, H2O, MgCl2, CaCl2, Ca(OH)2, Mg(OH)2, Fe(OH)3 , H2O

- Temperatur referensi= 25oC - Temperatur alur 14 = 40oC - Temperatur alur 15 = 40oC Tabel LB.18 Panas pada alur 14 pada T = 40oC Komponen H2O(g) Jumlah

m n (kg/jam) (kmol/jam) 708,025 39,300


m x ∆HVL ∑H = n ∫Cp dT (kJ/jam) 19861,118 1703989,607 19861,118 1703989,607


Tabel LB.19 Panas pada alur 15 pada T = 40oC m (kg/jam)

Komponen

n (kmol/jam)

∫Cp dT (kJ/kmol)


-∆Hs*n

CaCO3

31,839

0,318

1257,278

399,945

MgCO3

3,058

0,036

253,500

9,229

FeCl3

0,483

0,003

1097,250

3,267

94,385

HCl

2,588

0,071

436,451

30,946

-5303,627

MgCl2

9,361

0,098

1093,703

107,510

853,444

CaCl2

3560,606

32,080

255,382

8192,754

-2659466,956

H2O

548,073

30,421

1131,000

34406,670

Ca(OH)2

10,242

0,138

1342,500

185,559

Mg(OH)2

13,377

0,229

273,000

62,619

Fe(OH)3 Jumlah

2,863

0,027

1380,300

36,978 43435,475

-2239,142

-2666061,896

dQ/dT = 43435,475 + 19861,118+1703989,607-2666061,896- 527761,541 = -1426537,238 kJ/jam Data operasi: a) Udara Tin

= 50C

Tout

= 300C

Hin

= 0,01 kg H2O/kg udara (asumsi)

b) Cairan Terlarut Laju Alir = 4890,516 kg/jam Tin

= 1150C

Tout

= 400C

Neraca Bahan GHin + LsXin = GHout + LsXout Dimana

:

G = Laju alir udara, kg/jam udara kering Ls = Laju alir zat padat, kg/jam H = Kelembaban udara, massa uap per satuan massa udara kering X = Kandungan kebasahan-bebas, massa air per satuan massa zat total


Dari persamaan di atas, maka: 0,01G + (4890,516× 0,26) 0,01G + 630,877

= GHout + (4890,516× 0,131) = GHout

(Pers. 1)

Neraca Panas out GH inG + L s H ins = GH out +Q G + Ls H s a) Entalpi Cairan Terlarut Hs = CpS(Ts-To)+XCpA(Ts-To) Dimana : Hs

= Entalpi cairan terlarut, kJ/kg

CpS = Kalor jenis cairan terlarut, kJ/kg0C CpA = Kalor jenis air, kJ/kg0C X

= Kandungan kebasahan-bebas, massa air per satuan massa zat total

Ts

= Suhu cairan terlarut, 0C

To

= Suhu referensi, 0C

i) Cairan Terlarut Masuk Hsin = CpS(Tsin-To)+XinCpA(Tsin-To) = 1,201 (115 - 0) + 0,26 × 4,186 (115 - 0) = 263,276 kJ/kg ii) Kristal Keluar Hsout = CpS(Tsout-To)+XoutCpA(Tsout-To) = 1,201 (40 - 0) + 0,131 × 4,186 (40 - 0) = 69,975 kJ/kg b) Entalpi Udara : HG = CS(TG-To) + Hλo Dimana : HG

= Entalpi udara, kJ/kg udara kering

H

= Kelembaban udara, massa uap per satuan massa udara kering

λo

= Kalor laten air pada suhu referensi, kJ/kg

CS

= Kalor lembab, 1,005 + 1,88H kJ/kg0C

TG


To



i) Udara Masuk HGin = CSin(TGin-To) + Hinλo = (1,005+1,88×0,01)×(5-0) + (0,01×2501,4) = 30,133 kJ/kg ii) Udara Keluar HGout = CSout(TGout-To) + Houtλo = (1,005+1,88Hout)×(30-0) + (Hout×2501,4) = 30,15+2557,8Hout

(Pers. 2)

Substitusi pers.2 dan pers.1 ke persamaan neraca panas G(30,133)+(4890,516×263,276)=G(30,15+2557,8xHout)+(4890,516×69,459)– 1426537,238 2371878,871 – 0,017G = 2557,8GHout 1581291,978 – 0,017G = 2557,8x(0,01G + 630,877) 25,595G G

= 758221,681 = 29623,820 bkg/jam udara

Hout diperoleh dari substitusi nilai G ke pers.1, maka: 0,01(29623,820) + 630,877 Hout

= (29623,8209)Hout = 0,031 kg air/kg udara


B7.

Rotary Dryer (DE-01) Superheated Steam 150oC (16) CaCO3 o 1 bar 110 C (15) MgCO3 o 40 C FeCl3 DE-01 HCl MgCl2 CaCl2 H2O Ca(OH)2 Saturated Steam Mg(OH)2 99,6oC Fe(OH)3 1 bar

H2O (g) (17) 110oC



= Alur 15

- Komponen masuk


- Temperatur referensi = 25oC - Temperatur alur 15 = 40oC Pada Tabel LB.19 diketahui panas pada alur 15 pada 40oC adalah 43435,475 kJ/jam • Kondisi Keluar - Alur keluar

= Alur 16 dan 17

- Komponen keluar

= CaCO3, MgCO3, FeCl3, HCl, H2O, MgCl2, CaCl2, Ca(OH)2, Mg(OH)2, Fe(OH)3 , H2O

- Temperatur referensi= 25oC - Temperatur alur 16 = 110oC - Temperatur alur 17 = 110oC


Tabel LB.20 Panas pada alur 16 pada T = 110oC Komponen H2O(g) Jumlah

m (kg/jam)

n (kmol/jam)

394,613

21,903

∫Cp dT (kJ/kmol)


3299,833

Tabel LB.21 Panas pada alur 17 pada T = 110oC m n ∫Cp dT Komponen (kg/jam) (kmol/jam) (kJ/kmol)

m x ∆H VL (kJ/jam)

72277,799 879986,990 72277,799 879986,990 ∑H = n ∫Cp dT (kJ/jam)

CaCO3

31,839

0,318

7227,911

2299,225

MgCO3

3,058

0,036

1436,500

52,295

FeCl3

0,483

0,003

6217,750

18,513

HCl MgCl2

2,588 9,361

0,071 0,098

2472,457 6244,653

175,307 613,842

CaCl2

3560,606

32,080

1458,647

46794,003

H2O

153,461

8,518

6409,000

54592,115

Ca(OH)2

10,242

0,138

7607,500

1051,498

Mg(OH)2

13,377

0,229

1547,000

354,839

Fe(OH)3

2,863

0,027

7821,700

209,540

Jumlah

106161,179

dQ/dT = 106161,179+ 72277,799+ 879986,990 – 43435,475 = 1014990,492 kJ/jam Sebagai media pemanas, dibutuhkan superheated steam yang masuk pada 1 bar dan 1500C. Saturated steam keluar pada suhu 99,6oC dan tekanan 1 bar. Jumlah steam yang dibutuhkan, dimana ∫CpdT steam = 3,47.10-3+1,45.10-6T+0,121-8T3 adalah : m

=

dQ / dT ∫ CpdT

m

=

1014990,92 kJ/jam 18,016 kg/kmol × = 52,470 kg/jam 348,504 kJ/kmol 1000gr/kg


B8.

Rotary Cooler (RC-01) Udara Pendingin 5oC

CaCO3 MgCO3 FeCl3 (17) HCl MgCl2 110oC CaCl2 H2O Ca(OH)2 Mg(OH)2 Fe(OH)3 •

RC-01

(18) 30oC

Udara Pendingin 5oC


Kondisi Masuk

- Alur masuk

= Alur 17

- Komponen masuk

= CaCO3, MgCO3, FeCl3, HCl, H2O, MgCl2, CaCl2, Ca(OH)2, Mg(OH)2, Fe(OH)

- Temperatur referensi = 25oC - Temperatur alur 17 = 110oC Pada Tabel LB.21 diketahui panas pada alur 17 pada 110oC adalah 106161,179 kJ/jam •

Kondisi Keluar

- Alur keluar

= Alur 18

- Komponen keluar

= CaCO3, MgCO3, FeCl3, HCl, H2O, MgCl2, CaCl2, Ca(OH)2, Mg(OH)2, Fe(OH)

- Temperatur referensi= 25oC - Temperatur alur 18 = 30oC



m (kg/jam)

n (kmol/jam)

∫Cp dT (kJ/kmol)


CaCO3

31,839

0,318

418,053

132,984

MgCO3

3,058

0,036

84,500

3,076

FeCl3

0,483

0,003

365,750

1,089

HCl

2,588

0,071

145,502

10,317

MgCl2

9,361

0,098

364,173

35,798

CaCl2

3560,606

32,080

85,031

2727,822

H2O

153,461

5,679

377,000

2140,983

Ca(OH)2

10,242

0,138

447,500

61,853

Mg(OH)2

13,377

0,229

91,000

20,873

Fe(OH)3 Jumlah

2,863

0,027

460,100

12,326 5147,121

dQ/dT = 5147,121- 106161,179 = -101014,058 kJ/jam Data operasi: a) Udara Tin

= 50C

Tout

= 300C

Hin

= 0,01 kg H2O/kg udara (asumsi)

b) Cairan Terlarut Laju Alir = 3787,878 kg/jam Tin

= 1100C

Tout

= 300C

Neraca Panas out GH inG + L s H ins = GH out +Q G + Ls H s Asumsi : tidak ada air yang menguap selama pendinginan dengan udara, sehingga Xin = Xout = 0,04 dan Hin = Hout = 0,01 kg H2O/kg udara (Pisecky, 1990) a) Entalpi Cairan Terlarut Hs = CpS(Ts-To)+XCpA(Ts-To)


Dimana : Hs

= Entalpi cairan terlarut, kJ/kg

CpS = Kalor jenis cairan terlarut, kJ/kg0C CpA = Kalor jenis air, kJ/kg0C X

= Kandungan kebasahan-bebas, massa air per satuan massa zat total

Ts


To


i) Cairan Terlarut Masuk Hsin = CpS(Tsin-To)+XinCpA(Tsin-To) = 0,313 (110 - 0) + 0,04 × 4,186 (110 - 0) = 52,849 kJ/kg ii) Kristal Keluar Hsout = CpS(Tsout-To)+XoutCpA(Tsout-To) = 0,313 (30 - 0) + 0,04 × 4,186 (30 - 0) = 14,413 kJ/kg b) Entalpi Udara : HG = CS(TG-To) + Hλo Dimana : HG

= Entalpi udara, kJ/kg udara kering

H

= Kelembaban udara, massa uap per satuan massa udara kering

λo

= Kalor laten air pada suhu referensi, kJ/kg

CS

= Kalor lembab, 1,005 + 1,88H kJ/kg0C

TG


To


i) Udara Masuk HGin = CSin(TGin-To) + Hinλo = (1,005+1,88×0,01)×(5-0) + (0,01×2501,4) = 30,133 kJ/kg ii) Udara Keluar HGout = CSout(TGout-To) + Houtλo = (1,005+1,88 ×0,01)×(30-0) + (0,01×2501,4) = 55,728 kJ/kg


Persamaan neraca panas : out GH inG + L s H ins = GH out +Q G + Ls H s G(30,133) + (3787,878 ×52,849) = G(55,728) + (3787,878 ×14,413) -101014,058 25,595 G

= 246604,937 G

B9.

= 9634,887 kg/jam udara

Kompressor (JC-01) (6) CO2 (g)

(22)

JC-01 o

T1 = 32 C P1 = 1 atm •

CO2 (l) o

T2 = 35 C P2 = 15 atm

Kondisi Masuk

- Alur masuk

= Alur 6

- Komponen masuk

= CO2

- Temperatur referensi = 25oC - Temperatur alur 6

= 32oC

Pada Tabel LB.10 diketahui panas pada alur 6 pada 32oC adalah 8321,727 kJ/jam •

Kondisi Keluar

- Alur keluar

= Alur 22

- Komponen keluar

= CO2

- Temperatur referensi= 25oC - Temperatur alur 22 = 35oC Tabel LB.23 Panas alur 22 pada T = 35oC n Komponen m (kg/jam) (kmol/jam) CO2 1402,622 31,878 Jumlah


∑H = n ∫Cp dT (kJ/jam) 11907,586 11907,586

dQ/dT = 11907,586- 8321,727 = 3585,859 kJ/jam


LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERLATAN C.1

Gudang Penyimpanan Bahan Baku Batu Kapur (TT-01)

Fungsi

: Menyimpan bahan baku batu kapur sebelum diproses

Bentuk bangunan

: Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap

Bahan konstruksi

: Dinding : beton

Jumlah

Lantai

: aspal

Atap

: asbes

: 1 unit

Kondisi Penyimpanan : Kondisi ruangan

: Temperatur : 30°C Tekanan

Kebutuhan

: 1 atm

: 15 hari

Perhitungan Desain Bangunan : Bahan baku batu kapur dimasukkan ke dalam karung besar. Digunakan 1 ikatan/karung memuat 20 kg bahan baku batu kapur. Diperkirakan bahan baku batu kapur terdapat ruang kosong berisi udara sebanyak 30%. Densitas bulk batu kapur = 2655 kg/m³

(Stoneville, 2010)

Jadi, 1 karung memuat : Volume batu kapur

=

20 kg

= 0,00753 m³

2655 kg/m³ Volume udara

= 30% (0,00753 m³) = 0,00226 m³

Volume total

= 0,00979 m³

Kebutuhan batu kapur = 3219,266 kg/jam

Banyak ikatan/karung yang perlu dalam 15 hari : Jumlah ikatan/karung =

3219,266 kg/jam x 24 jam/hari x 15 hari 20 kg/karung

= 57946,779 karung


Diambil 57947 karung, maka : Volume total karung tiap 15 hari = 57947 x 0,00979 = 567,466 m3 Faktor kosong ruangan = 20% dan area jalan dalam gudang = 20%; sehingga: Volume ruang yang dibutuhkan = (1,4) 567,466 = 794,452 m3

Bangunan diperkirakan dibangun dengan ukuran: Panjang (p) = lebar (l) = 2 x tinggi (t), sehingga: V=pxlxt 794,452 = 2t.(2t).(t) t = 5,834 m

Jadi ukuran bangunan gedung yang digunakan adalah : Panjang = 11,669 m

C.2

Lebar

= 11,669 m

Tinggi

= 5,834 m

Belt Conveyor (C-01) Fungsi

: mengangkut batu kapur menuju crusher (CR-01)

Jenis

: horizontal belt conveyor

Bahan konstruksi : carbon steel Kondisi operasi

: Temperatur Tekanan

= 30°C = 1 atm

Jarak angkut

: 10 m

Laju alir

: 3219,2655 kg/jam = 0,894 kg/s

Densitas

: 2655 kg/m3

Perhitungan daya : P = 0,0027 m0,82 L

(Peters & Timmerhaus, 1991)

dengan : m = laju alir (kg/s) L = jarak angkut (m) Maka : P = 0,0027 (0,894)0,82 10 = 0,025 kW = 0,033 hp Digunakan daya standar 1/4 hp


Belt Conveyer

Laju alir

Densitas kg/m3

Daya (hp)

(kg/jam)

Daya standar(hp)

C-01

0,894

2655

0,033

0.25

C-02

0,894

2655

0,033

0.25

C-03

0,015

2240

0,001

0.25

C-05

1,052

2058,690

0,038

0.25

C.3

Crusher (CR-01)

Fungsi

: Menggiling batu kapur menjadi butir-butiran halus.

Jenis

: roll crusher

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 3219,266 kg/jam = 0,894 kg/s

Perhitungan daya : Diperkirakan umpan batu kapur memiliki ukuran berkisar 5 – 20 mm, diambil ukuran (Da) = 15 mm. Pemecahan primer menggunakan roll crusher dengan ukuran produk yang dihasilkan ukuran (Db) = 0,15 mm Rasio = Da/Db = 15/0,15 = 100 Daya yang digunakan adalah :


P = 0,3 ms . R dengan : ms = laju umpan (kg/s) Maka : P = 0,3 (0,894). 100 = 26,827 kW = 35,976 Hp Digunakan daya standar 40 Hp.

C.4

Tangki Penyimpanan HCl (TT-02)

Fungsi

: Untuk menyimpan Asam Klorida

Bahan konstruksi

: 304 Stainless Steel

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Jenis Sambungan

: Double welded butt joints


Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi

:

− Temperatur

= 30oC

− Tekanan

= 1 atm

− Faktor Kelonggaran

= 20%

− Laju alir masuk (F)

= 6347,841 kg/jam

− Densitas Campuran

= 1062,785 kg/m3

− Kebutuhan perancangan

= 15 hari

Perhitungan : a. Ukuran Tangki Volume larutan (Vl)

= (6347,841/ 1062,785) x 15 x 24 = 2150,222 m3

Faktor kelonggaran

= 20 %

Volume tangki

= V1 x 1,2 = 2150,222 x 1,2 = 2580,266 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1 : 1 Volume Silinder

= π/4 x D2Hs = π/4 x D3

Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga: tinggi head (Hh) = 1/6 x D (Brownel & Young, 1959) = π/4 x D2Hh

Volume tutup (Vh) ellipsoidal

= π/4 x D2(1/6 D) = π/24 x D3 Vt = Vs + Vh Vt = (π/4 x D3) + (π/24 x D3)

(Brownell & Young, 1959)

Vt = 7π/24 x D3 𝟑𝟑

𝟐𝟐𝟐𝟐 𝑽𝑽𝒕𝒕

= �

𝟑𝟑

𝟐𝟐𝟐𝟐 𝒙𝒙 𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐,𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐

= �

𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃 𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭

= 11,208 m

= 441,265 in

Tinggi silinder (Hs)

=D

= 11,208 m

𝟕𝟕𝝅𝝅

𝟕𝟕𝝅𝝅


Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 x D = 1/6 x 11,208 m = 1,868 m Tinggi total tangki (HT)

= Hs + Hh

= 13,076 m

b. Tekanan design Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (Vl/Vt) x HT = (2150,222/2580,266) x 13,076 = 10,897 m = ρ x g x Hc

Phidrostatik

= 1062,785 x 9,8 x 10,897 = 113493,146 Pa = 113,493kPa Po = Tekanan Operasi

= 1 atm = 101,325 kPa

Faktor kelonggaran

= 100%

Pdesign

= (1+1) x (Phidrosatik + Po) = 2 x (214,818) = 429,636 kPa = 4,240 atm = 61,499 psi

c. Tebal dinding tangki (bagian silinder) Direncanakan menggunakan bahan konstruksi 304 stainless steel (Peters & Timmerhaus, 1991), diperoleh data : − Joint efficiency (E)

: 0,85

− Allowable stress (S)

: 18700 psia

− Corrosion Allowance (CA)

: 0,125 in/tahun

− Umur alat (n) direncanakan : 10 tahun − Tebal jaket (dt) Dimana :

=

𝑃𝑃 𝑥𝑥 𝐷𝐷

2.𝑆𝑆.𝐸𝐸−0,2 𝑃𝑃

+ 𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑥𝑥 𝑛𝑛 (Peters & Timmerhaus, 1991)

d

= tebal dinding tangki bagian silinder (in)

P

= tekanan desain (psi)

R

= jari – jari dalam tangki (in) = D/2

S

= Allowable working stress

CA

= Corrosion allowance

n

= umur alat yang direncanakan


E dt =

= efisiensi sambungan

61,499 × 441,265/2 + (0,125 × 10) = 2,419 𝑖𝑖𝑖𝑖 18700 × 0,85 − 0,6 × 61,499

Dipilih tebal dinding standar

= 2,5 in (Brownell & Young, 1959)

d. Tebal Dinding Head Direncanakan menggunakan bahan konstruksi 304 stainless steel plate (Peters & Timmerhaus, 1991), diperoleh data : − Joint efficiency (E)

: 0,85


: 18700 psia


: 0,125 in/tahun


dt =

=



d


P


R


S


CA


n


E


61,499 × 441,265 + (0,125 × 10) = 2,416 𝑖𝑖𝑖𝑖 2 × 18700 × 0,85 − 0,2 × 61,499


C.5



Pompa Tangki Penyimpanan HCl (P-01)

Fungsi

: Untuk memompa asam klorida dari TT-02 ke Tangki Pelarutan HCl (DT-01)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan Konstruksi

: Stainless Steel

Kondisi Operasi: − Tekanan

= 1 atm


− Temperatur

= 30oC

− Laju alir massa

= 2348,701 kg/jam

= 1,438 lbm/s

− Densitas campuran

= 1190 kg/m3

= 62,5 lbm/ft3

− Viskositas campuran

= 1,7 cP

= 0,001143 lbm/ft.s

− Laju alir volumetrik Q

= F/ρ = 1,438/62,5

= 0,0230 ft3/s = 0,0007 m3/s

Perhitungan: a. Perencanaan Pompa Untuk aliran turbulen (Nre >2100),


Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13 Untuk aliran laminar , Di,opt = 0,133 × Q0,4 × µ0,2 dengan : Di,opt = diameter optimum (m) Q

= laju volumetrik (m3/s)

(Peters & Timmerhaus, 1991) ρ

= densitas (kg/m3)

µ

= viskositas (cP)

Diameter pipa ekonomis, Di,opt: Di,opt

= 0,363 × Q0,45 × ρ0,13 = 0,363 (0,0007)0,45 (1190)0,13 = 0,0336 m

= 1,3219 in

Dari App. A.5-1, Geankoplis, 2003 dipilih pipa dengan spesifikasi: • Ukuran pipa nominal

= 1,5 in

• Schedule pipa

= 40

• Diameter dalam (ID)

= 1,61 in = 0,134 ft = 0,0414 m

• Diameter luar (OD)

= 1,9 in = 0,1583 ft = 0,0488 m

• Luas penampang dalam (Ai) = 0,01414 ft2

b. Pengecekan bilangan Reynold, NRE Kecepatan rata – rata, V: V = Q/Ai = 0,0230/0,01414

= 1,6275 ft/s


Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (62,5)(1,6275 )(0,134 ) = = 11946,865 μ 0,001143

Untuk pipa stainless steel, harga ε = 0,0000415 (Geankoplis, 2003) Pada NRE = 13922,693 dan ε/D = 0,000015/0,0355 = 0,0004 Diperoleh harga faktor fanning, f = 0,005 c. Menentukan Panjang Ekivalen Total Pipa, Σ L Kelengkapan pipa (Foust, 1980): − Panjang pipa lurus, L1 = 50 ft − 1 buah gate valve fully open (L/D= 13) L2 = 1 x 13 x 0,134 = 1,7442 ft − 2 buah elbow standar 90oC (L/D = 30) L3 = 2 x 30 x 0,134 = 8,05 ft − 1 buah sharp edge entrance (K= 0,5; L/D= 32) L4 = 1 x 32 x 0,134 = 4,293 ft − 1 buah sharp edge exit (K=1 ; L/D= 65) L5 = 1 x 65 x 0,134 = 8,721 ft ΣL

= L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 50 + 1,7442 + 8,05 + 4,293 + 8,721 = 72,808 ft

d. Menentukan Friksi, Σ F Σ F = (4 . f . V2. Σ L)/(2. gc. D)

= (4 . 0,005 . 1,6275 2. 72,808)/(2 . 32,174 .0,134) = 0,4468 ft.lbf/lbm

e. Kerja yang diperlukan, Wf Dari persamaan Bernoulli: ½ α gc (v22 – v12) + g/gc (z2 – z2) + (P2 – P1)/ρ + Σ F + Ws = 0 Dimana v1 = v2; Δv2 = 0; P1 = P2; ΔP = 0 Maka: Tinggi pemompaan Δz = 10m = 32,81 ft


0 + 32,174/32,174 (32,81) + 0 + 0,4468 + Ws = 0 - Ws = 33,2568 ft.lbf/lbm f. Daya Pompa, WP Wp = - Ws. Q. ρ / 550 = 33,2568 x 0,023 x 62,5 /550 = 0,0870 hp Efisiensi pompa 80% Daya aktual motor = 0,0870/0,8 = 0,1087 hp Digunakan pompa daya pompa standar 0,25 hp

C.6

Pompa Air Bersih (P-02)

Fungsi

: Untuk memompa air bersih ke Tangki Pelarutan HCl (DT-01)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan Konstruksi

: Commercial Steel


= 1 atm

− Temperatur

= 30oC

− Laju alir massa

= 1696,597 kg/jam

= 1,039 lbm/s


= 1000 kg/m3

= 62,5 lbm/ft3


= 0,89 cP

= 0,000598 lbm/ft.s


= F/ρ = 1,039/62,5

= 0,0166 ft3/s = 0,00047 m3/s

Perhitungan pompa air bersih analog dengan perhitungan pompa tangki penampungan HCl (P-01) : Spesifikasi: − Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13 = 1,1164 in


− Pipa (Geankoplis, 2003) : • Ukuran pipa nominal

= 1,5 in

• Schedule pipa

= 40



= 1,61 in = 0,134 ft = 0,0414 m


= 1,9 in = 0,1583 ft = 0,0488 m

• Luas penampang dalam (Ai) = 0,01414 ft2 − V

= 1,1757 ft/s

− NRe

= 16484,04645

− L1

= 50 ft

− L2

= 1,7442 ft

− L3

= 8,05 ft

− L4

= 4,2933 ft

− L5

= 8,7208 ft

− ∑L

= 72,8083 ft

− f

= 0,005 (Geankoplis, 2003)

− ∑F

= 0,3268 ft.lbf/lbm

− Δz

= 10 m

− ΔP

=0

− -Ws

= 33,1364 ft.lbf/lbm

− Wp

= 0,0626 hp

− Daya aktual

= 0,0782 hp

− Digunakan pompa daya pompa standar 0,25 hp

C.7

Tangki Pelarutan HCl (DT-01)

Fungsi

: Mencampurkan HCl dan H2O untuk membuat larutan HCl 30%

Jenis Konstruksi

: Tangki berpengaduk dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-285 grade C

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi: − Tekanan

: 1 atm

− Temperatur

: 30oC



: 20%

− Laju alir massa

: 7829,004 kg/jam


: 1050,309 kg/m3


: 1,7 cP

Perhitungan: a. Volume Tangki Volume larutan (Vl)

= (7829,004 /1050,309) = 178,896 m3

Faktor kelonggaran

= 20%

Volume Tangki

= (1+0,2) * Vl = 1,2 * 178,896 = 214,675 m3

b. Diameter dan Tinggi Tangki Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki: Hs : D = 1 : 1 𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕 𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬 =

𝛑𝛑 𝟐𝟐 𝛑𝛑 𝐃𝐃 𝐇𝐇𝐬𝐬 = 𝐃𝐃𝟑𝟑 𝟒𝟒 𝟒𝟒

Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga tinggi head (Hh) = 1/6 D (Brownell & Young,1959) 𝛑𝛑 𝟐𝟐 𝐃𝐃 𝐇𝐇𝐡𝐡 × 𝟐𝟐 𝟒𝟒 𝛑𝛑 𝟏𝟏 = 𝐃𝐃𝟐𝟐 𝐃𝐃 × 𝟐𝟐 𝟒𝟒 𝟔𝟔 𝛑𝛑 𝟑𝟑 = 𝐃𝐃 𝟏𝟏𝟏𝟏

𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕 𝟐𝟐 𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭 (𝐕𝐕𝐡𝐡 ) 𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞 =

Vt = Vs + Vh 𝛑𝛑 𝛑𝛑 𝟑𝟑 𝐕𝐕𝐕𝐕 = 𝐃𝐃𝟑𝟑 + 𝐃𝐃 𝟒𝟒 𝟏𝟏𝟏𝟏 𝟒𝟒𝛑𝛑 𝟑𝟑 𝐕𝐕𝐕𝐕 = 𝐃𝐃 𝟏𝟏𝟏𝟏


𝟑𝟑

𝟑𝟑 𝟏𝟏𝟏𝟏 × 𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐, 𝟔𝟔𝟔𝟔𝟔𝟔 𝟏𝟏𝟏𝟏𝐕𝐕𝐭𝐭 =� 𝟒𝟒𝟒𝟒 𝟒𝟒𝟒𝟒

𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃 𝐓𝐓𝐓𝐓𝐓𝐓𝐓𝐓𝐓𝐓𝐓𝐓 (𝐃𝐃) = �

= 5,896 m = 232,141 in


=D

= 5,896 m

Tinggi tutup ellipsoidal (Hh)

= 1/6 x D = 0,983 m

Tinggi tangki (HT)

= Hs + (2 x Hh) = 5,896 + (2 x 0,983) = 7,862 m

c. Tekanan Design Tinggi bahan dalam tangki

= (Vl/Vt) x HT = (178,896/214,675) x 7,862 = 6,552 m = ρ x g x Hc

Phidrostatik

= 1050,309 x 9,8 x 6,552 = 67434,972 Pa = 67,435 kPa Po = Tekanan Operasi

= 1 atm = 101,325 kPa

Faktor kelonggaran

= 20%

Pdesign

= (1+0,2) x (Phidrosatik + Po) = 1,2 x (67,435 + 101,325) = 202,512 kPa = 1,999 atm = 28,988 psia

d. Tebal dinding tangki (bagian silinder) Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C (Peters & Timmerhaus, 1991), diperoleh data : − Joint efficiency (E)

: 0,85


: 13700 psia


: 0,125 in/tahun

− Umur alat (n) direncanakan : 10 tahun − Tebal silinder (dt)

=

𝑃𝑃 𝑥𝑥 𝑅𝑅

𝑆𝑆.𝐸𝐸−0,6 𝑃𝑃

+ 𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑥𝑥 𝑛𝑛



Dimana :

dt =

d


P


R


S


CA


n


E


28,988 × 232,141/2 + (0,125 × 10) = 1,539 𝑖𝑖𝑖𝑖 13700 × 0,85 − 0,6 × 28,988


= 2 in (Brownell & Young, 1959)

e. Tebal dinding head Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C (Peters & Timmerhaus, 1991), diperoleh data : − Joint efficiency (E)

: 0,85


: 13700 psia


: 0,125 in/tahun

− Umur alat (n) direncanakan : 10 tahun − Tebal silinder (dt) Dimana :

dt =

=




d


P


D

= Diameter tangki (in)

S


CA


n


E


27,523 × 202,793 + (0,125 × 10) = 1,539 𝑖𝑖𝑖𝑖 2 × 13700 × 0,85 − 0,2 × 27,523



f. Pengaduk (impeller) Jenis

: flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)


Kecepatan putaran (N)

: 60 rpm = 1 rps

Efisiensi motor

: 80%


Pengaduk didesain dengan standar berikut: Da : Dt

=1:3

(Geankoplis, 2003)

W : Da

=1:5

(Geankoplis, 2003)

C : Dt

=1:3

(Geankoplis, 2003)

4 Baffle : Dt / J = 12 dimana :

(Geankoplis, 2003)

Da = diameter pengaduk Dt = diameter tangki W = lebar daun pengaduk C = jarak pengaduk dari dasar tangki

Jadi: 

Diameter pengaduk (Da)

: 1/3 x Dt

= 1/3 x 5,896 = 1,965 m



Lebar daun pengaduk (W)

: 1/5 x Da

= 1/8 x 1,965 = 0,246 m



Tinggi pengaduk dari dasar (C) : 1/3 x Dt

= 1/3 x 5,896 = 1,965 m



Lebar baffle (J)

: 1/12 x Dt = 1/12 x 5,896 = 0,491 m

Daya untuk pengaduk : 𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁 𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑 (𝐍𝐍𝐍𝐍𝐍𝐍) =

𝐃𝐃𝐃𝐃𝟐𝟐 𝐍𝐍𝛒𝛒 𝛍𝛍

𝟏𝟏, 𝟗𝟗𝟗𝟗𝟗𝟗𝟐𝟐 × 𝟏𝟏 × 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏, 𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑 = 𝟏𝟏, 𝟕𝟕/𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 = 2386654,869

Dari figure 3.4-4 (Geankoplis, 2003) dengan menggunakan kurva 2, untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 3,5 Maka, 𝐏𝐏 = 𝐍𝐍𝐍𝐍 × 𝛒𝛒 × 𝐍𝐍 𝟑𝟑 × 𝐃𝐃𝐃𝐃𝟓𝟓

𝐏𝐏 = 𝟑𝟑, 𝟓𝟓 × 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏, 𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑 × 𝟏𝟏𝟑𝟑 × 𝟏𝟏, 𝟗𝟗𝟗𝟗𝟗𝟗𝟓𝟓 = 107820,578 Watt = 144,590 HP

Effisiensi motor penggerak 𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃 𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦 (𝐏𝐏𝐏𝐏) =

= 80%

𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏, 𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓 = 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏, 𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕 𝐇𝐇𝐇𝐇 𝟎𝟎, 𝟖𝟖

Digunakan daya 200 hp


C.8

Reaktor Asam (R-01)

Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi pembentukan kalsium klorida dengan penambahan HCl

Jenis

: Reaktor tangki berpengaduk

Bentuk

: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi


Jenis pengaduk

: flat 6 blade open turbine (turbin datar enam daun)

Jenis sambungan

: double welded butt joins

Jumlah baffle

: 4 buah

Jumlah

: 3 unit

Reaksi yang terjadi

: CaCO3(s) + 2 HCl(aq)

→

CaCl2(s) + CO2(g) + H2O(l)

Perhitungan: a. Waktu Tinggal (τ) Reaktor XA = 0,99 𝐂𝐂𝐀𝐀𝐀𝐀 =

𝟔𝟔𝟔𝟔, 𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑 = 𝟕𝟕, 𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒 𝐌𝐌 𝟓𝟓, 𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕

CA = CAO – (CAO x XA)

= 7,447 – (7,447 x 0,99) = 0,0368 M

Asam klorida membutuhkan waktu 3 jam bereaksi dengan kalsium klorida untuk berubah menjadi kalsium klorida apabila kondisi operasi pada reaktor tercapai (William, dkk, 2002) τ

= 3 jam

b. Ukuran Reaktor V = τ . νcampuran = 3 jam . 8639 liter/jam = 25917,953 liter

= 25,918 m3

Volume larutan (VL)

= 25,918 m3

Faktor kelonggaran

= 20%


Volume tangki (VT)

= ( 1 + 0,2 ). VL = 1,2 (25,918) = 31,101 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (HS : DT = 1 : 1) 𝛑𝛑 𝛑𝛑 𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕 𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒 = 𝐃𝐃𝟐𝟐 𝐇𝐇𝐒𝐒 = 𝐃𝐃𝟑𝟑 𝟒𝟒 𝟒𝟒

Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga tinggi head (Hh) = 1/6 D (Brownell &

Young,1959) 𝛑𝛑 𝟐𝟐 𝐃𝐃 𝐇𝐇𝐡𝐡 × 𝟐𝟐 𝟒𝟒 𝟏𝟏 𝛑𝛑 = 𝐃𝐃𝟐𝟐 𝐱𝐱 𝐃𝐃 × 𝟐𝟐 𝟒𝟒 𝟔𝟔 𝛑𝛑 𝟑𝟑 = 𝐃𝐃 𝟏𝟏𝟏𝟏



𝟑𝟑

𝟑𝟑 𝟏𝟏𝟏𝟏 × 𝟑𝟑𝟑𝟑, 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 𝟏𝟏𝟏𝟏𝐕𝐕𝐭𝐭 =� 𝟒𝟒𝟒𝟒 𝟒𝟒𝟒𝟒


= 3,097 m = 121,922 in


=D


= 3,097 m = 1/6 x D = 0,516 m

Tinggi tangki (HT)

= Hs + (2 x Hh) = 3,097 + (2 x 0,516) = 4,129 m

c. Tekanan Desain Tinggi bahan dalam tangki

= (Vl/VR) x HT = (25,923 /31,107) x 4,129


= 3,441 m = ρ x g x Hc

Phidrostatik

= 1278,608 x 9,8 x 3,441 = 43118,595 Pa = 43,119 kPa Po = Tekanan Operasi

= 1 atm = 101,325 kPa

Faktor kelonggaran

= 20%

Pdesign

= (1+0,2) x (Phidrosatik + Po) = 1,2 x (43,119 + 101,325) = 173,329 kPa = 1,711 atm = 24,811 psia

d. Tebal Dinding Reaktor (bagian silinder) Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C (Peters & Timmerhaus, 1991), diperoleh data : − Joint efficiency (E)

: 0,85


: 13700 psia


: 0,125 in/tahun


dt =

=




d


P


R


S


CA


n


E


24,811 × 121,930/2 + (0,125 × 10) = 1,699 𝑖𝑖𝑖𝑖 13700 × 0,85 − 0,6 × 24,811



e. Tebal Dinding Head Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C (Peters & Timmerhaus, 1991), diperoleh data :


− Joint efficiency (E)

: 0,85


: 13700 psia


: 0,125 in/tahun


dt =

=




d


P


D


S


CA


n


E


24,811 × 121,930 + (0,125 × 10) = 1,345 𝑖𝑖𝑖𝑖 2 × 13700 × 0,85 − 0,2 × 24,811






: 60 rpm = 1 rps

Efisiensi motor

: 80%



=1:3

(Geankoplis, 2003)

W : Da

=1:5

(Geankoplis, 2003)

C : Dt

=1:3

(Geankoplis, 2003)


(Geankoplis, 2003)


Jadi: 


: 1/3 x Dt

= 1/3 x 3,097 = 1,032 m




: 1/8 x Da

= 1/8 x 1,032 = 0,129 m







Lebar baffle (J)

= 1/3 x 3,097 = 1,032 m

: 1/12 x Dt = 1/12 x 3,097 = 0,258 m

Daya untuk pengaduk : 𝐃𝐃𝐃𝐃𝟐𝟐 𝐍𝐍𝐍𝐍 𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁 𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑 (𝐍𝐍𝐍𝐍𝐍𝐍) = 𝛍𝛍 =

𝟑𝟑, 𝟗𝟗𝟗𝟗𝟗𝟗 𝟐𝟐 × 𝟏𝟏 × 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏, 𝟔𝟔𝟔𝟔𝟔𝟔 𝟏𝟏, 𝟕𝟕/𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏

=268077653,934


𝐏𝐏 = 𝟑𝟑, 𝟓𝟓 × 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏, 𝟔𝟔𝟔𝟔𝟔𝟔 × 𝟏𝟏𝟑𝟑 × 𝟏𝟏, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝟓𝟓 = 5247,081 Watt = 7,035 HP

Effisiensi motor penggerak 𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃 𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦 (𝐏𝐏𝐏𝐏) = Digunakan daya 10 hp

= 80%

𝟕𝟕, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 = 𝟖𝟖, 𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕 𝐇𝐇𝐇𝐇 𝟎𝟎, 𝟖𝟖

g. Jaket Pemanas Dari neraca panas, jumlah steam pemanas yang diperlukan = 5,576 kg/jam Volume spesifik steam pada suhu 99,6oC adalah 0,695 m3/kg 𝐋𝐋𝐋𝐋𝐋𝐋𝐋𝐋 𝐯𝐯𝐯𝐯𝐯𝐯𝐯𝐯𝐯𝐯𝐯𝐯𝐯𝐯𝐯𝐯𝐯𝐯𝐯𝐯 𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬 =

𝟓𝟓,𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓 𝟎𝟎,𝟔𝟔𝟔𝟔𝟔𝟔

= 𝟖𝟖, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝐦𝐦𝟑𝟑 /𝐬𝐬

Diameter dalam jaket (D1) = Diameter silinder + tebal silinder = 121,930 + 2 = 123,930 in = 3,148 m Ditetapkan jarak jaket (γ) = 5 in, sehingga : Diameter luar jaket (D2) = 2 γ + D1 = (2 . 5) + 123,930 = 133,930 in = 3,402 m Luas yang dilalui steam (A) = π/4 (D22 – D12)


= 1,307 m2 Kecepatan superfisial air steam ( v ) v=

Vp A

=

8,023 = 6,140 m/jam 1,307

Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Stainless steel plate SA-240 grade 314 (Peters & Timmerhaus, 1991), diperoleh data : − Joint efficiency (E)

: 0,85


: 18700 psia


: 0,125 in/tahun


dt =

=



d


P


R


S


CA


n


E


24,811 × 123,930 + (0,125 × 10) = 1,347 𝑖𝑖𝑖𝑖 2 x 18700 × 0,85 − 0,2 × 24,811


C.9



Pompa (P-03)

Fungsi

: Untuk memompa hasil keluaran R-01 menuju ke Reaktor Penetral (R-02)

Jenis

: Positive displacement (rotary pump)

Jumlah

: 1 unit

Bahan Konstruksi

: Commercial Steel


= 1 atm

− Temperatur

= 30oC

− Laju alir massa

= 9645,648 kg/jam

= 5,907 lbm/s



= 1247,995 kg/m3

= 77,9133 lbm/ft3


= 1,7 cP

= 0,001143 lbm/ft.s


= F/ρ = 5,907/77,9133= 0,0758 ft3/s = 0,0021 m3/s

Perhitungan pompa (P-03) analog dengan perhitungan pompa tangki penampungan HCl (P-01): Spesifikasi: − De = 3 × Q0,36 × ρ0,18 = 2,596 in


− Pipa (Geankoplis, 2003): • Ukuran pipa nominal

= 3 in

• Schedule pipa

= 40


= 3,068 in = 0,2557 ft = 0,0788 m


= 3,5 in = 0,2917 ft = 0,09 m


= 1,4779 ft/s

− NRe

= 25770,28095

− L1

= 50 ft

− L2

= 3,3237 ft

− L3

= 15,34 ft

− L4

= 8,1813 ft

− L5

= 16,618 ft

− ∑L

= 93,463 ft

− f

= 0,005 (Geankoplis, 2003)

− ∑F

= 0,2482 ft.lbf/lbm

− Δz

= 10 m

− ΔP

=0

− -Ws


− Wp

= 0,355 hp

− Daya aktual

= 0,4438 hp

− Digunakan pompa daya pompa standar 0,5 hp


C.10

Gudang Penyimpanan Ca(OH)2 (TT-03)

Fungsi

: Menyimpan bahan baku Ca(OH)2 sebelum diproses

Bentuk bangunan


Bahan konstruksi

: Dinding : beton

Jumlah

Lantai

: aspal

Atap

: asbes

: 1 unit

Kondisi Penyimpanan: Kondisi ruangan

: Temperatur : 30°C Tekanan

Kebutuhan

: 1 atm

: 15 hari

Perhitungan Desain Bangunan : Bahan baku Ca(OH)2 dimasukkan ke dalam karung besar. Digunakan 1 ikatan/karung memuat 20 kg bahan baku Ca(OH)2. Diperkirakan bahan baku Ca(OH)2 terdapat ruang kosong berisi udara sebanyak 30%. Densitas campuran Ca(OH)2 = 2240 kg/m³ Jadi : 1 karung memuat : Volume Ca(OH)2

=

20 kg

= 0,00893 m³

2240 kg/m³ Volume udara

= 30% (0,00893 m³) = 0,00268 m³

Volume total

= 0,01161 m³

Kebutuhan Ca(OH)2 = 53,858 kg/jam Banyak ikatan/karung yang perlu dalam 1 minggu : Jumlah ikatan/karung = 53,858 kg/jam x 24 jam/hari x 15 hari 20 kg/karung = 969,444 karung

Diambil 302 karung, maka : Volume total karung tiap minggu = 970 x 0,01161 = 11,259 m3 Faktor kosong ruangan = 20% dan area jalan dalam gudang = 20%; sehingga:


Volume ruang yang dibutuhkan = (1,4) 11,259 = 15,763 m3

Bangunan diperkirakan dibangun dengan ukuran: Panjang (p) = lebar (l) = 1/2 x tinggi (t), sehingga: V

=pxlxt

15,863

= (1/2t).(1/2t).(t)

t

= 3,980 m

Jadi ukuran bangunan gedung yang digunakan adalah : Tinggi

= 3,980 m

Lebar

= 1,990 m

Panjang = 1,990 m

C.11

Tangki Pelarutan Ca(OH)2 (DT-02)

Fungsi

: Mencampurkan Ca(OH)2 dan H2O untuk membuat larutan Ca(OH)2 20%

Jenis Konstruksi

: Tangki berpengaduk dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi: − Tekanan

: 1 atm

− Temperatur

: 30oC

− Laju alir massa

: 269,292 kg/jam


: 1124,500 kg/m3


: 0,869 cP

= 0,868x10-3 kg/ms

Perhitungan Tangki Pelarutan Ca(OH)2 (DT-02) analog dengan cara perhitungan Tangki Pelarutan HCl (DT-01). Spesifikasi: − Volume larutan (Vl)

= 5,747 m3

− Volume tangki

= 6,897 m3

− Dt

= 1,637 m

− Ht

= 2,499 m


− Hc

= 2,083 m

− Pdesign

= 149,132 kPa = 1,472 atm = 21,347 psia

− CA

= 0,125 in/tahun

− S

= 13700 Psia

− E

= 0,85

− N

= 10

− dt

= 1,318 in ≈ 1,5 in

− dh

= 1,318 in ≈ 1,5 in

− Da

= 0,625 m

− W

= 0,078 m

− C

= 0,625 m

− J

= 0,549 m

− NRe

= 505002,930

− Pm

= 0,628 hp

− Digunakan motor 10 hp

C.12

Reaktor Penetral (R-02)

Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi penetralan sisa asam dengan penambahan Ca(OH)2

Jenis

: Reaktor tangki berpengaduk

Bentuk

: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi


Jenis pengaduk

: flat 6 blade open turbine (turbin datar enam daun)

Jenis sambungan

: double welded butt joins

Jumlah baffle

: 4 buah

Jumlah

: 4 unit

Reaksi yang terjadi

: HCl(l)

+ Ca(OH)2(aq)

→

CaCl2s)

+

H2O(l)

Perhitungan: a. Waktu Tinggal (τ) Reaktor XA = 0,9


𝐂𝐂𝐀𝐀𝐀𝐀 = \

𝟎𝟎, 𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕 = 𝟎𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝐌𝐌 𝟕𝟕, 𝟗𝟗𝟗𝟗𝟗𝟗

CA = CAO – (CAO x XA) = 0,091 – (0,091x 0,9) = 0,00912M

Jadi nilai k adalah : k = -ln

0,00912 = 2,303 jam-1 0,09122

-rA = k.CA = 2,303 jam-1 x 0,00912 M = 0,021 mol/liter.jam τ

= CAo .

XA − rA

= 0,09122 .

0,9 0,021

= 3,909 jam

b. Ukuran Reaktor V = τ . ʋcampuran = 3,909 jam . 276 liter/jam = 1080,123 liter

= 1,080 m3

Volume larutan (VL)

= 1,080 m3

Faktor kelonggaran

= 20%

Volume reaktor (VR)

= ( 1 + 0,2 ). VL = 1,2 (1,080) = 1,296 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (HS : DT = 1 : 1) 𝛑𝛑 𝛑𝛑 𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕 𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒𝐒 = 𝐃𝐃𝟐𝟐 𝐇𝐇𝐒𝐒 = 𝐃𝐃𝟑𝟑 𝟒𝟒 𝟒𝟒


Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga tinggi head (Hh) = 1/6 D (Brownell & Young,1959) 𝛑𝛑 𝟐𝟐 𝐃𝐃 𝐇𝐇𝐡𝐡 × 𝟐𝟐 𝟒𝟒 𝛑𝛑 𝟏𝟏 = 𝐃𝐃𝟐𝟐 𝐱𝐱 𝐃𝐃 × 𝟐𝟐 𝟒𝟒 𝟔𝟔 𝛑𝛑 𝟑𝟑 = 𝐃𝐃 𝟏𝟏𝟏𝟏



𝟑𝟑

𝟑𝟑 𝟏𝟏𝟏𝟏 × 𝟏𝟏, 𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐 𝟏𝟏𝟏𝟏𝐕𝐕𝐭𝐭 =� 𝟒𝟒𝟒𝟒 𝟒𝟒𝟒𝟒


= 1,074 m = 3,523 in


=D


= 1,074 m = 1/6 x D = 0,179 m

Tinggi tangki (HT)

= Hs + (2 x Hh) = 1,296 + (2 x 0,179) = 1,432 m

c. Tekanan Desain Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (Vl/Vt) x HT = (1,080/1,296) x 1,432 = 1,193 m Phidrostatik

= ρ x g x Hc = 1244,283 x 9,8 x 1,193 = 14547,154 Pa = 14,547 kPa

Po = Tekanan Operasi

= 1 atm = 101,325 kPa

Faktor kelonggaran

= 20%

Pdesign

= (1+0,2) x (Phidrosatik + Po)


= 1,2 x (14,547 + 101,325) = 139,047 kPa = 19,903 psia = 1,372 atm

d. Tebal Dinding Reaktor (bagian silinder) Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C (Peters & Timmerhaus, 1991), diperoleh data : − Joint efficiency (E)

: 0,85


: 13700 psia


: 0,125 in/tahun


dt =

=




d


P


R


S


CA


n


E


19,903 × 3,523 /2 + (0,125 × 10) = 1,252 𝑖𝑖𝑖𝑖 13700 × 0,85 − 0,6 × 19,903



e. Tebal Dinding Head Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C (Peters & Timmerhaus, 1991), diperoleh data : − Joint efficiency (E)

: 0,85


: 13700 psia


: 0,125 in/tahun


d

=






dt =

P


D


S


CA


n


E


19,903 × 3,523 /2 + (0,125 × 10) = 1,252 𝑖𝑖𝑖𝑖 2 × 13700 × 0,85 − 0,2 × 19,903






: 60 rpm = 1 rps

Efisiensi motor

: 80%



=1:3

(Geankoplis, 2003)

W : Da

=1:5

(Geankoplis, 2003)

C : Dt

=1:3

(Geankoplis, 2003)


(Geankoplis, 2003)


Jadi: 


: 1/3 x Dt

= 1/3 x 1,074 = 0,358 m




: 1/5 x Da

= 1/8 x 0,959 = 0,045 m




= 1/3 x 1,074 = 0,358 m



Lebar baffle (J)

: 1/12 x Dt = 1/12 x 1,074 = 0,089 m

Daya untuk pengaduk : 𝐃𝐃𝐃𝐃𝟐𝟐 𝐍𝐍𝐍𝐍 𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁𝐁 𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑 (𝐍𝐍𝐍𝐍𝐍𝐍) = 𝛍𝛍 =

𝟎𝟎, 𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟐𝟐 × 𝟏𝟏 × 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏, 𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐 𝟒𝟒, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎/𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 Universitas Sumatera Utara

= 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏, 𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕


𝐏𝐏 = 𝟑𝟑, 𝟓𝟓 × 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏, 𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐 × 𝟏𝟏𝟑𝟑 × 𝟎𝟎, 𝟗𝟗𝟗𝟗𝟗𝟗𝟓𝟓 = 25,572 Watt = 0,034 HP

Effisiensi motor penggerak 𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃 𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦 (𝐏𝐏𝐏𝐏) =

= 80%

𝟎𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 = 𝟎𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝐇𝐇𝐇𝐇 𝟎𝟎, 𝟖𝟖

Digunakan daya standar 1/4 hp

g. Perhitungan tebal insulator Bahan Konstruksi

: Cork board

Konduktivitas insulator (kB) = 0,0433 W/m.K Konduktivitas baja (kA)

= 26 W/m.K

Beban panas yang dilepas dari reaktor adalah sebesar -6181,336 kJ/jam Kondisi operasi : - Temperatur di dalam reaktor (T1)

= 32oC = 305 K

- Temperatur di bagian luar insulator (T2)

= 30oC = 303 K

Tinggi insulator (L)= tinggi silinder = 2,876 m jari- jari reaktor bagian dalam = jari-jari silinder = r1 = 0,537 m 𝐝𝐝𝐝𝐝𝐝𝐝𝐝𝐝𝐝𝐝𝐝𝐝𝐝𝐝𝐝𝐝 𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬 + 𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭 𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬 𝟐𝟐 𝟏𝟏, 𝟓𝟓 𝟏𝟏, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 + ( ) 𝟑𝟑𝟑𝟑, 𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑 = = 𝟎𝟎, 𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓 𝐦𝐦 𝟐𝟐 𝟐𝟐 𝐱𝐱 𝛑𝛑 𝐱𝐱 𝐋𝐋 𝐱𝐱 (𝐓𝐓𝐓𝐓 − 𝐓𝐓𝐓𝐓) 𝐐𝐐 = 𝐫𝐫𝐫𝐫 𝐫𝐫𝐫𝐫 𝐥𝐥𝐥𝐥( ) 𝐥𝐥𝐥𝐥( ) 𝐫𝐫𝐫𝐫 + 𝐫𝐫𝐫𝐫 𝐤𝐤𝐤𝐤 𝐤𝐤𝐤𝐤 𝟐𝟐 𝐱𝐱 𝛑𝛑 𝐱𝐱 𝟏𝟏, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝐱𝐱 (𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑 − 𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑) −𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒, 𝟔𝟔𝟔𝟔𝟔𝟔 = 𝟎𝟎, 𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓 𝐫𝐫𝐫𝐫 𝐥𝐥𝐥𝐥( ) 𝐥𝐥𝐥𝐥( ) 𝟎𝟎, 𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓 𝟎𝟎, 𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓 + 𝟐𝟐𝟐𝟐 𝟎𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎

𝐣𝐣𝐣𝐣𝐣𝐣𝐣𝐣 − 𝐣𝐣𝐣𝐣𝐣𝐣𝐣𝐣 𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫 𝐛𝐛𝐛𝐛𝐛𝐛𝐛𝐛𝐛𝐛𝐛𝐛 𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥 = 𝐫𝐫𝟐𝟐 =


𝐫𝐫𝐫𝐫 ) 𝟎𝟎, 𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓 = −𝟎𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝟎𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎

𝐥𝐥𝐥𝐥(

r3

= 1,4569185 m

jari- jari insulator = r2 – r3 = 0,556 m – 0,555783 m = 0,00010 m = 0,004 in tebal insulator = 2 x r = 2 x (0,004) = 0,008 in Dipilih tebal insulator 0,25 in

C.13

Pompa (P-04)

Fungsi

: Untuk memompa hasil keluaran R-02 ke evaporator (FE-01)

Jenis


Jumlah

: 1 unit

Bahan Konstruksi

: Commercial Steel


= 1 atm

− Temperatur

= 30oC

− Laju alir massa

= 9914,010 kg/jam

= 6,072 lbm/s


= 1244,501 kg/m3

= 77,695 lbm/ft3


= 4,048 cP

= 0,00272 lbm/ft.s


= F/ρ = 6,072/77,695 = 0,0783 ft3/s = 0,0022 m3/s

Perhitungan pompa (P-04) analog dengan perhitungan pompa tangki penampungan HCl (P-01) : Spesifikasi: − Di,opt = 3 × Q0,36 × ρ0,18 = 2,6233 in



= 3 in

• Schedule pipa

= 40


= 3,068 in = 0,2557 ft = 0,0788 m


= 3,5 in = 0,2917 ft = 0,09 m



= 1,5234 ft/s

− NRe

= 11124,614

− L1

= 50 ft

− L2

= 3,3238 ft

− L3

= 15,34 ft

− L4

= 8,1813 ft

− L5

= 16,618 ft

− ∑L

= 93,463 ft

− f

= 0,005 (Geankoplis, 2003)

− ∑F

= 0,2637ft.lbf/lbm

− Δz

= 10 m

− ΔP

=0

− -Ws

= 33,074 ft.lbf/lbm

− Wp

= 0,3651 hp

− Daya aktual

= 0,4564 hp

− Digunakan daya standar 0,5 hp

C.14

Evaporator (FE-01)

Fungsi

: Untuk memekatkan CaCl2 dan mengurangi kadar air

Bentuk

: Long-tube Vertical Evaporator

Tipe

: Single Effect Evaporator

Jenis

: 1-4 shell and tube exchanger

Dipakai

: 1 ¼ in OD Tube 18 BWG, panjang = 20 ft, 4 pass

Fluida panas : Laju alir steam masuk = 4524,614 kg/jam = 9975,0544 lbm/jam Temperatur awal (T1) = 133,5 °C = 272,3°F Temperatur akhir (T2) = 133,5 °C = 272,3°F Fluida dingin : Laju alir cairan masuk = 9914,910 kg/jam = 21858,6089 lbm/jam


Temperatur awal (t1) = 32°C = 89,6°F Temperatur akhir (t2) = 115°C = 239°F Panas yang diserap (Q)= 12328215,579 kJ/jam = 11684847,86 Btu/jam

Perhitungan: (1) ∆t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas

Fluida dingin

Selisih

T1 = 272,3°F

Temperatur yang lebih tinggi

t1 = 89,6°F

∆t1 = 182,7°F

T2 = 272,3°F

Temperatur yang lebih rendah

t2 = 239°F

∆t2 = 33,3°F

T1 – T2 = 0°F

Selisih

t2–t1 = 149,4°F

∆t2–∆t1 = 149,4°F

∆𝐭𝐭 =

∆𝐭𝐭 𝟏𝟏 +∆𝐭𝐭 𝟐𝟐 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏, 𝟕𝟕 + 𝟑𝟑𝟑𝟑, 𝟑𝟑 = = 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝐨𝐨 𝐅𝐅 𝟐𝟐 𝟐𝟐

(2) Tc dan tc T 1 +T 2 272,3 + 272,3 = = 272,3o F 2 2 t 1 +t 2 89,6 + 239 tc = = = 164,3o F 2 2 Tc =

Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi: − Diameter tube (OD) = 1¼ in − Jenis tube = 18 BWG − Pitch (PT) = 19/16 in triangular pitch − Panjang tube (L) = 20 ft a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas steam dan fluida dingin medium organics, diperoleh UD = 200-500, faktor pengotor (Rd) = 0,0015 Diambil UD = 300 Btu/jam⋅ft2⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas : A=

Q 11684847.86 = = 360,643 ft 2 UD × ∆t 300 × 108

Luas permukan luar (a”) = 0,3271 ft2/ft

(Tabel 10, hal. 843, Kern)


Jumlah tube, Nt =

A 360,643 = = 53,124 buah L×a'' 20 × 0,3271

b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 54 tube dengan ID shell 15 ¼ in. c. Koreksi UD 𝐀𝐀 = 𝐋𝐋 × 𝐍𝐍𝐭𝐭 × 𝐚𝐚"

= 𝟐𝟐𝟐𝟐 × 𝟓𝟓𝟓𝟓 × 𝟎𝟎, 𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑 = 353,268 ft2

UD =

Q 11684847.86 = = 306,263 ft 2 A × ∆t 353,268 × 108

Fluida panas: steam, tube side (3) Flow area tube, at′ = 1,04 in2 N t × a 't 54 × 1,04 at = = = 0,098 ft 2 144 × n 144 × 4

(Kern, 1695) (Kern, 1695)

(4) Kecepatan massa

Gt =

W at

Gt =

lb m 9975,054 = 102308,250 0,098 jam ⋅ ft 2

(Kern, 1695)

(5) Bilangan Reynold Pada Tc = 272,3°F, µ = 0,015 cP = 0,0351 lbm/ft2⋅jam Dari Tabel 10, Kern (1965), untuk 1 ¼ in OD, 18 BWG, diperoleh: ID = 1,15 in = 0,0958 ft Re t =

Re t =

ID × G t μ

(Kern, 1695)

0,0958 × 102308,250 = 279515.198 0,0351

hio = 1500 Btu/jam.ft2oF

Fluida dingin: larutan CaCl2, shell side


(3) Flow area shell as =

D s ×C×B

(Kern, 1695)

144×P T

Ds = Diameter dalam shell = 15,25 in B = Baffle spacing = 9 in PT = Tube pitch = 19/16 in = 1,5625 in C′ = Clearance = PT – OD = 1,5625 – 1,25 = 0,3125 in

as =

15,25 × 0,3125 × 9 = 0,191 ft 2 144 × 1,5625

(4) Kecepatan massa 𝐆𝐆𝐬𝐬 =

𝐖𝐖

=

𝐚𝐚𝐬𝐬

9975,054 𝟎𝟎,𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏

= 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏. 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏

𝐥𝐥𝐥𝐥

(𝐊𝐊𝐊𝐊𝐊𝐊𝐊𝐊, 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏)

𝐣𝐣𝐣𝐣𝐣𝐣.𝐟𝐟𝐟𝐟 𝟐𝟐

(5) Bilangan Reynold Pada tc = 164,3 °F µ = 3,911 cP = 9,4606 lbm/ft2⋅jam 𝐃𝐃𝐞𝐞 =

𝟒𝟒 × 𝐚𝐚𝐬𝐬 𝟒𝟒 × 𝟎𝟎, 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 = = 𝟎𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝐟𝐟𝐟𝐟 𝐍𝐍𝐭𝐭 × 𝛑𝛑 × 𝐎𝐎𝐎𝐎⁄𝟏𝟏𝟏𝟏 𝟓𝟓𝟓𝟓 × 𝛑𝛑 × 𝟏𝟏, 𝟐𝟐𝟐𝟐⁄𝟏𝟏𝟏𝟏

𝐑𝐑𝐑𝐑𝐬𝐬 =

𝐃𝐃𝐞𝐞 ×𝐆𝐆𝐬𝐬 𝛍𝛍

=

𝟎𝟎,𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎×𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏.𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 𝟗𝟗,𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒

= 𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓, 𝟗𝟗𝟗𝟗𝟗𝟗

(Kern, 1695)

(6) Taksir jH dari Gbr. 24 Kern (1965), diperoleh jH = 350 (7) Pada tc = 164,3 °F c = 0,86 Btu/lbm⋅°F k = 0,111 Btu/jam.ft.oF

(Kern, 1695)

1

 c ⋅ μ  3  0,86 ⋅ 9,4606    =  0,111   k   h k  c⋅μ  (8) o = jH × ×  De  k  φs

1

3

1

3

= 24,433

0,111  0,86 ⋅ 9,4606  = 350 × ×  0,0431  0,111 

1

3

= 21998,692

(9) Karena viskositas rendah, maka diambil φs = 1

h h o = o × φs φs


h o = 21998,692 × 1 = 21998,692 Btu/jam.ft.oF

(10) Clean Overall coefficient, UC

UC =

h io × h o 1500 × 21998,692 = = 1404,250 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅ °F h io + h o 1500 + 21998,692 (Kern, 1695)

(11) Faktor pengotor, Rd

Rd =

U C − U D 1404,250 − 306,263 = = 0,0026 U C × U D 1404,250 × 306,263 (Kern, 1695)

Rd hitung ≥ R d batas, dimana Rd batas yang diizinkan adalah sebesar 0,002 maka spesifikasi heater dapat diterima.

Pressure drop Fluida panas: steam, tube side (1) specific volume steam pada Tc = 272,3 oF adalah 7,044 ft3/lb 𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬 𝐠𝐠𝐠𝐠𝐠𝐠𝐠𝐠𝐠𝐠𝐠𝐠𝐠𝐠, 𝐬𝐬 =

𝟏𝟏 = 𝟎𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝟕𝟕, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 × 𝟔𝟔𝟔𝟔, 𝟓𝟓

Untuk Ret = 271960,707 f = 0,00008 ft2/in2

(Kern, 1695)

φs = 1 (2) N + 1 = 12 ×

L B

= 12 ×

20 = 26,667 9

(Kern, 1695)

Ds = 15,25/12 = 1,2708

1 f ⋅ G t ⋅ Ds ⋅ (N + 1) ΔPt = 2 5,22 ⋅ 1010 ⋅ ID ⋅ s ⋅ φs 2

(Kern, 1695)

1 (0,00009 )(102308,250 ) (1,2708)(26,667 ) ΔPt = 2 5,22 ⋅ 1010 (0,0958)(0,002)(1) 2

= 1,780 psia ∆Pt yang diperbolehkan = 2 psia

Pressure drop


Fluida dingin: larutan CaCl2, shell side (𝟏𝟏) 𝐃𝐃′𝐞𝐞 =

𝟒𝟒 × 𝐚𝐚𝐬𝐬 𝟒𝟒 × 𝟎𝟎, 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 = = 𝟎𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝐟𝐟𝐟𝐟 𝐍𝐍𝐭𝐭 × 𝛑𝛑 × 𝐎𝐎𝐎𝐎⁄𝟏𝟏𝟏𝟏 𝟑𝟑𝟑𝟑 × 𝛑𝛑 × 𝟏𝟏, 𝟐𝟐𝟐𝟐⁄𝟏𝟏𝟏𝟏 𝐃𝐃′𝐞𝐞 × 𝐆𝐆𝐬𝐬 𝟎𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 × 𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕, 𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒 = = 𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓, 𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖 𝛍𝛍 𝟗𝟗, 𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒

𝐑𝐑𝐑𝐑𝐬𝐬 =

f = 0,00038 ft2/in2

(Kern, 1695)

s = 1,23

(Kern, 1695)

f ⋅ Gs ⋅ L ⋅ n 5,22 ⋅ 1010 ⋅ De ' .s ⋅ φ 2

(2) ΔPs =

ΔPs

(Kern, 1695)

t

2 ( 0,00038)(76445,420 ) (20)(1) = 5,22 ⋅ 1010 (0,0630)(1,23)(1)

= 0,110 psia ∆Ps yang diperbolehkan = 10 psia

C.15

Pompa (P-05)

Fungsi

: Untuk memompa hasil keluaran FE-01 menuju kristalisator (K01)

Jenis


Jumlah

: 1 unit

Bahan Konstruksi

: Commercial Steel


= 1 atm

− Temperatur

= 30oC

− Laju alir massa

= 4890,516 kg/jam

= 2,995 lbm/s


= 1661,980 kg/m3

= 103,758 lbm/ft3


= 3,9108 cP

= 0,00263 lbm/ft.s


= F/ρ = 0,0289 ft3/s

= 0,0008 m3/s

Perhitungan pompa (P-05) analog dengan perhitungan pompa tangki penampungan HCl (P-01) : Spesifikasi: − Di,opt = 3 × Q0,36 × ρ0,18 = 1,9308 in




= 2 in

• Schedule pipa

= 40


= 2,067 in = 0,172 ft = 0,0531 m


= 2,375 in = 0,198 ft = 0,0610 m


= 1,2388 ft/s

− NRe

= 8425,046

− L1

= 50 ft

− L2

= 2,23925 ft

− L3

= 10,335 ft

− L4

= 5,512 ft

− L5

= 11,19625 ft

− ∑L

= 79,2825 ft

− f

= 0,009 (Geankoplis, 2003)

− ∑F

= 0,3952 ft.lbf/lbm

− Δz

= 10 m

− ΔP

=0

− -Ws


− Wp

= 0,1808 hp

− Daya aktual

= 0,2260 hp

− Digunakan daya standar 0,25 hp

C.16

Kristalisator (K-01)

Fungsi

: Mengkristalkan CaCl2

Jenis

: Direct contact air cooling crystallizer

Bahan Konstruksi

: Carbon Steel SA-285 Grade C

Jumlah

: 1 unit

Bagian – bagian dari kristalisator:


vapour space

liquid/crystal channel liquid/crystal space

Gambar LC.1 Bagian Utama Kristalisator a. Desain vapour space i.

Volume Vapour Space D Hc H

θ Dn Hn

Sudut apex, θ = 30o Laju massa air, F = 708,025 kg/jam Densitas uap jenuh air, ρ = 1000 kg/m3 (40oC; 1 atm) Space time uap air dalam vapour space, t = 0,25 jam Volume uap, Vf

= =

Ft

ρ 708,025 × 0,25 = 0,177 m3 1000

Faktor kelonggaran

= 20%

Volume tangki, Vt

= 1,2 x Vf = 1,2 x 0,177 = 0,212 m3

ii.

Dimensi Vapour Space


Diameter Silinder : Tinggi Silinder (D : H) = 1 : 1 Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga tinggi tutup (Hc) = 1/6 D (Brownell & Young,1959) π 2 D Hh 4 π 1 = D2 D 4 6 π 3 = D 24

Volume tutup (Vc ) ellipsoidal =

Vt = Vs + Vc π π Vt = D3 + D3 24 4 7π 3 Vt = D 24

3

24Vt 7π

Diameter Tangki (D) = � Tinggi silinder (H)

=D

Tinggi tutup ellipsoidal (Hc)

3

24 × 0,212 = 0,614 m 7π

=�

= 0,614 m = 1/6 x D = 0,102 m

Diameter tutup = D

= 0,614 m

Diameter liquid/crystal channel, Dn = 0,15 D = 0,15×0,614 = 0,092 m Tinggi conical section, Hn

= ½ (D – Dn) tanθ = ½×(0,614-0,092)×tan30o = 0,151 m

b. Desain liquid/crystal space i.

Volume liquid/crystal space


D Dl Hs

θ

H

Hs

Sudut elevasi, θ

= 30o

Laju massa liquid/crystal, F = 4182,491 kg/jam Densitas liquid/crystal

= 2005,586 kg/m3

Space time dalam liquid/crystal space, t Volume liquid/crystal, Vf

= =

ii.

= 1 jam

Ft

ρ 4182,491 × 1 2005,586

= 2,085 m3

Faktor kelonggaran

= 20%

Volume tangki, Vt

= (1 + 0,2) × 2,085 = 2,503 m3

Dimensi vapour space Diameter Silinder : Tinggi Silinder (D : H) = 1 : 1 Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga tinggi tutup (Hc) = 1/6 D (Brownell & Young,1959) π 2 D Hh 4 π 1 = D2 D 4 6 π 3 = D 24

Volume tutup (Vc ) ellipsoidal =

Vt = Vs + Vc


π 3 π D + D3 4 24 7π 3 Vt = D 24 Vt =

3

24Vt 7π

3

Tinggi silinder (H)

=D

24 × 2,503 = 1,398 m 7π

=�

Diameter Tangki (D) = �

= 1,398 m = 55,030 in

Tinggi tutup ellipsoidal (Hc)

= 1/6 x D = 0,233 m

Diameter tutup = D

= 1,398 m

Diameter sambungan, Dl

= 2,5 Dn = 2,5×0,092 = 0,230 m = ½ (D – Dl) tan(90-θ )

Tinggi conical section, Hn

= ½×(1,398-0,230)×tan60o = 1,011 m

iii.

Panjang liquid/crystal channel Panjang liquid/crystal channel, L

= 0,7× H = 0,7×1,011 = 0,978 m

iv.

Tekanan Desain Tinggi level cairan, Hf

=

Vf (H + H c ) Vt

=

2,085 (1,389 + 0,233) 2,503

= 1,359 m Phidrostatik

= ρ x g x Hf = 2005,586 x 9,8 x 1,359 = 26709,448 Pa = 26,709 kPa


= 1 atm = 101,325 kPa

Faktor kelonggaran

= 20%

Pdesign

= (1+0,2) x (Phidrosatik + Po) = 1,2 x (26,709 + 101,325) = 153,641 kPa = 21,992 psia

v.

Tebal Dinding Silinder


Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C (Peters & Timmerhaus, 1991), diperoleh data : − Joint efficiency (E)

: 0,85


: 13700 psia


: 0,125 in/tahun

− Umur alat (n) direncanakan

: 10 tahun

− Tebal silinder (dt) = Dimana : d

𝑑𝑑𝑑𝑑 =





P


R


S


CA


n


E


21,992 × 55,030/2 + (0,125 × 10) = 1,302𝑖𝑖𝑖𝑖 13700 × 0,85 − 0,6 × 21,992

Dipilih tebal dinding standar = 1,5 in (Brownell & Young, 1959)

vi.

Tebal Dinding Head Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C (Peters & Timmerhaus, 1991), diperoleh data : − Joint efficiency (E)

: 0,85


: 13700 psia


: 0,125 in/tahun

− Umur alat (n) direncanakan

: 10 tahun

− Tebal silinder (dt) = Dimana : d





P


D


S


CA



dt =

n


E


21,992 × 55,030/2 + (0,125 × 10) = 1,302 in 2 × 13700 × 0,85 − 0,2 × 21,992

Dipilih tebal dinding standar = 1,5 in (Brownell & Young, 1959)

C.17

Screw Conveyor (C-04)

Fungsi

: Mengangkut kristal kalsium klorida yang keluar dari RC-01

Jenis

: horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi : carbon steel Kondisi operasi

: Temperatur

= 30°C

Tekanan

= 1 atm

Jarak angkut

: 10 m

Laju alir

: 4182,491 kg/jam = 1,162 kg/s

Densitas

: 1661,981 kg/m3

Laju alir volumetrik : Q=

F

ρ

=

4182,491kg / jam = 2,517 m 3 / jam 3 1661,981kg / m

Panjang screw conveyer

diperkirakan 10 m. Dari Tabel 21-5 Perry’s

Chemical Engineer’s Handbook, untuk kapasitas yang mendekati 9,004 ft3/jam dipilih screw conveyer dengan spesifikasi sebagai berikut : - Diameter screw

: 2 in

- Kecepatan motor

: 1rpm

Perhitungan daya : P = 0,07 m0,85 L


dengan : m = laju alir (kg/s) L = jarak angkut (m) Maka : P = 0,07 (1,162)0,85 10 = 0,795 kW = 1,066 hp Digunakan daya standar 1,25 hp

C.18 Fungsi

Rotary Dryer (DE-01) : Mengeringkan CaCl2 yang keluar dari kristalisator.


Tipe

: Rotary Dryer

Bentuk

: Direct fired rotary dryer

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283, Grade C

Jenis sambungan


Jumlah

: 1 unit

a. Menentukan Diameter Rotary Dryer Superheated steam masuk

: 200oC = 392oF

Superheated steam keluar

: 180oC = 356oF

Laju alir superheated steam yang masuk : 61,602 kg/jam = 6790,450 lb/jam Umpan masuk

: 40oC = 104oF

Produk keluar

: 110oC = 230oF

Laju alir umpan

: 4182,492 kg/jam = 8350,831 lb/jam

Laju alir produk

: 3787,878 kg/jam = 9220,803 lb/jam

Range kecepatan udara dalam rotary dryer: 0,5 – 50 kg/(s.m2) (Perry,1999), untuk desain alat diambil 1kg/(s.m2). A=

Banyaknya udara yang dibutuhkan 61,602 kg / jam = = 0,856 m2 2 kecepa tan udara 1kg / s.m x 3600s

A = 1 / 4π D 2  4 xA  D=   π 

1/ 2

 4 x 0,856m 2 =  3,14 

  

1/ 2

= 1,044 m = 3,424 ft

Diameter rotary dryer biasanya antara 0,25-2 m (hal.12-56, Perry, 1999), sehingga desain diameter terpenuhi.

b. Menentukan Panjang Rotary Dryer Untuk direct rotary dryer, perbandingan panjang dan diameter (L : D) = 10 : 1, sehingga: L = 10 x D = 10 x 1,044 = 10,437 m = 34,241 ft

c. Menentukan Waktu Transportasi


Hold-up dari rotary dryer biasanya dioperasikan antara 10-15% dari volume total (hal. 12-55, Perry,1999), untuk desain alat diambil 10% Volume total

= 1/ 4 x π x D 2 x L = 1 / 4(3,14)(1,044) 2 x (10,437) = 8,930 m3

Hold-up

= 0,1x 8,930 m3 = 0,893 m3

Time of passage(θ) = =

hold up × ρ feed rate 0,893 x1871,721 = 0,400 jam = 23,976 menit 4182,491

d. Menghitung Putaran Rotary Dryer Kecepatan putaran linear (v) dari rotary dryer dioperasikan antara 60-75 ft/mnt(Perry,1999), untuk desain alat diambil 65 ft/mnt. 𝐍𝐍 =

𝐯𝐯 𝟔𝟔𝟔𝟔 𝐟𝐟𝐟𝐟/𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦 = = 𝟔𝟔, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫 𝛑𝛑 × 𝐃𝐃 𝟑𝟑, 𝟏𝟏𝟏𝟏 × 𝟑𝟑, 𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒 𝐟𝐟𝐟𝐟

e. Menentukan Slope Rotary Dryer θ=

0,23 x L 0,6 x B x L x G ± 0,9 F Sx N x D

Dimana : θ = time of passage, min B = konstanta material (B=5(Dp)-0,5) D = diameter rotary dryer, ft L = panjang rotary dryer, ft G = kecepatan massa udara, lb/jam.ft2 Dp= ukuran partikel yang diangkut,μm F = rate feed, lb material kering/jam.ft2 S = slope, ft/ft N = kecepatan putaran, rpm

i.

Menghitung feed rate


F=

kristal 3787,878 = luas terowongan 3,14 / 4 x (1,044 ) 2

= 4427,246kg / jam.m 2 = 907,319 lb / jam.ft 2

ii.

Menghitung konstanta material Dp diambil 65 mesh = 0,208 mm = 0,000682 μft B = 5(0,000682)-0,5 = 191,402 Maka : 23,976 =

0,23x 34,241 0,6 x191,402 x 34,241x 737,3381 ± 0,9 907,319 Sx (6,042) x 3,424

23,976 =

7,875 ± 3195,6098 S

23,976 + 3195,6098 =

0,253 , S1

S1 = 0,0001415

23,976 − 3195,6098 =

0,253 , S1

S2 = 0,00001437

Slope dari rotary cooler biasanya antara 0-8 (Perry,1999), sehingga nilai slope terpenuhi.

f. Menghitung Daya Total daya penggerak untuk rotary cooler antara 0,5 D2 sampai 1,0 D2 (hal.12-56, Perry, 1999),untuk desain alat diambil 0,5 D2 Daya (P) = 0,5D2 = 0,5(3,424)2 = 11,725 hp Digunakan daya 12 hp

C.19

Blower (B-01)

Fungsi

: Mengalirkan udara ke kristalisator (K-01) dan rotary cooler (RC-01)

Jenis

: Centrifugal Blower

Bahan konstruksi

: Carbon Steels SA-283, grade C

Kondisi operasi

:

- Temperatur

= 30oC

- Tekanan

= 1 atm


- Densitas

= 0,0729 lb/ft3

- Laju alir massa

= 39258,707 kg/jam = 1442,509 lb/menit

Debit air/laju alir volumetrik, Q =

F

ρ

=

1442,509lb / menit = 19786,416ft 3 / menit Daya 3 0,072904lb / ft

blower dapat dihitung dengan persamaan,

P=

144 × efisiensi × Q 33000

Efisiensi blower, η = 50 %

(Perry, 1973) (McCabe, 1987)

Sehingga,

P=

144 × 0,5 × 19786,416 33000

= 64,76 hp


C.20

Rotary Cooler (RC-01)

Fungsi

: Mendinginkan cacl2 agar diperoleh suhu 40oC

Jenis

: Counter current direct heat rotary cooler

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit

a. Menentukan diameter rotary cooler Udara pendingin masuk

: 5oC = 41oF

Udara pendingin keluar

: 30oC = 86oF

Banyak udara yang dibutuhkan

: 9634,887 kg/jam = 21241,265 lb/jam

Kecepatan udara di dalam mantel rotary cooler biasanya antara 0,5-50 kg/(s.m2) (hal 12-55, Perry,1999),untuk desain alat diambil 1kg/(s.m2). A=

Banyaknya udara yang dibutuhkan 9634,887 kg / jam = = 2,676 m2 2 kecepa tan udara 1kg / s.m x 3600s

A = 1 / 4π D 2  4 xA  D=   π 

1/ 2

 4 x 2,676m 2 =  3,14 

  

1/ 2

= 1,846 m = 6,056ft

Diameter rotary cooler biasanya antara 0,2-2 m (hal.12-56, Perry, 1999), sehingga desain diameter terpenuhi.

b. Menentukan panjang rotary cooler Untuk direct rotary cooler, perbandingan panjang dan diameter (L : D) = 4 : 1 (Perry, 1999), sehingga: L = 4 x D = 4 x 1,846 m = 7,384 m

c. Menentukan waktu transportasi Hold-up dari rotary cooler biasanya dioperasikan antara 10-15% dari volume total (hal. 12-55, Perry,1999), untuk desain alat diambil 10% Volume total = 1 / 4 x π x D 2 x L = 1 / 4(3,14)(1,846) 2 x (7,384 ) = 19,761 m3 Hold-up

= 0,1 × 19,761 m3 = 1,976 m3


Time of passage (θ) =

hold up × ρ 1,976 x 2058,689 = = 1,074 jam = 64,440menit feed rate 3787,878

d. Menentukan putaran rotary cooler Kecepatan putaran linear (v) dari rotary cooler dioperasikan antara 60-75ft/mnt (hal. 12-54, Perry,1999), untuk desain alat diambil 65 ft/mnt. 𝐍𝐍 =

𝐯𝐯 𝟔𝟔𝟔𝟔 𝐟𝐟𝐟𝐟/𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦𝐦 = = 𝟑𝟑, 𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒 𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫 𝛑𝛑 × 𝐃𝐃 𝟑𝟑, 𝟏𝟏𝟏𝟏 × 𝟔𝟔, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝐟𝐟𝐟𝐟

e. Menentukan slope rotary cooler θ=

0,23 x L 0,6 x B x L x G ± 0,9 F Sx N x D

Dimana:

θ = time of passage, min B = konstanta material (B=5(Dp)-0,5) D = diameter rotary cooler, ft L = panjang rotary cooler,ft G = kecepatan massa udara, lb/jam.ft2 Dp= ukuran partikel yang diangkut,μm F = rate feed, lb material kering/jam.ft2 S = slope, ft/ft N = kecepatan putaran, rpm

i. Menghitung feed rate F=

kristal yang masuk 3787,878 = luas terowongan 3,14 / 4 x (1,846 ) 2

= 1415,311 kg / jam.m 2 = 47,087 lb/jam.ft2

ii. Menghitung konstanta material Dp diambil 65 mesh = 0,208 mm = 0,000682 μft B = 5(0,000682)-0,5 = 191,402 Maka : 64,440 =

0,23x 24,224 0,6 x191,402 x 24,224 x 737,3381 ± 0,9 47,087 Sx (4,192) x 4,934


64,440 =

0,305 ± 43562,832 S

64,440 + 43562,832 =

0,305 , S1

S1 = 0,00000698

64,440 − 43562,832 =

0,305 , S1

S2 = 0,00000700

Slope dari rotary cooler biasanya antara 0-8 (hal.12-56, Perry,1999), sehingga nilai slope terpenuhi.

f. Menghitung daya Total daya penggerak untuk rotary cooler antara 0,5 D2 sampai 1,0 D2 (Perry, 1999),untuk desain alat diambil 0,5 D2. Daya (P) = 0,5D2 = 0,5(6,056)2 = 18,338 hp Digunakan daya 19 hp

C.21

Screening (SC-01)

Fungsi

: Untuk mengayak partikel yang keluar dari RC-01 agar mempunyai diameter partikel yang seragam

Jenis

: Sieve Tray, Tyler Standart Screen

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

− Temperatur

: 30oC

− Tekanan

: 1 atm

Perhitungan: Umpan masuk

: 3787,878 kg/jam

Fraksi terayak

: 0,9

𝐅𝐅𝐅𝐅𝐅𝐅𝐅𝐅𝐅𝐅𝐅𝐅 𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭 = 𝟎𝟎, 𝟗𝟗

=

𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏𝐧𝐧 𝐲𝐲𝐲𝐲𝐲𝐲𝐲𝐲 𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥 𝐔𝐔𝐔𝐔𝐔𝐔𝐔𝐔𝐔𝐔 𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩

𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏 𝐲𝐲𝐲𝐲𝐲𝐲𝐲𝐲 𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥𝐥 𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑, 𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖

Padatan yang lolos = 3787,878 (0,9) = 3409,090 kg/jam


Padatan yang tertahan di atas ayakan = 3787,878 - 3409,090 = 378,787 kg/jam Diameter partikel minimum

= 0,3 mm

Sphericity partikel (∅)

= 0,95 𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃 × 𝐗𝐗𝐗𝐗 ∅ 𝟎𝟎, 𝟑𝟑 × 𝟎𝟎, 𝟗𝟗 𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃 = = 𝟎𝟎, 𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐 𝐦𝐦𝐦𝐦 𝟎𝟎, 𝟗𝟗𝟗𝟗

𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃 𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩𝐩 𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫 − 𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫𝐫, 𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃 =

𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃 = 𝐛𝐛𝐛𝐛𝐛𝐛𝐛𝐛𝐛𝐛𝐛𝐛 𝐚𝐚𝐚𝐚𝐚𝐚𝐚𝐚𝐚𝐚𝐚𝐚 + 𝐧𝐧𝐧𝐧𝐧𝐧𝐧𝐧𝐧𝐧𝐧𝐧𝐧𝐧 𝐝𝐝𝐝𝐝𝐝𝐝𝐝𝐝𝐝𝐝𝐝𝐝𝐞𝐞𝐞𝐞 𝐤𝐤𝐤𝐤𝐤𝐤𝐤𝐤𝐤𝐤

Ukuran ayakan ditaksir dari table A.5-3 Tyler Standart Screen Scale, Geankoplis, 1997. Maka dipakai ayakan dengan spesifikasi: •

Ukuran

= 80 mesh

•

Bukaan ayakan

= 0,175 mm

•

Nominal diameter kawat = 0,142 mm

•

Dpi

C.22

= 0,317 mm

Ball mill (BM-01)

Fungsi

: Menggiling kalsium klorida yang tertahan pada bagian atas SC01 menjadi partikel yang lebih halus

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

− Temperatur

: 30oC

− Tekanan

: 1 atm

Perhitungan: Umpan masuk

: 378,787 kg/jam = 0,105 kg/s

Diameter partikel produk, Dp : 0,3 mm Total daya penggerak untuk ball mill: 𝐏𝐏 =

𝟎𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 × 𝐦𝐦𝐬𝐬 𝟓𝟓, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 × 𝟎𝟎, 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 = = 𝟎𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝐊𝐊𝐊𝐊 = 𝟎𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝐡𝐡𝐡𝐡 𝐃𝐃𝐃𝐃 𝟎𝟎, 𝟑𝟑

Daya standar yang digunakan 10 hp


C.23

Gudang Penyimpanan Produk CaCl2

Fungsi

: Menyimpan produk CaCl2 sebelum diproses

Bentuk bangunan


Bahan konstruksi

: Dinding : batu-bata

Jumlah

Lantai

: aspal

Atap

: asbes

: 1 unit

Kondisi Penyimpanan: Kondisi ruangan : Temperatur

: 30°C

Tekanan Kebutuhan

: 1 atm

: 1 minggu

Perhitungan Desain Bangunan : Produk CaCl2 dimasukkan ke dalam karung besar. Digunakan 1 ikatan/karung memuat 20 kg produk CaCl2. Diperkirakan produk CaCl2terdapat ruang kosong berisi udara sebanyak 30%. Densitas campuran CaCl2 = 2058,689 kg/m³ Jadi : 1 karung memuat : Volume CaCl2

=

20 kg

= 0,00971 m³

2058,689 kg/m³ Volume udara

= 30% (0,00971 m³) = 0,00291 m³

Volume 1 karung = 0,0126 m³ Produk CaCl2 = 3787,878 kg/jam Banyak ikatan/karung yang perlu dalam 1 minggu : Jumlah ikatan/karung =

3787,878 kg/jam x 24 jam/hari x 7 hari 20 kg/karung

= 31818,175 karung

Diambil 31819 karung, maka : Volume total karung tiap minggu = 31819 x 0,0126 = 401,855 m3 Faktor kosong ruangan = 20% dan area jalan dalam gudang = 20%; sehingga: Volume ruang yang dibutuhkan = (1,4) 401,855


= 562,597 m3 Bangunan diperkirakan dibangun dengan ukuran: Panjang (p) = lebar (l) = 2 x tinggi (t)lebar 3,5 m, sehingga: V

=pxlxt

562,597 = 2t.(t).(t) t

= 6,552 m

Jadi ukuran bangunan gedung yang digunakan adalah : Panjang = 13,104 m Lebar

= 6,552 m

Tinggi

= 6,552 m

C.24

Blower (B-02)

Fungsi

: Mengalirkan gas CO2 ke tangki penyimpanan CO2 (TT-05)

Jenis


Bahan konstruksi


Kondisi operasi

:

- Temperatur

= 30oC

- Tekanan

= 1 atm

- Densitas

= 44,923 lb/ft3

- Laju alir massa

= 1402,622 kg/jam = 51,537 lb/menit


F

ρ

=

51,537lb / menit = 1,147ft 3 / menit 3 44,923 lb / ft

Daya blower dapat dihitung dengan persamaan,

P=



(Perry, 1999) (McCabe, 1999)

Sehingga,

P=

144 × 0,75 × 1,147 33000

= 0,00375 hp Digunakan daya blower standar 0,5 hp


C.25

Kompressor (JC-01)

Fungsi : menaikkan tekanan dan mencairkan gas CO2 sebelum dialirkan ke tangki penyimpanan CO2 Jenis

Pad

: Three stage compressor

( k −1) / kN st   k   p 2  − 1 = 2,78 × 10 N st mvl p1      k - 1   p1   −4

di mana:


Nst = jumlah tahap kompresi = 3 mvl = laju alir gas volumetrik (m3/jam) p1 = tekanan masuk = 1 atm = 101,325 kPa p2 = tekanan keluar = 15 atm = 1519,875 kPa η = efisiensi kompresor = 80 % k

= rasio panas spesifik = 1,4

(Geankoplis, 2003)

Data: Laju alir massa

= 1402,622 kg/jam = 51,537 lb/menit

ρcampuran

= 719,6 kg/m3

mvl =

1402,622 kg / jam = 1,9492 m3/jam = 0,0005 m3/detik 3 719,6 kg / m

(1, 4 −1) / 1, 4×3   1,4   1519,875  − 1 Pad = 2,78 × 10 × 3 × 1,9492 × 101,325     1,4 - 1   101,325   −4

= 0,1696 hp

Untuk efisiensi motor adalah 80%, maka: P=

0,1696 = 0,2120 hp 0,8

Maka dipilih kompresor dengan daya 5 hp.

Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan: De

= 0,363 (mv)0,45( ρ )0,13


= 0,363 (0,0005 m3/detik)0,45(719,6 kg/m3) 0,13 = 0,210 m = 8,274 in


Dipilih material pipa commercial steel 10 in Schedule 40 : •

Diameter dalam (ID)

= 10,02 in

•

Diameter luar (OD)

= 10,75 in

•

Luas penampang (A)

= 0,547 ft2

C.26

Tangki Penyimpanan CO2 (TT-05)

Fungsi

: Untuk menyimpan CO2 cair

Bahan konstruksi


Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Jenis Sambungan


Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi

:

− Temperatur

= 35oC

− Tekanan

= 15 atm


= 20%

− Laju alir masuk (F)

= 1402,622 kg/jam = 51,537 lb/menit

− Densitas Campuran

= 719,6 kg/m3

− Kebutuhan perancangan

= 15 hari

Perhitungan : a. Ukuran Tangki Volume larutan (Vl)

= 1402,622 / 719,6) x 15 x 24 = 701,701 m3

Faktor kelonggaran

= 20 %

Volume tangki

= V1 x 1,2 = 701,701 x 1,2 = 842,041 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1 : 1 Volume Silinder

= π/4 x D2Hs = π/4 x D3

Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga: tinggi head (Hh) = 1/6 x D (Brownel & Young, 1959)

Volume tutup (Vh) ellipsoidal

= π/4 x D2Hh


= π/4 x D2(1/6 D) = π/24 x D3 Vt = Vs + Vh Vt = (π/4 x D3) + (π/24 x D3)


Vt = 7π/24 x D3 𝟑𝟑

𝟐𝟐𝟐𝟐 𝑽𝑽𝒕𝒕

= �

𝟑𝟑

𝟐𝟐𝟐𝟐 𝒙𝒙 𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖,𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎

= �

𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃𝐃 𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭𝐭

𝟕𝟕𝟕𝟕

= 9,722 m

= 382,765 in

Jari – jari (R)

= 4,861 m

= 191,384 in


=D

= 9,722 m

𝟕𝟕𝟕𝟕

Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 x D Tinggi total tangki (HT)

= 1/6 x 9,722 m

= 1,62 m

= Hs + Hh

= 11,343 m

b. Tekanan design Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (Vl/Vt) x HT = (701,701 /842,041) x 11,343 = 9,452 m Phidrostatik

= ρ x g x Hc = 719,6 x 9,8 x 9,452 = 66657,407 Pa = 66,657 kPa


= 15 atm = 1519,875 kPa

Faktor kelonggaran

= 20%

Pdesign

= (1+0,2) x (Phidrosatik + Po) = 1,2 x (66,657 + 101,325) = 1903,839 kPa = 18,789 atm = 272,518 psi

c. Tebal dinding tangki (bagian silinder) Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C (Peters & Timmerhaus, 1991), diperoleh data : − Joint efficiency (E)

: 0,85


: 13700 psia



: 0,125 in/tahun


𝑑𝑑𝑑𝑑 =

=

PxR

S.E−0,6 P

+ CA x n (Peters & Timmerhaus, 1991)

d


P


R


S


CA


n


E


272,518 × 382,765/2 + (0,125 × 10) = 5,793 𝑖𝑖𝑖𝑖 13700 × 0,85 − 0,6 × 272,518



d. Tebal Dinding Head Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C (Peters & Timmerhaus, 1991), diperoleh data : − Joint efficiency (E)

: 0,85


: 13700 psia


: 0,125 in/tahun


dt =

=

PxD

2.S.E−0,2 P

+ CA x n (Peters & Timmerhaus, 1991)

d


P


R


S


CA


n


E


272,518 × 382,765 + (0,125 × 10) = 5,793 in 2 × 13700 × 0,85 − 0,2 × 272,518




C.24

Blower (B-03)

Fungsi

: Mengalirkan saturated steam ke jaket pemanas pada Reaktor Asam (R-01)

Jenis


Bahan konstruksi


Kondisi operasi

:

- Temperatur

= 30oC

- Tekanan

= 1 atm

- Laju alir massa

= 32,756 kg/jam

Debit air/laju alir volumetrik, Q = 4,722 ft3/menit Daya blower dapat dihitung dengan persamaan,

P=



(Perry, 1999) (McCabe, 1999)

Sehingga,

P=

144 × 0,75 × 4,722 33000

= 0,02 hp Digunakan daya blower standar 0,5 hp


LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS

D.1

Screening (SC)

Fungsi

: Menyaring partikel-partikel padat yang besar

Jenis

: Bar screen

Bahan konstruksi

: Stainless steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3

Laju alir massa (F)

(Geankoplis, 2003)

= 3075,9398 kg/jam

Laju alir volume (Q) =

3075,9398 kg/jam × 1 jam / 3600s = 0,0009 m3/s 3 996,24 kg / m

Ukuran bar : -

Lebar bar = 5 mm

-

Tebal bar = 20 mm

-

Bar clear spacing = 20 mm

-

Slope = 300

Direncanakan ukuran screening: Panjang screen

= 2m

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) = 2.040.000 mm2 = 2,04 m2 Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,6 dan 30% screen tersumbat.


Head loss (∆h)

=

Q2 (0,0009) 2 = 2 2 2 (9,8) (0,6) 2 (2,04) 2 2 g Cd A 2

= 2,5.10-8 m dari air = 0,000025 mm dari air 2m

20 mm 2m

20 mm

Gambar D.1 Sketsa Sebagian Bar Screen (tampak atas)

D.2

Pompa Screening (PU-01)

Fungsi

: Memompa air dari sungai ke bak pengendapan (BS)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,1396 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)

-

Viskositas air (µ)

= 0,8360 cP = 0,0006 lbm/ft⋅s

(Geankoplis, 2003)

Laju alir massa (F)

= 3075,9398 kg/jam = 1,8837 lbm/detik


F 1,8837 lbm /detik = ρ 62,1396 lbm /ft 3

= 0,0303 ft3/s = 0,0009 m3/s

Desain pompa Di,opt

= 0,363 (Q)0,45(ρ)0,13


= 0,363 × (0,0009 m3/s)0,45 × (996,24 kg/m3)0,13 = 0,0371 m = 1,4617 in


Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : -

Ukuran nominal

: 2 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 2,067 in = 0,1723 ft = 0,0525 m

-

Diameter Luar (OD)

: 2,375 in = 0,1979 ft

-

Luas penampang dalam (At)

: 0,0233 ft2

Kecepatan linier : v =

Q 0,0303ft 3 / s = = 1,2999 ft/s A 0,0233 ft 2

ρ ×v× D µ

Bilangan Reynold : NRe =

=

(62,1936 lbm / ft 3 )(1,2999 ft / s)(0,1723 ft ) 0,0006 lbm/ft.s

= 24788,918 Karena NRe > 2.100, maka aliran dalam pipa adalah aliran turbulen. Dari Gbr. 2.10-3, (Geankoplis, 2003) : -

Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,000046

-

Untuk NRe = 31827,9593 dan ε = 0,0009, diperoleh f = 0,006 D

Friction loss: 1 Sharp edge entrance: hc

(1,2999)2  A  v2 = 0,5 1 − 2  = 0,5 (1 − 0) 2(1)(32,174) A1  2α  = 0,0131 ft.lbf/lbm

1 elbow 90°:

hf

(1,2999 ) 2 v2 = n.Kf. = 1(0,75) = 0,0197 ft.lbf/lbm 2.g c 2(32,174)

1 check valve:

hf

= n.Kf.

Pipa lurus 25 ft:

Ff

= 4f

(1,2999 ) 2 v2 = 1(2) = 0,0525 ft.lbf/lbm 2.g c 2(32,174)

(25)(1,2999 )2 ∆L.v 2 = 4(0,006) D.2.g c (0,1342).2.(32,174)

= 0,0915 ft.lbf/lbm 2

1 Sharp edge exit:

hex

2  A  v2 2 (1,2999) = n 1 − 1  = 1 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )  A2  2.α .g c

= 0,0263 ft.lbf/lbm


Total friction loss :

∑ F = 0,2031 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli :

(

)

P −P 2 1 2 v 2 − v 1 + g(z 2 − z 1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ρ 2α

(Geankoplis, 2003)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 ∆Z = 50 ft maka : 0 +

32,174ft / s 2 (50 ft ) + 0 + 0,2031 ft.lbf / lbm + Ws = 0 32,174ft.lbm / lbf .s 2 Ws = –50,2031 ft.lbf/lbm

Untuk efisiensi pompa 80 %, maka: = - η × Wp

Ws

–50,2031 = –0,8 × Wp Wp


Daya pompa : P = m × Wp =

1 hp 3075,9398 lbm / s × 62,7538 ft.lbf / lbm × (0,45359)(3600) 550ft.lbf / s

= 0,2149 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 0,25 hp. D.3

Bak Sedimentasi (BS)

Fungsi

: Untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air

Jumlah

:1

Jenis

: Grift Chamber Sedimentation

Aliran

: Horizontal sepanjang bak sedimentasi

Bahan kontruksi

: Beton kedap air

Kondisi operasi : Temperatur

= 28°C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 3949,3812 kg/jam

Densitas air

= 996,24 kg/m3

(Geankoplis, 2003)


Laju air volumetrik

=

3949,3812 kg/jam × 1 jam/3600 s 996,24 kg/m 3

= 0,0011 m3/s = 2,333 ft3/min

Desain bak sedimentasi Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif.

(Kawamura, 1991)

Perhitungan ukuran tiap bak : Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah :

υ 0 = 1,57 ft/min = 8 mm/s

(Kawamura, 1991)

Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi : Kedalaman tangki

= 9 ft

Lebar tangki

= 1 ft

Kecepatan aliran

= v=

Desain panjang ideal bak :

Q 2,333 ft 3/min = = 0,2593 ft/min At 9 ft × 1 ft

 h L = K   υ0

  v 

(Kawamura, 1991)

dengan : K = faktor keamanan = 1,5 h = kedalaman air efektif (9-16 ft); diambil 9 ft. Maka :

L = 1,5 × (9/1,57) × 0,2593 = 2,2292 ft

Diambil panjang bak = 2,5 ft = 0,7620 m Uji desain Waktu retensi (t) : t =

Va p×l ×t = Q laju volumetrik =

2,5 × 1 × 9 ft 3 = 9,643 menit 2,333 ft 3 / min

Desain diterima, dimana t diizinkan 6-15 menit. Surface loading:

(Kawamura, 1991)

laju volumetrik Q = A luas permukaan masukan air 2,333 ft 3 /min (7,481 gal/ft 3 ) = = 6,982 gpm/ft 2 1 ft × 2,5 ft

Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4-10 gpm/ft2 Headloss (∆h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in):


∆h = K

v2 2g

[0,2593 ft/min × ( 1 min/60 s) × (1 m/3,2808 ft)]2 = 0,12 × = 1.10− 6 ft 2 2 × (9,8 m/s )

D.4

Pompa Sedimentasi (PU-02)

Fungsi

: Memompa air dari bak pengendapan (BS) ke clarifier (CL)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,1396 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)

-

Viskositas air (µ)

= 0,8360 cP = 0,0006 lbm/ft⋅s

(Geankoplis, 2003)

Laju alir massa (F)

= 3075,9398 kg/jam = 1,8837 lbm/detik

Hasil perhitungan spesifikasi pompa sedimentasi (PU-02) sama dengan pompa screening (PU-01)

D.5

Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01)

Fungsi

: Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit


= 28°C

Tekanan

= 1 atm

Al2(SO4)3 yang digunakan

= 50 ppm

Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30% (% berat) Laju massa Al2(SO4)3

= 0,1975 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 30%

= 1363 kg/m3 = 85,0898 lbm/ft3

(Perry, 1999)


Kebutuhan perancangan

= 30 hari

Faktor keamanan

= 20%

Desain Tangki a. Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

0,1975 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari = 0,3477 m3 0,3 × 1363 kg/m3

Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,3477 m3 = 0,4172 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3 1 πD 2 H 4 1 3  0,4172 m3 = πD 2  D  4 2  3 0,4172 m3 = πD3 8 V=

Maka: D = 0,7076 m; H = 1,0615 m Tinggi cairan dalam tangki =

0,3477 × 1,0615 = 0,8845 m 0,4172

b. Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: P = ρ × g × h = 1363 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,8845 m = 11,9592 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa PT = 11,8845 kPa + 101,325 kPa = 113,1403 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign = (1,05) × (113,1403 kPa ) = 118,7973 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell & Young,1959)

Allowable stress = 12650 psia = 87.218,714 kPa



Tebal shell tangki:

t=

PD 2SE − 1,2P

(118,7973kPa) × (0,7076 m) 2 × (87.218,714 kPa) × (0,8) − 1,2 × (118,7973 kPa) = 0,0006 m = 0,0237 in

=

Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0237 in + 0,125 in = 0,1487 in Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in


c. Daya pengaduk Jenis pengaduk

: flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

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

; Da

= 1/3 × 0,7076 m = 0,2359 m = 0,7739 ft

E/Da = 1

; E

= 0,2359 m = 0,7739 ft

L/Da = 1/4

; L

= 1/4 × 0,2359 m

= 0,0590 m = 0,1935 ft

W/Da = 1/5

;W

= 1/5 × 0,2359 m

= 0,0472 m = 0,1548 ft

; J

= 1/12 × 0,7076 m

= 0,0590 m = 0,1935 ft

J/Dt

= 1/12

dengan : Dt = diameter tangki Da = diameter impeller E = tinggi turbin dari dasar tangki L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J

= lebar baffle

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

(Kirk & Othmer, 1978)

Bilangan Reynold, N Re

ρ N (D a )2 = μ

(Geankoplis, 2003)


N Re =

(85,0898)(1)(0,7739)2 6,72 ⋅ 10− 4

= 75831,254

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: K T .n 3 .D a ρ gc 5

P=

(McCabe, 1999)

KT = 6,3

(McCabe, 1999)

6,3 (1 put/det)3 × (0,7739ft)5 × (85,0898 lbm/ft3 ) 1 hp × 2 32,174 lbm.ft/lbf.det 550 ft lbf/det = 0,0084 hp

P=

Efisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak =

0,0084 = 0,0105 hp 0,8

Dipilih daya motor standar 0,05 hp. D.6

Pompa Alum (PU-03)

Fungsi

: Memompa alum dari Tangki Pelarutan Alum (TP-01) ke Clarifier (CL)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas alum (ρ)

= 1363 kg/m3

-

Viskositas alum (µ)

= 1 cP = 0,000672 lbm/ft.detik

-

Laju alir massa (F)

= 0,1975 kg/jam = 0,0001 lbm/detik

(Perry, 1999) (Kirk & Othmer, 1978)

Perhitungan spesifikasi pompa alum (PU-03) analog dengan perhitungan spesifikasi pompa screening (PU-01), diperoleh hasil : Debit air/laju alir volumetrik, Q = 1,4212.10-6 ft3/s = 4,0244.10-8 m3/s Di,opt = 0,000037 m = 0,0014 in Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : -

Ukuran nominal

: 1/8 in


-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 0,269 in = 0,0224 ft = 0,0068 m

-

Diameter Luar (OD)

: 0,405 in = 0,0338 ft

-


: 0,0004 ft2

Kecepatan linier : v = 0,0036 ft/s = 0,0011 m/s Bilangan Reynold : NRe

= 363,0574

Karena NRe < 2100, maka aliran laminar. Dari Gbr. 2.10-3, (Geankoplis, 2003) : -

Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,000046 m

-



= 0,00000010 ft.lbf/lbm

2 elbow 90°:

hf

= 0,00000029 ft.lbf/lbm

1 check valve:

hf

= 0,00000039 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 30 ft:

Ff

= 0,000006 ft.lbf/lbm

1 Sharp edge exit:

hex

= 0,00000020 ft.lbf/lbm

Total friction loss:

∑ F = 0,000007 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli:

(

)

P −P 2 1 2 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis, 2003)

dimana : v1 = v2 P1 = 2484,3029 lbf/ft² P2 = 2727,9837 lbf/ft²

∆P

ρ

= 2,9009 ft.lbf/lbm

∆Z = 30 ft maka: Ws = –32,909 ft.lbf/lbm Wp = 41,1261 ft.lbf/lbm Daya pompa: P

= 0,0000090 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.


D.7

Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-02)

Fungsi

: Membuat larutan soda abu (Na2CO3)

Bentuk


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit


= 28°C

Tekanan

= 1 atm

Na2CO3 yang digunakan

= 27 ppm

Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat) Laju massa Na2CO3

= 0,1066 kg/jam

Densitas Na2CO3 30 %

= 1327 kg/m3 = 82,8423 lbm/ft3

Viskositas Na2CO3 30 %

= 3,69⋅10-4 lbm/ft⋅detik


(Perry, 1999)


= 30 hari

Faktor keamanan

= 20%

Perhitungan spesifikasi Tangki pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-02) analog dengan perhitungan spesifikasi Tangki pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01) a. Ukuran tangki Volume larutan, Vl = 0,1929 m3 Volume tangki, Vt = 0,2314 m3 D = 0,5814 m ; H = 0,8721 m b. Tebal dinding tangki Tinggi cairan dalam tangki = 0,7268 m = 2,3844 ft Tekanan hidrostatik, Phid = 9,4513kPa Poperasi = 110,8914 kPa Pdesain = 116,3151 kPa Tebal shell tangki: t = 0,0005 m = 0,0191 in Maka tebal shell yang dibutuhkan

= 0,0191 in + 0,125 in = 0,1441 in

Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in





Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh : Da = 0,1938 m = 0,6358 ft E = 0,1938 m = 0,6358 ft L = 0,0485 m = 0,1590 ft W = 0,0388 m = 0,1272 ft J = 0,0485 m = 0,1590 ft Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Bilangan Reynold, N Re = 90763,6614 KT = 6,3 P = 0,0031 hp Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak =

0,0031 = 0,0038 hp 0,8

Maka daya motor yang dipilih ½0 hp.

D.8

Pompa Soda Abu (PU-04)

Fungsi

: Memompa larutan soda abu dari tangki pelarutan soda abu (TP-02) ke Clarifier (CL)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas soda abu (ρ)

= 1327 kg/m3

-

Viskositas soda abu (µ)

= 0,5491 cP = 0,000369 lbm/ft.detik

(Perry, 1999) (Kirk & Othmer,

1978) Laju alir massa (F)

= 0,1066 kg/jam = 0,000065 lbm/detik


Perhitungan spesifikasi pompa soda abu (PU-04) analog dengan perhitungan spesifikasi pompa screening (PU-01), diperoleh hasil : Debit air/laju alir volumetrik, Q = 7,883.10-7 ft3/s = 2,232.10-8 m3/s Di,opt = 0,000026 m = 0,0010 in Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : -

Ukuran nominal

: 1/8 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 0,269 in = 0,0224 ft = 0,0068 m

-

Diameter Luar (OD)

: 0,405 in = 0,0338 ft

-


: 0,0004 ft2


= 357,0356

Karena NRe < 2.100, maka aliran dalam pipa adalah aliran laminar. Dari Gbr. 2.10-3, (Geankoplis, 2003) : -


-



= 0,00000003 ft.lbf/lbm

2 elbow 90°:

hf

= 0,0000001 ft.lbf/lbm

1 check valve:

hf

= 0,0000001 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 30 ft:

Ff

= 0,0000019 ft.lbf/lbm

1 Sharp edge exit:

hex

= 0,000000060cft.lbf/lbm


∑ F = 0,0000022 ft.lbf/lbm


(

)

P −P 2 1 2 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis, 2003)

dimana : v1 = v2 P1 = 2316,0285 lbf/ft²; P2 = 2727,9837 lbf/ft²


∆P

ρ

= 5, 0018 ft.lbf/lbm


= 0,000003 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.

D.9

Clarifier (CL)

Fungsi

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

Tipe

: External Solid Recirculation Clarifier

Bentuk

: Circular desain

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA-283, Grade C

Jumlah

: 1 unit


= 28°C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air (F1)

= 3949,381 kg/jam

Laju massa Al2(SO4)3 (F2)

= 0,1975 kg/jam

Laju massa Na2CO3 (F3)

= 0,1066 kg/jam

Laju massa total, m

= 3075,9398 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3

= 2,71 gr/ml

(Perry, 1999)

Densitas Na2CO3

= 2,533 gr/ml

(Perry, 1999)

Densitas air

= 0,99624 gr/ml

(Perry, 1999)

Reaksi koagulasi: Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3CO2 Dari Metcalf & Eddy (1984) diperoleh bahwa untuk clarifier tipe upflow (radial): -

Kedalaman air = 3-5 m

-

Settling time

= 1-3 jam

Dipilih : Kedalaman air (H) = 3 m Settling time = 1 jam


Diameter dan Tinggi Clarifier Densitas larutan,

ρ=

(3075,9398 ) 3075,9398 0,1975 0,1066 + + 996,24 2710 2533

Volume cairan, V =

= 996,3014 kg/m3

3075,9398 kg / jam × 1 jam = 3,0877 m3 996,2878

V = ¼ π D2H 1/ 2

4V  4 × 3,0877  D = ( )1 / 2 =   πH  3,14 × 3 

= 1,1450 m

Maka, diameter clarifier = 1,1450 m Tinggi clarifier = 1,5 × D =1,7176 m

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: Phid

= ρ× g × h = 996,2878 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 3 m = 29,2909 kPa

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 29,2909 kPa + 101,325 kPa = 130,6159 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign = (1,05) × (130,6159) kPa = 137,1467 kPa Joint efficiency = 0,8


Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa


Tebal shell tangki :

t=

PD 2SE − 1,2P

(137,1467 kPa) × (1,1450 m) 2 × (87218,7140 kPa) × (0,8) − 1,2 × (137,1467 kPa) = 0,0011 m = 0,0444 in =

Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0444 in + 0,125 in = 0,1694 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in



Daya Clarifier P = 0,006 D2 dimana:

(Ulrich, 1984)

P = daya yang dibutuhkan, kW

Sehingga, P = 0,006 × (1,1450)2 = 0,0079 kW = 0,0106 hp Dipilih daya motor standar ¼ hp.

D.10

Sand Filter (SF)

Fungsi

: Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari Clarifier (CL)

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi: Temperatur

= 28°C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 3075,9398 kg/jam

Densitas air

= 996,24 kg/m3 = 62,1935 lbm/ft3(Geankoplis,

Faktor keamanan

= 20%

2003)

Sand filter dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi. Sand filter dirancang untuk volume bahan penyaring 1/3 volume tangki. Desain Sand Filter a. Volume tangki Volume air: Va =

3075,9398 kg/jam × 0,25 jam = 0,7719 m3 3 996,24 kg/m

Volume air dan bahan penyaring: Vt = (1 + 1/3) × 0,7719 = 1,0292 m3 Volume tangki = 1,2 × 1,0292 m3 = 1,2350 m3 b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D : H = 3 : 4


1 πD2 H 4 1 4  1,2350 m3 = πD2  D  4 3  1 1,2350 m3 = πD3 3 V=

Maka:

D = 1,0567 m H = 3,1701 m

c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 1,0567 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H = 4 : 1 Tinggi tutup

=

1 × 1,0567 = 0,2641 m 4

Tinggi tangki total = 3,1701 + 2(0,2641) = 3,6985 m d. Tebal shell dan tutup tangki Tinggi penyaring =

1 × 3,1701 = 0,7925 m 4

Tinggi cairan dalam tangki = Phidro

0,7719 m3 × 3,1701 m = 1,9813 m 1,2350 m3

= ρ×g×h = 996,24 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,9813 m = 19,344 kPa

Ppenyaring

= ρ×g×l = 2089,5 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,7925 m = 16,228 kPa

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa PT = 19,344 kPa + 16,228 kPa + 101,325 kPa = 136,898 kPa Faktor kelonggaran

= 5%

Maka, Pdesign

= (1,05) × (139,898 kPa) = 143,7426 kPa

Joint efficiency

= 0,8

Allowable stress

= 12650 psia = 87218,714 kPa



Tebal shell tangki:

PD 2SE − 1,2P (143,7426 kPa) × (1,0567 m) = 2 × (87218,714 kPa) × (0,8) − 1,2 × (143,7426 kPa) = 0,0011 m = 0,0429 in

t=

Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0429 in + 0,125 in = 0,1679 in Tebal shell standar yang digunakan = 0,25 in Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 0,25 in.

D.11

Pompa Filtrasi (PU-05)

Fungsi

: Memompa air dari Sand Filter (SF) ke Tangki Utilitas 1 (TU-01)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi: Commercial steel Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi: -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,1396 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)

-

Viskositas air (µ)

= 0,8360 cP = 0,0006 lbm/ft⋅s

(Geankoplis, 2003)

Laju alir massa (F)

= 3075,9398 kg/jam = 1,8837 lbm/detik

Debit air/laju alir volumetrik = 0,0303 ft3/s = 0,0009 m3/s Di,opt = 0,0371 m = 1,4617 in Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : -

Ukuran nominal

: 2 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 2,067 in = 0,1723 ft = 0,0525 m

-

Diameter Luar (OD)

: 2,375 in = 0,1979 ft

-


: 0,0233 ft2

Kecepatan linier : v = 1,2999 ft/s Bilangan Reynold : NRe = 24788,918


Karena NRe > 2.100, maka aliran dalam pipa adalah aliran turbulen. Dari Gbr. 2.10-3, (Geankoplis, 2003) : -

Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,000046

-


Friction loss: 1 Sharp edge entrance: hc = 0,0131 ft.lbf/lbm 1 elbow 90°:

hf = 0,0197 ft.lbf/lbm

1 check valve:

hf = 0,0525 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 25 ft:

Ff = 0,0915 ft.lbf/lbm

1 Sharp edge exit:

hex = 0,0263 ft.lbf/lbm

Total friction loss :

∑ F = 0,2031 ft.lbf/lbm


(

)

P −P 2 1 2 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis, 2003)


∆P

ρ

= -2,6225 ft.lbf/lbm


= 0,1529 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor 0,25 hp. D.12

Tangki Utilitas 1 (TU-01)

Fungsi

: Menampung air sementara dari Sand Filter (SF)

Bentuk


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit


= 28°C


Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 3075,9398 kg/jam

Densitas air

= 996,24 kg/m3 (Geankoplis,


= 4 jam

Faktor keamanan

= 20%

2003)

Desain Tangki a. Volume tangki Volume air, Va =

3075,9398 kg/jam × 4 jam = 12,3502 m3 3 996,24 kg/m

Volume tangki, Vt = 1,2 × 12,3502 m3 = 14,8202 m3

b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3

1 2 πD H 4 1 3  14,8202 m3 = πD 2  D  4 2  3 14,8202 m3 = πD3 8 V=

Maka, D = 2,326 m H = 3,4892 m

c. Tebal tangki Tinggi air dalam tangki =

12,3502 m3 × 3,4892 m = 2,9076 m 14,8202 m3

Tekanan hidrostatik: P

= ρ×g×h = 996,24 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 2,9076 m = 28,3878 kPa

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 28,3878 kPa + 101,325 kPa = 129,7128 kPa Faktor kelonggaran

= 5%


Maka, Pdesign

= (1,05) × (129,7128 kPa) = 136,1984 kPa

Joint efficiency

= 0,8

Allowable stress

= 12650 psia = 87218,714 kPa


Tebal shell tangki:

t=

PD 2SE − 1,2P

(136,1984 kPa) × (2,559 m) 2 × (87.218,714 kPa) × (0,8) − 1,2 × (136,1984 kPa) = 0,0023 m = 0,0895 in

=

Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan

= 0,0895 in + 0,125 in = 0,2145 in

Tebal shell standar yang digunakan

= 0,25 in

D.13


Pompa ke Tangki Utilitas 2 (PU-06)

Fungsi

: Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke Tangki Utilitas 2 (TU-02)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,1936 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)

-

Viskositas air (µ)

= 0,8360 cP = 0,0006 lbm/ft⋅jam

(Geankoplis, 2003)

Laju alir massa (F)

= 1200 kg/jam = 0,7349 lbm/detik

Perhitungan spesifikasi pompa ke tangki utilitas 2 (PU-07) analog dengan perhitungan spesifikasi pompa screening (PU-01), diperoleh hasil : Debit air/laju alir volumetrik, Q = 0,0118 ft3/s = 0,0003 m3/s Di,opt = 0,0243 m = 0,957 in Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : -

Ukuran nominal

: 1 in

-

Schedule number

: 40


-

Diameter Dalam (ID)

: 1,049 in = 0,0874 ft = 0,0266 m

-

Diameter Luar (OD)

: 1,315 in = 0,1096 ft

-


: 0,006 ft2


= 19059,025



-



= 0,0301 ft.lbf/lbm

3 elbow 90°:

hf

= 0,1356 ft.lbf/lbm

1 check valve:

hf

= 0,1205 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 20 ft:

Ff

= 0,2758 ft.lbf/lbm

1 Sharp edge exit:

hex

= 0,0603 ft.lbf/lbm


∑ F = 0,6223 ft.lbf/lbm


(

)

P −P 2 1 2 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis, 2003)


∆P

ρ

= 2,2962 ft.lbf/lbm


= 0,0383 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor 0,05 hp.


D.14

Pompa ke Menara Air (PU-07)

Fungsi

: Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke menara air (MA)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi: -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,1936 lbm/ft3

(Perry, 1999)

-

Viskositas air (µ)

= 0,0006 lbm/ft⋅detik

(Perry, 1999)

Laju alir massa (F)

= 1696,5970 kg/jam = 1,0390 lbm/detik

Perhitungan spesifikasi pompa ke menara air (PU-08) analog dengan perhitungan spesifikasi pompa screening (PU-01), diperoleh hasil : Debit air/laju alir volumetrik, Q = 0,0167 ft3/s = 0,0005 m3/s Di,opt = 0,0284 m = 1,1183 in Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : -

Ukuran nominal

: 1,25 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 1,38 in = 0,1150 ft = 0,0351 m

-

Diameter Luar (OD)

: 1,66 in = 0,1383 ft

-


: 0,1040 ft2


= 20451,2391



-




= 0,02 ft.lbf/lbm

1 elbow 90°:

hf

= 0,0301 ft.lbf/lbm

1 check valve:

hf

= 0,0802 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 70 ft:

Ff

= 0,6834 ft.lbf/lbm

1 Sharp edge exit:

hex

= 0,0401 ft.lbf/lbm


∑ F = 0,8538 ft.lbf/lbm


(

)

P −P 2 1 2 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis, 2003)


∆P

ρ

= 4,9420 ft.lbf/lbm


= 0,1081 hp


D.15

Pompa ke Cation Exchanger (PU-08)

Fungsi

: Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke Cation Exchanger (CE)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi: Commercial steel Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,1936 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)


-

Viskositas air (µ)

= 0,8360 cP = 0,0006 lbm/ft⋅jam

Laju alir massa (F)

(Geankoplis, 2003)

= 179,3428 kg/jam = 0,1098 lbm/detik

Perhitungan spesifikasi pompa cation exchanger (PU-11) analog dengan perhitungan spesifikasi pompa screening (PU-01), diperoleh hasil : Debit air/laju alir volumetrik, Q = 0,0018 ft3/s = 0,0001 m3/s Di,opt = 0,0103 m = 0,4068 in Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : -

Ukuran nominal

: 1 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 1,049 in = 0,0874 ft = 0,0266 m

-

Diameter Luar (OD)

: 1,315 in = 0,1096 ft

-


: 0,006 ft2


= 2848,416



-



= 0,0007 ft.lbf/lbm

3 elbow 90°:

hf

= 0,0030 ft.lbf/lbm

1 check valve:

hf

= 0,0027 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 20 ft:

Ff

= 0,0062 ft.lbf/lbm

1 Sharp edge exit:

hex

= 0,0013 ft.lbf/lbm


∑ F = 0,0139 ft.lbf/lbm


(

)

P −P 2 1 2 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis, 2003)

dimana : v1 = v2


P1 = 2760,6363 lbf/ft² P2 = 2271,6084 lbf/ft²

∆P

ρ

= -7,8630 ft.lbf/lbm


= 0,0032 hp


D.16

Cation Exchanger (CE)

Fungsi

: Mengikat kation yang terdapat dalam air umpan ketel

Bentuk


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit


= 28oC

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 179,3428 kg/jam

Densitas air

= 996,24 kg/m3


= 1 jam

Faktor keamanan

= 20%

(Geankoplis, 2003)

Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: -

Diameter penukar kation

-

Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2

Tinggi resin dalam cation exchanger

= 2 ft = 0,6096 m

= 2,5 ft

Tinggi silinder = (1 + 0,2) × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,6096 m Rasio axis

= 2:1


Tinggi tutup =

1  0,6096   = 0,1524 m  2 2 


Sehingga, tinggi cation exchanger = (2 × 0,1524) m + 0,9144 m = 1,2192 m

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: Phid = ρ × g × h = 996,24 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,762 m = 7,4396 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa PT = 7,4396 kPa + 101,325 kPa = 108,7646 kPa Faktor kelonggaran

= 5%

Maka, Pdesain

= (1,05) (108,7646 kPa) = 114,2028 kPa

Joint efficiency

= 0,8


Allowable stress

= 12650 psia = 87218,714 kPa


Tebal shell tangki:

PD 2SE − 1,2P (114,2028 kPa) (0,6096 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(114,2028 kPa) = 0,0005 m = 0,0197 in

t=

Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0197 in + 0,125 in= 0,1447 in Tebal shell standar yang digunakan = 0,25 in


Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 0,25 in.

D.17

Pompa Cation Exchanger (PU-09)

Fungsi

: Memompa air dari Cation Exchanger (CE) ke Anion Exchanger (AE)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah

: 1 unit


Kondisi operasi : -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,1936 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)

-

Viskositas air (µ)

= 0,8360 cP = 0,0006 lbm/ft⋅jam

(Geankoplis, 2003)

Laju alir massa (F)

= 179,3428 kg/jam = 0,1098 lbm/detik


Ukuran nominal

: 1 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 1,049 in = 0,0874 ft = 0,0266 m

-

Diameter Luar (OD)

: 1,315 in = 0,1096 ft

-


: 0,006 ft2


= 2848,416



-



= 0,0007 ft.lbf/lbm

3 elbow 90°:

hf

= 0,0030 ft.lbf/lbm

1 check valve:

hf

= 0,0027 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 20 ft:

Ff

= 0,0062 ft.lbf/lbm

1 Sharp edge exit:

hex

= 0,0013 ft.lbf/lbm


∑ F = 0,0139 ft.lbf/lbm



(

)

P −P 2 1 2 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis, 2003)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 = 2271,6084 lbf/ft2 ∆Z = 20 ft maka: Ws = –20,014 ft.lbf/lbm Wp = 25,0174 ft.lbf/lbm Daya pompa: P

= 0,005 hp


D.18

Anion Exchanger (AE)

Fungsi

: Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel

Bentuk


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit


= 28°C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 179,343 kg/jam

Densitas air

= 996,24 kg/m3


= 1 jam

Faktor keamanan

= 20%

(Geankoplis, 2003)

Desain Anion Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: -

Diameter penukar anion

= 2 ft = 0,6096 m

-

Luas penampang penukar anion

= 3,14 ft2

-

Tinggi resin dalam anion exchanger

= 2,5 ft

Tinggi silinder = (1 + 0,2) × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 2 ft = 0,6096 m Rasio axis

= 2:1


Tinggi tutup =

1  0,6096    = 0,1524 m 2 2 


Sehingga, tinggi anion exchanger = (2 x 0,1524) + 0,9144 = 1,2192 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: Phid = ρ × g × h = 996,24 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,762 m = 7,4396 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa PT = 7,4396 kPa + 101,325 kPa = 108,7646 kPa Faktor kelonggaran

= 5%

Maka, Pdesain

= (1,05) (108,7646 kPa) = 114,2028 kPa

Joint efficiency

= 0,8


Allowable stress

= 12650 psia = 87218,714 kPa


Tebal shell tangki:

PD 2SE − 1,2P (114,2028 kPa) (0,6096 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(114,2028 kPa) = 0,0005 m = 0,0197 in

t=

Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0197 in + 0,125 in = 0,1447 in Tebal shell standar yang digunakan = 0,25 in



D.19

Pompa Anion Exchanger (PU-10)

Fungsi

: Memompa air dari Anion Exchanger (AE) ke Deaerator (DE)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 28°C


-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,1936 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)

-

Viskositas air (µ)

= 0,8360 cP = 0,0006 lbm/ft⋅jam

(Geankoplis, 2003)

Laju alir massa (F)

= 179,3428 kg/jam = 0,1098 lbm/detik


Ukuran nominal

: 1 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 1,049 in = 0,0874 ft = 0,0266 m

-

Diameter Luar (OD)

: 1,315 in = 0,1096 ft

-


: 0,006 ft2


= 2848,416



-



= 0,0007 ft.lbf/lbm

3 elbow 90°:

hf

= 0,0030 ft.lbf/lbm

1 check valve:

hf

= 0,0027 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 20 ft:

Ff

= 0,0062 ft.lbf/lbm

1 Sharp edge exit:

hex

= 0,0013 ft.lbf/lbm


∑ F = 0,0139 ft.lbf/lbm


(

)

P −P 2 1 2 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis, 2003)



∆P

ρ

= 0,2181 ft.lbf/lbm


= 0,0016 hp


D.20

Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-03)

Fungsi

: Membuat larutan kaporit untuk klorinasi air domestik

Bentuk


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Kaporit yang digunakan

= 2 ppm

Kaporit yang digunakan berupa larutan 70% (% berat) Laju massa kaporit

= 0,0034 kg/jam

Densitas larutan kaporit 70% = 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3 Viskositas kaporit

= 0,0007 lbm/ft.det


= 90 hari

Faktor keamanan

= 20%

(Perry, 1999)


Perhitungan spesifikasi Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-05) analog dengan perhitungan spesifikasi Tangki pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01) a. Ukuran tangki Volume larutan, Vl = 0,0083 m3 Volume tangki, Vt = 0,01 m3 D = 0,2039 m ; H = 0,3058 m


b. Tebal dinding tangki Tinggi cairan dalam tangki = 0,2549 m = 0,8362 ft Tekanan hidrostatik, Phid = 3,177 kPa Poperasi = 104,502 kPa Pdesain = 109,7272 kPa Tebal shell tangki: t = 0,0002 m = 0,0063 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0063 in + 0,125 in = 0,1313 in Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in




Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh : Da = 0,068 m = 0,223 ft E = 0,068 m = 0,223 ft L = 0,017 m = 0,0557 ft W = 0,0136 m = 0,0446 ft J = 0,017 m = 0,0557 ft Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Bilangan Reynold, N Re = 11750,792 KT = 6,3 P = 0,0003 hp Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak =

0,0003 = 0,00037 hp 0,8

Maka daya motor yang dipilih 0,05 hp.

D.21

Pompa Kaporit (PU-11)

Fungsi

: Memompa larutan kaporit dari tangki pelarutan kaporit (TP-05) ke Tangki Utilitas 2 (TU-02)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial Steel


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas kaporit (ρ)

= 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3

-

Viskositas kaporit (µ) = 4,5156⋅10-7 lbm/ft⋅detik

(Perry, 1999) (Kirk & Othmer, 1978)

= 0,0034 kg/jam = 2,0997.10-6 lbm/detik

Laju alir massa (F)

Perhitungan spesifikasi pompa kaporit (PU-14) analog dengan perhitungan spesifikasi pompa screening (PU-01), diperoleh hasil : Debit air/laju alir volumetrik, Q = 2,644.10-8 ft3/s = 7,487.10-10 m3/s Di,opt = 0,0000017 m = 0,0000683 in Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : -

Ukuran nominal

: 0,125 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 0,269 in = 0,0224 ft = 0,0068 m

-

Diameter Luar (OD)

: 0,405 in = 0,0338 ft

-


: 0,0004 ft2

Kecepatan linier : v = 6,61.10-5 ft/s = 2,015.10-5 m/s Bilangan Reynold : NRe

= 260,589

Karena NRe < 2.100, maka aliran dalam pipa adalah aliran laminar. Dari Gbr. 2.10-3, (Geankoplis, 2003) : -


-



= 6,79.10-11 ft.lbf/lbm

3 elbow 90°:

hf

= 1,528.10-10 ft.lbf/lbm

1 check valve:

hf

= 1,358.10-10 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 30 ft:

Ff

= 2,363.10-9 ft.lbf/lbm

1 Sharp edge exit:

hex

= 1,358.10-10 ft.lbf/lbm


∑ F = 2,855.10-9 ft.lbf/lbm



(

)

P −P 2 1 2 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis, 2003)


∆P

ρ

= 9,0779 ft.lbf/lbm


= 0,000000139 hp


D.22

Tangki Utilitas 2 (TU-02)

Fungsi

: Menampung air untuk keperluan domestik

Bentuk


Bahan konstruksi



= 28°C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 1200 kg/jam

Densitas air

= 996,24 kg/m3


= 24 jam

Faktor keamanan

= 20%

(Geankoplis, 2003)

Desain tangki a. Volume tangki Volume air, Va =

1200 kg/jam × 24 jam = 28,9087 m3 996,24 kg/m 3



b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3 1 πD 2 H 4 1 3  34,6904 m 3 = πD 2  D  4 2  3 34,6094 m 3 = πD 3 8 V=

Maka, D = 3,0885 m H = 4,6328 m Tinggi air dalam tangki =

28,9087 m 3 × 4,6328 m = 3,8606 m 34,6904 m 3

c. Tebal tangki Tekanan hidrostatik: Ph

= ρ×g×h = 996,24 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 3,8606 m = 37,692 kPa

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 37,692 kPa + 101,325 kPa = 139,017 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) × (139,017 kPa) = 145,9679 kPa Joint efficiency = 0,8


Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kP


Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (145,9679 kPa) × (3,0885 m) = 2 × (87218,714 kPa) × (0,8) − 1,2 × (145,9679 kPa) = 0,0032 m = 0,1273 in

t=

Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1273 in + 0,125 in = 0,2523 in Tebal shell standar yang digunakan = 0,5 in



D.23

Pompa Air Domestik (PU-12)

Fungsi

: Memompa air dari Tangki Utilitas 2 (TU-02) ke kebutuhan domestik

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,1936 lbm/ft3

(Perry, 1999)

-

Viskositas air (µ)


(Perry, 1999)

Laju alir massa (F)

= 1200 kg/jam = 0,7349 lbm/detik

Perhitungan spesifikasi pompa air domestik (PU-15) analog dengan perhitungan spesifikasi pompa screening (PU-01), diperoleh hasil : Debit air/laju alir volumetrik, Q = 0,0118 ft3/s = 0,0003 m3/s Di,opt = 0,0243 m = 0,957 in Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : -

Ukuran nominal

: 1 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 1,049 in = 0,0874 ft = 0,0266 m

-

Diameter Luar (OD)

: 1,315 in = 0,1096 ft

-


: 0,006 ft2


= 19059,0245



-



= 0,0301 ft.lbf/lbm

3 elbow 90°:

hf

= 0,1356 ft.lbf/lbm

1 check valve:

hf

= 0,1205 ft.lbf/lbm


Pipa lurus 40 ft:

Ff

= 0,5516 ft.lbf/lbm

1 Sharp edge exit:

hex

= 0,0603 ft.lbf/lbm


∑ F = 0,8981 ft.lbf/lbm


(

)

P −P 2 1 2 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis, 2003)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 = 2116,2281 lbf/ft² ∆Z = 30 ft maka: Ws = –30,898 ft.lbf/lbm Wp = 38,623 ft.lbf/lbm Daya pompa: P

= 0,05 hp


D.24

Menara Air (MA)

Fungsi

: Menampung air yang akan digunakan ke unit proses

Jenis

: Mechanical Draft Tower

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA–53 Grade B


= 30°C

Laju massa air

= 1696,597 kg/jam

Densitas air

= 996,24 kg/m3


= 24 jam

Faktor keamanan

= 20%

(Geankoplis, 2003)

Desain tangki a. Volume tangki Volume air, Va =

1696,597 kg/jam × 24 jam = 40,872 m3 3 996,24 kg/m



b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 5 : 6 1 πD2 H 4 1 6  49,0464 m3 = πD2  D  4 5  3 49,0464 m3 = πD3 10 V=

Maka, D = 3,7341 m H = 5,6011 m

40,872 m3 × 5,6011 m = 4,6676 m 49,0464 m3

Tinggi air dalam tangki = c. Tebal tangki Tekanan hidrostatik: Ph

= ρ×g×h = 996,24 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 4,6676 m = 45,5707 kPa

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 45,5707 kPa + 101,325 kPa = 146,9857 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) × (146,9857 kPa) = 154,2405 kPa Joint efficiency = 0,8


Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kP


Tebal shell tangki: t=

PD 2SE − 1,2P

(154,2405 kPa) × (3,262 m) 2 × (87218,714 kPa) × (0,8) − 1,2 × (154,2405 kPa) = 0,0041m = 0,1627 in =

Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1627 in + 0,125 in = 0,28776 in

Tebal shell standar yang digunakan = 0,5 in



D.25

Pompa ke Unit Proses (PU-13)

Fungsi

: Memompa air dari Menara Air (MA) ke unitunit proses

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,1936 lbm/ft3

(Perry, 1999)

-

Viskositas air (µ)


(Perry, 1999)

Laju alir massa (F)

= 1696,5970 kg/jam = 1,0390 lbm/detik

Perhitungan spesifikasi pompa ke menara air (PU-08) analog dengan perhitungan spesifikasi pompa screening (PU-01), diperoleh hasil : Debit air/laju alir volumetrik, Q = 0,0167 ft3/s = 0,0005 m3/s Di,opt = 0,0284 m = 1,1183 in Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : -

Ukuran nominal

: 1,25 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 1,38 in = 0,1150 ft = 0,0351 m

-

Diameter Luar (OD)

: 1,66 in = 0,1383 ft

-


: 0,1040 ft2


= 20451,239



-



= 0,02 ft.lbf/lbm

3 elbow 90°:

= 0,0902 ft.lbf/lbm

hf


1 check valve:

hf

= 0,0802 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 30 ft:

Ff

= 0,2092 ft.lbf/lbm

1 Sharp edge exit:

hex

= 0,0401 ft.lbf/lbm


∑ F = 0,4398 ft.lbf/lbm


(

)

P −P 2 1 2 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis, 2003)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 = 3067,9966 lbf/ft² ∆Z = 20 ft maka: Ws = –20,4398 ft.lbf/lbm Wp = 25,5497 ft.lbf/lbm Daya pompa: P

= 0,0483 hp


D.26

Deaerator (DE)

Fungsi

: Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA–283 Grade C


= 90°C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 179,343 kg/jam

Densitas air

= 965,321 kg/m3


= 1 jam

Faktor keamanan

= 20%

(Perry, 1999)


Perhitungan: a. Ukuran tangki Volume air, Va =

179,343 kg/jam × 1 jam = 0,1858 m3 3 965,321 kg/m

Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,1858 m3 = 0,2229 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3 1 πD2 H 4 1 3  0,2229 m3 = πD2  D  4 2  3 0,2229 m3 = πD3 8 V=

Maka: D = 0,5742 m H = 0,8613 m Tinggi cairan dalam tangki =

0,1858 × 0,8613 = 0,7178 m 0,2229

b. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 0,5742 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1 Tinggi tutup =

1 × 0,5742 m = 0,1436 m 4


Tinggi tangki total = 0,8613 + 2(0,1436) = 1,1484 m c. Tebal tangki Tekanan hidrostatik P = ρ×g×h = 965,321 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,7178 m = 6,7902 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 6,7902 kPa + 101,325 kPa = 108,1152 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign

= (1,05) × (108,1152 kPa) = 113,521 kPa

Joint efficiency = 0,8


Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa



Tebal shell tangki:

PD 2SE − 1,2P (113,521 kPa) (0,5742 m) = 2(87218,714 kPa)(0,8) − 1,2(113,521 kPa) = 0,0005 m = 0,0184 in

t=

Faktor korosi = 0,125 in Maka tebal shell yang dibutuhkan

= 0,0184 in + 0,125 in = 0,1434 in

Tebal shell standar yang digunakan = 0,25 in



D.27

Pompa Deaerator (PU-14)

Fungsi

: Memompa air dari Tangki Deaerator (DE) ke Ketel Uap (KU)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas air (ρ)

= 996,24 kg/m3 = 62,1936 lbm/ft3

(Geankoplis, 2003)

-

Viskositas air (µ)

= 0,8360 cP = 0,0006 lbm/ft⋅jam

(Geankoplis, 2003)

Laju alir massa (F)

= 179,3428 kg/jam = 0,1098 lbm/detik


Ukuran nominal

: 1 in

-

Schedule number

: 40

-

Diameter Dalam (ID)

: 1,049 in = 0,0874 ft = 0,0266 m

-

Diameter Luar (OD)

: 1,315 in = 0,1096 ft

-


: 0,006 ft2



= 2848,416



-



= 0,0007 ft.lbf/lbm

3 elbow 90°:

hf

= 0,0030 ft.lbf/lbm

1 check valve:

hf

= 0,0027 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 20 ft:

Ff

= 0,0062 ft.lbf/lbm

1 Sharp edge exit:

hex

= 0,0013 ft.lbf/lbm


∑ F = 0,0139 ft.lbf/lbm


(

)

P −P 2 1 2 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis, 2003)


∆P = -2,3533 ft.lbf/lbm ρ ∆Z = 40 ft maka: Ws = –37,6648 ft.lbf/lbm Wp = 47,081 ft.lbf/lbm Daya pompa: P

= 0,0094 hp



D.28

Ketel Uap (KU)

Fungsi

: Menyediakan uap (superheated steam) untuk keperluan proses

Jenis

: Water tube boiler

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi : Uap jenuh yang digunakan bersuhu 150°C dan tekanan 1 bar. Dari steam table, Reklaitis (1983) diperoleh nilai spesifik entalpi steam 2776,3 kJ/kg = 1193,6017 btu/lb Kebutuhan uap = 896,714 kg/jam = 1976,9263 lbjam Menghitung Daya Ketel Uap

W=

34 ,5 × P × 970,3 H

dimana: P

= Daya boiler, hp

W

= Kebutuhan uap, lb/jam

H

= Panas laten steam, Btu/lb

Maka,

P=

1976,9263 × 1193,6017 = 70,4896 hp 34,5 × 970,3

Menghitung Jumlah Tube Luas permukaan perpindahan panas, A = P × 10 ft2/hp = 70,4896 hp × 10 ft2/hp = 704,896 ft2 Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi: -

Panjang tube

=30 ft

-

Diameter tube

= 3 in

-

Luas permukaan pipa, a’ = 0,917 ft2 / ft

(Kern, 1965)

Sehingga jumlah tube:

A (704,896ft 2 ) = L × a' 30ft × 0,917 ft 2 / ft

Nt

=

Nt

= 25,6232

Nt

= 26 buah


LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Dalam rencana pra rancangan pabrik Kalsium Klorida digunakan asumsi sebagai berikut: Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Kapasitas maksimum adalah 30.000 ton/tahun. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchased-equipment delivered (Peters et.al., 2004). Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dolar terhadap rupiah adalah : US$ 1 = Rp 8.685,- (Analisa, 29 April 2011).

1.

Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment)

1.1

Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)

1.1.1

Biaya Tanah Lokasi Pabrik

Luas tanah seluruhnya

= 13.420 m2

Harga tanah pada lokasi pabrik berkisar Rp 250.000/m2. Harga tanah seluruhnya

= 13.420 m2 × Rp 250.000/m2 = Rp 3.355.000.000,-

Biaya perataan tanah diperkirakan 5% dari harga tanah seluruhnya (Peters et.al., 2004). Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp 3.355.000.000,- = Rp 167.750.000,Maka modal untuk pembelian tanah (A) = Rp 3.522.750.000,-


1.1.2

Harga Bangunan Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya

Nama Bangunan pos keamanan parkir taman areal bahan baku ruang kontrol areal proses areal produk perkantoran laboratorium poliklinik kantin ruang ibadah gudang peralatan bengkel perpustakaan unit pemadam kebakaran unit pengolahan air unit pengolahan udara pendingin unit pembangkit uap pembangkit listrik pengolahan limbah areal perluasan perumahan karyawan jalan areal antar bangunan Total

Luas (m2) 50 200 800 400 100 2300 400 300 100 50 100 50 200 75 75 100 1200

harga /m2 Rp 1.000.000 Rp 100.000 Rp 100.000 Rp 2.000.000 Rp 3.500.000 Rp 3.000.000 Rp 2.500.000 Rp 2.000.000 Rp 2.000.000 Rp 2.000.000 Rp 2.000.000 Rp 2.000.000 Rp 1.500.000 Rp 1.500.000 Rp 2.000.000 Rp 1.500.000 Rp 1.500.000

Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp

total 50.000.000 20.000.000 80.000.000 800.000.000 350.000.000 6.900.000.000 1.000.000.000 600.000.000 200.000.000 100.000.000 200.000.000 100.000.000 300.000.000 112.500.000 150.000.000 150.000.000 1.800.000.000

450

Rp

2.300.000

Rp

1.035.000.000

450 300 1500 1000 1200 800 1220 13420

Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp

3.000.000 3.000.000 2.500.000 100.000 2.000.000 100.000 100.000

Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp

1.350.000.000 900.000.000 3.750.000.000 100.000.000 2.400.000.000 80.000.000 122.000.000 22.649.500.000

Total biaya bangunan dan sarana (B) = Rp 1.1.3

22,649,500,000,-

Perincian Harga Peralatan

Harga peralatan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut: X  Cx = Cy  2   X1 

dimana: Cx

m

Ix     I y 

(Peters et.al., 2004)

= harga alat pada tahun 2011

Cy

= harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia

X1

= kapasitas alat yang tersedia

X2

= kapasitas alat yang diinginkan

Ix

= indeks harga pada tahun 2011

Iy

= indeks harga pada tahun yang tersedia

m

= faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat)


Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2011 digunakan metode regresi koefisien korelasi:

[n ⋅ ΣX i ⋅ Yi − ΣX i ⋅ ΣYi ] (n ⋅ ΣX i 2 − (ΣX i )2 )× (n ⋅ ΣYi 2 − (ΣYi )2 )

r=

(Montgomery, 1992)

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift No

Tahun (Xi)

Indeks (Yi)

1 1989 895 2 1990 915 3 1991 931 4 1992 943 5 1993 967 6 1994 993 7 1995 1028 8 1996 1039 9 1997 1057 10 1998 1062 11 1999 1068 12 2000 1089 13 2001 1094 14 2002 1103 Total 27937 14184 (Sumber: Tabel 6-2, Peters et.al., 2004) Data:

Xi.Yi

Xi2

Yi2

1780155 1820850 1853621 1878456 1927231 1980042 2050860 2073844 2110829 2121876 2134932 2178000 2189094 2208206 28307996

3956121 3960100 3964081 3968064 3972049 3976036 3980025 3984016 3988009 3992004 3996001 4000000 4004001 4008004 55748511

801025 837225 866761 889249 935089 986049 1056784 1079521 1117249 1127844 1140624 1185921 1196836 1216609 14436786

n = 14

∑Xi = 27937

∑Yi = 14184

∑XiYi = 28307996

∑Xi² = 55748511

∑Yi² = 14436786

Dengan memasukkan harga – harga pada Tabel LE-2, maka diperoleh harga koefisien korelasi : r =

(14) . (28307996) –

(27937)(14184)

[(14). (55748511) – (27937)²] × [(14)(14436786) – (14184)² ]½ = 0,98 ≈ 1 Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier.


Persamaan umum regresi linier, Y = a + b ⋅ X dengan :

Y

= indeks harga pada tahun yang dicari (2011)

X

= variabel tahun ke n

a, b = tetapan persamaan regresi Tetapan regresi ditentukan oleh:

b=

(n ⋅ ΣX i Yi ) − (ΣX i ⋅ ΣYi ) (n ⋅ ΣX i 2 ) − (ΣX i )2

a =

ΣYi. ΣXi 2 − ΣXi. ΣXi.Yi n.ΣXi 2 − (ΣXi) 2

(Montgomery, 1992)

Maka: b =

(14)(28307996) − (27937)(14184) 53536 = = 16,8089 3185 (14)(55748511) − (27937) 2

a =

(14184)(55748511) − (27937)(28307996) − 103604228 = = −32528,8 3185 (14)(55748511) − (27937) 2

Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y=a+b⋅X Y = 16,8089X – 32528,8 Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2011 adalah: Y = 16,809(2011) – 32528,8 Y = 1.274,099 Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Peters et.al., 2004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Peters et.al., 2004).


Contoh perhitungan harga peralatan Tangki Penyimpanan Batu Kapur (TT – 01) Kapasitas tangki, X2 = 794,452 m3. Dari Gambar LE.1, diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X1) 1 m³ pada tahun 2002 adalah (Cy) US$ 6.700. Dari tabel 6-4, Peters et.al., 2004, faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada tahun 2002 (Iy) 1103.

Purchased cost, dollar

10

6

103

102

Capacity, gal 104

105

105

Mixing tank with agitator 304 Stainless stell

104

Carbon steel 310 kPa (30 psig) Carbon-steel tank (spherical)

103 10-1

P-82 Jan,2002

10

1

10

2

103

Capacity, m3

Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan (Peters et.al., 2004)

Indeks harga tahun 2011 (Ix) adalah 1.274,099. Maka estimasi harga tangki untuk (X2) 529,644 m3 adalah :

794,452 Cx = US$ 6.700 × 1

0 , 49

×

1.274,099 1.103

Cx = US$ 204.050 × (Rp 8.685,-)/(US$ 1) Cx = Rp 1.772.170.559 ,-/unit Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat pada Tabel LE.3 untuk perkiraan peralatan proses dan Tabel LE.4 untuk perkiraan peralatan utilitas.


Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut : -

Biaya transportasi

= 5%

-

Biaya asuransi

= 1%

-

Bea masuk

= 15 %

(Rusjdi, 2004)

-

PPn

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

PPh

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

Biaya gudang di pelabuhan

= 0,5 %

-

Biaya administrasi pelabuhan

= 0,5 %

-

Transportasi lokal

= 0,5 %

-

Biaya tak terduga

= 0,5 %

Total

= 43 %

Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut : -

PPn

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

PPh

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

Transportasi lokal

= 0,5 %

-

Biaya tak terduga

= 0,5 %

-

Total

= 21 %


Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Kode TT-01 TT-02 TT-03 TT-04 TT-05 CR-01 DT-01 DT-02 R-01 R-02 C-01 C-02 C-03 C-04 C-05 FE-01 K-01 DE-01 RC-01 SC-01 BM-01 B-01 B-02 B-03

24 25 26 27 28

JC-01 P-01 P-02 P-03 P-05

Unit

Ket*) 1 I 2 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 3 I 4 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I Impor 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI Non Impor Harga Total

Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp

Harga/Unit 1.772.170.559 3.156.369.918 259.602.330 1.496.472.841 1.823.415.203 59.192.961 1.117.442.988 162.958.031 378.775.514 63.901.915 70.225.611 70.225.611 70.225.611 70.225.611 70.225.611 952.971.595 261.997.697 2.109.361.826 3.321.285.145 155.147.517 38.971.294 2.053.861.950 7.190.912.434 313.451.700

Rp Rp Rp Rp Rp

186.598.238 11.892.868 10.647.850 17.837.298 12.845.071

Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp

Harga Total 1.772.170.559 6.312.739.836 259.602.330 1.496.472.841 1.823.415.203 59.192.961 1.117.442.988 162.958.031 1.136.326.541 255.607.661 70.225.611 70.225.611 70.225.611 70.225.611 70.225.611 952.971.595 261.997.697 2.109.361.826 3.321.285.145 155.147.517 38.971.294 2.053.861.950 7.190.912.434 313.451.700 30.831.566.464 186.598.238 11.892.868 10.647.850 17.837.298 12.845.071 239.821.324 31.071.387.788

Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah No 1 2 3 4

Kode SC CL SF TU-01

Unit 1 1 1 1

Ket*) I I I I

Rp Rp Rp Rp

Harga/Unit 30.456.460 769.884.695 526.662.659 284.696.012

Rp Rp Rp Rp

Harga Total 30.456.460 769.884.695 526.662.659 284.696.012


Tabel LE.4 Estimasi Limbah…………(Lanjutan) 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

TU-02 CE AE MA DE KU TP-01 TP-02 TP-03 TP-04 TP-05 REFRIGERATOR

17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

BS PU-01 PU-02 PU-03 PU-04 PU-05 PU-06 PU-07 PU-08 PU-09 PU-10 PU-11 PU-12 PU-13 PU-14 GENERATOR

Harga

1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I Impor 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI 2 NI Non Impor Harga Total

Peralatan

Utilitas

Rp 382.098.268 Rp 69.058.991 Rp 69.058.991 Rp 2.073.919.071 Rp 76.688.144 Rp 1.182.771.458 Rp 43.799.200 Rp 32.812.199 Rp 7.031.730 Rp 143.353.033 Rp 165.632.458 Rp 13.783.816.411 Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp

8.000.000 15.100.045 15.100.045 4.996.898 3.724.280 12.414.657 7.861.381 11.074.923 6.182.775 7.254.560 13.035.045 1.259.129 8.675.900 8.769.122 8.486.435 100.000.000

dan Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp

Pengolahan 382.098.268 69.058.991 69.058.991 2.073.919.071 76.688.144 1.182.771.458 43.799.200 32.812.199 7.031.730 143.353.033 165.632.458 13.783.816.411 19.641.739.779 8.000.000 15.100.045 15.100.045 4.996.898 3.724.280 12.414.657 7.861.381 11.074.923 6.182.775 7.254.560 13.035.045 1.259.129 8.675.900 8.769.122 8.486.435 200.000.000 331.935.195 19.973.674.974

Keterangan*) : I untuk peralatan impor. sedangkan NI untuk peralatan non impor. Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased – equipment delivered) adalah : = 1,43 × (Rp 30.831.566.464,- + Rp 19.641.739.779,-) + 1,21 × (Rp 239.821.324,- + Rp 331.935.195,-) =

Rp 72.868.653.616,-


Biaya pemasangan diperkirakan 47% dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya pemasangan = 0,47 × Rp 72.868.653.616,= Rp 34.248.267.058,Harga peralatan + biaya pemasangan (C): = Rp 72.868.653.616,- + Rp 34.248.267.058,= Rp 107.116.920.374,-

1.1.4 Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 36% dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,36 × Rp 72.868.653.616,= Rp 26.232.715.194,-

1.1.5

Biaya Perpipaan

Diperkirakan biaya perpipaan 60% dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya perpipaan (E) = 0,6 × Rp 72.868.653.616,= Rp 43.721.191.989,-

1.1.6

Biaya Instalasi Listrik

Diperkirakan biaya instalasi listrik 11% dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya instalasi listrik (F)

= 0,11 × Rp 72.868.653.616,= Rp 8.015.551.865,-

1.1.7

Biaya Insulasi

Diperkirakan biaya insulasi 12% dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya insulasi (G) = 0,12 × Rp 72.868.653.616,= Rp 8.744.238.398,-


1.1.8

Biaya Inventaris Kantor

Diperkirakan biaya inventaris kantor 5% dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya inventaris kantor (H) = 0,05 × Rp 72.868.653.616,= Rp 3.643.432.666,-

1.1.9 Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 2% dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan (I) = 0,02 × Rp 72.868.653.616,= Rp 1.457.373.066,-

1.1.10 Sarana Transportasi Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi No

Jenis Kendaraan

Unit

Tipe

Harga/ Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

3

Toyota Harrier

Rp 600.000.000

Rp

1.800.000.000

2

Dewan Komisaris Direktur

1

Mitsubishi Pajero

Rp 350.000.000

Rp

350.000.000

3

Manajer

3

Kijang Innova

Rp 220.000.000

Rp

660.000.000

4

Bus Karyawan

3

Bus

Rp 280.000.000

Rp

840.000.000

5

Truk

4

Truk

Rp 300.000.000

Rp

1.200.000.000

Rp 140.000.000

Rp

420.000.000

Rp 350.000.000

Rp

700.000.000

1

6

Mobil Pemasaran 3 Avanza 7 Mobil 2 Truk Tangki Pemadam Kebakaran Harga Total Sarana Transportasi (J)

Total MITL

Rp 5.970.000.000

= A+B+C+D+E+F+G+H+I+J = Rp 231.073.673.552,-


1.2

Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL)

1.2.1

Pra Investasi

Diperkirakan 7% dari total harga peralatan (Peters et.al.. 2004). Pra Investasi (A) = 0.07 × Rp 72.868.653.616,Pra Investasi (A) = Rp 5.100.805.732,-

1.2.2

Biaya Engineering dan Supervisi

Diperkirakan 33% dari total harga peralatan (Peters et.al.. 2004). Biaya Engineering dan Supervisi (B) = 0.33 × Rp 72.868.653.616,= Rp 24.046.655.594,-

1.2.3

Biaya Legalitas

Diperkirakan 4% dari total harga peralatan (Peters et.al.. 2004). Biaya Legalitas (C)

= 0.04 × Rp 72.868.653.616,= Rp 2.914.746.133,-

1.2.4

Biaya Kontraktor

Diperkirakan 22% dari total harga peralatan (Peters et.al.. 2004). Biaya Kontraktor (D) = 0.22 × Rp 72.868.653.616,Biaya Kontraktor (D) = Rp 16.031.103.729,-

1.2.5

Biaya Tak Terduga

Diperkirakan 44% dari total harga peralatan (Peters et.al.. 2004). Biaya Tak Terduga (E) = 0.44 × Rp 72.868.653.616,Biaya Tak Terduga (E) = Rp 32.062.207.459,-

Total MITTL = A + B + C + D + E = Rp 80.155.518.647,Total MIT

= MITL + MITTL = Rp 231.073.673.552,- + Rp 80.155.518.647,= Rp 311.229.192.200,-


2.

Modal Kerja Modal kerja didasarkan pada perhitungan pengoperasian pabrik selama 3 bulan

(90 hari). 2.1

Persediaan Bahan Baku

2.1.1

Bahan Baku Proses

1. Batu Kapur Kebutuhan

= 3.219,266 kg/jam

Harga

= Rp 2.750,-/kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 3.219,266 kg/jam x Rp 2.750,-/kg

(PT. Hadi Karya, 2011)

= Rp 19.122.437.350,2. Asam Klorida (HCl) Kebutuhan

= 2.348,701 kg/jam

Harga

= Rp 4.500-/kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 2.348,701 kg x Rp 4.500-/kg

Harga total

= Rp 22.829.377.017,-

(PT. Bratachem, 2011)

3. Kalsium Hidroksida (Ca(OH)2) Kebutuhan

= 53,858 kg/jam

Harga

= Rp 5.000-/kg

Harga total

= 90 hari x 24 jam/hari x 53,858 kg/jam x Rp 5.000-/kg

Harga total

= Rp 581.666.400,-

2.1.2


Bahan Baku Utilitas

1. Alum, Al2(SO4)3 Kebutuhan

= 0,197 kg/jam

Harga

= Rp 3.400 ,-/kg

Harga total

= 90 hari × 24 jam/hari × 0,197 kg/jam × Rp 3.400,- /kg


= Rp 1.450.213,2. Soda abu, Na2CO3 Kebutuhan

= 0,107 kg/jam

Harga

= Rp 4.600,-/kg

Harga total

= 90 hari × 24 jam/hari × 0,111 kg/jam × Rp 4.600,-/kg


= Rp 1.059.508,-


3. Kaporit Kebutuhan

= 0,003 kg/jam

Harga

= Rp 12.200,-/kg

Harga total

= 90 hari × 24 jam/hari × 0,003 kg/jam × Rp 12.200,-/kg


= Rp 90.305,4. H2SO4 Kebutuhan

= 0,379 kg/jam

Harga

= Rp 4.900,-/kg

Harga total

= 90 hari × 24 jam/hari x 0,379 kg/jam × Rp 4.900,-/kg


= Rp 4.012.013,5. NaOH Kebutuhan

= 0,582 kg/jam

Harga

= Rp 6.750,-/kg

Harga total

= 90 hari × 24 jam/hari x 0,582 kg/jam × Rp 6.750,-/kg


= Rp 8.489.220,6. Solar Kebutuhan

= 504,292 liter/jam

Harga solar untuk industri = Rp. 7.155,-/liter Harga total

(Analisa, 2011)

= 90 hari × 24 jam/hari × 504,292 ltr/jam × Rp 7.155,-/liter = Rp 7.793.730.576,-

7. Refrigerant (R-717) Kebutuhan

= 83260,5817 k/jam

Harga amonia untuk industri = Rp. 17.000,-/liter Harga total

(ICIS Pricing, 2011)

= 90 hari × 24 jam/hari × 83260,5817 ltr/jam × Rp 17.000,-/liter = Rp 459.061.710.965,-

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan (90 hari) adalah Rp 466.870.542.845,-


2.2

Kas

2.2.1

Gaji Pegawai

Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai Nama Jabatan umlah 1 General manager 3 Dewan komisaris 2 Staf ahli 1 Sekretaris 1 Manajer produksi 1 Manajer teknik Manajer keuangan& 1 Admin Manajer umum & 1 personalia 1 Kasei mein&instrumen 1 Kasei listrik 1 Kasei pemeliharaan 1 Kasei proses 1 Kasei util 1 Kasei QC 1 Kasei QA 1 Kasei R&D 1 Kasei keuangan 1 Kasei admin Kasei pemasaran / 1 penjualan 1 Kasei pembelian 1 Kasei humas 1 Kasei personalia 1 Kasei keamanan 36 Karyawan proses 12 Karyawan lab 12 Karyawan util 8 Karyawan unit listrik 8 Karyawan instrumen 10 Karyawan pemeliharaan 3 Karyawan keuangan 3 Karyawan admin 4 Karyawan personalia 4 Karyawan humas 5 Karyawan pembelian 5 Karyawan penjualan

Rp Rp Rp Rp Rp Rp

Gaji 35.000.000 10.000.000 8.500.000 2.250.000 14.000.000 14.000.000

Rp Rp Rp Rp Rp Rp

Total Gaji 35.000.000 30.000.000 17.000.000 2.250.000 14.000.000 14.000.000

Rp

14.000.000

Rp

14.000.000

Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp

14.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000

Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp

14.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 6.000.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000


4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 2.000.000 2.000.000 2.000.000 2.000.000 2.000.000 2.000.000 1.750.000 1.750.000 1.750.000 1.750.000 1.750.000 1.750.000


4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 4.500.000 72.000.000 24.000.000 24.000.000 16.000.000 16.000.000 20.000.000 5.250.000 5.250.000 7.000.000 7.000.000 8.750.000 8.750.000


Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai..............................................................(lanjutan) Nama Jabatan Jumlah Gaji Total Gaji 10 Petugas Keamanan Rp 1.250.000 Rp 12.500.000 10 Karyawan gudang Rp 1.250.000 Rp 12.500.000 1 Dokter Rp 3.500.000 Rp 3.500.000 2 Perawat Rp 1.500.000 Rp 3.000.000 10 Petugas kebersihan Rp 1.000.000 Rp 10.000.000 6 Supir Rp 1.250.000 Rp 7.500.000 175 Jumlah Karyawan TOTAL GAJI Rp 481.250.000 Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp 481.250.000,Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp 1.443.750.000,-

2.2.2

Biaya Administrasi Umum

Diperkirakan 15% dari total gaji pegawai (Peters et.al., 2004). Biaya Administrasi Umum

= 0,15 × Rp 1.443.750.000,= Rp 216.562.500,-

2.2.3

Biaya Pemasaran

Diperkirakan 15% dari total gaji pegawai (Peters et.al., 2004). Biaya Pemasaran

= 0,15 × Rp 1.443.750.000,= Rp 216.562.500,-

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 Kalsium Klorida Nilai Perolehan Objek Pajak -

Tanah

Rp

3.522.750.000,-

-

Bangunan

Rp

22.649.500.000,-

Total NJOP

Rp

26.172.250.000,-

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak

(Rp.

Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak

Rp

26.142.250.000,-

Pajak yang Terutang (5% × NPOPKP)

Rp

1.307.112.500,-

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas No Jenis Biaya 1 Gaji Pegawai 2 Administrasi Umum 3 Pemasaran 4 Pajak Bumi dan Bangunan Total Biaya Kas

30.000.000,- )

Jumlah (Rp) Rp Rp Rp Rp Rp

1.443.750.000,216.562.500,216.562.500,1.307.112.500,569.762.500,-

2.3 Biaya Start – Up Diperkirakan 8% dari modal investasi tetap (Peters et.al., 2004). Biaya Administrasi Umum

= 0,08 × Rp 311.229.192.200,= Rp 24.898.335.376,-

2.4 Piutang Dagang

PD =

IP × HPT 12

dimana :

PD

= piutang dagang

dimana :

IP

= jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan)

dimana :

HPT = hasil penjualan tahunan

Penjualan : 1. Harga jual kalsium klorida (CaCl2)

= US$ 4,8675/kg



Produksi kalsium klorida (CaCl2)

= 3.787,878 kg/jam

Hasil penjualan kalsium klorida (CaCl2) tahunan yaitu : = 3.787,878 53 kg/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun × US$ 4,8675/kg = Rp 1.268.226.861.209,2. Harga jual CO2

= US$ 3,5/kg

Produksi CO2


= 1.402,622 kg/jam

Hasil penjualan CO2 tahunan yaitu : = 1.402,622 kg/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun × US$ 3,5/kg = Rp 1.273.508.012.145,-

Hasil penjualan total tahunan = Rp 2.541,734.873.354,3 Piutang Dagang = × Rp 2.541,734.873.354,12 Piutang Dagang = Rp 635.433.718.338,Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No Jenis Biaya 1 Bahan Baku Proses dan Utilitas 2 Biaya Kas 3 Biaya Start – Up 4 Piutang Dagang Total Modal Kerja

Jumlah (Rp) Rp 509.404.023.612,Rp 569.762.500,Rp 24.898.335.376,Rp 635.433.718.338,Rp 1.170.305.839.827,-

Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 311.229.192.200,- + Rp 1.170.305.839.827,= Rp 1.481.535.032.026,-

Modal ini berasal dari : - Modal sendiri

= 60% dari total modal investasi = 0,6 × Rp 1.481.535.032.026,= Rp 702.183.503.896,-

- Pinjaman dari Bank

= 40% dari total modal investasi = 0,4 × Rp 1.481.535.032.026,= Rp 468.122.335.931,-


3.

Biaya Produksi Total

3.1

Biaya Tetap (Fixed Cost = FC)

3.1.1

Gaji Tetap Karyawan

Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga Gaji total = (12 + 2) × Rp 481.250.000,- = Rp 6.737.500.000,3.1.2

Bunga Pinjaman Bank

Bunga pinjaman bank adalah 13,5% dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2011). = 0,135 × Rp 468.122.335.931,= Rp 63.196.515.351,3.1.3

Depresiasi dan Amortisasi Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa manfaat

lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan melalui penyusutan (Rusdji, 2004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straight line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai dengan Undang-undang Republik Indonesia No.17 Tahun 2000 Pasal 11 ayat 6 dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Kelompok Harta Berwujud I. Bukan Bangunan 1.Kelompok 1

Masa (tahun)

2. Kelompok 2 3. Kelompok 3 II. Bangunan Permanen

4 8 16

20

Tarif (%)

Beberapa Jenis Harta

25 Mesin kantor, perlengkapan, alat perangkat / tools industri 12,5 Mobil, truk kerja 6,25 Mesin industri kimia, mesin industri mesin 5 Bangunan sarana dan penunjang

(Sumber: Rusdji, 2004)


Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol.

D=

P−L n

dimana : D

= depresiasi per tahun

dimana : P

= harga awal peralatan

di L

= harga akhir peralatan

n

= umur peralatan (tahun)

Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi Komponen Biaya (Rp) Bangunan 22.649.500.000 Peralatan proses dan utilitas 107.116.920.374 Instrumentrasi dan pengendalian proses 26.232.715.194 Perpipaan 43.721.191.989 Instalasi listrik 8.015.551.865 Insulasi 8.744.238.398 Inventaris kantor 3.643.432.666 Perlengkapan keamanan dan kebakaran 1.457.373.066 Sarana transportasi 5.970.000.000 Total

Umur 20 16 4 4 4 4 4 4 8

Depresiasi (Rp) 1.132.475.000 6.694.807.523 6.558.178.798 10.930.297.997 2.003.887.966 2.186.059.599 910.858.166 364.343.267 746.250.000 31.527.158.318

Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 2000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan perkiraan harta tak berwujud yang dimaksud (Rusdji, 2004). Untuk masa 4 tahun, maka biaya amortisasi adalah 25% dari MITTL sehingga : Biaya amortisasi = 0,25 × Rp 80.155.518.647,= Rp 20.038.879.662,-


Total Biaya Depresiasi dan Amortisasi = Rp 31.527.158.318,- + Rp20.038.879.662,= Rp 51.566.037.980,-

3.1.4

Biaya Tetap Perawatan

Biaya tetap perawatan terbagi menjadi: 1. Perawatan mesin dan alat-alat proses Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20%. diambil 11% dari harga peralatan terpasang di pabrik (Peters et.al., 2004). Biaya perawatan mesin dan alat proses = 0,11 × Rp 107.116.920.374,= Rp 11.782.861.241,-

2. Perawatan bangunan Diperkirakan 8% dari harga bangunan (Peters et.al., 2004). Biaya perawatan bangunan

= 0,08 × Rp 22.649.500.000,= Rp 1.811.960.000,-

3. Perawatan kendaraan Diperkirakan 8% dari harga kendaraan (Peters et.al., 2004). Biaya perawatan kendaraan

= 0,08 × Rp 5.970.000.000,= Rp 477.600.000,-

4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 8% dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Peters et.al.,2004). Biaya perawatan instrumentasi dan alat kontrol = 0,08 × Rp 26.232.715.194,= Rp 2.098.617.215,-

5. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan (Peters et.al., 2004). Biaya perawatan perpipaan

= 0,1 × Rp 43.721.191.989,= Rp 4.372.119.199,-


6. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 8% dari harga instalasi listrik (Peters et.al., 2004). Biaya perawatan instalasi listrik = 0,08 × Rp 8.015.551.865,= Rp 641.244.149,-

7. Perawatan insulasi Diperkirakan 8% dari harga insulasi (Peters et.al., 2004). Biaya perawatan insulasi = 0,08 × Rp

8.744.238.398,-

= Rp 699.539.072,-

8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 8% dari harga inventaris kantor (Peters et.al., 2004). Biaya perawatan inventaris kantor

= 0,08 × Rp 3.643.432.666,= Rp 291.474.613,-

9. Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 8% dari harga perlengkapan kebakaran (Peters et.al., 2004). Biaya perawatan perlengkapan kebakaran = 0,08 × Rp 1.457.373.066,= Rp 116.589.845,-

Total Biaya Perawatan = Rp 22.292.005.335,-

3.1.5

Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost)

Diperkirakan 10% dari modal investasi tetap (Peters et.al., 2004). Biaya tambahan industri

= 0,1 × Rp 311.229.192.200,= Rp 31.122.919.220,-

3.1.6

Biaya Administrasi Umum

Biaya administrasi umum selama 3 bulan adalah Rp 216.562.500,Biaya administrasi umum selama 1 tahun = 4 × Rp 216.562.500,= Rp 866.250.000,-


3.1.7

Biaya Pemasaran dan Distribusi

Biaya pemasaran selama 3 bulan adalah Rp 216.562.500,Biaya pemasaran selama 1 tahun = 4 × Rp 216.562.500,= Rp 866.250.000,Biaya distribusi diperkirakan 50% dari biaya pemasaran, sehingga : Biaya distribusi = 0,5 × Rp 866.250.000,- = Rp 433.125.000,Biaya pemasaran dan distribusi = Rp 1.299.375.000,-

3.1.8

Biaya Laboratorium, Penelitian dan Pengembangan

Biaya laboratorium, penelitian dan pengembangan diperkirakan 5% dari biaya tambahan industri (Peters et.al., 2004). Biaya laboratorium, penelitian dan pengembangan = 0,05 x Rp 31.122.919.220,= Rp 1.556.145.961,-

3.1.9

Hak Paten dan Royalti

Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Peters et.al., 2004). Biaya hak paten dan royalti

= 0,01 × Rp 311.229.192.200,= Rp 3.112.291.922,-

3.1.10 Biaya Asuransi 1. Biaya asuransi pabrik adalah 3,6 permil dari modal investasi tetap langsung (Chartis Industrial All Risks Insurance, 2011).. Biaya asuransi

= 0,0036 x Rp 231.073.673.552,= Rp 831.865.225,-

2. Biaya asuransi karyawan Premi asuransi = Rp 475.000,- /tenaga kerja (Chartis Insurance, 2011). Maka biaya asuransi karyawan = 163 orang × Rp. 475.000,-/orang = Rp 77.425.000,Total biaya asuransi = Rp 909.290.225,-


3.1.11 Pajak Bumi dan Bangunan Pajak Bumi dan Bangunan adalah Rp 1.307.112.500,-

Total Biaya Tetap (Fixed Cost) = Rp 181.351.218.493,-

3.2

Biaya Variabel

3.2.5

Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun

Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari adalah Rp 509.404.023.612,-

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun adalah : = Rp 509.404.023.612,- ×

3.2.6

330 = Rp 1.867.814.753.246,90

Biaya Variabel Tambahan

Biaya variabel tambahan terbagi menjadi: 1. Biaya Perawatan dan Penanganan Lingkungan Diperkirakan 5% dari biaya variabel bahan baku (Peters et.al., 2004). Biaya perawatan dan penanganan lingkungan = 0,05 x Rp 1.867.814.753.246,= Rp 93.390.737.662,-

2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 1% dari biaya variabel bahan baku (Peters et.al., 2004). Biaya variabel pemasaran dan distribusi = 0,01 x Rp 1.867.814.753.246,= Rp 18.678.147.532,-

Total biaya variabel tambahan = Rp 112.068.885.195,3.2.7

Biaya Variabel Lainnya

Diperkirakan 5% dari biaya variabel tambahan (Peters et.al., 2004). Biaya variabel lainnya = 0,05 x Rp 112.068.885.195,= Rp 5.603.444.260,-


Total Biaya Variabel = Rp 1.985.487.082.700,Total Biaya Produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 181.351.218.493,- + Rp 1.985.487.082.700,= Rp 2.166.838.301.194,4.

Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan

4.1

Laba Sebelum Pajak (Bruto)

Laba atas penjualan

= Total penjualan – Total biaya produksi = Rp 2.541,734.873.354,- – Rp 2.166.838.301.194,= Rp 374.896.572.160,-

Bonus perusahaan diberikan untuk karyawan 0,5% dari keuntungan perusahaan. Bonus perusahaan = 0,005 × Rp 374.896.572.160,= Rp 1.874.482.861,-

Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UU RI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga : Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 373.022.089.300,-

4.2

Pajak Penghasilan Berdasarkan Pasal 17 UU Nomor 36 Tahun 2008, tarif pajak yang diterapkan

atas Penghasilan Kena Pajak Wajib Pajak Badan Dalam Negeri dan Bentuk Usaha Tetap(BUT) untuk menghitung Pajak Penghasilan tahun 2010 dan seterusnya adalah sebesar 25%. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah: 25% x Rp 373.022.089.300,- = Rp 93.255.522.325,-

4.3

Laba setelah pajak

Laba setelah pajak = Laba sebelum pajak – PPh = Rp 373.022.089.300,- – Rp 93.255.522.325,= Rp 279.766.566.975,-


5.

Analisa Aspek Ekonomi

5.1

Profit Margin (PM) PM =

Laba sebelum pajak × 100 % Total penjualan

PM =

Rp 373.022.089.300,× 100 % Rp 2.541,734.873.354,-

PM = 14,68 %

5.2

Break Even Point (BEP) BEP =

Biaya Tetap × 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel

BEP =

Rp 181.351.218.493,× 100 % Rp 2.541,734.873.354,- − Rp 1.985.487.082.700 -

BEP = 32,60 % Kapasitas produksi pada titik BEP

= 32,60 % × 30.000 ton/tahun = 9.780,7787 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP

= 33,53 % × Rp 2.541.734.873.354,= Rp 828.671.545.514,-

5.3

Return on Investment (ROI) ROI =

Laba setelah pajak × 100 % Total Modal Investasi

ROI =

Rp 279.766.566.975,× 100 % Rp 1.481.535.032.026,-

ROI = 18,88 %

5.4

Pay Out Time (POT) POT =

1 × 1 tahun 0,1888

POT = 5,30 tahun


5.5

Return on Network (RON) RON =

RON =

Laba setelah pajak × 100 % Modal sendiri Rp 279.766.566.975,× 100 % Rp 702.183.503.896,-

RON = 39,84 %

5.6

Internal Rate of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan

pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut : -

Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 15 % tiap tahun.

-

Masa pembangunan disebut tahun ke nol.

-

Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun.

-

Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10.

-

Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan.

Dari Tabel LE.11, diperoleh nilai IRR = 22,61 %


Tabel LE.11 Perhitungan Internal Rate of Return (IRR) Thn

Laba Sebelum

Pajak

Laba Sesudah

Depresiasi

Net Cash Flow

P/F

PV pada i = 22 %

P/F

PV pada i = 23 %

Pajak (Rp)

(Rp)

Pajak (Rp)

(Rp)

(Rp)

pada i =

(Rp)

pada i =

(Rp)

22 %

23 %

0

0

0

0

0

-1.481.535.032.026

1

-1.481.535.032.026

1

-1.481.535.032.026

1

373.022.089.300

93.255.522.325

279.766.566.975

51.566.037.980

331.332.604.954

0.78

258.439.431.864

0.77

255.126.105.815

2

428.975.402.695

107.243.850.674

321.731.552.021

36.244.264.921

357.975.816.942

0.608

217.792.487.027

0.593

212.243.861.865

3

493.321.713.099

123.330.428.275

369.991.284.824

36.244.264.921

406.235.549.745

0.474

192.779.892.603

0.457

185.459.934.232

4

567.319.970.064

141.829.992.516

425.489.977.548

36.244.264.921

461.734.242.468

0.370

170.911.188.421

0.352

162.313.627.566

5

652.417.965.573

163.104.491.393

489.313.474.180

36.244.264.921

525.557.739.101

0.288

151.737.683.324

0.271

142.257.136.179

6

750.280.660.409

187.570.165.102

562.710.495.307

36.244.264.921

598.954.760.228

0.225

134.884.372.843

0.208

124.835.576.692

7

862.822.759.470

215.705.689.868

647.117.069.603

36.244.264.921

683.361.334.524

0.175

120.036.305.744

0.160

109.669.402.768

8

992.246.173.391

248.061.543.348

744.184.630.043

36.244.264.921

780.428.894.964

0.137

106.927.684.429

0.124

96.440.430.848

9

1.141.083.099.400

285.270.774.850

855.812.324.550

36.244.264.921

892.056.589.471

0.106

95.333.125.110

0.095

84.880.696.033

10

1.312.245.564.310

328.061.391.077

984.184.173.232

36.244.264.921

1.020.428.438.153

0.083

85.060.627.123

0.073

74.763.531.115

52.367.766.460

-33.544.728.915

𝐑𝐑𝐑𝐑 𝟓𝟓𝟓𝟓. 𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑. 𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕. 𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒 𝐱𝐱(𝟐𝟐𝟐𝟐 % − 𝟐𝟐𝟐𝟐 %) (𝐑𝐑𝐑𝐑 𝟓𝟓𝟓𝟓. 𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑. 𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕. 𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒 − (−𝐑𝐑𝐑𝐑 𝟑𝟑𝟑𝟑. 𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓. 𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕𝟕. 𝟗𝟗𝟗𝟗𝟗𝟗) = 𝟐𝟐𝟐𝟐, 𝟔𝟔𝟔𝟔 %

𝐈𝐈𝐈𝐈𝐈𝐈 = 𝟐𝟐𝟐𝟐 % +


2.600

Nilai / Harga (Milyar Rupiah)

2.400 2.200

Biaya Tetap

2.000

Biaya Variabel

1.800

Biaya Produksi

1.600

Penjualan

1.400 1.200 1.000

BEP = 32,61%

800 600 400 200 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Kapasitas Produksi (%)

Gambar E.1 Grafik Break Even Point (BEP) Pabrik Kalsium Klorida dari Batu Kapur dan Asam Klorida


LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA. 1ton

Recommend Documents