LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA. x tahun. Kemurnian dietanolamida pada produk = 94, %

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Kpasitas Produksi

:11.000 ton/tahun

Waktu kerja pertahun

: 330 hari

Kapasitas per jam

:

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

: 1.388,88888889 kg / jam Kemurnian dietanolamida pada produk

= 94,72906634 % = 94,72906634% x 1.388,88888889

= 1.315,68147695 kg / jam Tabel LA.1 Tabel Berat molekul senyawa-senyawa Kimia No. Senyawa Rumus Molekul BM(kg.kmol-1) 1. Dietanolamin NH(C 2 H 4 OH) 2 105,1383 2. Gliserol C3H8O3 92,0958 3. Metanol CH 4 O 32,0426 4. Natrium Methoksida NaOCH 3 54,0244 5. Air H2O 18,0154 6. Tri Laurat C 39 H 74 O 6 639,0252 7. Tri Miristat C 45 H 86 O 6 723,1884 8. Tri Palmitat C 51 H 98 O 6 807,3516 9. Tri Stearat C 57 H 110 O 6 891,5148 10. Tri Oleat C 57 H 104 O 6 885,4668 11. Tri linoleat C 57 H 98 O 6 879,4188 12. Tri Arachidat C 63 H 122 O 6 975,6780 13. Asam Laurat Dietanolamida C 12 H 23 ON(C 2 H 4 OH) 2 287,4481 14. Asam Miristat Dietanolamida C 14 H 27 ON(C 2 H 4 OH) 2 315,5025 15. Asam Palmitat Dietanolamida C 16 H 31 ON(C 2 H 4 OH) 2 343,5569 16. Asam Sterat Dietanolamida C 18 H 35 ON(C 2 H 4 OH) 2 371,6113 17. Asam Oleat Dietanolamida C 18 H 33 ON(C 2 H 4 OH) 2 369,5953 18. Asam Linoleat Dietanolamida C 18 H 31 ON(C 2 H 4 OH) 2 367,5793 19. Asam Arachidat Dietanolamida C 20 H 39 ON(C 2 H 4 OH) 2 452,6877 20. Dietileter (C 2 H 5 ) 2 O 74.1242

Keterangan dari singkatan-singkatan yang digunakan: RBDPS : Refined Bleached Deodorized Palm Stearin DEA :Dietanolamida DEN : Dietanolamin Diketahui Data: 1. Perbandingan mol dietanolamin dan RBDPS adalah 3:1 2. Jumlah katalis natrium methoksida yang digunakan (NaOCH 3 ) sebnyak 0,3% dari total berat reaktan.

3. Perbandingan NaOCH 3 : Metanol = 1 : 3 , (Barley,2005) Cara perhitungan yang digunakan adalah cara perhitungan alur maju. in Out Pada basis FRBDPS =100 kg/jam diperoleh FDie dalam produk sebesar tan olamida Out 120,398761 kg/jam, untuk memperoleh FDie tan olamida = 1.315.68147695 (Dietanol

in amida dalam Produk 1.388,888889 kg/jam ), maka FRBDPS : 1

2

in = FRBDPS

2

in FRBDPS =

Out in x FDie FRBDPS tan olamida Out FDie tan olamida

2

1

100 x1.315,68147695 120,398761

2

in FRBDPS = 1.092.76994715 kg/jam.

Keterangan: in FRBDPS

1

in FRBDPS

2

: Laju bahan baku RBDPS try awal : Laju bahan baku RBDPS untuk mendapatkan produk yang Diinginkan.

Out FDie tan olamida

1

Out FDie tan olamida

2

: Laju Produk Dietanol amida pada try awal : Laju Produk Dietanol amida pada yang diinginkan

LA .1 Tangki Pencampuran Katalis ( M-150) 7 5 Natrium Metoksida

Metanol

M-150

8

Metanol Natrium Metoksida

Perhitungan: Neraca Bahan Masuk Alur 5 Jumlah natrium metoksida yang digunakan sebanyak 0,3 % dari total berat reaktan. 5 4 2 = 3% x ( FDEN + FRBDPS ) FNaOCH 3 3 = 3 % x (412,64254423 + 1.092,76994715) = 4,51623747 kg/jam Alur 7 7 CH 3OH

F

Perbandingan berat NaoCH 3 : Metanol = 1:3, dengan demikian: 5 = 3 x FNaOCH 3 = 3 x 4,51623747 kg/jam = 13,54871241 kg/jam

Neraca Bahan Keluar Alur 8

F8

-

= 18,06494989 kg/jam NaOCH 3 = 4,51623747 kg/jam

-

CH 3 OH

= 13,54871241 kg/jam

Tabel LA.2 Neraca Massa Tangki Pencampuran Katalis (M-150) Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen Alur 5 Alur 7 Alur 8 NaOCH 3 4,51623747 4,51623747 CH 3 OH 13,54871241 13,54871241 Jumlah 4,51623747 13,54871241 18,064948 Total 18,06494988 18,06494988

LA.2 Reaktor amidasi (R-210) Metanol DEN 4 RBDPs 2

9

R-210

8

DEA 11 DEN sisa RBDPs sisa Gliserol Natrium Metoksida

Metanol Natrium Metoksida

Perhitungan Stoikiometri reaksi amidasi  Konversi Reaksi : 95%  Perbandingan Mol Trigiserida dan Mol Dietanolamin masuk = 1 : 3 O

Reaksi :

O–C-R

1

O

OH

CH2 - CH 2 - OH CH2 - CH 2 - OH

O O–C-R Trigliserida

+ HO -

3RC - N CH2 - CH 2 - OH

O

+ 3HN

R2 – C – O -

CH2 - CH 2 - OH OH

3

dietanolamin

Perhitungan: Alur 2 2 FRBDPS masuk = 1.092,76994715 kg/jam

Dietanolamida

Gliserol

Komponen

Tabel LA.3 Perhitungan kmol RBDPS BM Persentase Massa (kg)

C 39 H 74 O 6 C 45 H 86 O 6 C 51 H 98 O 6 C 57 H 110 O 6 C 57 H 104 O 6 C 57 H 98 O 6 C 63 H 122 O 6

639,0252 723,1884 807,3516 891,5148 885,4668 879,4188 975,678

0,10010010 1,20120120 59,15915916 4,60460460 28,22822823 6,30630631 0,40040040

1,09386381 0,00171177 13,12636573 0,01815069 646,47351219 0,80073355 50,31773530 0,05644072 308,46959465 0,34836946 68,91342008 0,07836246 4,37545524 0,00448453 1,092,76994715 1,30825317

Alur 4 in = 3 x N RinDPS N DEN in = 3 (1,30825317) N DEN in = 3,92475952 kmol N DEN

4 in = N DEN x BM dietanolamida FDEN = 412,64254423 kg/jam

Alur 8 F8 = 18,06494988 kg/jam - NaOCH 3 = 4,51623747 kg/jam -

CH 3 OH

Alur 9 9 - FCH3OH r=

Ns X s −σ

in N RBDPS

= 13,54871241 kg/jam

= 13,54871241 kg/jam (Reaklaitis,1983)

Tabel LA.4 Perhitungan kmol reaksi RBDPS dan DEA

in N RBDPS

RBDPS

(Kmol)

C 39 H 74 O 6 C 45 H 86 O 6 C 51 H 98 O 6 C 57 H 110 O 6 C 57 H 104 O 6 C 57 H 98 O 6 C 63 H 122 O 6

Re aksi = N RBDPS

in 95% N RBDPS

Out = N RBDPS

reaksi

in N RBDPS − N RBDPS

DEA C 12 H 23 ON(C 2 H 4 OH

0,00171177

0,00008559 ) 2

0,00162618

0,01815069

0,01724315

0,00090753

0,80073355

0,76069687

0,04003668

0,05644072

0,05361868

0,00282204

0,34836946

0,33095099

0,01741847

0,07836246

0,07444434

0,00391812

0,00448453

0,00426030

0,00022423

1,30825317

r= 1,24284052

0,06541266

Alur 11 out in = N DEN - 3r N DEN = 3,92475952 - 3,72852155 = 0,19623798 Kmol out out x BM DEN FDEN = N DEN = 20,63212721 kg/jam out in = N Gliserol + r N Gliserol = 0 + 1,24284052 = 1,24284052 kmol/jam out out x BM Gliserol FGliserol = N Gliserol = 114,46039158 kg/jam

C 14 H 27 ON(C 2 H 4 OH )2 C 16 H 31 ON(C 2 H 4 OH )2 C 18 H 35 ON(C 2 H 4 OH )2 C 18 H 33 ON(C 2 H 4 OH )2 C 18 H 31 ON(C 2 H 4 OH )2 C 20 H 39 ON(C 2 H 4 OH )2

Re aksi Re aksi = 3 N RBDPS N DEA

0,00487854 0,05172946 2,28209062 0,16085605 0,99285297 0,22333301 0,01278090 3r =3,72852155

Tabel LA.5 Perhitungan RBDPS sisa dan DEA yang dihasilkan RBDPS

Out FRBDPS (kg)

out N RBDPS (Kmol)

(Kmol)

Out FDEA (kg)

C 12 H 23 ON(C 2 H 4 OH)

C 39 H 74 O 6

0,00008559

0,05469319

2

0,00487854

1,40232789

0,05172946

16,32077261

2,28209062

784,02797748

0,16085605

59,77592434

0,99285297

366,95379241

0,22333301

82,09259132

0,01278090

5,10808919

3,72852155

1.315,68147523

C 14 H 27 ON(C 2 H 4 OH)

C 45 H 86 O 6

0,00090753

0,65631829

2

C 16 H 31 ON(C 2 H 4 OH)

C 51 H 98 O 6

0,04003668

32,32367561

2

C 18 H 35 ON(C 2 H 4 OH)

C 57 H 110 O 6

0,00282204

2,51588677

2

C 18 H 33 ON(C 2 H 4 OH)

C 57 H 104 O 6

0,01741847

15,42347973

2

C 18 H 31 ON(C 2 H 4 OH)

C 57 H 98 O 6

0,00391812

3,44567100

2

C 20 H 39 ON(C 2 H 4 OH)

C 63 H 122 O 6

0,00022423 0,06541266

F11

Re aksi N DEA

DEA

0,21877276

2

54,63849736

-

= 1.509,92872885 kg/jam NaOCH 3 = 4,51623747

kg/jam

-

RBDPS

= 54,63849736

kg/jam

-

DEN

= 20,63212721

kg/jam

-

DEA

= 1.315,68147523kg/jam

-

Gliserol

= 114,46039158 kg/jam

Tabel LA.6 Neraca Massa Reaktor Amidasi (R-210) Masuk (kg/jam) Komponen

Alur 2

Keluar (kg/jam) Alur 4

Alur 8 4,51623747 13,54871241

Alur 11 Alur 9 NaOCH 3 4,51623747 CH 3 OH 13,54871241 RBDPS 1.092,76994715 54,63849736 Dietanolamin 412,642544233 20,63212721 Dietanolamida 1.315,68147523 Gliserol 114,46039158 Jumlah 1.092,76994715 412,642544233 18,06494988 1.509,92872885 13,54871241 Total 1.523,47744126 1.523,47744126

LA. 3 Separator (H-310) DEA DEN sisa 11 Gliserol Natrium Metoksida RBDPs sisa

H-310

13

12 Gliserol 95 %

DEA DEN sisa Gliserol 5 % Natrium Metoksida RBDPs sisa

Disini terjadi pemisahan berdasarkan perbedaan Berat jenis . Gliserol memiliki berat jenis yang paling besar. Sebanyak 95% dari total gliserol menuju alur 12 dan ditampung pada tangki gliserol sebagai produk samping. Perhitungan: Alur 11 F11 = 1.509,92872885 kg/jam = 4,51623747 - NaOCH 3

kg/jam

-

RBDPS

= 54,63849736

kg/jam

-

DEN

= 20,63212721

kg/jam

-

DEA

= 1.315,68147523kg/jam

-

Gliserol

= 114,46039158 kg/jam

Alur 12 11 F12= 95 % x FGliserol = 0,95 x 114,46039158 = 108,737372 kg/jam Alur 13 F13= F11 - F12 F12= 1.401,19135686 kg/jam - RBDPS = 54,63849736 kg/jam -

Dietanolamin

= 20.63212721

-

Dietanolamida

=1.315,68147523 kg/jam

-

Gliserol

= 5,72301958

kg/jam

-

Na-OCH 3

= 4,51623747

Kg/jam

kg/jam

Tabel LA.7 Neraca Massa Separator (H-310) Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen Alur 11 Alur 12 Alur 13 RBDPS Dietanolamin Diietanolamida Gliserol NaOCH 3

54,63849736 20,63212721 1.315,68147523 114,46039158 4,51623747

Jumlah Total

54,63849736 20.63212721 1.315,68147523 108,737372 5,72301958 4,51623747

1.509,92872885 108,737372 1.401,19135685 1.509,92872885 1.509,92872885

LA.4. Mixer (M-330) Kelarutan dietil eter sangat tinggi tetapi tidak mencapai 100 %. Oleh sebab itu ditambahkan dietil eter berlebih sebanyak 1,5 kali dari produk amida dan RBDPs sisa

Dietil eter DEA 14 DEN sisa Gliserol Natrium Metoksida RBDPs sisa

16

M-330

Perhitungan : Alur 14 F14= 1.401,19135686 kg/jam - RBDPS = 54,63849736

17

DEA DEN sisa Gliserol Dietil eter Natrium Metoksida RBDPs sisa

kg/jam

-

Dietanolamin

= 20.63212721

-

Dietanolamida

=1.315,68147523 kg/jam

-

Gliserol

= 5,72301958

kg/jam

-

Na-OCH 3

= 4,51623747

Kg/jam

Alur 16

kg/jam

16 FDietileter l

14 16 =1,5 x ( FRBDPS + FDEAl ) = 2.055,47995889 Kg/Jam

Alur 17 F17= 3.456,67131574 kg/jam - RBDPS = 54,63849736

kg/jam

-

Dietanolamin

= 20.63212721

-

Dietanolamida

=1.315,68147523 kg/jam

-

Gliserol

= 5,72301958

kg/jam

-

Na-OCH 3

= 4,51623747

Kg/jam

-

Dietileter

= 2.055,47995889 Kg/jam

kg/jam

Tabel LA.8 Neraca Massa Mixer (M-330) Komponen RBDPS Dietanolamin Diietanolamida Gliserol NaOCH 3 Dietileter Jumlah Total

Masuk (kg/jam) Alur 14 Alur 16 54,63849736 20.63212721 1.315,68147523 5,72301958 4,51623747 2.055,47995889 332,129043 2.055,47995889 3.456,67131574

Keluar (kg/jam) Alur 17 54,63849736 20.63212721 1.315,68147523 5,72301958 4,51623747 2.055,47995889 3.456,67131574 3.456,67131574

LA. 5. Decanter (H-340) Pemisahan dilakukan berdasarkan perbedaan berat jenis, sehingga komponen yang bersifat polar akan terpisah dengan komponen yan bersifat nonpolar, Komponen yang bersifat polar akan berda di lapisan atas dan komponen yang non polar akan berada dilapisan bawah. Diasumsikan dietanolamin yang keluar ke alur 19 sebesar 10 % dari jumlah dietanolamin yang masuk. DEA DEN sisa 17 Gliserol Dietil eter Natrium Metoksida RBDPs sisa

Perhitungan:

H-340 18

19

DEA Dietil eter RBDPs sisa DEN 90 %

DEN sisa 10 % Gliserol Natrium Metoksida

Alur 17 F17= 3.456,67131574 kg/jam - RBDPS = 54,63849736

kg/jam

-

Dietanolamin

= 20.63212721

-

Dietanolamida

=1.315,68147523 kg/jam

-

Gliserol

= 5,72301958

kg/jam

-

Na-OCH 3

= 4,51623747

Kg/jam

-

Dietileter

= 2.055,47995889 Kg/jam

Alur 18 F18= 12,30246977 kg/jam - Dietanolamin

kg/jam

= 10% x 20,63212721 = 2,06321272 kg/jam

-

Gliserol

= 5,72301958

kg/jam

-

Na-OCH 3

= 4,51623747

Kg/jam

-

Dietileter

= 2.055,47995889 Kg/jam

Alur 19 F19= F17 - F18 = 3.444,36884597 kg/jam - RBDPS = 54,63849736

kg/jam

-

Dietanolamin

= 18,56891449 kg/jam

-

Dietanolamida

=1.315,68147523 kg/jam

Tabel LA.9 Neraca Massa Decanter (H-340) Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen alur17 Alur18 Alur19 RBDPS 54,63849736 54,63849736 Dietanolamin 20.63212721 2,06321272 18,56891449 Diietanolamida 1.315,68147523 1.315,68147523 Gliserol 5,72301958 5,72301958 NaOCH 3 4,51623747 4,51623747 Dietileter 2.055,47995889 2.055,47995889 Jumlah 3.456,67131574 12,30246977 3.444,36884597 Total 3.456,67131574 3.456,67131574

LA.6 Evaporizer (V-350)

21 DEA Dietil eter 19 RBDPs sisa DEN

Dietil eter DEA 20 RBDPs sisa DEN

V-350

Perhitungan: Alur 19 F19= 3.444,36884597 kg/jam - RBDPS = 54,63849736

kg/jam

-

Dietanolamin

= 18,56891449 kg/jam

-

Dietanolamida

=1.315,68147523 kg/jam

-

Dietileter

= 2.055,47995889 Kg/jam

Alur 21 F21 = 2.055,47995889 kg/jam - Dietileter = 2.055,47995889 kg/jam Alur 20 ( Produk) F20 = F19 - F21 = 1.388,88888708 kg/jam - RBDPS = 54,63849736 kg/jam -

Dietanolamida = 1.315,68147523 kg/jam

-

Dietanolamin = 18,56891449 kg/jam Tabel L A.10 Neraca Massa Evaporizer (V-350) Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen alur19 Alur20 Alur21 Dietileter 2.055,47995889 2.055,47995889 RBDPS 54,63849736 54,63849736 Dietanolamin 18,56891449 18,56891449 Diietanolamida 1.315,68147523 1.315,68147523 Jumlah 3,444.36884597 1.388,88888708 2.055,47995889 Total 3,444.36884597 3,444.36884597

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan operasi

: kJ/jam

Temperatur basis

: 25°C atau 298 K

Neraca panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut: - Perhitungan panas yang masuk dan keluar (Smith, 2005) - Perhitungan panas penguapan (Smith, 2005) - Untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa persamaan yang digunakan adalah : T2

Tb

T2

T1

T1

Tb

∫ CpdT = ∫ Cpl dT + ∆H Vl + ∫ Cp v dT

(Reklaitis, 1983)

- Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi : T

T

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

(Reklaitis, 1983)

− Perhitungan Estimasi Kapasitas Panas (Cp) Perhitungan estimasi Cp (J.mol-1.K-1) dengan menggunakan persamaan Cp = a + bt + ct2 + dt3, Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi : T2

∫ CpdT

= a (T2 − T1 ) +

T1

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

dimana harga konstantanya

disajikan pada tabel dibawah ini. Tabel LB.1 Data Cp Beberapa Senyawa(J/mol.K) Senyawa

A

b

C

D

e

Metanol (l)

-258,25

Dietil eter (l)

3,3582

-0,0116388

1,40516E-05

-

39,3869

0,683221

-0,0028364

4,18044E-06

-

1,82964E+01

4,72118E-01

-1,33978E-03

1,31424E-06

-

Metanol (g)

34,4925

-0,0291887

0,000286844

-3,12501E-07

1,09833E-10

Dietileter (g)

46,7637

0,100949

0,00056905

-7,74108E-07

3,03364E-10

Air(l)

(Sumber : Reklaitis, 1983)

LB.1 Perhitungan Cp Cairan Perhitungan estimasi Cp l (J.mol-1.K-1) dapat dilihat berdasarkan kontribusi gugus atom pada tabel 2-394 buku Perry’S Chemical Engineers’Handbook buku 1,(Perry,1997) Tabel LB.2 Nilai ∆E untuk estimasi Cp pada 293 K Gugus CH 3 - CH 2 − COOH CH

=CH-

CO N -OH NH -O-

Harga (J/mol.K) 36,82 30,38 79,91 20,92 21,76 52,97 31,38 44,77 43,93 35,15 (Sumber : Perry, 1997)

LB.1.1 Perhitungan Estimasi Cp RBDPS 

Tri Laurat (C 39 H 74 O 6 ) Cp l = 3(CH3 )+32(CH2 ) + 1(CH)+ 3(CO)+3(O) = 3(36,82)+32(30,38) + 1(20,92) + 3(52,97)+3(35,15) = 1367,90 J/mol.K



Tri Miristat (C 45 H 86 O 6 ) Cp l

= 3(CH3 ) + 38(CH2 ) + 1(CH) + 3(CO) + 3(O) = 1550,18 J/mol.K



Tri Palmitat (C 51 H 98 O 2 ) Cp l

= 3(CH3 ) + 44(CH2 ) + 1(CH) + 3(CO) + 3(O)

= 1732,46 J/mol.K 

Tri Stearat (C 57 H 110 O 6 ) Cp l

= 3(CH3 ) + 50(CH2 ) + 1(CH) + 3(CO) + 3(O) = 1914,74 J/mol.K



Tri Oleat (C 57 H 104 O 6 ) Cp l = 3(CH3 ) + 44(CH2 ) + 6(=CH-) + 1(CH) + 3(CO) + 3(O) = 1860,50 J/mol.K



Tri Linoleat (C 57 H 98 O 6 ) Cp l

= 3(CH3 ) + 38(CH2 ) +12(=CH-) + 1(CH) + 3(CO) + 3(O) = 1806,26 J/mol.K



Tri Arachidat (C 63 H 122 O 6 ) Cp l

= 3(CH3 ) + 56(CH2 ) + 1(CH) + 3(CO) + 3(O) = 2097,02 J/mol.K

LB.1.2 Perhitungan Estimasi Cp Dietanolamida 

Dietanolamida Laurat [C 12 H23 ON(C2 H 4 OH) 2 ] Cp l

= 1(CH3 ) + 14(CH2 )+ 1(CO) + 2(OH) + 1(N) = 636,03 J/mol.K



Dietanolamida Miristat [C 14 H27 ON(C 2 H 4 OH) 2 ] Cp l

= 1(CH3 ) + 16(CH2 ) + 1(CO) + 2(OH) + 1(N) = 696,79 J/mol.K



Dietanolamida Palmitat [C 16 H31 ON(C 2 H 4 OH) 2 ] Cp l

= 1(CH3 ) + 18(CH2 ) + 1(CO) + 2(OH) + 1(N) = 757,55 J/mol.K



Dietanolamida Stearat [C 18 H25 ON(C2 H 4 OH) 2 ] Cp l

= 1(CH3 ) + 20(CH2 ) + 1(CO) + 2(OH) + 1(N) = 818,31J/mol.K



Dietanolamida Oleat [C18 H 33 ON(C2 H4 OH) 2 ] Cp l

= 1(CH3 ) + 18(CH2 ) + 2(=CH-) + 1(CO) + 1(N) + 2(OH)

= 800,23 J/mo.K 

Dietanolamida Linoleat [C 18 H31 ON(C 2 H 4 OH) 2 ] Cp l

= 1(CH3 ) + 16(CH2 ) + 4(=CH-) + 1(CO) + 1(N) + 2(OH) = 782,15 J/mol.K



Dietanolamida Arachidat [C 18 H29 ON(C 2 H 4 OH) 2 ] Cp l

= 1(CH3 ) + 18(CH2 ) + 1(CO) + 1(N) + 2(OH) = 879,07 J/mol.K

LB.1.3 Perhitungan Estimasi Cp Dietanolamina 

Dietanolamina (NH(C 2 H 4 OH) 2 ) Cp l

= 1(NH) + 4(CH 2 ) + 2(OH) = 1(43,93) + 4(30,38) + 2(44,77) = 254.99 J/mol.K

LB.1.4 Perhitungan Estimasi Cp Gliserol 

Gliserol (C 3 H 8 O 3 ) Cp l = 2(CH2 ) + 1(CH) +3(OH) = 215.99 J/mol.K

LB.2 Perhitungan Cp Padatan Perhitungan estimasi C Ps (J.mol-1K-1) dengan menggunakan metode Hurst and n

Harrison dengan rumus : Cp =

∑

Ni ∆E i di mana kontribusi elemen atomnya dapat

i =1

dilihat dari tabel B.3,(Tabel 2-393 Perry, 1997).

Tabel LB.3 Nilai Elemen Atom pada Perhitungan C p dengan metode Hurst dan Harrison Elemen Atom ∆E C 10,89 H 7,56 O 13,42 Na 26,19 (Sumber : Perry, 1997) 

NaOCH 3

Cp s = ∆ENa + ∆EO +∆Ec+ 3∆EH = 26,19 + 13,42 +10,89 + 3(7,56) = 73,18 J/mol.K

LB. 3 Perhitungan Estimasi ∆H f(298) (kJ/mol) Perhitungan estimasi ∆H

o

f

(kJ.mol-1) dengan menggunakan metode Joback

dengan rumus :∆Ho f = 68,29 +

(Perry, 1997), di mana kontribusi gugusnya

dapat dilihat pada tabel 2-388 Perry,1997 seperti yang ditunjukkan pada tabel di bawah ini.

Tabel LB.4 Kontribusi Gugus untuk Metode Joback (kJ/mol) Gugus Harga (kJ/mol) CH 3 -76,46 CH 2 -20,64 CH 29,89 CO -133,22 N 123,24 OH -208,04 NH 53,47 N 123,34 O -132,22 (Sumber : Perry, 1997)

1. Perhitungan Estimasi ∆H0 f(298) RBDPS (Metode Joback) 

Tri Laurat (C 39 H 74 O 6 ) ∆H0 f(298) = 68,29 + 3(CH 3 )+32(CH 2 ) + 1(CH)+ 3(CO)+3(O) = 68,29 + 3(-76,46) + 32(-20,64) + 3(-133,22) +3(-132,22) = -1587,97 kJ/mol



Tri Miristat (C 45 H 86 O 6 ) ∆H0 f(298)

= 68,29 +1(CH 3 ) + 16(CH 2 ) + 1(CO) + 2(OH) + 1(N) = -764,36 kJ/mol



Tri Palmitat (C 51 H 98 O 2 ) ∆H0 f(298)

= 68,29 + 3(CH 3 ) + 44(CH 2 ) + 1(CH) + 3(CO) + 3(O) =-1835,65 kJ/mol



Tri Stearat (C 57 H 110 O 6 ) ∆H0 f(298)



=68,29 + 3(CH 3 ) + 50(CH 2 ) + 1(CH) + 3(CO) + 3(O)

= -1959,49 kJ/mol Tri Oleat (C 57 H 104 O 6 ) ∆H0 f(298)

= 68,29 +3(CH 3 ) + 44(CH 2 ) + 6(=CH-) + 1(CH) + 3(CO) +

3(O) = -1607,83 kJ/mol 

Tri Linoleat (C 57 H 98 O 6 ) ∆H0 f(298)

= 68,29+3(CH 3 ) + 38(CH 2 ) +12(=CH-) + 1(CH) + 3(CO) +

3(O) = -1256,17 kJ/mol.K 

Tri Arachidat (C 63 H 122 O 6 ) ∆H0 f(298)

= 68,29 +3(CH 3 ) + 56(CH 2 ) + 1(CH) + 3(CO) + 3(O) = -2083,33 kJ/mol.K

2. Perhitungan Estimasi ∆H f(298,15) Dietanolamida (Metode Joback) 

Dietanolamida Laurat [C 12 H23 ON(C2 H 4 OH) 2 ] ∆H0 f(298)

= 68,29 + 1(CH 3 ) + 14(CH 2 ) + 1(CO) + 2(OH) + 1(N) = 68,29 +1(-76,45)+14(-20,64)+1(-133,22)+2(-208,04)+123,24 = -723,08 kJ/mol



Dietanolamida Miristat [C 14 H27 ON(C 2 H 4 OH) 2 ] ∆H0 f(298)

= 68,29 + 1(CH 3 ) + 16(CH 2 ) + 1(CO) + 2(OH) = -764,46 kJ/mol



Dietanolamida Palmitat [C 16 H31 ON(C 2 H 4 OH) 2 ] ∆H0 f(298)

= 68,29 + 1(CH 3 ) + 18(CH 2 ) + 1(CO) + 2(OH) + 1(N) = -805,64 kJ/mol



Dietanolamida Stearat [C 18 H25 ON(C2 H 4 OH) 2 ]

∆H0 f(298)

= 68,29 + 1(CH 3 ) + 20(CH 2 ) + 1(CO) + 2(OH) + 1(N) = -846,92 kJ/mol



Dietanolamida Oleat [C18 H 33 ON(C2 H4 OH) 2 ] ∆H0 f(298)

= 68,29 + 1(CH3 ) + 18(CH2 ) + 2(=CH-) +1(CO) + 1(N) +

2(OH) = -729,70 kJ/mol 

Dietanolamida Linoleat [C 18 H31 ON(C 2 H 4 OH) 2 ] ∆H0 f(298)

= 68,29 + 1(CH3 ) +16(CH 2 ) +4(=CH-) + 1(CO) + 1(N) +

2(OH) =-612,48 kJ/mol 

Dietanolamida Archidat [C 20 H39 ON(C 2 H 4 OH) 2 ] ∆H0 f(298)

= 68,29 + 1(CH 3 ) + 18(CH 2 ) + 1(CO) + 1(N) + 2(OH) = -888,20 kJ/mol

LB.3.4 Perhitungan Estimasi ∆H f(298,15) Dietanolamina (Metode Joback)  Dietanolamina (NH(C 2 H 4 OH) 2 ) ∆H0 f(298)

= 68,29 + 1(NH) + 4(CH 2 ) + 2(OH) = -376,88 kJ/mol

LB.4 Data Panas Pembentukan Tabel LB.5 Panas Reaksi Pembentukan (kJ/mol) Komponen ∆H f,298 Gliserol 139,80 (Sumber: Reklaitis, 1983)

LB.5 Data Panas Penguapan Komponen CH 3 OH Dietileter

Tabel B.6 Panas Penguapan ∆H VL (J/mol) Titik didih (K) 35270,4 337,671 26693,3 307,711 (Sumber: Reklaitis, 1983)

LB.6 Perhitungan Estimasi Panas air pendingin

Air pendingin yang digunakan dalam pabrik Dietanolamida ini mmerupakan air yang memiliki suhu 10oC (283 K) dan selanjutnya keluar pada suhu 28oC (323 K) pada tekanan 1 atm.

283 K

H(10oC) =

∫ Cp H O dT 2

298 K

= 18,296 (283-298) + (0,472118/2) x (2832-2982) – (1,336 x 10-3/3) x (2833-2983) + (1,31424 x 10-6/4) x (2834-2984) = -1120,23225346 kJ/ kmol = -62,18192510 kJ/kg 283 K

o

H(28 C) =

∫ Cp H O dT 2

298 K

= 18,296 (301-298) + (0,472118/2) x (3012-2982) – (1,336 x 10-3/3) x (3013-2983) + (1,31424 x 10-6/4) x (3014-2984) = 224,74222498 kJ/ kmol = 12,47500610 kJ/kg

LB.7 Perhitungan Neraca Panas 1.

Tangki RBDPS (F-110) Saturated Steam T=120 0C P= 1,9875 bar

RBDPS T = 500C P = 1,01325

2

1

F-110

Kondensat T=120 0C P=1,9875 bar

RBDPS T = 750C P = 1,01325

1.1 Panas Masuk Tabel LB.7 Perhitungan Panas Masuk Tangki RBDPS(F-110) Komponen

m (kg)

RBDPS: C 39 H 74 O 6 C 45 H 86 O 6 C 51 H 98 O 6 C 57 H 110 O 6 C 57 H 104 O 6 C 57 H 98 O 6 C 63 H 122 O 6

1,09386381 13,12636573 646,47351228 50,31773530 308,46959469 68,91342009 4,37545524

BM (Kmol/kg)

n (Kmol)

639,0252 723,1884 807,3516 891,5148 885,4668 879,4188 975,6780 Total

0,00171177 0,01815069 0,80073355 0,05644072 0,34836946 0,07836246 0,00448453

Cp (kJ/kmol.K) 1.367,90 1.550,18 1.732,46 1.914,74 1.860,50 1.806,26 2.097,02

∆t (K)

Q = n.Cp. ∆t (kJ)

25 25 25 25 25 25 25

58,53823554 703,42076939 34.680,97112463 2.701,73250339 16.203,53470403 3.538,57440200 235,10361911 58.121,87535809

1.2 Panas Keluar Tabel LB.8 Perhitungan Panas Keluar Tangki RBDPS(F-110) Komponen RRBDPS: C 39 H 74 O 6 C 45 H 86 O 6 C 51 H 98 O 6 C 57 H 110 O 6 C 57 H 104 O 6 C 57 H 98 O 6 C 63 H 122 O 6

M

BM (kmol/kg)

(kg) 1,09386381 13,12636573 646,47351228 50,31773530 308,46959469 68,91342009 4,37545524

639,0252 723,1884 807,3516 891,5148 885,4668 879,4188 975,6780 Total

n

Cp

∆t

Q= n.Cp. ∆t

(kmol)

(kJ/kmol,k

(K)

(kJ)

1.367,90 1.550,18 1.732,46 1.914,74 1.860,50 1.806,26 2.097,02

50 50 50 50 50 50 50

0,00171177 0,01815069 0,80073355 0,05644072 0,34836946 0,07836246 0,00448453

117,07647109 1.406,84153878 69.361,94224926 5.403,46500677 32.407,06940806 7.077,14880400 470,20723822 116.243,75071618

dQ/dT = Q out,total - Q in,total = (116.243,75071618–58.121,87535809) kJ/jam = 58.121,87535809 kJ/jam Tangki RBDPS menggunakan saturated steam sebagai media pemanas yang masuk pada suhu 1200C dan tekanan 1,9875 bar, kemudian keluar sebagai kondensat pada suhu 1200C dan tekanan 1,9875 bar. Steam yang diperlukan adalah: - dQ/dT λ (120 o C ) 58.121,87535809 kJ/jam = 2.206,69 kJ/kg = 26,33896977 kg/jam

ms =

3. Reaktor Amidasi (R-201) Saturated steam T=1200C P=1,9875 bar

Metanol T = 750C P = 1,01325 bar 10

RBDPS T = 750C P = 1,01325 bar

R-101 2

Dietanolamin Dietanolamida 12 NAtrium metoksida Gliserol RBDPS T = 750C P = 1,01325 bar

9 Dietanolamina (l) Kondensat Metanol T=1200C Natrium P=1,9875 bar Metoksida 0 T = 30 C P = 1,01325 bar

3.1 Panas masuk •

Panas masuk alur 2 diperoleh dari perhitungan sebelumnya adalah, Q in = 116.243,75071618 kJ/jam

Tabel LB . 10 Neraca masuk Alur 9 Komponen Metanol Na-metoksida

M (kg) 13,54871241 4,51623747

BM (kmol/kg)

n (kmol)

32,0426 0,42283436 54,0244 0,08359625

303

∫ Cp

dT

303

Q= n. ∫ Cp dT 298 (kJ) 405,9901141 171,66657193 365,90 30,58786940 298

Dietanolamin Total

412,64254423

105,1383

3,92475952

254,99

5.003,87215475 5.206,12659608

3.2 Panas keluar 338, 5741

∆H Metanol =

∫ Cp

348 l

dT + H VL ,MET +

298

∫ Cp

g

dT

338, 5741

348 338,5741  Panas Keluar alur 10 = n  ∫ Cp l dT + H VL , MET + ∫ Cp g dT  338, 5741  298 

Tabel LB . 11 Neraca Keluar Alur 10 Komponen Metanol

m (kg) 13,54871241

n (kmol)

337 , 671

348

∆H VL (kJ/kmol)

∫ Cp dT

298

0,42283436 3.362,26694880 Total

∫ Cp

dT

Q (KJ)

337 , 671

35270,4

136,12624075 16.392,77803324 16.392,77803324

Tabel LB . 12 Neraca Keluar Alur 12 Komponen RRBDPS: C 39 H 74 O 6 C 45 H 86 O 6 C 51 H 98 O 6 C 57 H 110 O 6 C 57 H 104 O 6 C 57 H 98 O 6 C 63 H 122 O 6 Dietanolamida: C 12 H 23 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 14 H 27 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 16 H 31 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 18 H 35 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 18 H 33 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 18 H 31 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 20 H 39 ON(C 2 H 4 OH) 2 Na-metoksida Dietanolamin Gliserol

M (kg)

n (kmol)

0,054693191 0,656318287 32,32367561 2,515886765 15,42347973 3,445671005 0,218772762 1,40232789 16,32077261 784,02797748 59,77592434 366,95379241 82,09259132 5,10808919 4,516237474 20,63212721 114,4603916 Total

∆t

Cp (kJ/kmol,k)

Q=n,cp,dt ( kJ)

(K)

0,00008559 0,00090753 0,04003668 0,00282204 0,01741847 0,00391812 0,00022423

1367,90 1550,18 1732,46 1914,74 1860,50 1806,26 2097,02

50 50 50 50 50 50 50

5,85382355 70,34207694 3.468,09711246 270,17325034 1.620,35347040 353,85744020 23,51036191

0,00487854 0,05172946 2,28209062 0,16085605 0,99285297 0,22333301 0,01278090 0,083596254 0,196237976 1,242840516

636,03 696,79 757,55 818,31 800,23 782,15 879,07 73,18 254,99 215,99

50 50 50 50 50 50 50 50 50 50

155,14498248 1.802,22837351 86.439,88729907 6.581,50554729 39.725,53672903 8.733,99567094 561,76549064 305,87869403 2.501,93607737 13.422,05615082 166.042,12255099

3.1 Panas Reaksi

Reaksi :

O O–C-R1

OH

CH2 - CH 2 - OH

O

CH2 - CH 2 - OH CH2 - CH 2 - OH

O

+ HO -

3RC - N

3HN

O

+

R2 – C – O -

CH2 - CH 2 - OH OH

O–C-R3 Trigliserida

dietanolamin

Dietanolamida

Gliserol

Persamaan neraca energi : Panas masuk = panas keluar + akumulasi Asumsi : keadaan steady state, sehingga akumulasi = 0 Sehingga : panas masuk = panas keluar − Perhitungan panas reaksi pada keadaan standar : ∆H r (298,15) x r

= ∆H r (298,15) Produk x r - ∆H r (298,15) reaktan x r

∆H r (298,15) Produk x r : ∆H0f , Produk (Kj/mol)

Komponen

-723,08 -764,36 -805,64 -846,92 -729,7 -612,48 -888,20 139,80

C 12 H 23 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 14 H 27 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 16 H 31 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 18 H 35 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 18 H 33 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 18 H 31 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 20 H 39 ON(C 2 H 4 OH) 2 Gliserol

i xN reaksi (Kmol/jam) 0,00487854 0,05172946 2,28209062 0,16085605 0,99285297 0,22333301 0,01278090 1,24284052

∆H0f , Produk x r

∆H0 f , Produk x Nreaksi (kJ/jam) -3.527,57681015 -39.539,92679512 -1.838.543,48369413 -136.232,20241990 -724.484,81439524 -136.787,00168862 -11.351,99947176 173.749,10411447 -2.716.717,90116045

Keterangan : i= koefisien reaksi

∆H r (298,15) reaktan x r: ∆H0f , Komponen

Produk

(Kj/mol) C 39 H 74 O 6 C 45 H 86 O 6 C 51 H 98 O 6

-1587,97 -1711,81 -1835,65

ixN reaksi (Kmol/jam) 0,00162618 0,01724315 0,76069687

∆H0 f , Produk x Nreaksi (kJ/jam) -2.582,32659697 -29.516,99988101 -1.396.373,21295001

C 57 H 110 O 6 C 57 H 104 O 6 C 57 H 98 O 6 C 63 H 122 O 6 Dietanolamin

-1959,49 -1607,83 -1256,17 -2083,33 -376,88

0,05361868 0,33095099 0,07444434 0,00426030 3,72852155

∆H0f , reaktan x r

-105.065,27114712 -532.112,93185743 -93.514,74220176 -8.875,61399816 -140.520,20082961 -3.573.246,29946207

Keterangan : i= koefisien reaksi

∆H r (298,15) x r

= ∆H r (298,15) Produk x r - ∆H r (298,15) reaktan x r = -2.716.717,90116045– (-3.573.246,29946207) = 856.528,39830162 kJ/kmol

dQ/dT = ∆H r (328,15) . r + Q out total – Q in total = (856.528,39830162 kJ/kmol) + [(166.042,12255099 + 16.392,77803324) (116.243,75071618+ 5.003,87215475 + 202,25444133)] = 917.513.42157359 kJ/jam Reaktor menggunakan saturated steam sebagai media pemanas yang masuk pada suhu 1200C dan tekanan 1,9875 bar, kemudian keluar sebagai kondensat pada suhu 1200C dan tekanan 1,9875 bar. Steam yang diperlukan adalah: - dQ/dT λ (120 o C ) 917.513.42157359 kJ/jam = 2.206,69 kJ/kg = 415,78765529 kg/jam

ms =

3. Vaporizer (V-201)

Saturated Steam T = 120 0C P = 1,9875 bar

Dietileter T = 1200C P = 1,01325 bar 21

Dietanolamina 19 Dietanolamida Vaporizer RBDPS V-201 Dietilete T = 300C P = 1,01325 bar Kondensat Saturated Steam T = 120 0C P = 1,9875 bar

20

Dietanolamin Dietanolamida T = 1200C P = 1,01325 bar

3.1 Panas Masuk Tabel LB . 13 Neraca Masuk Alur 19 303

303

m

n

(kg)

(kmol)

RRBDPS: C 39 H 74 O 6

0,05469319

0,00008559

6839,50

0,58538236

C 45 H 86 O 6

0,65631829

0,00090753

7750,90

7,03420769

C 51 H 98 O 6

32,32367561

0,04003668

8662,30

346,80971125

C 57 H 110 O 6

2,51588677

0,00282204

9573,70

27,01732503

C 57 H 104 O 6

15,42347973

0,01741847

9302,50

162,03534704

C 57 H 98 O 6

3,44567100

0,00391812

9031,30

35,38574402

0,21877276

0,00022423

10485,10

2,35103619

1,40232789 16,32077261 784,02797748 59,77592434 366,95379241 82,09259132 5,10808919

0,08359625 0,00487854 0,05172946 2,28209062 0,16085605 0,99285297 0,22333301

3180,15 3483,95 3787,75 4091,55 4001,15 3910,75 4395,35

265,84862772 16,99659958 195,93824601 9.337,28785898 643,60916818 3.882,79976414 981,62674352

Komponen

C 63 H 122 O 6 Dietanolamida: C 12 H 23 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 14 H 27 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 16 H 31 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 18 H 35 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 18 H 33 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 18 H 31 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 20 H 39 ON(C 2 H 4 OH) 2

∫ Cp

dT

298

Q= n.29∫8 Cp ( Kj)

dT

18,56891449 2055,47995889 Total

Dietanolamin Dietileter

0,17661418 27,73021441

1274,95 809,6284974

225,17424696 22.451,17182404 38.581,67183272

3.2 Panas Keluar 307,711

∆H Dietileter =

∫ Cp

348 l

dT + H VL ,MET +

298 ,15

∫ Cp

g

dT

307,711

348 307,711  Panas Keluar alur 21 = n  ∫ Cpl dT + H VL ,MET + ∫ Cp g dT  307,711  298,15 

Tabel LB . 14 Neraca Keluar Alur 19 307 , 7111

Komponen

m(kg)

∫ Cp dT

n (kmol)

∆H VL kJ/mol

2.055,47995889 27,73021441 1.579,65261058

∫ Cp

dT

307 , 7111

298

Dietileter

348

Q (KJ)

26.693,3 423,37352751 795.755,27655616

Total

795.755,27655616

Tabel LB . 15 Neraca Keluar Alur 19 Komponen

M (kg)

N (kmol)

RRBDPS: C 39 H 74 O 6 0,05469319 0,00008559 C 45 H 86 O 6 0,65631829 0,00090753 C 51 H 98 O 6 32,32367561 0,04003668 C 57 H 110 O 6 2,51588677 0,00282204 C 57 H 104 O 6 15,42347973 0,01741847 C 57 H 98 O 6 3,44567100 0,00391812 C 63 H 122 O 6 0,21877276 0,00022423 Dietanolamida: C 12 H 23 ON(C 2 H 4 OH) 2 1,40232789 0,08359625 C 14 H 27 ON(C 2 H 4 OH) 2 16,32077261 0,00487854 C 16 H 31 ON(C 2 H 4 OH) 2 784,02797748 0,05172946 C 18 H 35 ON(C 2 H 4 OH) 2 59,77592434 2,28209062 C 18 H 33 ON(C 2 H 4 OH) 2 366,95379241 0,16085605 C 18 H 31 ON(C 2 H 4 OH) 2 82,09259132 0,99285297 C 20 H 39 ON(C 2 H 4 OH) 2 5,10808919 0,22333301 Dietanolamin 18,56891449 0,17661418 Total

Cp ∆t (kJ/kmol,k) (K)

Q=n,cp,∆t ( Kj)

1.367,90 1.550,18 1.732,46 1.914,74 1.860,50 1.806,26 2.097,02

22 22 22 22 22 22 22

2,57568236 30,95051385 1.525,96272948 118,87623015 712,95552698 155,69727369 10,34455924

636,03 696,79 757,55 818,31 800,23 782,15 879,07 254,99

22 22 22 22 22 22 22 22

1.169,73396197 74,78503817 862,12828243 41.084,06657951 2.831,88033998 17.084,31896224 4.319,15767149 990,76668664 70.974,20003819

dQ/dT = Q out total – Q in total = (70.974,20003819 + 795.755,27655616 kJ/kmol) - 38.581,67183272 kJ/kmol = 828.147,80476164 kJ/jam Vaporizer menggunakan saturated steam sebagai media pemanas yang masuk pada suhu 1200C dan tekanan 1,9875 bar, kemudian keluar sebagai kondensat pada suhu 1200C dan tekanan 1,9875 bar. Steam yang diperlukan adalah: - dQ/dT λ (120 o C ) 828.147.80476164 kJ/jam = 2.206,69 kJ/kg = 375,29002397 kg/jam

ms =

4. Haet Exchanger ( Kondensor 1 ) (E-211)

Air Pendingin T =10 0C

Metanol P=1,01325 bar T=75 0C

11

10

Kondensor E-211

Metanol T = 300C P =1,01325 bar

Air Pendingin Bekas T=28 0C

4.1 Panas Masuk 

Panas masuk alur 10 diperoleh dari perhitungan sebelumnya adalah, Qout = 16.392,77803324 kJ/jam.

4.2 Panas Keluar

Tabel LB . 16 Neraca Keluar Alur 11 303 M BM N Q Cp dT ∫ (kg) (kmol/kg) (kmol) (kJ) 298 Metanol 13,54871241 32,0426 0,42283436 405,9901141 171,66657193 Total 171,66657193 dQ/dT = Q out,total - Q in,total = (171,66657193–16.392,77803324 ) kJ/jam

Komponen

= -1.120,23225341 kJ/jam Kondensor menggunakan air pendingin sebagai media pendingin yang masuk pada suhu 100C dan tekanan 1 atm, kemudian keluar pada suhu 280C dan tekanan 1 atm. Air pendingin yang diperlukan adalah: - dQ/dT x BM H 2O H (28 C ) − H (10 o C ) - (-1.120,23225341 kJ/jam) = x 18,0154 kg / kmol 224,74222498 - (-1120,23225346) kJ/kmol = 217,27535809 kg/jam

m=

o

5. Heat Exchanger ( Cooler ) (E-211) Air Pendingin T =10 0C

Dietanolamin Dietanolamida 14 RBDPS Gliserol Natrium metoksida P=1,01325 bar T=75 0C

15

Cooler E-311

Dietanolamin Dietanolamida RBDPS Gliserol Natrium metoksida P=1,01325 bar T=30 0C


5.1 Panas Masuk •


5.2 Panas Keluar Tabel LB . 17 Neraca Keluar Alur 15

Komponen RRBDPS: C 39 H 74 O 6 C 45 H 86 O 6 C 51 H 98 O 6 C 57 H 110 O 6 C 57 H 104 O 6 C 57 H 98 O 6 C 63 H 122 O 6 Dietanolamida: C 12 H 23 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 14 H 27 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 16 H 31 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 18 H 35 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 18 H 33 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 18 H 31 ON(C 2 H 4 OH) 2 C 20 H 39 ON(C 2 H 4 OH) 2 Na-metoksida Dietanolamin Gliserol dQ/dT = Q out,total

M (kg)

n (kmol)

0,054693191 0,656318287 32,32367561 2,515886765 15,42347973 3,445671005 0,218772762

0,00008559 0,00090753 0,04003668 0,00282204 0,01741847 0,00391812 0,00022423

Cp (kJ/kmol,k) 1367,90 1550,18 1732,46 1914,74 1860,50 1806,26 2097,02

∆t (K) 5 5 5 5 5 5 5

Q=n.cp.∆t ( Kj) 0,58538236 7,03420769 346,80971125 27,01732503 162,03534704 35,38574402 2,35103619

1,402327891 0,00487854 636,03 5 15,51449825 16,32077261 0,05172946 696,79 5 180,22283735 784,0279775 2,28209062 757,55 5 8.643,98872991 59,77592434 0,16085605 818,31 5 658,15055473 366,9537924 0,99285297 800,23 5 3.972,55367290 82,09259132 0,22333301 782,15 5 873,39956709 5,108089186 0,01278090 879,07 5 56,17654906 4,516237474 0,08359625 73,18 5 30,58786940 20,63212721 0,19623798 254,99 5 250,19360774 114,4603916 1,24284052 215,99 5 1.342,20561508 Total 16.604,21225510 - Q in,total = (16.604,21225510 –16.6042,12255099) kJ/jam

= -149.437,91029589 kJ/jam Cooler menggunakan air pendingin sebagai media pendingin yang masuk pada suhu 100C dan tekanan 1 atm, kemudian keluar pada suhu 280C dan tekanan 1 atm. Air pendingin yang diperlukan adalah: - dQ/dT x BM H 2O H (28 C ) − H (10 o C ) - (-149.437,91029589 kJ/jam) = x 18,0154 kg / kmol 224,74222498 - (-1120,23225346) kJ/kmol = 2.001,661572 kg/jam

m=

o

6. Heat Exchanger ( Kondensor 2) (E-361)

Air Pendingin T =10 0C

21 Dietileter P=1,01325 bar T=47 0C

22

Kondensor E-361

Dietileter P=1,01325 bar T=30 0C


6.2 Panas Masuk •


6.3 Panas Keluar Tabel LB . 18 Neraca Keluar Alur 22 m (kg)

Komponen Dietileter

2.055,47995889

BM (kmol/kg) 74,1242 Total

N (kmol) 27,73021441

303

∫ Cp

303

dT

298

809,6284974

Q= n ∫ Cp dT (kJ) 22.451,17182404 22.451,17182404 298

dQ/dT = Q out,total - Q in,total = (22.451,17182404 – 795.755,27655616) kJ/jam Kondensor

= -773.304,10473212 kJ/jam menggunakan air pendingin sebagai media pendingin yang

masuk pada suhu 100C dan tekanan 1 atm, kemudian keluar pada suhu 280C dan tekanan 1 atm. Air pendingin yang diperlukan adalah: - dQ/dT x BM H 2O H (28 C ) − H (10 o C ) - (-773.304,10473212 kJ/jam) = x 18,0154 kg / kmol 224,74222498 - (-1120,23225346) kJ/kmol = 10.358,10195044 kg/jam

m=

o

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

1. Tangki Penyimpanan bentuk silinder tegak, tutup dan alas datar Ada 4 buah tangki penyimpanan yang digunakan dalam pabrik dietanolamida, yaitu : 1. F-110

: Menyimpan RBDPs untuk kebutuhan 5 hari

2. F-120

: Menyimpan dietanolamin untuk kebutuhan 30 hari

3. F-320

: Menyimpan gliserol untuk kebutuhan 10 hari

4. F-370

: Menyimpan dietanolamida untuk kebutuhan 10 hari

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 Grade C

Dt

Hc

Hs = HT

Keterangan : HT = Hs HT = Tinggi tangki Hc = Tinggi cairan Dt = Diameter tangki

Gambar LC.1 Tangki Penyimpanan bentuk silinder tegak, tutup dan alas datar

Perhitungan untuk Tangki Bahan Baku RBDPs (F-110) Kondisi operasi

: Temperatur (T) Tekanan (P)

: 75oC (348 K) : 1 atm

Laju alir massa (F)

= 1.092,76994715 kg/jam

Densitas RBDPs

= 916,5 kg/m3

Waktu tinggal (t)

= 5 hari

Faktor kelonggaran (fk)

= 20%

a). Volume tangki (V T ) Kebutuhan RBDPs

= 1.092,76994715 kg/jam

Kebutuhan untuk 1 hari

=


= 131.132,39365800 kg /5 hari

Volume larutan (V c )

=

= =

26.226,47873160 kg /hari m   ρ  kg  131.132,39365800  jam   916,5 kg / m 3 143,07953482 m3

b). Tinggi tangki (H T ) dan tinggi cairan dalam tangki (H C )  Volume silinder (V S )

1  V T =  π Dt2 H S  4  Direncanakan : Tinggi silinder (H S ) : Diameter (Dt) Sehingga :

=4:3

1  1 4  1 =  π Dt2 H S  = π Dt2  Dt  = π Dt3 = 1,04666667 Dt3 4  4 3  3

VT

 Volume tangki (V T ) V T = (1 + 20 %) (143,07953482 m3) = 171,69544178 m3  Diameter tangki (D t ) V T = 1,04666667 Dt3 Dt =

(

VT 1,04666667

=

(

171,69544178 1,04666667

)1 / 3

= 5,47415122 m = 215,51733372 in  Jari – jari tangki (R) R = =

1 Dt 2 1 (5,47415122 m) 2

= 2.73707561 m = 107.75866686 in  Tinggi silinder (Hs), Ht = Hs Hs = =

4 Dt 3 4 (5,47415122 m) 3

= 7,29886830 m = 287,35644496 in  Tinggi cairan (H c ), H c = (1-0,2) H s = 0,8 (7,29886830 m)

)1 / 3

= 5,83909464 m

c). Tekanan desain (P desain ) Po

= 14,696 psia = 1 atm

P hidrostatik

= ρ g Hc

kg  m  =  916,5 3  9,8 2  (5,83909464 m) m  s   = 52.444,99632534 Pa = 7,60650064 psia P operasi

= P o + P hidrostatik = (14,696 + 7,60650064) Psia = 22.30250064 psia

P design

= (1 + f k ) P operasi = (1 + 0,2) (22.30250064 Psia) = 26,76300076 psia = 1,82110784 atm

d). Tebal shell tangki (d) Direncanakan tebal silinder tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA-285, Grade C, sebagai berikut  Efisiensi sambungan (E)

= 0,85

 Allowable working stress (S) = 13.750 psia  Faktor korosi (C)

(Timmerhaus, dkk. 2004) (Brownell dan Young. 1959)

= 0,125 in/tahun(Brownell dan Young. 1959)

 Umur alat direncanakan (A) = 10 tahun d

=

PR + (CA) ------------------------------ (Timmerhaus, dkk. 2004) SE − 0,6 P

Dimana : d

= tebal tangki bagian silinder (in)

P = tekanan desain (psia) R = Jari – jari dalam tangki (in) / D/2 S = Stress yang diizinkan d

=

(26,76300076) ( 215,51733372 ) in   +  0,125 (10tahun) [(13,750 psia )(0,85)] − (0,6)(26,76300076 psia )  tahun 

d = 1,49681119 in

Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 1959), maka dipilih tebal tangki standar adalah 1 ½ in atau 1,5 in. e). Tebal tutup tangki (d) Direncanakan tebal tutup tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA-285, Grade C, sebagai berikut :  Efisiensi sambungan (E)

= 0,85



= 0,125 in/tahun (Brownell dan Young. 1959)

 Umur alat direncanakan (A) = 10 tahun dh =

PDt + (CA) ---------------------------- (Timmerhaus, dkk. 2004) 2 SE − 0,2 P

Dimana : dh = tebal head tangki (in) P = tekanan desain (psia) D t = diameter tangki (in) S = Stress yang diizinkan d

=

d

(26,76300076) (215,51733372) in   +  0,125 (10tahun) [(13,750 psia )(0,85)] − (0,6)(26,76300076 psia )  tahun 

= 1,49681119 in Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 1959), maka dipilih tebal tangki standar

adalah 1,5 in. e). Tebal Jaket Pemanas Diameter dalam, Dij

= Dt + 2 (tebal tangki) = 215,51733372 in + 2 (1,5 in) = 218,51733372 in

Jari – jari (R) d=

= 109,25866686 in

(26,76300076) (109,25866686 ) in   +  0,125 (10tahun) [(13,750 psia )(0,85)] − (0,6)(109,25866686 psia )  tahun 

= 1,50053372 in Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 1959), maka dipilih tebal tangki standar adalah 1,5 in. Diameter luar jacket, Doj

= 2 x tebal jaket + Dij = 2 x 1,5 + 218,51733372 in

= 221,51733372 in

Tabel LC.1 Analog perhitungan untuk tiap tangki sehingga diperoleh spesifikasi seperti pada tabel berikut: Waktu

Volume

Diameter

simpan

tangki

tangki

(hari)

(m3)

(m)

F-110

5

171,69544178

5,47415122

7,29886830

1

F-120

30

326,33698693

6,78080661

9,04107548

1

F-320

10

24,95427159

2,87811112

3,83748150

1

F-370

10

404,80830087

7,28577455

9,71436607

1

Tangki

Tinggi tangki

Jumlah

2. Tangki Penyimpanan bentuk silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Ada 4 buah tangki penyimpanan yang digunakan dalam pabrik dietanolamida, yaitu : 1. F-360

: Menyimpan dietil eter sementara untuk kebutuhan 1 hari

2. F-160

: Menyimpan dietil eter untuk kebutuhan 10 hari

3. F-220

: Menyimpan metanol sementara untuk kebutuhan 1 hari

4. F-130

: Menyimpan metanol untuk kebutuhan 10 hari

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 Grade C

Hh HT Hc

Dt

Hs

Keterangan : HT = Hs + Hh HT = Tinggi tangki Hs = Tinggi silinder Hc = Tinggi cairan Hh = Tinggi tutup Dt = Diameter tangki

Gambar LC.2 Tangki Penyimpanan bentuk silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Perhitungan untuk Tangki Dietil Eter (F-160) Kondisi operasi

: Temperatur (T)

: 30oC (303 K)

Tekanan (P)

: 1 atm

Laju alir massa (F)

= 2.055,47995889 kg/jam

Densitas dietil eter

= 713,4 kg/m3

Waktu tinggal (t)

= 10 hari


= 20%

a). Volume tangki (V T ) Kebutuhan Dietileter

= 2.055,47995889 kg/jam


= 49.331,51901336 kg /hari

Kebutuhan untuk 10 hari = Volume larutan (V c )

Volume tangki (V T )

493.315,19013360 kg /10 hari =

m   ρ

=

493.315,19013360 713,4 kg / m 3

=

691,49872461 m3

=

(1 + 20 %) (691,49872461 m3)

=

829,79846953 m3

b). Tinggi tangki (H T ) dan tinggi cairan dalam tangki (H C )  Volume silinder (V S )  1 V T =  π Dt2 H S   4 Direncanakan : Tinggi silinder (H S ) : Diameter (Dt)

=4:3

Tinggi head : Diameter (Dt)

=1:4

Sehingga : VS


 Volume head ellipsoidal (V h ) Vh =

1 1 1 1 1 π R 3 = π x Dt2 x Dt = π Dt3 = 0,13083333 Dt3 3 3 2 4 4

 Volume tangki (V T ) VT

=

VS

+

Vh

829,79846953 m3 = 1,04666667 Dt3 Dt

=

(

829,79846953 1,1775

+ 0,13083333 Dt3

)1 / 3

= 8,89891868 m Sehingga desain tangki yang digunakan Diameter tangki (D t )

= 8,89891868 m x

39,73 in 1m

= 350,35042825 in Jari – jari tangki (R)

=

1 Dt 2

=

1 (8,89891868 m) 2

= 4,44945934 m x

39,73 in 1m

= 175,17521412 in Tinggi silinder (Hs),

=

4 Dt 3

=

4 (9,921612869 m) 3

= 11,86522490 m x

39,73 in 1m

= 467,13390433 in Tinggi head ellipsoidal (H h )

=

1 Dt 4

=

1 (8,89891868 m) 4

= 2,22472967 m x = 87,58760706 in  Tinggi tangki (H T ) HT

= HS + Hh = (11,86522490 + 2,22472967) m = 14,08995457 m

39,73 in 1m

= 554,72151139 in  Tinggi cairan (H c ), Hc

= (1-0,2) H s = 0,8 (14,08995457 m) = 9,49217992 m = 373,70712346 in

c). Tekanan desain (P desain ) Po

= 14,696 psia = 1 atm

P hidrostatik

= ρ g Hc kg  m  =  713,4 9,8 2  (9,49217992 m) 3  m  s   = 66.362,86732058 Pa = 9,62511637 psia = P o + P hidrostatik

P operasi

= (14,696 +9,62511637) Psia = 24,32111637 psia P design

= (1 + f k ) P operasi = (1 + 0,2) (24,32111637 Psia) = 29,18533964 psia = 1,98593765 atm

d).

Tebal silinder tangki (d) Direncanakan tebal silinder tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel,

SA-285, Grade C, sebagai berikut  Efisiensi sambungan (E)

= 0,85





=


Dimana : d


P = tekanan desain (psia)

R = Jari – jari dalam tangki (in) / D/2 S = Stress yang diizinkan

(29,18533964 psia )(175,17521412 in ) +  0,125 in (10tahun)   [(13,750 psia )(0,85)] − (0,6)(29,18533964 psia )  tahun 

d

=

d


adalah 1 ¾ in atau 1,75 in. e). Tebal tutup tangki (d) Direncanakan tebal tutup tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA-285, Grade C, sebagai berikut :  Efisiensi sambungan (E)

= 0,85





PDt + (CA) ---------------------------- (Timmerhaus, dkk. 2004) 2 SE − 0,2 P

Dimana : dh = tebal head tangki (in) P = tekanan desain (psia) D t = diameter tangki (in) S = Stress yang diizinkan d d

=



adalah 1 ¾ in.

Tabel LC.2 Analog perhitungan untuk tiap tangki sehingga diperoleh spesifikasi seperti pada tabel berikut: Tangki

Waktu simpan (hari)

Volume tangki (m3)

Diameter tangki (m)

Tinggi tangki (m)

Jumlah

F-130

10

3,91612723

1,49267511

2,36340226

1

F-220

1

0,39161272

0,69283841

1,09699416

1

F-160

10

829,79846953

8,89891868

14,08995457

1

F-360

1

82,97984695

4,13051216

6,53997758

1

3.

Mixer Ada 2 buah mixer yang digunakan dalam pabrik dietanolamida, yaitu : 1. M - 140

: Untuk mencampur metanol dan natrium metoksida

2. M – 150

: Untuk mencampurkan metanol-natrium metoksida dengan dietanolamin

Bentuk

: silinder tegak, alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan

: Carbon steel, SA-285 Grade. C

Jumlah

: 2 unit

Kondisi operasi



: 30oC (303 K) : 1 atm

= 20%

Hs Hc He

Keterangan; Ht = Hs + 2 He Ht = Tinggi Reaktor Hs = Tinggi Shell He = Tinggi Ellipsoidal Head Hc = Tinggi Cairan dalam Reaktor Dt = Diameter dalam Reaktor

Dt Gambar LC.3 Mixer

Perhitungan Mixer (M-140) Tabel LC.3 Komposisi umpan masuk ke Mixer (M-150) Komponen

F(kg/jam)

Berat,xi %

ρ (kg/m3)

μ (Cp)

Q (m3/jam)

Metanol

13,54871241

0,75

996,4

0,68

0,01359766

N. Metoksida

4,51623747

0,25

1100

0,71

0,00410567

Total

18,06494988

1

-

-

0,01770333

∑F

= 18,06494988 kg/jam

∑Q

= 0,01770333 m3/jam

∑ρ

∑F   =  ∑Q     18,06494988 kg/jam   =  3  0,01770333 m / jam  = 1020,42640350 kg/m3 x

1 lb / ft 3 16,0185 kg/m 3

= 63,70299363 lb / ft 3 ∑ μ campuran = xi . μ metanol + xi . μ N.metoksida = (0.75 x 0.68 cP) + (0.25 x 0.71cP) = 0,6875 cP x

6,7197 x 10 −4 lb / ft . det 1 cP

= 0,00046198 lb / ft. det Desain tangki, a). Volume tangki (V T ) Kebutuhan umpan

= 25,03326277 kg/jam

 Volume bahan (V c )

=

= =  Volume tangki (V T )

 ∑F   xt  ∑ρ     kg  18,06494988  jam   x 1 jam 1020,42640350 kg / m 3 0,01770333 m3

V T = (1 + 20 %) (0,01770333 m3) = 0,02124400 m3 b). Tinggi tangki (H T ) dan tinggi cairan dalam tangki (H C )  Volume silinder (V S )  1 V T =  π Dt2 H S   4 Direncanakan : Tinggi silinder (H S ) : Diameter (Dt)

=4:3


=1:4

Sehingga : 1  1 4  1 =  π Dt2 H S  = π Dt2  Dt  = π Dt3 = 1,04666667 Dt3 4  4 3  3

VS

 Volume 2 head ellipsoidal (V h ) Vh = Ve =

1 π Dt3 24

(Perry, 2008)


=

VS

1 π Dt3 3

0,02124400 m3 =

+

2V h

+ 2x

1 π Dt3 24

0,02124400 m3 = 1,04666667 Dt3 + 0,26166667 Dt3 Dt

=

(

0,02124400 1,30833333

= 0,25322465 m x = 9,96945428 in = 0,83077942 ft  Jari – jari tangki (R) R = =

1 Dt 2 1 (0,25322465 m) 2

)1 / 3 39,73 in 1m

= 0,12661232 m x

39,73 in 1m

= 4,98472714 in  Tinggi silinder (Hs), Hs = =

4 Dt 3

4 (0,25322465 m) 3

= 0,33763286 m x

39,73 in 1m

= 13,29260570 in 

Tinggi head ellipsoidal (H h )

=

1 Dt 4

=

1 (0,25322465 m) 4

= 0,06330616 m x

39,73 in 1m

= 2,49236357 in  Tinggi tangki (H T ) HT = HS + Hh = (0,25322465 + 0,06330616) m = 0,40093902 m = 15,78496927 in  Tinggi cairan (H c ), HC =

VC . H T VT

0,01770333 m 3 x 0,40093902 m = 0,02124400 m 3

= 0,33411585 m x = 13,15414106 in c). Tekanan desain (P desain )

39,73 in 1m

Po

= 14,696 psia = 1 atm

P hidrostatik

= ρ g Hc

kg  m  = 1020,42640350  9,8 2  (0,33411585 m) 3 m  s   = 3.341,21823596 Pa = 0,48460254 psia P operasi

= P o + P hidrostatik = (14,696 + 0,48460254) Psia = 15,18060254 psia

P design

= (1 + f k ) P operasi = (1 + 0,2) (15,18060254 psia) = 18,21672305 psia = 1,23957016 atm

d). Tebal silinder tangki (d) Direncanakan tebal silinder tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA-285, Grade C, sebagai berikut :  Efisiensi sambungan (E)

= 0,85





=


Dimana : d


P = tekanan desain (psia) R = Jari – jari dalam tangki (in) / D/2 S = Stress yang diizinkan d d

=

(18,21672305 psia )(4,98472714 in ) in   +  0,125 (10tahun) [(13,750 psia )(0,85)] − (0,6)(18,21672305 psia )  tahun 


adalah 1,5 in. e). Tebal tutup tangki (d)

Direncanakan tebal tutup tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA-285, Grade C, sebagai berikut :  Efisiensi sambungan (E)

= 0,85





PD + (CA) ------------------------------ (Timmerhaus, dkk. 2004) SE − 0,6 P

=


=

d



adalah 1,5 in. f). Perhitungan perencanaan ukuran pengaduk

J

Hs H

L W

E

Keterangan ; H = Tinggi Cairan dalam Mixer Dt = Diameter dalam Mixer Da = Diameter Impeller E = Jarak Pengaduk dari Dasar Tangki J = Lebar Baffle W = Lebar Impeller L = Panjang Impeller

Da

Dt

Gambar LC.4 Ukuran pengaduk Mixer (M-140) Data-data perencanaan ukuran pengaduk, (Geankoplis,2003) Jenis pengaduk

= Flat six – blade turbine

Jumlah buffle (R)

= 4

Dimana: Hc = tinggi cairan dalam tangki (ft) Da = diameter pengaduk (ft)

Dt = diameter tangki (ft) J

= lebar buffle (ft)

E = tinggi daun pengaduk dari dasar tangki (ft) Adapun data-data pengaduk standar sebagai berikut, (McCabe,dkk,1999) •

Da

= 1/3 (Dt)

= 1/3 (0,83077942 ft)

•

E

= 1 (Da)

= 0,27692647 ft

•

L

= ¼ (Da)

= 0,25(0,27692647 ft)

= 0,27692647 ft

= 0,06923162 ft

Adapun data-data pengaduk jenis Flat six – blade turbine, sebagai berikut (Geankoplis,2003) •

W

= 1/5 (Da)

•

J

= 1/12 (Dt)

= =

1/5 (0,27692647 ft)

=0,05538529 ft

1/12 (0,83077942 ft) = 0,06923162 ft

Dimana: W

= Lebar blade (daun) pengaduk (ft)

L

= panjang blade(daun) pengaduk (ft)

n

= 60 putaran per menit = 1 putaran per detik

•

Bilangan Reynold (Nre)

=

1 / det x (0,27692647 ft) 2 x 63,70299363 lb / ft 3 0,00046198 lb / ft. det = 180.564,44269075

•

Daya pengaduk (P)

Untuk Nre > 10.000, maka angka Daya tidak dipengaruhi oleh bilangan Reynold, maka Daya pengaduk: K .n 3 .Da .ρ P= T gc 5

=

6,3 x (1) 3 x (0,27692647) 32,174

5

x 63,70299363

F (kg/jam)

Komponen

Berat,xi %

ρ (kg/m3)

μ (Cp)

Q (m3/jam)

ln Cp x % berat

ln Cp

= 0,02031504 ft.lbf/det Dimana 1 hp = 550 ft.lbf/det Sehingga : P = 0,02031504 ft.lbf/det x

1 hp 550 ft / lbf . det

= 0,00003694 hp Efisiensi 80 % P=

0,00003694 hp 0,8 = 0,00004617 hp

Mixer

F (kg/jam)

Volume tangki (m3)

Diameter tangki (m)

Tinggi tangki (m)

P

desain

(Psia)

Tebal silinder (in)

Daya (hp)

Daya dipakai

M - 140

18,06494988

0,02124400

0,25322465

0,40093902

18,21672305

1,25777672

0,00004617

0,05

M - 150

430,70749411

0,47448982

0,71313130

1,12912455

19,38337760

1,27330479

0,00873047

0,05

Dipakai daya 0,05 hp Tabel LC.4 Analog perhitungan untuk tiap mixer sehingga diperoleh spesifikasi seperti pada tabel berikut:

4.

Reaktor (R-210)

Fungsi

:Tempat terjadinya reaksi antara RBDPs dan dietanolamin yang menghasilkan dietanolamida dan gliserol

Bentuk

: Silinder tegak berpengaduk flat six blade turbine dengan tutup dan alas ellipsoidal

Bahan


Jumlah

: 5 unit

Waktu tinggal

: 5 jam

Kondisi operasi


: 75oC (348 K) : 1 atm

RBDPs

1092,76994715

0,71728660

916,5

1,6786

1,19232946

0,51796011

0,37152585

Dietanolamin

412,64254423

0,27085570

1092,5

351

0,37770485

5,86078622

1,58742734

Metanol

13,54871241

0,00889328

996,4

0,68

0,01359766

-0,38566248

-0,00342980

Na-Metoksida

4,51623747

0,00296443

1100

0,71

0,00410567

-0,34249031

-0,00101529

Total

1523,47744126

1

-

-

1,58773764

Hs Hc He

Keterangan; Ht = Hs + 2 He Ht = Tinggi Reaktor Hs = Tinggi Shell He = Tinggi Ellipsoidal Head Hc = Tinggi Cairan dalam Reaktor Dt = Diameter dalam Reaktor

Dt Gambar LC.5 Ukuran Reaktor (R-210)

Tabel LC.5 Komnposisi umpan masuk (R-210) ∑F

= 1523,47744126 kg/jam

∑Q

= 1,58773764 m3/jam

∑ρ

∑F   =  ∑Q     1523,47744126 kg/jam   =  3  1,58773764 m / jam 

= 959,52719490 kg/m3 x

1 lb / ft 3 16.0185 kg/m 3

= 59,90118893 lb / ft 3 ∑μ

= exp (1,95450809) = 7,06044507 cP x

6,7197 x 10 −4 lb / ft . det 1 cP

= 0,00474441 lb / ft. det a). Perhitungan desain reactor

-

1,95450809

∑F   =  ∑ρ   

Volume reaktan,(Vo)

 1523,47744126 kg/jam   =  3   959,52719490 kg/m 

= 1,58773764 m3 / jam Volume minimum reaktor, Vm = Vo x τ

(Levenspiel, 2003)

= 1,58773764 m3 / jam x 5 jam = 7,93868819 m3 Ruang bebas direncanakan 20 % volume minimum reactor Volume reaktor, V r = (1+0,2) x 7,93868819 = 9,52642582 m3 Jadi volume tiap unit,  9,52642582 m 3 V r =  5 

  

= 1,90528516 m3 Spesifikasi reaktor Perbandingan tinggi tangki diameter tangki (H s : D) = 1 Volume silinder,  1 V s =  π Di2 H   4

 1 =  π Di2 x D   4 3 1  =  π Di  4 

Perbandingan D : Hh = 1 : 6 D Hh =   6 Volume 2 tutup V h = π/4 x D2Hh x 2 = π/4 x D2(1/6 x D) x 2

(Brownell dkk, 1979)

= π/12 x D3 Sehingga, Vr = Vs

+ Vh

= (π/4 x D3) + (π/12 x D3) = 1,0466667 D3 Diameter tangki (D r ) = (V r / 1,04666667)1/3 =

(

1,90528516 1,04666667

)1 / 3

= 1,22100431 m = 48,07093975 in = 4,00587095 ft Jari – jari (R)

= 0,61050216 m = 24,03546987 in

Tinggi silinder, H s

= D = 1,22100431 m = 48.07093975 in

Tinggi tutup, Hh

= 1,22100431 /6 = 0,20350072 m

Tinggi tangki, H T

= H s + (H h x 2) = 1,22100431 m + (0,20350072 m x 2) = 1,62800575 m = 56,08276304 in

Tinggi cairan (H c ), HC =

=

VC . H T VT 7,93868819 m 3 x 1,62800575 m 9,52642582 m 3

= 1,35667146 m c). Tekanan desain (P desain ) Po

= 14,696 psia = 1 atm

P hidrostatik

= ρ g Hc

 =  959,4612605 

kg  m  9,8 2  (1,35667146 m) 3 m  s 

= 15308,73473576 Pa = 2,22034338 psia P operasi

= P o + P hidrostatik = (14,696 + 2,22034338) Psia = 16,91634338 psia = (1 + f k ) P operasi

P design

= (1 + 0,2) (16,91634338 psia) = 20,29961206 psia = 1,38130185 atm d). Tebal shell tangki (d) Direncanakan tebal silinder tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA-285, Grade C, sebagai berikut :  Efisiensi sambungan (E)

= 0,85





=


Dimana : d


P = tekanan desain (psia) R = Jari – jari dalam tangki (in) / D/2 S = Stress yang diizinkan d d

=



adalah 1,5 in. e). Tebal tutup tangki (d) Direncanakan tebal tutup tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA-285, Grade C, sebagai berikut :  Efisiensi sambungan (E)

= 0,85

 Allowable working stress (S) = 13.750 psia


 Faktor korosi (C)


 Umur alat direncanakan (A) = 10 tahun  dh

PDt + (CA) 2 SE − 0,2 P

=

(Timmerhaus, dkk. 2004)


=

d


= 1,29178992 in Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 1959), maka dipilih tebal tangki standar adalah 1,5 in.

f). Perhitungan perencanaan ukuran pengaduk

J

Hs H

L W

E

Keterangan ; H = Tinggi Cairan dalam Reaktor Dt = Diameter dalam Reaktor Da = Diameter Impeller E = Jarak Pengaduk dari Dasar Tangki J = Lebar Baffle W = Lebar Impeller L = Panjang Impeller

Da

Dt

Gambar LC.6 Ukuran pengaduk Reaktor (R-210) Data-data perencanaan ukuran pengaduk, (Geankoplis,2003) Jenis pengaduk


Jumlah buffle (R)

= 4

Dimana: Hc = tinggi cairan dalam tangki (ft) Da = diameter pengaduk (ft)

Dt = diameter tangki (ft) J

= lebar buffle (ft)


Da

= 1/3 (Dt)

•

E

= 1 (Da)

•

L

= ¼ (Da)

= 1/3 (4,00587095 ft)

= 1,33529032 ft

= 1,33529032 ft = 0,25(1,33529032 ft)

= 0,33382258 ft


W

= 1/5 (Da)

=

1/5 (1,33529032 ft)

•

J

= 1/12 (Dt)

=

1/12 (4,00587095 ft) = 0,33382258 ft

= 0,06676452 ft

Dimana: W


L


n


•


=

1 x (1,33529032 ft) 2 x 59,90118893 0,00474441 t

= 16532,8778094 •

Daya pengaduk (P) Untuk Nre > 10.000, maka angka Daya tidak dipengaruhi oleh bilangan Reynold, maka Daya pengaduk:

K T .n 3 .Da .ρ P= gc 5

=

6,3 x (1) 3 x( 1,33529032) 5 x 59,90118893 32,174

= 797,57452759 ft.lbf/det

Dimana 1 hp = 550 ft.lbf/det Sehingga : P = 797,57452759 ft.lbf/det x


= 1,45013550 hp Efisiensi 80 % 1,45013550 hp 0,8

P=

= 1,81266938 hp Daya yang digunakan 2 hp g). Jaket Pemanas Diameter dalam jacket,Dij = D t + 2 T = 48,07093975 in + 2 x 1,5 = 51,07093975 in Tinggi jaket

d

=

= tinggi silinder = 51,07093975

( 20,29961206 psia )(51,07093975 / 2 in ) in   +  0,125 (10tahun) [(13,750 psia )(0,85)] − (0,6)( 20,29961206 psia )  tahun 

= 1,29439794 in Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 1959), maka dipilih tebal tangki standar adalah 1,5 in. Diameter luar jacket, Doj

= 2 x tebal jaket + Dij = 2 x 1,5 + 51,07093975 in = 54,07093975 in

5. Sentrifius (F-310) Fungsi

:Untuk mendapatkan gliserol menuju ke tangki gliserol (F320)

Jenis

: tubular bowl centrifuge

Bahan


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Temperatur (T)

: 75oC (348 K)

Tekanan (P)

: 1 atm

Tabel LC.6 Komposisi umpan masuk sentrifusi F(kg/jam)

Berat,xi %

ρ (kg/m3)

Q (m3/jam)

54,63849736

0,03618614

916,5

0,05961647

Dietanolamida 1315,68147523

0,87135336

990

1,32897119

Dietanolamin

20,63212721

0,01366431

1092,5

0,01888524

Gliserol

114,46039158

0,07580516

1254,95

0,09120713

4,51623747

0,00299103

1100

0,00410567

1

-

1,50278571

Komponen RBDPs

N,Metoksida Total

1509,92872885

∑F

= 1509,92872885 kg/jam

∑Q

= 1,50278571 m3/jam = 0,41744047 L/s

∑ρ

∑F   =  ∑Q     1509,92872885 kg/jam   =  3  1,50278571 m / jam  = 1.004,75318812 kg/m3

Sg

Sg

sampel

=

campuran

densitas densitas =

sampel

(laboratorium Operasi Teknik kimia,2010)

water

densitas densitas

campuran

water

1.004,75318812 kg/m 3 = 1 kg/m 3 = 1.004,75318812 kg/m3

Perhitungan, Daya Sentrifusi (P) = 5,984 (10-10) Sg Q (N. r p )2 Dimana, Sg

= specific gravity campuran

(Perry dan Green. 1999)

Q

= laju alir volumetrik campuran (m3/jam)

N

= laju putar rotor (rpm)

rp

= radius bucket (m)

Dengan, Diamater Bucket

= 30 in

Radius Bucket (r p )

= 15 in (0,3819 m)

Laju putaran (N)

= 1.200 rpm

Maka, = (5,984) (10-10) (1.004,75318812) (1,50278571) [(1.200) (0,3819)]2

P

= 0,18976226 hp Maka dipilih sentrifusi dengan daya ¼ hp.

6. Tangki Ekstraksi (H-330) Fungsi

: Tempat pemurnian dietanolamida

Bentuk

: Silinder tegak berpengaduk flat six blade turbine dengan tutup dan alas ellipsoidal

Bahan


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi


: 75oC (348 K) : 1 atm

Tabel LC.3 Komposisi umpan masuk ke Tangki Ekstraksi (H-330) Komponen RBDPs

F(kg/jam)

Berat,xi %

54,63849736 0,01580668

ρ (kg/m3) 916,50

Q (m3/jam) 0,05961647

Dietanolamida

1315,68147523 0,38062094

990,00

1,32897119

Dietanolamin

20,63212721 0,00596878

1092,50

0,01888524

2055,47995889 0,59464143

713,40

2,88124469

Gliserol

5,72301958 0,00165564

1254,95

0,00456036

N.Metoksida

4,51623747 0,00130653

1100,00

0,00410567

-

4,29738362

Dietil eter

Total

3456,67131574

∑F

= 3456,67131574 kg/jam

∑Q

= 4,29738362 m3/jam

∑ρ

∑F   =  ∑Q   

1

 3456,67131574 kg/jam   =  3  4,29738362 m / jam  1 lb / ft 3 = 804,36647627 kg/m x 16,0185 kg/m 3 3

= 50,21484385 lb / ft 3 ∑ μ campuran = xi . μ RBDPS + xi . μ N.metoksida + xi. μ Dietanolamin + xi. μ Dietanolamida + xi. Gliserol + xi.μ dietileter = (0,01580668x1,6786 cP) + (0,00130653x0.71cP) + (0,00596878x351) + (0,38062094 x311,6 cP) + (0,00165564 x 0,55) + (0,59464143x0,214 ) 6,7197 x 10 −4 lb / ft . det = 3,70745208 cP x 1 cP = 0,00249130 lb / ft. det Desain tangki, a). Volume tangki (V T ) Kebutuhan umpan  Volume bahan (V c )

=

3.456,67131574 kg/jam =

 ∑F   xt  ∑ρ   

= =

 kg   3,456,67131574  jam   x 1 jam 804,36647627 kg / m 3 4,29738362 m3

 Volume tangki (V T ) V T = (1 + 20 %) (4,29738362 m3) = 5,15686034 m3 b). Tinggi tangki (H T ) dan tinggi cairan dalam tangki (H C )  Volume silinder (V S )

 1 V T =  π Dt2 H S   4 Direncanakan : Tinggi silinder (H S ) : Diameter (Dt)

=4:3


=1:4

Sehingga : VS


 Volume 2 head ellipsoidal (V h ) Vh = Ve =

1 π Dt3 24

(Perry, 2008)


=

VS 1 π Dt3 3

5,15686034 m3 =

+

2V h

+ 2x

1 π Dt3 24

5,15686034 m3 = 1,04666667 Dt3 + 0,26166667 Dt3 Dt

=

(

5,15686034 1,30833333

= 1,57964444 m x = 62,19060154 in = 5,18249747 ft

)1 / 3 39,73 in 1m

 Jari – jari tangki (R) R = =

1 Dt 2 1 (1,57964444 m) 2

= 0,78982222 m x

39,73 in 1m

= 31,09530077 in  Tinggi silinder (Hs), Hs = =

4 Dt 3 4 ( 1,57964444 m) 3

= 2,10619258 m x

39,73 in 1m

= 82,92080205 in 

Tinggi head ellipsoidal (H h )

=

1 Dt 4

=

1 (1,57964444 m) 4

= 0,39491111 m x

39,73 in 1m

= 15,54765038 in  Tinggi tangki (H T ) HT = HS + Hh = (2,10619258 + 0,39491111) m = 2,50110369 m = 98,46845244 in  Tinggi cairan (H c ), HC =

VC . H T VT

=

4,29738362 m 3 x 2,50110369 m 5,15686034 m 3

= 2,08425308 m x

39,73 in 1m

= 82,05704370 in c). Tekanan desain (P desain ) Po

= 14,696 psia = 1 atm

P hidrostatik

= ρ g Hc

kg  m  =  804,36647627  9,8 2  (2,08425308 m) 3 m  s   = 16.429,73238288 Pa = 2,38293028 psia P operasi


P design



= 0,85





=


Dimana : d


P = tekanan desain (psia) R = Jari – jari dalam tangki (in) / D/2 S = Stress yang diizinkan

d d

=



adalah 1,5 in. e). Tebal tutup tangki (d) Direncanakan tebal tutup tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA-285, Grade C, sebagai berikut :  Efisiensi sambungan (E)

= 0,85





=

PD + (CA) ------------------------------ (Timmerhaus, dkk. 2004) SE − 0,6 P

Dimana : dh = tebal head tangki (in) P = tekanan desain (psia) D t = diameter tangki (in) S = Stress yang diizinkan d d

=



f). Perhitungan perencanaan ukuran pengaduk Data-data perencanaan ukuran pengaduk, (Geankoplis,2003) Jenis pengaduk


Jumlah buffle (R)

= 4

Dimana: Hc = tinggi cairan dalam tangki (ft) Da = diameter pengaduk (ft) Dt = diameter tangki (ft) J

= lebar buffle (ft)


Da

= 1/3 (Dt)

= 1/3 (5,18249747 ft)

•

E

= 1 (Da)

= 1,72749916 ft

•

L

= ¼ (Da)

= 0,25(1,72749916 ft)

= 1,72749916 ft

= 0,43187479 ft


W

= 1/5 (Da)

•

J

= 1/12 (Dt)

= =

1/5 (1,72749916 ft)

=0,08637496 ft

1/12 (5,18249747 ft) = 0,43187479 ft

Dimana: W


L


n


•


=

1 / det x (1,72749916 ft) 2 x 50,21484385 lb / ft 3 0,00249130 lb / ft. det = 26.393,78427944

•

Daya pengaduk (P)

Untuk Nre > 10.000, maka angka Daya tidak dipengaruhi oleh bilangan Reynold, maka Daya pengaduk: K T .n 3 .Da .ρ P= gc 5

=

6,3 x (1) 3 x (1,72749916) 32,174

= 2.423,14094269 ft.lbf/det Dimana 1 hp = 550 ft.lbf/det

5

x 50,21484385

Sehingga : P = 2.423,14094269 ft.lbf/det x


= 4,40571080 hp Efisiensi 80 % P=

4,40571080 hp 0,8 = 5,50713851 hp

Dipakai daya 5,5 hp

7. Dekanter (H-340) Fungsi

:Untuk memisahkan produk amida dari pengotornya

Bentuk

: silinder horizontal

Jenis

: Continuous gravity decanter

Bahan


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi



: 30oC (303 K) : 1 atm

= 20%

Umpan ZB ZT

ZA2

ZA1 Keterangan; ZA1 = Tinggi massa jenis yang lebih berat ZA2 = Tinggi lubang keluar cairan ZB = Tinggi massa jenis yang lebih ringan ZT = Tinggi lubang keluar cairan ringan

Zat Cair Ringan

Gambar LC.7 Dekanter (M-340)

Zat Cair Berat

Tabel LC.7 Komposisi umpan masuk Dekanter (M-340) F (kg/jam) 54,63849736

Komponen RBDPs

ρ μ Q (kg/m3) (Cp) (m3/jam) 916,5 1,6786 0,05961647

Berat,xi % 0,01580668

0,51796011

ln Cp x % berat 0,00818723

ln Cp

Dietanolamida Dietanolamin

1315,68147523 0,380620937 20,63212721 0,005968785

990 1092,5

311,6 1,32897119 351 0,01888524

5,74172031 5,86078622

2,18541897 0,03498177

Dietil eter Gliserol

2055,47995889 0,594641426 5,72301958 0,001655645

713,4 1254,95

0,214 2,88124469 0,55 0,00456036

-1,54177926 -0,59783700

-0,91680582 -0,00098981

4,51623747 0,001306528

1100

0,71 0,00410567

-0,34249031

-0,00044747

-

-

-

1,31034487

N,Metoksida Total

3456,67131574

1

∑F

= 3456,67131574 kg/jam

∑Q

= 4,29738362 m3/jam

∑ρ

∑F   =  ∑Q   

4,29738362

 3456,67131574 kg/jam   =  3  4,29738362 m / jam 

= 804,36647627 kg/m3 x

1 lb / ft 3 16,0185 kg/m 3

= 50,21484385 lb / ft 3 ∑μ

= exp (1,31034487) = 3,70745208 cP x

6,7197 x 10 −4 lb / ft . det 1 cP

= 0,00249130 lb / ft. det Lapisan bawah (A), terdiri dari : Komponen

F (kg/jam)

Berat,xi %

ρ 3)

(kg/m

μ (Cp)

Q 3

(m /jam)

Dietanolamin

2,06321272 0,1677072

1092,5

351

0,00188852

Gliserol

5,72301958 0,4651927

1254,95

0,55

0,00456036

N.Metoksida

4,51623747 0,3671001

1100

0,71

0,00410567

Total

12,30246977

∑F

= 12,30246977 kg/jam

∑Q

= 0,01055455 m3/jam

1

0,01055455

∑ ρA

∑F   =  ∑Q     12,30246977 kg/jam   =  3  0,01055455 m / jam 

= 1165,60803119 kg/m3 x

1lb / ft 3 16.0185 kg/m 3

= 72,76636584 lb / ft 3 Lapisan atas (B), terdiri dari : F

Berat,xi

ρ

(kg/jam)

%

(kg/m3)

RBDPs

54,63849736

0,0158631

916,5

1,6786

0,05961647

Dietanolamida

1315,68147523

0,3819804

990

311,6

1,32897119

Dietanolamin

18,56891449

0,0053911

1092,5

351

0,01699672

Dietil eter

2055,47995889

0,5967653

713,4

0,214

2,88124469

Total

3444,36884597

1

Komponen

∑F

= 3444,36884597 kg/jam

∑Q

= 4,28682906 m3/jam

∑ ρB

∑F   =  ∑Q     3444,36884597 kg/jam   =  3  4,28682906 m / jam  = 803,47706770 kg/m3 x

1lb / ft 3 16.0185 kg/m 3

= 50,15932002 lb / ft 3 Perhitungan waktu pemisahan : t= Dimana t

:

= waktu pisah (jam)

ρ A= densitas zat cair A (kg/m3) ρ B = densitas zat cair B (kg/m3)

100 x µ ρA − ρB

μ (Cp)

Q (m3/jam)

4,28682906

t

=

100 x 3,70745208 1165,60803119 - 803,47706770

= 1,02378765 jam = 61,42691 menit Desain tangki decanter a). Volume tangki Volume cairan

 F xt   =   ρ   3444,36884597 kg / jam x 1,02378765 jam   =  804,36647627 kg/m 3   = 4,39960827 m3

Faktor kelonggaran 20 %, maka untuk isi penuh Volume tangki

 4.39960827 m3  =   0,8   = 5,49951034 m3

b). Diameter dan panjang shell Volume shell tangki, Vs

1  =  π Di2 L  4 

Direncanakan L : D i = 3 : 1 Vs

 3 =  π Di3   4 = 2,355 Di3

1  Volume tutup tangki, Ve =  π Di3  4  Volume tangki, V

= Vs+2Ve

5,49951034 m3

= 2,61666667 D i 3

Di

= 1,28092944 m = 50,43019201 in R

= 25,215096 in

L

= 3,84278832 m

Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup

= diameter tangki

Rasio axis

=2:1 = 1,28092944 m

Tinggi tutup

 1 Di  = x  2 2   1 1,28092944 = x 2 2

  

= 0,32023236 m c). Tebal shell tangki  4,39960827 m 3   Tinggi cairan dlm tangki =  1,28092944 m x 3 5,49951034 m   = 1,02474355 m d). Tekanan desain (P desain ) Po

= 14,696 psia = 1 atm

P hidrostatik

= ρ g Hc kg  m  =  804,36647627 3  9,8 2  (1,02474355 m) m  s   = 8.077,839720527 Pa = 1,17159114 psia

P operasi

= P o + P hidrostatik = (14,696 + 1,17159114 ) Psia = 15,86759114 psia

P design



= 0,85



= 0,125 in/tahun(Brownell dan Young. 1959)

 Umur alat direncanakan (A) = 10 tahun

d

=


Dimana : d



=


d = 1,29112027 in Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 1959), maka dipilih tebal tangki standar adalah 1,5 in. Perhitungan lubang keluaran zat cair Tinggi zat cair (Z T ) = 1,02474355 m  3444,36884597  Tinggi zat cair berat (Z A1 ) =   (1,02474355) = 1,02109644 m  3456,67131574 

Z A1

ρ  Z A 2 − ZT  B   ρA  = ρ  1 −  B   ρA 

Maka ketinggian limpahan zat cair berat dari lantai tangki, Z A2

  ρ  = Z A1 1 −  B   + Z T   ρ A 

 ρB     ρA 

803,47706770    803,47706770  = 1,02109644 1 −  + 1,02474355   1165,60803119    1165,60803119  = 1,02361047 m

8. Heat Exchanger Heat exchanger Jenis Double Pipe Heat Exchanger Ada 2 buah yang digunakan untuk jenis Double Pipe Heat Exchanger, yaitu: 1. E-211 : Menurunkan temperatur methanol agar fasa uap berubah menjadi cair sebelum dimasukkan ke dalam tangki penyimpanan (F-130).

2. E-331 : menurunkan temperatur alur dari R-210 sebelum masuk ke H-160 Dipakai Pipa 2 x 1 ¼ in IPS Jumlah

: 1 unit

Perhitungan Kondensor 1 (E-211)  Fluida panas Laju alir fluida masuk = 13,54871241 kg/jam

= 4.531,58129344 lbm/jam

Temperatur awal (T 1 )

= 75 °C

= 167 °F

Temperatur akhir (T 2 )

= 30 °C

= 86 °F

Q fluida panas masuk

= 16.392,77803324 kJ/jam=15.537,29459295btu/jam

 Fluida dingin Laju alir fluida dingin

= 217,27535809 kg/jam= 479,01267244 lbm/jam

Temperatur awal (t 1 )

= 20 °C

= 68 °F

Temperatur akhir (t 2 )

= 50 °C

= 122 °F

Panas yang diserap(Q) =16.221,11146131kJ/jam=15.374,58671669 btu/jam (1) ∆t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas

Fluida Dingin

Selisih

T 1 = 167°F

Temperatur yang lebih tinggi

t 2 = 82,4°F

∆t 1 = 84,6°F

T 2 = 86°F

Temperatur yang lebih rendah

t 1 = 50°F

∆t 2 = 36°F

t 2 – t 1 = 32,4°F

∆t 2 – ∆t 1 = 48,6°F

T 1 – T 2 = 81°F Selisih LMTD =

Δt 2 − Δt 1  Δt 2,3 log 2  Δt 1

  

=

48,6 = 56,88100201 °F  36  2,3 log   84,6 

(2) T c dan t c Tc =

T1 + T2 167 + 86 = = 126,5 °F 2 2

tc =

t 1 + t 2 50 + 82,4 = = 66,2 °F 2 2

Fluida panas – Anulus 3) flow area anulus

Fluida dingin – Inner Pipe

D2 =

2,067 = 0,17225 ft 12

D1 =

1,66 = 0,13833333 ft 12

aa =

De =

(

π D 2 − D1

(D

2

4 2 2

− D1 D1

2

2

) = 0,00826915 ft

D=

(3’)

1,38 = 0,115 ft 12 (Tabel 11, kern)

ap = 2

πD 2 4

= 0,01038163 ft 2

) = 0,07614905

(4) kecepatan massa Ga =

W aa

Ga =

29,86995395 0,0083

lbm = 3.612,21495531 jam . ft 2

(5) Pada T c = 126,5 0F

(4’) kecepatan massa Gp =

W ap

Gp =

479,01267244 0,01038163

Dari Gambar 15 (Kern,1950,hal.825) μ = 0,0120 cP μ = 0,0120 x 2,42 = 0,02904 lbm/ft.jam Re a =

Da × G a

µ

0,07614905 × 3.612,21495531 Re a = 0,02904 = 9.471,99460955 (6) Dari Gambar 24 (Kern,1950,hal.834) J H = 25 (7) Pada T c = 126,5 0F

= 46.140,43297032

lbm jam . ft 2

(5’) Pada T c = 95 0F Dari Gambar 14 (Kern, 1950, hal.823) μ = 1 cP μ = 1 x 2,42 = 2,42 lbm/ft.jam Re p = Re p =

Dp × G p

µ 0,01038163 × 46.140,43297032 2,42

= 2.192,62388082

c = 1,1600163 Btu/lbm . k =0,0106625 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

(6’) Dari Gambar 24(Kern, 1950, hal.834) JH = 5 (7’) Pada T c = 95 0F c = 0,99969 Btu/lbm .0F

 c.µ     k 

1

3

 1,1600163 . 0,0290  =  0,0106625  

1

3

k=0,34403Btu/(jam)(ft2)(0F/ft) (Geankoplis,2003)  c.µ     k 

= 1,46735058

1

3

(8)

 0,99969 . 2,42  =  0,34403  

1

3

= 1,91584984

(8’) k  c.µ  3 µ    ho = JH   1 0 ,14 De  k   µ W  k  c.µ  3  µ   hi = J H    0,0106625 k µ D   W e   = 25 × × 1,46735058 × 1 0,07614905 0,34403 =5× × 1,91584984 × 1 2 0 = 5,13651395 Btu/(jam)(ft )( F) 0,115 1

0 ,14

= 28,65694865 Btu/(jam)(ft 2 )( 0 F)

(9’) Koreksi h io ke permukaan pada OD

(10) clean averall coefficient, Uc

h io = h i ×

ID 0,115 = 28,65694865 × OD 0,13833333

= 23,82324647 Btu/(jam)(ft 2 )( 0 F ) UC =

h io × h o 5,13651395 x 23,82324647 = h io + h o 5,13651395 + 23,82324647

= 4,22546444 Btu/(jam)(ft 2 )( 0 F ) (11) U D R d ketentuan = 0,002 1 1 1 = + RD = + 0,002 UD UC 4,22546444 U D = 4,19005459 btu/jam ft 2 F (12) luas permukaan yang diperlukan Q = UD x A x Δ t A=

Q 176933,76 = U D × ∆t 4,19005459 x 56,88100201

= 64,50843876 ft 2 L yang diperlukan

=

64,50843876 = 148,29526151 ft 0,435

148,29526151 = 6,17896923 hairpain 24 Berarti dibutuhkan 7 hairpain (48 ft) (13) A = 7 x 24 x 0,435 = 73,08 ft2 (14) Menghitung Ud dan Rd sebenarnya,

Ud =

Q 15.374,58671669 = A × ∆t 73,08 x 56,88100201

= 3,69860262 Btu/(hr)(ft 2 )( 0 F ) Rd =

Uc - Ud 4,22546444 - 3,69860262 = UcxUd 4,22546444 x 3,69860262

= 0,03371201 (hr)(ft 2 )( 0 F ) / Btu Pressure drop Pressure drop

(1’)

’

(1) D e = (D 2 – D 1 ) = 0,0339 ft Re a =

0,07614905 × 3.612,21495531 0,02904

Re p =

0,01038163 × 46.140,43297032 2,42

= 2.192,62388082

= 9.471,99460955 f = 0,0035 +

0,264 9.471,99460955 0,42

f = 0,0035 +

= 0,01393275 s = 0,79; ρ =0,79 x 62,5 = 49,3750 lb/ft3 (2’)

0,264 = 0,0071 2.192,62388082 0,42

s = 1 , ρ =1 x 62,5 = 62,5 lb/ft3 (2)

∆Fp =

4 fGp 2 L 2 gρ 2 D

2

∆Fa =

4 × 0,00451 x 3.612,214955312 × 168 2 × 4.18.10 8 × 49,3750 2 × 0,115 = 0,00048107 ft

4 fG a L 2 gρ 2 D e

4 × 0,0105 x46.140,43297032 2 × 168 2 × 4.18 × 10 8 × 62,5 2 × 0,115 = 0,05307689 ft

=

=

(3) (3’)

0,05307689 × 62,5 144 = 0,02303684 psi

Ga 3.612,21495531 = 3600 ρ 3600 × 49,3750 = 0,02032188 Fps

V=

V 2   0,02032188 2  = 7 ×  Fi = 7 ×   2g'   2 × 32,2 = 0,02904732 ft

∆Pp =

  

∆P p yang diperbolehkan < 10 psi

Maka spesifikasi dapat diterima

(0,02032188 + 0,02904732) × 62,5 144 = 0,01273766 psi

∆Pa =

∆P yang diperbolehkan <10 psi Maka spesifikasi dapat diterima

Tabel LC.8 Analog perhitungan untuk cooler jenis double pipe lain,sehingga spesifikasi seperti pada tabel berikut:

HE E-211 E-331

Jumlah Hairpin

Panjang Hairpin

6,17896923 5,82880952

7 6

Fluida Panas (Anulus) Fluida Dingin (Inner Pipa) ΔP Ga Δpa GP ΔPp diizinkan (Psia) (Psia) lbm/jam.ft2 lbm/jam.ft2 3612,21495531 0,01273766 46140,43297032 0,02303684 < 10 402561,28927652 1,79359654 425071,35831698 0,00154713 < 10

Heat Exchanger Jenis 1-2 shell and Tube Exchanger Dipakai : ¾ in OD, 16 BWG,1 in square, Panjang 16 ft, Perhitungan Kondensor 2 (E-351) Fungsi : Menurunkan temperatur methanol agar fasa uap berubah menjadi cair sebelum dimasukkan ke dalam tangki penyimpanan (H-160).  Fluida panas Laju alir fluida masuk = 2.055,47995889 kg/jam

= 4.531,58129344 lbm/jam

Temperatur awal (T 1 ) = 47 °C

= 167 °F

Temperatur akhir (T 2 ) = 30 °C

= 86 °F

Q fluida panas masuk = 22.451,17182404kJ/jam =21.278,71464699 btu/jam  Fluida dingin Laju alir fluida dingin = 10.358,10195044 kg/jam =22.835,82519553 lbm/jam Temperatur awal (t 1 )

= 20 °C

Temperatur akhir (t 2 ) = 50 °C

= 68 °F = 122 °F

Panas yang diserap(Q) =773.304,10473213 kJ/jam=732.920,20162272 btu/jam (1) ∆t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas

Fluida Dingin

Selisih

T 1 = 167°F

Temperatur yang lebih tinggi

t 2 = 82,4°F

∆t 1 = 84,6°F

T 2 = 86°F

Temperatur yang lebih rendah

t 1 = 50°F

∆t 2 = 36°F

t 2 – t 1 = 32,4°F

∆t 2 – ∆t 1 = 48,6°F

T 1 – T 2 = 81°F Selisih

LMTD =

Δt 2 − Δt 1  Δt 2,3 log 2  Δt 1

  

=

48,6 = 56,88100201 °F  36  2,3 log   84,6 

R=

T1 − T2 81 = = 2,5 t 1 − t 2 32,4

S=

t1 − t2 32,4 = = 0,276923077 T1 − t 2 167 − 82,4

Dari Fig. 18 Kern, 1965 diperoleh F T = 0,815 Maka ∆t = F T x LMTD = 0,815 x 56,88100201 = 46,35801664 °F

(2) T c dan t c Tc =

T1 + T2 167 + 86 = = 126,5 °F 2 2

tc =

t 1 + t 2 50 + 82,4 = = 66,2 °F 2 2

Dalam perancangan ini digunakan cooler dengan spesifikasi: -

Diameter luar tube (OD) = 3/4 in

-

Jenis tube = 16 BWG

-

Pitch (P T ) = 1 in square pitch

-

Panjang tube (L) = 16 ft

a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, cooler untuk fluida panas gas dan fluida dingin air, diperoleh U D = 2-50, faktor pengotor (R d ) = 0,003. Diambil U D = 30 Btu/jam⋅ft2⋅°F

Luas permukaan untuk perpindahan panas, A=

Q = U D × Δt

732.920,20162272 Btu/jam = 854,21248953 ft 2 Btu 30 × 46,35801664 o F jam ⋅ ft 2 ⋅ o F

Luas permukaan luar (a″) = 0,1963 ft2/ft Jumlah tube, N t =

(Kern, 1965)

A 854,21248953ft 2 = = 271,973 buah L × a " 16 ft × 0,1963 ft 2 /ft

b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 277 tube dengan ID shell 21,25 in. c. Koreksi U D A = L × Nt × a" = 16 ft × 277 × 0,1963 ft 2 /ft = 870,0016 ft 2

UD =

704.388,02533 Btu/jam Q Btu = = 29,45554892 2 A ⋅ Δt 870,0016 ft × 46,35801664 °F jam ⋅ ft 2 ⋅ °F

Fluida dingin : air, tube (3) Flow area tube, a t ′ = 0,302 in2 (Kern, 1965)

N t × a 't at = 144 × n (Kern, 1965) 277 × 0,302 at = = 0,58093056 ft 2 144 × 1

Fluida panas : shell, bahan (3′)

Flow area shell

Ds × C' × B 2 ft s= 144 × PT (Kern, 1965) D s = Diameter dalam shell = 21,25 in B

= Baffle spacing = 5 in

PT

= Tube pitch = 1 in

C′

= Clearance = P T – OD = 1– 0,75 = 0,25 in

as =

(4) Kecepatan massa Gt =

W at

(4′)

21,25 × 0,25 × 5 = 0,18446181 ft 2 144 × 1

Kecepatan massa Gs =

w as

(Kern, 1965) Gt =

22.835,82519553 0,58093056

= 39.309,04473374 (5)

(Kern, 1965) Gs =

lb m

= 24.566,50188254

jam ⋅ ft 2

Bilangan Reynold

4.531,58129344 0,18446181

(5′)

Pada t c = 66,2 °F

lb m jam ⋅ ft 2

Bilangan Reynold Pada T c = 101,3 °F

µ = 1,047041 cP = 2,53288464

µ = 0,0099cP= 0,023949

lb m /ft ⋅jam 2

lb m /ft2⋅jam (Geankoplis,2003)

Dari Gbr. 28, Kern, untuk 3/4 in

Dari Tabel 10, Kern, untuk 3/4 in

OD dan 1 in

OD, 16 BWG, diperoleh

diperoleh

ID = 0,62 in = 0,05167 ft

d e = 0,95 in.

Re t =

ID × G t μ

D e = 0,95/12 = 0,07916666 ft

Res =

(Kern, 1965) Re t =

square pitch.,

0,05166667 × 39.309,04473374 2,53288464

De × G s μ

(Kern, 1965)

= 801,83964014 Re s =

0,07916666 × 24.566,50188254 0,023949

= 81.207,98684988

(6)

Taksir jH dari Gbr 24, Kern,

(6′)

diperoleh jH =30 (7)

Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 200

Pada t c = 66,2 °F

(7′)

c = 0,99969 Btu/lbm°F (Geankoplis, 2003) k = 0,34403 Btu/jam.ft°F

Pada T c = 101,3°F c = 1,14248782 Btu/lb m ⋅°F k

=

0,00995278

Btu/jam.ft.oF

(Kern, 1965,Tabel 5,hal 801)

(Geankoplis, 2003) 1 1  c ⋅ µ  3  1,14248782 × 0,023949  =    0,00995278  k    = 1,40087047

1  c ⋅ µ  3  0,99969 × 2,53288464 =   0,34403  k  

1  3   1 ho k c⋅µ  3 (8′) = jH × ×  φs De  k 

= 1,94518755

(Kern, 1965)

1 k c⋅µ  3 ho = jH × ×  φs D  k 

(8)

ho 0,00995278 = 200 × × 1,40087047 0,07916666 φs

(Kern, 1965)

= 35,22331209

ho 0,34403 = 30 × × 1,94518755 0,05616667 φs = 388,56940992 h

io = h i x ID φt φ t OD

(9′)

diambil φ s = 1

0,62 = 388,56940992 x 3/4

h h o = o × φs φs

= 321,21737887 (9)

Karena

viskositas

rendah,

maka

diambil φ t = 1

h h io = io × φ t φt h io = 321,21737887× 1 = 321,21737887 (10) UC =

Clean Overall coefficient, U C h io × h o 321,21737887 × 35,22331209 = h io + h o 321,21737887 + 35,22331209

= 31,7425599 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅ °F (Kern, 1965) (11)

Faktor pengotor, R d

Rd =

U C − U D 31,7425599 − 29,45554892 = U C × U D 31,7425599 × 29,45554892

= 0,002446015 (Kern, 1965)

Karena viskositas rendah, maka

h o = 35,22331209 × 1 = 35,22331209

hitung ≥

Rd

R

d

batas,

maka

spesifikasi cooler dapat diterima.

Pressure drop (1′)

Untuk Re s = 81.207,98684988 f = 0,002 ft2/in2

Pressure drop

(Kern, 1965)

(1)

φ s =1 Re t =

0,05166667 × 39.309,04473374 2,53288464

= 801,83964014

s = 0,08 (2′)

N + 1 = 12 ×

Dari Gambar 26, hal. 836 diperoleh f=0.0006

(Kern, 1965)

,s = 1

N + 1 = 12 ×

(2) ∆Pa = =

f × Gt 2 × L × n 5,22.1010 × Dt × s × Φt

0,0006 x39.309,04473374 2 × 16 x1

(Gambar 27 hal. 837 )

16 = 38,4 5

D s = 21,25/12 = 1,77083333 ft (3′)

2 × 4.18 × 10 8 × 0.05166667 × 1x1 = 0,0055 psi

v2 (3) Gt =39.309,04473374, = 0,005 2g 2

L B

f ⋅ G s 2 ⋅ Ds ⋅ (N + 1) ΔPs = 5,22 ⋅ 1010 ⋅ De ⋅ s ⋅ φs (Kern, 1965)

=

(0,002 )(24.566,50188254)2 (1,77083333)(38,4) 5,22 ⋅ 1010 (0,07916666 )(0,08)(1)

= 0,01109909 psi ∆P s yang diperbolehkan ≤ 10 psi

4n v 2 s 2g 2 4 x1 = x0,005 1

∆Pr =

= 0,020 psi

∆P T =∆Pt + ∆Pr = 0,020 + 0,0055 psi =0,0255 ∆P p yang diperbolehkan ≤ 10 psi

Maka spesifikasi dapat diterima

7. Vaporizer (V-350) Fungsi

: Untuk menguapkan dietil eter agar didapat produk yang murni

Tipe

: Silinder tegak dengan tutup dan alas ellipsoidal

Bahan


Jumlah

: 1 unit

Temperatur Umpan Masuk

: 30oC (86oF)

Temperatur Umpan Keluar

: 47oC (116,6oF)

Tekanan (P)

: 1 atm


= 20%

Tabel LC.9 Komposisi umpan Vaporizer (V-350) Komponen

F (kg/jam)

Berat,xi %

ρ (kg/m3)

μ (Cp)

Q (m3/jam)

ln Cp

ln Cp x % berat

RBDPs

54,63849736

0,01586314

916,5

1,6786

0,05961647

0,51796011

0,00821647

Dietanolamida

1315,68147523

0,38198042

990

211,6

1,32897119

5,35469770

2,04538970

Dietanolamin

18,56891449

0,00539109

1092,5

351

0,01699672

5,86078622

0,03159605

Dietil eter

2055,47995889

0,59676534

713,4

0,214

2,88124469

-1,54177926

-0,92008043

Total

3444,36884597

1

-

-

0,97735778

-

1,16512179

∑F

= 3444,36884597 kg/jam

∑Q

= 0,97735778 m3/jam

∑ρ

∑F   =  ∑Q     3444,36884597 kg/jam   =  3  0,97735778 m / jam  = 803,09296716 kg/m3

∑ μ campuran = exp (1,16512179) = 3,20631335 cP

Perhitungan desain tangki, a). Volume tangki (V T )

Volume bahan (V c )

=

= =

 ∑F  ∑ρ 

   

 kg   3444,36884597  jam   803,0929672 kg / m 3 0,97735778 m3

 Volume tangki (V T ) V T = (1 + 20 %) (0,97735778 m3) = 1,17282934 m3 b). Tinggi tangki (H T ) dan tinggi cairan dalam tangki (H C ) Perbandingan tinggi tangki diameter tangki (H s : D) = 1 Volume silinder (Vs)

 1 V s =  π Di2 H   4  1 =  π Di2 x D   4 3 1  =  π Di  4 

Perbandingan D : Hh = 1 : 6 D Hh =   6


Volume 2 tutup V h = π/4 x D2Hh x 2 = π/4 x D2(1/6 x D) x 2 = π/12 x D3 Sehingga, VT = Vs

+ Vh

= (π/4 x D3) + (π/12 x D3) = 1,04666667 D3 Diameter tangki (D T ) = (V T / 1,04666667)1/3 =

(

1,17282934 1,04666667

)1 / 3

= 1,03866494 m = 40,89223869 in = 3,40765194 ft Jari – jari (R)

= 0,51934350 m = 20,44655363 in

Tinggi silinder, H s

= D = 1,03866494 m

Tinggi tutup, Hh

= 1,03866494 /6 = 0,17311082 m

Tinggi tangki, H T

= Hs + Hh = (1,03866494 + 0,17311082) m = 1,21177576 m = 47,70761180 in

Tinggi cairan (H c ), HC =

VC . H T VT

0,97735778 m 3 x 1,21177576 m = 1,17282934 m 3 = 1,00983458 m c). Tekanan desain (P desain ) Po

= 14,696 psia = 1 atm

P hidrostatik

= ρ g Hc kg  m  =  803,09296716  9,8 2  (1,00983458 m) 3  m  s   = 9.537,05221442 Pa = 1,38326132 psia

P operasi


P design


d). Tebal silinder tangki (d)

Direncanakan tebal silinder tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA-285, Grade C, sebagai berikut :  Efisiensi sambungan (E)

= 0,85




 Umur alat direncanakan (A) = 10 tahun  d

=

PR + (CA) SE − 0,6 P


Dimana : d



=


d

= 1,28378907 in

Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 1959), maka dipilih tebal tangki standar adalah 1,5 in. e). Tebal tutup tangki (d) Direncanakan tebal tutup tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA-285, Grade C, sebagai berikut :  Efisiensi sambungan (E)

= 0,85





PDt + (CA) 2 SE − 0,2 P

Dimana : dh = tebal head tangki (in) P = tekanan desain (psia) D t = diameter tangki (in) S = Stress yang diizinkan


d

=

d



f) tube; A=

Q U D × Δt

Dimana: Q

=Panas yang dibawa oleh steam, BTU/jam =38.581,67183272 kj/jam = 36.566,83900362 BTU/jam

Δt

= T 1 = 116,6 oF , T 2 = 86oF, ΔT = 30.6 oF

UD

= Koefisien Perpindahan panas, BTU/jam.oF.ft2 Besar U D beradea antara = 50-100 BTU/jam.oF.ft2 U D yang diambil adalah 100 BTU/jam.oF.ft2

Sehingga; A=

36.566,83900362 BTU/jam =25,21677898 ft2 100 BTU/jam.o F.ft 2 × 30,6 o F

Luas permukaan luar (a″) = 0,1963 ft2/ft Nt =

A L × a"

A = Luas Permukaan Pemanasan (ft2) a”= Luas Permukaan tube per ft (ft2/ft) L= Panjang Tube = 10 ft Tube yang digunakan: OD = ¾ in, 1 in square pitch BWG= 16 a”=0,1963 ft2/ft 25,21677898 ft 2 = 10 ft × 0,1963 ft2/ft = 12,84604125 =

N t = 20 tube 8. Pompa

(Kern, 1965)

Ada 13 buah pompa dengan jenis sentrifugal yang digunakan dalam pabrik dietanolamida, yaitu : 1. L-111 : memompa RBDPS dari Tangki F-110 menuju Reaktor R-210. 2. L-121 : memompa Dietanolamin dari Tangki F-120 menuju Mixer II M150. 3. L-131 : memompa metanol dari tangki F-130 menuju Mixer I M-140 4. L-141 : memompa Campuran Natrium Metoksida dan metanol menuju Mixer II M-150. 5. L-151 : memompa Campuran Natrium Metoksida-metanol dan Dietanolamin menuju Reaktor R-210. 6. L-161 :memompakan dietileter dari tangki dietileter F-160 menuju tangki Ekstraksi H-330. 7. L-212 : memompa fluida dari R-210 menuju separator H-310. 8. L-221 : Memompakan metanol dari tangki metanol sementara F-220 menuju tangki metanol F-130. 9. L-311 : memompa fluida keluaran separator H-310 menuju tangki ekstraksi H-330 10. L-321 : memompa gliserol dari separator H-310 menuju tangki gliserol F320. 11. L-331 : memompa fluida dari tangki ekstraksi H-330 menuju Decanter H330. 12. L-341 : memompa fluida dari decanter H-34 0 yang telah dipisahkan dari pengotornya menuju vaporizer V-350. 13. L-361 : Memompakan dietileter dari tangki dietileter sementara F-360 menuju tangki dietileter F-160. 14. L-371 : memompa fluida (Produk) dari Vaporizer V-350 menuju tangki produk F-360.

Bahan

: commercial steel

Perhitungan untuk Pompa (L – 111)

F

: 1.092,76994715 kg/jam

= 0,66921054 lbm/s

ρ

: 916,5 kg/m

Q

: (0,66921054 /57,21823) ft3/s = 0,01169576 ft3/s

3

= 57.21822530 lbm/ft3 =0,00033119 m3/det

μ

: 1,6786 cP

= 0,00112797 lbm/ft.s

Perhitungan perencanaan pompa, 1). Diameter pipa ekonomis Di ,opt = 0,363 (Q)0,45(ρ)0,13 (Turbulen) = 0,133 (Q)0,36 (ρ)0,18 (Laminar)

(Timmerhaus, 2004) (Timmerhaus, 2004)

= 3,63 (0,00033119)0,45 (916,5)0,13 = 0,02393414 m = 0,94228720 in Dipilih material pipa commercial steel 1 in Schedule 40 (App.A.5, Geankoplis (2003) dengan spesifikasi sebagai berikut : Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 1,049 in = 0,08741667 ft = 0,02664492 m

Diameter Luar (OD)

: 1,315 in = 0,10958333 ft

Inside sectional area

: 0,006 ft2 = 6.95216 x 10-05 m2

2).Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa Kecepatan linier, v =

Q A

=

0,01169576 ft 3 / s 0,006 ft 2

=1,94929306 ft/s = 0,59414452 m/s Sehingga, N Re =

=

ρ ×v× D µ 757,21823 lbm/ft 3 × 1,94929306 ft/s × 0,08741667 ft 0,00112797 lbm/ft.s

= 8.643,87860681 (aliran turbulen)

3). Faktor gesekan (f) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5 (Geankoplis. 2003)

Maka ε/D = 4,6 x 10-5/ 0,026645 = 0,001726 Maka harga f = 0,007 4). Friction loss •

Contraction loss pada keluaran tangki

 A2  v 2  h c = 0,55 1 − A1  2α .g c  (1,94929306 ) = 0,55 2 x 1x32,174

2

= 0,03247745 ft.lbf/lbm •

Friction pada pipa lurus Panjang pipa lurus = 30 ft Ff

∆L.v 2 = 4f D.2.g c = 4(0,007)

30 x (1,94929306 ) 2 2 x 0,08741667 x 32,174

= 0,03247745 ft.lbf/lbm •

Friction pada 1 buah elbow 90o h f = n.Kf.

v2 2.g c

= 1(0,75)

(1,94929306 ) 2 x 32,174

2

= 0,04428743 ft.lbf/lbm •

Friction pada 1 buah check valve

hf

v2 = n.Kf. 2.g c = 1(2)

(1,94929306 ) 2 x 32,174

2

= 0,11809981 ft.lbf/lbm •

Expansion loss pada tank entrance

2

 A1  v2  = 1 − A2  2.α .g c 

h ex

(1,94929306 ) =1 2 x 32,174

2

= 0,05904991ft.lbf/lbm Friksi (ΣF), ΣF

= 0,82133411 ft.lb f / lbm

Energi mekanik yang diterima fluida, Ws ; Persamaan Bernoulli 1 2 P −P (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α Dimana : v 1 = v 2 ; Δv2 = 0 ; P 1 = P 2 ; ΔP = 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 11 ft - Ws

=

∆v 2 P −P g + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 11 + 0 + 0,82133411 2 g cα ρ gc

= 11,82133411 ft.lb f / lbm efisiensi pompa, η = 80 % Ws

= -η x Wp

Wp

= 11,82133411 /0,8

Wp

= 14,77666764 ft.lb f / lbm

Daya pompa (P), P

= (Wp) (Q) (ρ) / 550 = (14,77666764) (0,01169576) (57,21822530) / 550 = 0,01797946 hp

Daya yang digunakan 0,05 hp

Tabel LC.10 Analog perhitungan untuk tiap pompa sehingga diperoleh spesifikasi seperti pada tabel berikut: Pompa

Laju alir

D optimum

ID

V

∑F

Daya

Daya

(kg/jam)

(in)

(in)

(ft/s)

(ft,lbf/lbm)

(hp)

(hp)

0,94228720 1,049

1,94929306

0,82133411

0,01797946

0,05

6,81447502

1,61

0,26202049

1,64711818

0,00668919

0,05

F - 111

1.092,76994715

F - 121

412,64254423

F - 131

13,54871241

6,95722620 0,269

0,33345438

0,08695868

0,00013364

0,05

F - 141

18,06494988

2,23677425 0,269

0,43413739

0,08695868

0,00449776

0,05

F - 151

430,70749411 2.055,47995889 1.509,92872885 13,54871241 1.401,19135685

0,17671390 1,61 1,35666342 1,61 11,07236390 1,61 6,95722620 0,269 1,02950284 1,049

0,28186295 1,99877011 1,06195979 0,33345438 2,32355601

1,12284446 1,78519394 0,88773059 0,08695868 0,89362320

0,11640360 0,06518495 0,19819095 0,00013364 0,24657741

0,5 0,05 0,5 0,05 0,25

108,73737200 4.249,90217553

0,30167392 0,269 1,82429993 0,269

2,12483168 2,27849872

4,10383043 0,28730216

0,00364793 0,40620238

0,05 0,5

3.444,36884597 2.055,47995889 1.388,88888708

1,64795376 2,067 1,35666342 1,61 10,74542563 1,61

1,80615230 1,99877011 0,97742145

0,39489645 1,78519394 3,47125199

0,41425924 0,02799394 0,06470246

0,5 0,05 0,1

F - 161 F - 212 F - 221 F - 311 F - 321 F - 331 F - 341 F - 361 F - 371

LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS

1. Screening (SC) Fungsi

: menyaring partikel-partikel padat yang besar

Jenis

: bar screen

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : stainless steel

Ukuran bar: Lebar

= 5 mm

Tebal

= 20 mm

Bar clear spacing = 20 mm Slope

= 30°

Kondisi operasi: -

Temperatur

= 30°C

-

Densitas air (ρ)

= 995,68 kg/m3

-

Laju alir massa (F) = 5.374,81363664 kg/jam

-

Laju alir volume (Q) =

(Perry dkk, 1997)

5.374,81363664 kg/jam 995,68 kg/m 3 x 3600 det ik / jam

= 0,00149948 m3/s Direncanakan ukuran screening: Panjang

= 2m

Lebar

= 2m 2m

20 mm 2m

20 mm

Gambar LD. 1 Spesifkasi screening Misalkan, jumlah bar = x Maka, 20x + 20 (x + 1) = 2000

LD-1

40x = 1980 x = 49,5 ≈ 50 buah Luas bukaan (A 2 ) = 20(50 + 1) (2000) = 2.040.000 mm2 = 2,04 m2 Asumsi, C d

= 0,6 dan 30% screen tersumbat Q2 (0,02459999 m 3 /jam) 2 = 2 g C d2 Ad2 2 × 9,8 m/s 2 × 0.6 2 × (2,04 m 2 ) 2

Head loss (∆h) =

= 7.65708 x 10-8 m dari air

2. Bak Sedimentasi (BS) Fungsi

: untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air.

Jumlah

: 1 unit

Jenis

: Grift Chamber Sedimentation

Aliran

: Horizontal sepanjang bak sedimentasi

Bahan kontruksi

: beton kedap air

546

T

L1 P1

Gambar LD.2 Sketsa 3D Bak Sedimentasi

Kondisi operasi Tekanan

:

Temperatur

= 30 oC

= 1 atm

Laju massa air

= 40.474,81363664 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3

Laju air volumetrik,

=

5.374,81363664 kg/jam kg/jam = 0,02468687 995,68 kg/m 3 (60menit )

m3/menit = 0,67750706 ft3/min Lama penampungan

= 24 jam

Faktor keamanan (fk)

= 20%

Sehingga : Jumlah air masuk ( W)= 24 jam x 5.374,81363664 kg/jam =128.995,52727931 kg Desain Perancangan : Bak dibuat persegi panjang Panjang bak (P)

= 4 x tinggi bak (T)

Lebar bak (L)

= 3 x tinggi bak (T)

Perhitungan Ukuran bak : Volume ( V)

=PxLxT = (4T) x (3T) x (T) = 12 T3

Volume bak=

(1 + fk). W

ρ

155,46624692 m3

(1 + 0,2). 5.374,81363664 995,68

=155,46624692 m3

= 12T3

T

= ( V/12)1/3

T

=

T

= 4,31850686 m

= 14,16902100 ft

P

= 17,27402744 m

= 56,67608402 ft

L

= 12,95552058 m

= 42,50706301 ft

Luas Bak

3. Klarifier (CL)

=

155,46624692 m3 12

= P x L = 223,79401789 m = 2.409,13387460 ft2

Fungsi

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

Tipe

: External Solid Recirculation Clarifier

Jumlah

: 1 unit

Bentuk

: Circular desain

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C

Temperatur

Kondisi operasi Tekanan

= 30 oC

= 1 atm

Laju massa air (F 1 )

= 5.374,81363664 kg/jam

Laju massa Al 2 (SO4) 3 (F 2 )

= 0,26874068 kg/jam

Laju massa Na 2 CO 3 (F 3 )

= 0,14511997 kg/jam

Laju massa total, m

= 5.375,22749729 kg/jam

Densitas Al 2 (SO 4 ) 3

= 2,71 gr/ml = 2710 kg/m3 (Perry dkk, 1999)

Densitas Na 2 CO 3

= 2,533 gr/ml = 2533 kg/m3 (Perry dkk, 1999)

Densitas air

= 0,995 gr/ml = 995,68 kg/m3 (Perry dkk, 1999)

Reaksi koagulasi: Al 2 (SO 4 ) 3 + 3 Na 2 CO 3 + 3 H 2 O → 2 Al(OH) 3 + 3 Na 2 SO 4 + 3CO 2 Perhitungan: Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh : Untuk clarifier tipe upflow (radial): Kedalaman air = 3-5 m Settling time = 1-3 jam Dipilih : kedalaman air (H) = 5 m, Settling time

= 1 jam

Diameter dan Tinggi clarifier Densitas larutan,

ρ=

5.375,22749729 5.375,22749729 0,26874068 0,14511997 + + 995,68 2710 2533 = 995,72780746 kg/m3

Volume cairan, V =

5.375,22749729 kg / jam ×1 jam = 5,39829003 m 3 995,72780746

Faktor kelonggaran = 20% = 1,2 x 5,39829003 m3 = 6,47794804 m3

Volume clarifier

Perbandingan tinggi silinder dengan diameter tangki (H s : D) = 4:3 V = 1/3 π D3 Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter kerucut (H c : D) = 1:2 V = 1/12 π D2H c , dimana H c = ½ D V = 1/24 π D3 Maka volume clarifier = Vsilinder + Vtutup = 3/8 π D3 6,47794804 = 1,1775 D3 D = 1,76532843 m Maka, diameter clarifier = 1,76532843 m, H s = (4/3) x D = 2,35377124 m Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter clarifier (H h : D) = 1: 2 Diameter tutup = diameter tangki = 1,76532843 m  1,76532843 m  Tinggi tutup =   = 0,88266421 m 2  

Tinggi total clarifier = 2,35377124 m + 0,88266421 m = 3,23643545 m

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = ρ x g x h = 995,72780746 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 5 m = 48,79066257 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 48,79066257 kPa + 101,325 kPa = 150,11566257 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka,

P design = (1,05) (150,11566257) kPa = 157,62144569 kPa

Joint efficiency

= 0,8


Jenis sambungan

= Single welded butt joints


Allowable stress

= 12.650 psia = 87.218,714 kPa


Faktor korosi

= 0,125 in/tahun


Tebal shell tangki: t= =

PD x Cn 2SE − 1,2P (157,62144569 kPa) (1,76532843 m)(39,37in/m) + (0,125 x 10) = 1,32860780 in 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(157,62144569 kPa) Tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in

(Brownell dkk,1959)

Daya Clarifier P = 0,006 D2 dimana:

(Ulrich, 1984)

P = daya yang dibutuhkan, kW

Sehingga, P = 0,006 × (1,32860780 )2 =0,01869831 kW= 0,02507480 hp Digunakan daya motor 0,05 hp

4. Sand Filter (SF) Fungsi

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

Bentuk

: silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Kondisi operasi

: Temperatur = 30°C Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 5.374,81363664 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3

Faktor keamanan

= 20 %

(Perry dkk, 1997)

Sand filter dirancang untuk penampungan 1/4 jam operasi. Sand filter dirancang untuk volume bahan penyaring 1/3 volume tangki Perhitungan: a. Volume tangki = 5.374,81363664 kg/jam × 0,25 jam = 1.34953339 m3 3 995,50 kg/m

Volume air, V a

=

Volume tangki

= 1,2 × 1,34953339 m3 = 1,61944007 m3

b. Diameter tangki ∼

Volume silinder tangki (V s )

Hs

½D

Vs =

............................................................... (Brownell, 1959)

Perbandingan tinggi silinder dengan diameter tangki (H s : D) = 4 : 3 Vs = ∼ Volume ellipsoidal (Ve) He

½D

Perbandingan tinggi ellipsoidal dengan diameter tangki (H e : D) = 1:4 Ve =

................................................................................ (Perry, 2008)

∼ Volume tangki (V) V = V s + 2V e = 1,61944007 m3 = 1,309 D3  12V  D =   5π 

c.

1

3

= 1,07369804 m

= 42,27149164 in

H s = (4/3) × D = 1,43159738 m

= 56,36198886 in

Diameter ellipsoidal = diameter tangki = 1,07369804 m Tinggi tutup

 1,07369804 m  =  = 0,26842451 m 4  

Tinggi total tangki

= 1,43159738 + (2 × 0,26842451 m) =1,96844640 m

Tinggi penyaring

= 1/4 × 1,96844640 m

= 0,49211160 m

Tinggi air dalam tangki = 3/4 × 1,96844640 m

d.

= 1,47633480 m

Tebal tangki Tekanan hidrostatik : P = ρ × g × h = 995,50 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,47633480 = 14,40557891 kPa Tekanan operasi : P operasi = 101,325 kPa P total = 101,325 kPa + 14,40557891 kPa = 115,73057891 kPa Faktor keamanan : 5 % P design

= (1,05) (115,73057891 kPa) = 121,51710786 kPa

Joint efficiency

= 0,8

(Brownell dkk,1959)

Jenis sambungan


(Brownell dkk,1959)

Allowable stress

= 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dkk,1959)

Umur tangk (n) = 10 tahun Faktor korosi (C)

= 0,125 in/tahun

(Brownell dkk,1959)

Tebal shell tangki: t=

PD + Cn 2SE − 1,2P

(121,51710786 kPa) (1,07369804 m)(39,37in/m) + (0,125)(10) 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(121,51710786 kpa) = 1,28684761 in =

Tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1,5 in.

5.

Tangki Utilitas Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 grade C

Kondisi operasi


-

= 1 atm

Tangki Utilitas -01 (TU-01)

Fungsi

: menampung air sementara untuk didistribusikan ke

unit lain Jumlah

: 1 unit

Laju massa air

= 5.374,81363664 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3 (Perry dkk, 1997)

Kebutuhan perancangan

= 6 jam

Faktor keamanan

= 20 %

Perhitungan: a. Volume tangki 5.374,81363664 kg/jam × 6 jam = 32,38880144 m3 3 995,68 kg/m Volume tangki, V t = 1,2 × 32,38880144 m3 = 38,86656173 m3

Volume air, Va =

b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3 1 πD 2 H 4 1 3  38,86656173 m 3 = πD 2  D  4 2  3 38,86656173 m 3 = πD 3 8 V =

Maka, D = 3,20778365 m H = 4,81167547 m Tinggi air dalam tangki =

32,38880144 m 3 x 4,81167547 m = 4,00972956 m 38,86656173 m 3

c. Tebal tangki Tekanan hidrostatik P = ρxgxh = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,00972956 m = 39,12559377 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 39,12559377 kPa+ 101,325 kPa = 140,45059377 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design

= (1,05) (140,45059377) = 147,47312346 kPa

Joint efficiency

= 0,8

Jenis sambungan

= Single welded butt joints (Brownell dkk, 1959)

(Brownell dkk,1959)

Allowable stress

= 12,650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dkk,1959)

Faktor korosi (n)

= 0,125 in/tahun

Umur tangki

= 10 tahun


PD + Cn 2SE − 1,2P (147,47312346 kPa) (2,08447319 m)(39,37in/m) + (0,125)(10) = 1,38363025 in 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(147,47312346 kpa)

Tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in (Brownell dkk,1959)

-

Tangki Utilitas - 02 (TU-02) Fungsi

: menampung air untuk didistribusikan ke domestik

Jumlah

: 1 unit

Kebutuhan perancangan : 24 jam

Analog perhitungan Tangki Utilitas (TU-1) diperoleh: Nama

Volume tangki

tangki

3)

Tangki

TU-02

Diameter

(m

Tebal shell Tinggi tangki (m)

(m)

136,06781295 4,87077606

7,30616409

tangki ( in )

1,48225355

6. Penukar Kation/Cation Exchanger (CE) Fungsi

: Mengurangi kesadahan air

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Jumlah

: 1 unit



= 1 atm

Laju massa air

= 212,52832875 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3 (Perry dkk, 1997)

Tebal shell tangki tang digunakan

1,5

Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan

= 20 %

Perhitungan: a. Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: a. Diameter penukar kation

= 2 ft = 0,60960 m

o Luas penampang penukar kation

= 3,14 ft2

o Tinggi resin dalam cation exchanger = 2,5 ft = 0,76200 m Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3,0 ft = 0,91440 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,60960 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H

= 4:1

1 x(0,60960 m) = 0,15240 m 4

Tinggi tutup

=

Tinggi tangki total

= 0,91440 + 2( 0,15240 ) = 1,21920 m

b. Tebal tangki Tekanan hidrostatis P = ρxgxh = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,76200 m = 7,43533997 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 7,43533997 kPa+ 101,325 kPa = 108,76033997 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design

= (1,05) (108,76033997) = 114,19835697 kPa

Joint efficiency

= 0,8

(Brownell dkk,1959)

Jenis sambungan



Allowable stress


Faktor korosi

= 0,125 in/tahun

Umur tangki

= 10 tahun

Tebal shell tangki:

t= =



7. Penukar Anion/Anion Exchanger (AE) Fungsi

: Mengurangi kesadahan air

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Jumlah

: 1 unit



= 1 atm

Laju massa air

= 212,52832875 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3

(Perry dkk, 1997)


= 20 %

Perhitungan a. Ukuran Anion Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: a. Diameter penukar kation

= 2 ft = 0,60960 m

o Luas penampang penukar kation

= 3,14 ft2

o Tinggi resin dalam cation exchanger = 2,5 ft = 0,76200 m Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3,0 ft = 0,91440 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,60960 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H 1 x(0,60960 m) = 0,15240 m 4

Tinggi tutup

=

Tinggi tangki total

= 0,76200 + 2( 0,15240 ) = 0,9144 m

= 4:1

b. Tebal tangki Tekanan hidrostatis P = ρxgxh = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,76200 m = 7,43533997 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 7,43533997 kPa+ 101,325 kPa = 108,76033997 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design

= (1,05) (108,76033997) = 114,19835697 kPa

Joint efficiency

= 0,8

(Brownell dkk,1959)

Jenis sambungan



Allowable stress


Faktor korosi

= 0,125 in/tahun

Umur tangki

= 10 tahun




8. Tangki Pelarutan Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Kondisi operasi


= 1 atm

Jenis pengaduk

: flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

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

; E/Da = 1 ; L/Da = 1/4 ; Da = 1/5

; 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

- Tangki Pelarutan Alum [Al 2 (SO 4 ) 3 ] (TP-01) Fungsi

: Membuat larutan alum [Al 2 (SO 4 ) 3 ]

Al 2 (SO 4 ) 3 yang digunakan

= 50 ppm

Al 2 (SO 4 ) 3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat) Laju massa Al 2 (SO 4 ) 3

= 0,26874068 kg/jam

Densitas Al 2 (SO 4 ) 3 30 %

= 1363 kg/m3 = 85,0898 lb m /ft3 (Perry dkk, 1999)


= 5 hari

Faktor keamanan

= 20 %

Perhitungan: a. Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

0,26874068 kg/jam × 24 jam/hari × 5 hari 0,3 × 1363 kg/m 3

= 0,07886740 m3 Volume tangki, V t = 1,2 × 0,07886740 m3 = 0,09464089 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 1 1 πD 2 H 4 1 0,09464089 m 3 = πD 2 D 4 1 0,09464089 m 3 = πD 3 4 V=

Maka: D = 0,49401073 m ; H = 0,49401073 m

Tinggi cairan dalam tangki

=

0,07886740 x 0,49401073 0,09464089

= 0,41167561 m b. Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P = ρx g x h = 1363 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,41167561 m = 5,49891574 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 5,49891574 kPa + 101,325 kPa = 106,82391574 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design

= (1,05) (106,82391574 kPa ) = 112,16511153 kPa

Joint efficiency

= 0,8

(Brownell dkk,1959)

Jenis sambungan



Allowable stress

= 12650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dkk,1959)

Faktor korosi

= 0,125 in/tahun

Umur tangki

=10 tahun



Tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in

(Brownell dkk,1959)

c. Daya pengaduk Jenis pengaduk

: flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,49401073 m = 0,16467024 m = 0,54025013 ft E/Da = 1

; E = 0,16467024 m

L/Da = 1/4 ; L = 1/4 x 0,16467024m = 0,04116756 m W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,16467024 J/Dt

= 0,03293405 m

= 1/12 ; J = 1/12 x 0,49401073 m = 0,04116756 m

dengan : Dt

= diameter tangki

Da

= diameter impeller

E

= tinggi turbin dari dasar tangki

L

= panjang blade pada turbin

W

= lebar blade pada turbin

J

= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas Al 2 (SO 4 ) 3 30 % = 6,72⋅10-4 lb m /ft⋅detik

( Othmer,

1967) Bilangan Reynold, N Re

N Re

ρ N (D a ) = μ

2

(Geankoplis, 2003)

2 ( 82,8423)(1)(0,54025013 ) =

6,72 ⋅ 10 − 4

= 36.957,09398966

Pada tangki bersekat dengan N Re > 10.000, angka daya tidak bergantung pada angka Reynolds, (McCabe, 1985).

K T .n 3 .D a ρ gc 5

P=

(McCabe, 1985)

K T = 6,30 6,3 (1 put/det) 3 .(0,54025013 ft) 5 (85,0898 lbm/ft 3 ) 1 hp P= x 2 550 ft lbf/det 32,174 lbm.ft/lbf.det = 0,00139420 hp

Efisiensi motor penggerak = 80 %

0,00139420 = 0,00174275 hp 0,8 Maka daya motor yang dipilih 0,05 hp Daya motor penggerak =

- Tangki Pelarutan Soda Abu (Na 2 CO 3 ) (TP-02) Fungsi

: Membuat larutan soda abu (Na 2 CO 3 )

Na 2 CO 3 yang digunakan

= 27 ppm

Na 2 CO 3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat) Laju massa Na 2 CO 3 Densitas Na 2 CO 3 30 %

= 0,14511997 kg/jam = 1327 kg/m3 = 82,8423 lb m /ft3 (Perry dkk,

1999) Viskositas Na 2 CO 3 30 %

= 3,69⋅10-4 lb m /ft⋅detik (Othmer, 1967)


= 5 hari

Analog perhitungan TP-01, ukuran turbin standart yang digunakan; Da E L W J -

= 0,13529696 m = 0,44388225 ft = 0,13529696 m = 0,03382424 m = 0,02705939 m = 0,03382424nm

Tangki Pelarutan Asam Sulfat [H 2 SO 4 ] (TP-03) Fungsi

: Membuat larutan Asam Sulfat [H 2 SO 4 ]

H 2 SO 4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 5 % (% berat) Laju massa H 2 SO 4 Densitas H 2 SO 4 5 %

= 0,22451082 kg/jam = 1061,7 kg/m3 = 66,2801 lb m /ft3 (Perry dkk, 1997)

Viskositas H 2 SO 4 5%

= 0,01200 lb m /ft⋅detik = 17,85797 Cp (Othmer, 1967)

Kebutuhan perancangan = 30 hari

Analog perhitungan TP-01, ukuran turbin standart yang digunakan; Da E L W J -

= 0,55656419 m = 1,82597578 ft = 0,55656419 m = 0,13914105 m = 0,11131284 m = 0,13914105 m

Tangki Pelarutan NaOH (TP-04) Fungsi

: Tempat membuat larutan NaOH

NaOH yang dipakai berupa larutan 50 % (% berat)

(Perry dkk, 1999)

Laju alir massa NaOH = 0,06394791 kg/jam Densitas larutan NaOH 4%= 1518 kg/m3 = 94,7662 lbm/ft3 Viskositas NaOH 4%

= 4,302 . 10-4 lbm/ft.det

Kebutuhan perancangan = 30 hari

(Othmer, 1967)

Analog perhitungan TP-01, ukuran turbin standart yang digunakan; Da E L W J

= 0,15087651 m = 0,49499566 ft = 0,15087651 m = 0,03771913 m = 0,03017530 m = 0,03771913 m

- Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO) 2 ] (TP-05) Fungsi

: Membuat larutan kaporit [Ca(ClO) 2 ]

Ca(ClO) 2 yang digunakan= 2 ppm Ca(ClO) 2 yang digunakan berupa larutan 70 % (% berat) Laju massa Ca(ClO) 2 = 0,01344048 kg/jam Densitas Ca(ClO) 2 70 % = 1272 kg/m3 = 79,4088 lb m /ft3 (Perry dkk, 1997) Viskositas kalporit

= 6,7197⋅10-4 lb m /ft⋅detik

(Othmer, 1967)

Kebutuhan perancangan = 90 hari Analog perhitungan TP-01, ukuran turbin standart yang digunakan; Da E L W J

= 0,12267151 m = 0,40246067 ft = 0,12267151 m = 0,03066788 m = 0,02453430 m = 0,03066788 m Analog perhitungan TP-01,diproleh: Diameter =

Nama Tangki

Volume 3)

tangki (m

Tinggi

Tebal

tangki

( in )

Daya

Tebal digunakan

N Re

Daya

yang

(hp)

digunakan

(m)

(hp)

TP-02

0,05249253 0,40589087 1,25458199

1,5

44.234,54694766 0,00063529

0,05

TP-03

3,65408961 1,66969256 1,30733668

1,5

18.415,86268020 0,59874400

0,05

TP-04

0,07279446 0,45262953 1,26435200

1,5

53.974,12474083 0,00125327

0,05

TP-05

0,03912591 0,36801452 1,27649731

1,5

19.141,04285045 0,00037314

0,05

9.

Deaerator (DE) Fungsi

: Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel dan kondensat bekas

Bentuk

: Silinder horizontal dengan alas dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon SteelSA–285GradeC

Perhitungantemperaturcampurankondensat120oCdengan air 30oC dQ/dt = ΔH o -ΔH i

=7203,15903696

Analog denganperhitungan di atas, diperoleh 374,68783878 ΔH i

= 7203,15903696 (850,11331499/18) + 374,68783878 (212,52832875/18) = 344618,51041662 J.jam-1

dQ/dt = ΔH o – ΔH i = 0 Denganmetodetrial and error, diperolehT 2 = 102,1715 oC Laju massa air

= 1.062,64164374 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3 (Perry dkk, 1997)


= 20 %

Perhitungan:

a. Ukuran tangki Volume air, Vl =

1.062,64164374 kg / jam × 1 jam = 1,06725217 m3 3 995,68 kg / m

Volume tangki, V t = 1,2 × 1,06725217 m3 = 1,28070261 m3

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3 1 πD 2 H 4 1 3  1,28070261 m 3 = πD 2  D  4 2  3 1,28070261 m 3 = πD 3 8 V=

Maka: D = 1,02840093 m ; H = 1,54260139 m Tinggi cairan dalam tangki

=

1,06725217 1,28070261

x1,54260139 = 1,28550116 m

b. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 1,02840093 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1 Tinggi tutup

=

1 x 1,02840093 m = 0,25710023 m 4

(Brownell dkk,1959)

Tinggi tangki total = 1,54260139 + 2( 0,25710023 ) = 1,79970162 m c. Tebal tangki Tekanan hidrostatik P = ρxgxH = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,28550116 m = 12,54348838 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 12,54348838 kPa + 101,325 kPa = 113,86848838 kPa Faktor kelonggaran

= 5%

Maka, P design

= (1,05) (113,86848838 kPa) = 119,56191279 kPa

Joint efficiency

= 0,8

Jenis sambungan


Allowable stress

= 12.650 psia = 87.208,714 kP (Brownell dkk,1959)

Faktor korosi

= 0,125 in/tahun

Umur tangki

=10 tahun

Tebal shell tangki:

(Brownell dkk,1959) (Brownell dkk, 1959)

t= =


Tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in

(Brownell dkk,1959)

10. Ketel Uap (KU-01) Fungsi

: menyediakan uap untuk keperluan proses

Jenis

: water tube boiler

Bahan konstruksi : carbon steel Jumlah

: 1 unit

Data : Uap jenuh : suhu 120°C tekanan 1,9413 bar = 29,0076 Psi Panaslaten saturated steam (120°C)

= 2206,6875 kJ/kg

(Reklaitis, 1983)

Panas sensibel uap120°C –102,1715 oC = 2704,9506 – 2663,9451 = 41,0055 kJ/kg Kebutuhan kalor (H)

=2206,6875 + 41,0055

= 2247,6930 kJ /kg = 966,76285198 Btu/lbm

Kebutuhan uap = 1.062,64164374 kg/jam= 2.343,12482444 lb m /jam Menghitung Daya Ketel Uap W=

34 ,5 × P × 970 ,3 H

dimana: P = daya boiler, hp W = kebutuhan uap, lb m /jam H = Kebutuhan Kalor, Btu/lb m Maka,

P=

966,76285198 × 2.343,12482444 = 67,66907703 hp 34,5 × 970,3

Menghitung Jumlah Tube Luas permukaan perpindahan panas, A = P × 10 ft2/hp = 67,66907703 hp × 10 ft2/hp

= 676,69077032 ft2 Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi: - Panjang tube, L = 12 ft - Diameter tube 3 in - Luas permukaan pipa, a′ = 0,917 ft2/ft

(Kern, 1965)

Sehingga jumlah tube,

Nt =

A 676,69077032 = = 61,49498095 ≈ 62 buah ' 12 × 676,69077032 L×a

11. Pompa Jenis

: pompa sentrifugal

Jenis pipa

: commercial steel

Schedule number : 40 Kondisi operasi

: P = 1 atm T = 30 oC

- Pompa Screening (PU-01) Fungsi

: memompa air dari sungai ke bak pengendapan

Jumlah

: 1 unit

Laju alir massa (F)

= 5.374,81363664 kg/jam

= 3,06065777 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007 cP

= 0,0005 lbm/ft.s

Laju alir volumetrik (Q)

=

5.374,81363664 kg / jam = 0,00149948 m3/s 3 955,68 kg / m × 3600

=

3,06065777 lbm / s 62,1586 lbm / ft 3

= 62,17712829 ft3/s

Desain pompa : Di ,opt

= 0,363 (Q)0,45(ρ)0,13 (Turbulen)

(Timmerhaus, 2004)

= 0,133 (Q)0,36 (ρ)0,18 (Laminar)

(Timmerhaus, 2004)

= 0,363 (0,00149948 m3/s)0,45 ( 955,68 kg/m3)0,13 = 0,04773487 m = 1,87932166 in

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

: 4 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 4,026 in = 0,3355 ft

Diameter Luar (OD)

: 4,5 in


: 0,08835980 ft2

= 0,375 ft

Kecepatan linear, v = Q/A =

62,17712829 ft 3 / s = 0,59938395 ft/s 0,08835980 ft 2

Bilangan Reynold : N Re =

ρ × v × ID µ =

(62,1586 lbm / ft 3 )(0,59938395 ft / s )(0,3355 ft ) 0,0005 lbm/ft.s

= 25.006,80982867 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5, ε/D = 0,00034: f =0,0045 diperoleh melalui Fig. 2.10-3 (Geankoplis,2003) Friction loss :

 A2  v 2   1 Sharp edge entranee, h c = 0,5 1 − A 1  2α  0,59938395 2 = 0,5 (1 − 0) = 0,00307070 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 )

2 elbow 90° ,

h f = n.Kf.

v2 2.g c

= 2(0,75)

1 check valve ,

h f = n.Kf.

v2 2.g c

= 1(2,0)

Pipa lurus 70 ft ,

F f = 4f

0,59938395 2 = 0,00837465 ft.lbf/lbm 2(32,174)

0,59938395 2 = 0,01116619 ft.lbf/lbm 2(32,174)

∆L.v 2 D.2.g c

=4(0,0045)

(70)(. 0,59938395 )2 = 0,02096782ft.lbf/lbm (0,13416667 ).2.(32,174)

h ex

 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c 

2

1 Sharp edge exit,

= (1 − 0) Total friction loss : ∑ F

0,59938395 2 = 0,00558310 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174)

= 0,04916246 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli :

(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,2003)

dimana : v 1 = v 2 P1 = P2 ∆Z = 50 ft maka : 0+

32,174 ft / s 2 (50 ft ) + 0 + 0,04916246 ft.lbf / lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2 Ws = -50,04916246 ft.lbf/lbm

Effisiensi pompa , η = 80 % = - η x Wp

Ws

-50,04916246 = -0,8 x Wp Wp

= 62,56145307 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P =

W p Qρ 550 ft.lbf / s

= 62,56145307 ×1,02842976 x62,1586 x

1 hp 550 ft.lbf / s

= 0,37457140 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 0,5 hp

- Pompa Sedimentasi (PU-02) Fungsi

= memompa air dari bak pengendapan ke klarifier

Laju alir massa (F) = 5.374,81363664 kg/jam Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 3,06065777 lbm/s = 62,1586 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007 cP

= 0,0005 lbm/ft.s

- Pompa Klarifier (PU-03) Fungsi

: memompa air dari klarfier ke tangki filtrasi

Laju alir massa (F)

= 5.374,81363664 kg/jam

= 3,06065777 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007 cP

= 0,0005 lbm/ft.s

- Pompa Sand Fiter (PU-04) Fungsi

: memompa air dari tangki filtrasi ke tangki utilitas TU-01

-

Laju alir massa (F)

= 5.374,81363664 kg/jam

= 3,06065777 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007 cP

= 0,0005 lbm/ft.s

Pompa Utilitas (PU-05) Fungsi

: memompa air dari tangki utilitas TU-01 ke tangki kation

Laju alir massa (F)

= 212,52832875 kg/jam

= 0,12102308 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,17712829 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007cP

= 0,0005 lbm/ft.s

- Pompa H 2 SO 4 (PU-06) Fungsi

: memompa air dari tangki pelarutan H 2 SO 4 ke tangki kation

Laju alir massa (F) Densitas H 2 SO 4 (ρ)

= 0,22451082 kg/jam = 1061,7 kg/m3

= 0,00012785 lbm/s =

=17,86 cP

= 0,012001 lbm/ft.s

66,29987lbm/ft3 Viskositas H 2 SO 4 (µ)

- Pompa cation exchanger (PU-07) Fungsi

: memompa air dari tangki kation ke tangki anion

Laju alir massa (F)

= 212,52832875 kg/jam

= 0,12102308 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,17712829 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007cP

= 0,0005 lbm/ft.s

- Pompa Anion Exchanger (PU-08) Fungsi

: memompa air dari tangki kation ke deaerator

Laju alir massa (F)

= 212,52832875 kg/jam

= 0,12102308 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,17712829 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007cP

= 0,0005 lbm/ft.s

- Pompa Utilitas (PU-09) Fungsi

: memompa air dari tangki Utilitas (TU-01) ke Unit Refrigrator

Laju alir massa (F)

= 458,11864122 kg/jam = 0,26087312 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,17712829 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007cP

= 0,0005

lbm/ft.s


: memompa air dari tangki Utilitas (TU-01) ke tangki Utilitas (TU-02)

Laju alir massa (F)

= 804,16667 kg/jam

= 0,45792824 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,17712829 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007cP

= 0,0005

lbm/ft.s


: memompa air dari tangki Utilitas (TU-02) ke Domestik

Laju alir massa (F) Densitas air (ρ)

= 4.704,16666667 kg/jam = 0,45792824 lbm/s = 955,68 kg/m3 = 62,17712829 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007cP

=

0,0005

lbm/ft.s


: memompa air dari Unit Refrigarator sebagai Air Pendingin

Laju alir massa (F)

= 12.577,03888053 kg/jam = 7,16192492 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,17712829 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007cP

= 0,0005

lbm/ft.s

- Pompa Deaerator (PU-13) Fungsi

: memompa air dari Deaerator Menuju ketel Uap

Laju alir massa (F)

= 1.062,64164374 kg/jam = 0,60511538 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,17712829 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 0,8007cP

= 0,0005

lbm/ft.s

- Pompa Kaporit (PU-14) Fungsi

: memompa Kaporit dari Tangki kaporit Menuju

Tangki Utilitas (TU-2)

-

-

-

Laju alir massa (F)

= 0,00229762kg/jam

= 1,30837 x 10-6 lbm/s

Densitas (ρ)

= 1272 kg/m3

= 79,43245540 lbm/ft3

Viskositas (µ)

= 6,7197 x 10-4 cP

= 0,00000045 lbm/ft.s

Pompa Alum (PU-15) Fungsi

: memompa alum dari tangki Alum ke Clarifier

Laju alir massa (F)

= 0,26874068 kg/jam =0,000153033 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 1363 kg/m3

= 85,11512319 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 1cP

= 0,00067 lbm/ft.s

Pompa Soda Abu (PU-16) Fungsi

: memompa soda abu dari tangki ke Clarifier

Laju alir massa (F)

= 0,14511997 kg/jam = 8,26378 x10-5 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 1327 kg/m3

= 82,86703483 lbm/ft3

Viskositas air (µ)

= 3,69 x 10-4 cP

= 2,47 x 10-7 lbm/ft.s

Pompa NaOH (PU-17) Fungsi

: memompa air dari tangki pelarutan NaOH ke tangki anion

Laju alir massa (F)

= 0,06394791 kg/jam

= 0,00003641 lbm/s

Densitas NaOH (ρ)

= 1518 kg/m3

= 94,79439252 lbm/ft3

Viskositas NaOH (µ)

=0,64 cP

= 0,00043 lbm/ft.s

- Pompa Bahan Bakar (PU-18) Fungsi

: memompa bahan bakar solar menuju Generator

Laju alir massa (F) Densitas Solar (ρ)

= 98,32769198 kg/jam = 890,0712 kg/m3

= 0,05599216 lbm/s = 55,58218624 lbm/ft3

Viskositas Solar (µ)

=0,64 cP

= 0,00043 lbm/ft.s

- Pompa Bahan Bakar (PU-19) Fungsi

: memompa bahan bakar solar menuju Ketel Uap

Laju alir massa (F)

= 68,93973979 kg/jam

= 0,03925735lbm/s

Densitas Solar (ρ)

= 890,0712 kg/m3

= 55,58218624 lbm/ft3

Viskositas Solar (µ)

=0,64 cP

= 0,00043 lbm/ft.s

Analog Perhitungan PU-02, maka diperoleh: Daya

Laju Alir

D optimum

Pompa

(kg/jam)

(in)

PU – 02

5.374,81363664

1,87932166

4,026 0,59938395

0,22483168

0,25

PU – 03

5.374,81363664

1,87932166

4,026 0,59938395

0,22483168

0,25

PU – 04

5.374,81363664

1,87932166

4,026 0,59938395

0,22483168

0,25

PU – 05

212,52832875

0,43921297

1,61 0,14820209

0,01479837

0,05

PU – 06

0,22451082

0,12490167

0,364 0,00287238

0,00000938

0,05

PU – 07

212,52832875

0,43921297

1,61 0,14820209

0,00591992

0,05

PU – 08

212,52832875

0,43921297

1,61 0,14820209

0,00887971

0,05

PU – 09

458,11864122

0,62055127

1,61 0,31945924

0,03191291

0,05

PU – 10

4.704,16666667

1,76992474

4,026 0,52459531

0,32780798

0,5

PU – 11

4.704,16666667

1,76992474

4,026 0,52459531

0,32780798

0,5

PU – 12

12.577,03888053

2,75516660

4,026 1,40255566

0,88129274

1,25

PU – 13

10.62,64164374

0,90617413

4,026 0,11850278

0,07398610

0,25

PU – 14

0,01344048

0,04387577

0,364 0,00014353

0,00000037

0,05

PU – 15

0,26874068

0,12739545

0,269 0,00490390

0,00001123

0,05

ID (in)

V (ft/s)

Daya (hp)

standar (hp)

PU – 16

0,14511997

0,10254350

0,364 0,00148547

0,00000606

0,05

PU – 17

0,06394791

0,07451980

0,364 0,00057222

0,00000267

0,05

PU – 18

98,32769198

0,32182822

1,61 0,07670230

0,00684587

0,05

PU – 19

68,93973979

0,27430349

1,61 0,05377769

0,00479975

0,05

12. Unit Refigerasi (UR) Fungsi

: mendinginkan air dari menara pendingin dari temperatur 300C menjadi 100C

Jenis

: Single stage mechanical refrigeration cycle

Bahan konstruksi : carbon steel Data : Suhu air masuk unit pendingin = 300C = 860F Suhu air keluar unit pendingin =10°C = 50°F Refrigerant yang dipakai : 1,1,1,2-tetrafluoroetana (CH 2 FCF 3 ) (R-134a)

Kondensor

expansion valve

Kompresor

Chiller Gambar LD.2 Siklus unit pendinginan Asumsi: kondensor dan evaporator (chiller) memungkinkan Δt minimum = 10oF Laju air = 12.577,03888053 kg/jam Entalpi air pada 1 atm : 283

o

H air (10 C) =

∫ Cp Air dT = 4,195 (283-298) = -62,925 kJ/kg

(Geankoplis,

298

2003) 303

H air (30oC) =

∫ Cp Air dT

298

2003) Qc

= m . ΔH

= 4,181 (303-298) = 20.905 kJ/kg

(Geankoplis,

= (12.577,03888053 kg/jam) (20,905 kJ/kg – (-62,925) kJ/kg) = 1.054.333,16935483 kJ/jam × Qc

1 btu/jam 1,05506 kJ/jam

= 999.311,10017898 btu/jam

Asumsi : kondensor dan chiller memungkinkan ΔT minimum = 100F untuk perpindahan panas. Air pendingin pada kondensor tersedia pada 86oF. Suhu keluar chiller (T2) = 50 + 10 = 60oF Tekanan keluar chiller (P2) = 72,087 lbf/in2 (Smith dkk, 2005) Entalpi uap (H 2 ) = 111,376 btu/lbm (Smith dkk, 2005) Entropi uap (S 2 ) = 0,22054 btu/lbm.R (Smith dkk, 2005) T keluar kondensor (T4) = 86 + 10 = 96oF P keluar kondensor (P4) = 130,67 lbf/in2 (Smith dkk, 2005) Entalpi cair (H 4 ) = 43,5318 btu/lbm (Smith dkk, 2005) Net Refrigerant Effect : RE = H 2 – H 4 = (111,376 - 43,5318) btu/lbm = 67,8442 btu/lbm Apabila tahap kompresi bersifat isentropis, S 3 ’ = S 2 = 0,22054 btu/lbm.R pada entropi ini dan P = 130,67lbf/in2, diperoleh harga H 3 ’ = 118 btu/lbm (Smith dkk, 2005). Sehingga, (ΔH)S = H 3 ’ – H 2 = (118 - 111,376) btu/lbm = 6,624 btu/lbm Untuk efisiensi kompresor 80% maka, H3 – H2 =

(∆H)s 6,624 = = 8,280 btu/lbm η 0,8

Karena proses ekspansi bersifat isentalpi (H 1 = H 4 ), maka cycle coefficient of performance (COP) dapat dihitung sebagai berikut : COP =

H 2 - H 1 111,376 − 43,5318 = = 8,1937 H3 - H2 8,280

Laju sirkulasi refrigerant :

laju sirkulasi refrigrant =

Qc 999.311,10017898 btu/jam = 67,8442 btu/lbm H 2 - H1

= 14.729,49935557 lbm/jam = 32.478,54607903 kg/jam

13. Tangki Bahan Bakar (TB) Bentuk


Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 grade C

Kondisi operasi


= 1 atm

- Tangki Bahan Bakar Ketel Uap (TB-01) Fungsi

: menampung bahan bakar Ketel Uap

Jumlah

: 1 unit

Laju massa solar

= 68,93973979 kg/jam

Densitas solar

= 890,07120 kg/m3 (Perry dkk, 1997)


= 30 hari = 720 jam

= 20 %

Faktor keamanan Perhitungan: a. Volume tangki Volume air, Va =

68,93973979 kg/jam × 720jam = 55,76701352 m3 890,07120 kg/m 3

Volume tangki, V t = 1,2 × 55,76701352 m3 = 66,92041623 m3 c. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3 1 πD 2 H 4 1 3  66,92041623 m 3 = πD 2  D  4 2  3 66,92041623 m 3 = πD 3 8 V =

Maka, D = 3,84473053 m ; H = 5,76709579 m

Tinggi solar dalam tangki =

55,76701352 m 3 x 5,76709579 m 66,92041623 m 3

= 4,80591316 m c. Tebal tangki Tekanan hidrostatik P = ρxgxh = 890,0712 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,80591316 m = 41,92052794 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 41,92052794 kPa+ 101,325 kPa = 143,24552794 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design

= (1,05) (143,24552794) = 150,40780433 kPa

Joint efficiency

= 0,8

Jenis sambungan

= Single welded butt joints (Brownell dkk, 1959)

Allowable stress


Faktor korosi

= 0,125 in/tahun

Umur tangki

= 10 tahun

Tebal shell tangki

:

t= =

(Brownell dkk,1959)


Tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in (Brownell dkk,1959)

-

Tangki Bahan bakar Generator (TB-02) Fungsi

: menampung bahan bakar generator

Jumlah

: 1 unit

Laju massa solar

= 98.18409 kg/jam

Densitas solar

= 890,07120 kg/m3 (Perry dkk, 1997)

Kebutuhan perancangan = 15 hari = 360 jam

Analog perhitungan pada tangki bahan bakar ketel uap : Nama

Volume tangki

TB-02

Tinggi tangki

tangki

3)

Tangki

Tebal shell

Diameter

(m

(m)

(m)

47,72378090

3,43498340

tangki ( in )

4,29372925

Tebal shell tangki tang digunakan

1,39138865

1,5

14. Pompa Limbah (PL-01) Fungsi

: Memompa cairan limbah dari bak penampungan ke bak pengendapan awal

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Laju alir massa (F)

= 285,80246977 kg/jam

= 0,16274863 lbm/s

Densitas air limbah (ρ) = 1165,60803120 kg/m3

= 72,78860688 lbm/ft3

Viskositas

= 0,00226097 lbm/ft.s

air (µ) = 3,36428402 cP

285,80246977 kg / jam = 0,00006811 m3/s 3 72,78860688 kg / m × 3600

Laju alir volumetrik (Q)=

=

0,16274863 lbm / s 72,78860688 lbm / ft 3

= 0,00240563 ft3/s

Desain pompa : Di ,opt

= 0,363 (Q)0,45(ρ)0,13 (Turbulen)

(Timmerhaus, 2004)

= 0,133 (Q)0,36 (ρ)0,18 (Laminar)

(Timmerhaus, 2004)

= 0,363 (0,00006811 m3/s)36 (1165,60803120 kg/m3)0,18 = 0,04091118 m = 1,61067321 in

Dari Appendiks A.5 (Geankoplis, 2003), dipilih pipa commercial steel : 1 in 2

Ukuran nominal

:1

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 1,61 in = 0,13416667 ft

Diameter Luar (OD)

: 1,9 in


: 0,01413055 ft2

= 0,15833333 ft

Kecepatan linear, v = Q/A =

0,00240563 ft 3 / s = 0,17024357 ft/s 0,01413055 ft 2

Bilangan Reynold : N Re =

ρ × v × ID µ

=

(72,78860688 lbm / ft 3 )(0,17024357 ft / s )(0,13416667 ft ) 0,00226097 lbm/ft.s

= 735,33246679 (Laminar) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5, ε/D = 0,00034: f =16/Nre = 0,02175887. Friction loss :

 A  v2 1 Sharp edge entranee, h c = 0,5 1 − 2  A1  2α  = 0,5 (1 − 0 )

2 elbow 90° ,

hf

0,17024357 2 = 0,00024772 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 )

v2 = n.Kf. 2.g c =2(0,02175887)

1 check valve ,

h f = n.Kf.

0,17024357 2 =0,00067561 ft.lbf/lbm 2(32,174 )

v2 2.g c

0,17024357 2 = 1(2,0) = 0,00090082 ft.lbf/lbm 2(32,174 ) Pipa lurus 70 ft ,

F f = 4f

∆L.v 2 D.2.g c

= 4(0,02742)

(70)(. 0,17024357 )2 (0,13416667 ).2.(32,174)

= 0,00876555 ft.lbf/lbm 2

1 Sharp edge exit,

 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c 

h ex = (1 − 0 )

Total friction loss : ∑ F

0,17024357 2 = 0,00045041 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 )

= 0,01104011 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli :

(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,2003)

dimana : v 1 = v 2 P1 = P2 ∆Z = 50 ft maka : 32,174 ft / s 2 (50 ft ) + 0 + 0,01104011 ft.lbf / lbm + Ws = 0 0+ 32,174 ft.lbm / lbf .s 2 Ws = -50,01104011 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η = 80 % Ws

= - η x Wp

-50,01104011 = -0,8 x Wp Wp

= 62,51380014 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = (W p Q ρ )/550 = 0,00240563 × 62,51380014 x72,78860688 x

1 hp 550 ft.lbf / s

= 0,01990244 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/4 hp

Analog perhitungan PL-01, diperoleh: Pompa

Jenis

Bahan Konstruksi

Daya (hp)

PL – 02

Pompa Sentrifugal

Commercial steel

¼

PL – 03

Pompa Sentrifugal

Commercial steel

¼

PL – 04

Pompa Sentrifugal

Commercial steel

¼

PL – 05

Pompa Sentrifugal

Commercial steel

¼

LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI

Dalam rencana pra rancangan pabrik Dietanolamida digunakan asumsi sebagai berikut: Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Kapasitas maksimum adalah 11.000 ton/tahun. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchasedequipment delivered (Peters et al., 2004). Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dolar terhadap rupiah adalah : US$1=Rp 9.325,-(www. kurs dollar.htm).

1. Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment) 1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)

Biaya Tanah Lokasi Pabrik Luas tanah seluruhnya

= 10.250 m2

Menurut keterangan masyarakat setempat, biaya tanah pada lokasi pabrik berkisar Rp 500.000/m2. Harga tanah seluruhnya

= 20671 m2× Rp500.000/m2= Rp 10,335,500,000 ,-

Biaya perataan tanah diperkirakan 5% Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp 10,335,500,000,- = Rp 516,775,000 ,Maka total biaya tanah (A) adalah Rp 10,852,275,000 ,-

Harga Bangunan dan Sarana Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya No

Nama Bangunan

Luas (m2)

Harga(Rp/m2)

Jumlah (Rp)

1

Pos keamanan

30

500.000

15.000.000

2

Areal bahan baku

220

750.000

165.000.000

3

Parkir

250

75.000

18.750.000

4

Taman

1.886

75.000

141.450.000

5

Perumahan karyawan

6.200

1.500.000

9.300.000.000

6

Ruang control

100

2.500.000

250.000.000

7

Areal proses

3500

3.500.000

12.250.000.000

8

Areal produk

100

2.500.000

250.000.000

9

Perkantoran

250

1.500.000

375.000.000

10

Laboratorium

100

1.500.000

150.000.000

11

Poliklinik

75

1.000.000

75.000.000

12

Kantin

80

1.500.000

120.000.000

13

Tempat ibadah

50

1.000.000

50.000.000

14

Gudang peralatan

80

1.500.000

120.000.000

15

Bengkel

100

1.000.000

100.000.000

16

Unit pemadam kebakaran

50

1.000.000

50.000.000

17

Unit pengolahan air

350

3.500.000

1.225.000.000

18

Ruang boiler

150

5.000.000

750.000.000

19

Unit pembangkit listrik

50

3.500.000

175.000.000

20

Unit pengolahan limbah

350

2.500.000

875.000.000

21

Areal perluasan

3.500

100.000

350.000.000

22

Jalan

2.500

100.000

250.000.000

23

Areal antar bangunan

700

100.000

70.000.000

Total

20.671

27.125.200.000

Harga bangunan saja

= Rp 26.295.000.000 ,-

Harga sarana*)

= Rp

Total biaya bangunan dan sarana(B)

= Rp 14.936.750.000,-

475.250.000,-

Perincian Harga Peralatan Harga peralatan yang diimpor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut (Peters et al., 2004) :

dimana: C x

= harga alat pada tahun 2012

C y = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X 1 = kapasitas alat yang tersedia X 2 = kapasitas alat yang diinginkan Ix

= indeks harga pada tahun 2012

Iy

= indeks harga pada tahun yang tersedia

m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat) Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2012 digunakan metode regresi koefisien korelasi (Montgomery, 1992)

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift

No.

Tahun (Xi)

Indeks (Yi)

Xi.Yi

Xi²

Yi²

1

1989

895

1780155

3956121

801025

2

1990

915

1820850

3960100

837225

3

1991

931

1853621

3964081

866761

4

1992

943

1878456

3968064

889249

5

1993

967

1927231

3972049

935089

6

1994

993

1980042

3976036

986049

7

1995

1028

2050860

3980025

1056784

8

1996

1039

2073844

3984016

1079521

9

1997

1057

2110829

3988009

1117249

10

1998

1062

2121876

3992004

1127844

11

1999

1068

2134932

3996001

1140624

12

2000

1089

2178000

4000000

1185921

13

2001

1094

2189094

4004001

1196836

14

2002

1103

2208206

4008004

1216609

Total

27937

14184

28307996

55748511

14436786

Sumber: Tabel 6-2, Peters et,al., 2004 Data :

n = 14

∑Xi = 27937

∑Yi = 14184

∑XiYi = 28307996

∑Xi² = 55748511

∑Yi² = 14436786

Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE – 2, maka diperoleh harga koefisien korelasi: r =

(14) . (28307996) –

(27937)(14184)

[(14). (55748511) – (27937)²] x [(14)(14436786) – (14184)² ]½ ≈ 0,98 = 1 Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier. Persamaan umum regresi linier, Y= a + b ⋅ X dengan:

Y X

= indeks harga pada tahun yang dicari (2009) = 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

(Montgomery, 1992)

a =

ΣYi. ΣXi 2 − ΣXi. ΣXi.Yi n.ΣXi 2 − (ΣXi) 2

Maka : b = 14 .( 28307996) – (27937)(14184)= 53536 14. (55748511) – (27937)²

3185

= 16,8088

a = (14184)( 55748511) – (27937)(28307996) = - 103604228 14. (55748511)

– (27937)²

3185

= -32528,8

Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y = a + b⋅ X Y = 16,809X – 32528,8 Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2012 adalah: Y = 16,809(2012) – 32528,8 Y = 1.290,4879 Perhitungan harga peralatan menggunakan harga faktor eksponsial (m)Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4,Peters et.al., 2004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Peters et.al., 2004). Contoh perhitungan harga peralatan: a. Tangki Penyimpanan RBDPs, (F-110) Kapasitas tangki , X 2 = 171,69544178 m3. Dari Gambar LE.1 berikut, diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X 1 ) 1 m³ adalah (C y ) US$ 6850. Dari tabel 6-4, Peters et al., 2004, faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,57. Indeks harga pada tahun 2002 (I y ) 1103.

Purchased cost, dollar

106

10

Capacity, gal 104 10

105

3

2

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

103

102

10

1

Capacity, m

3

Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage)dan Tangki Pelarutan(Peters et.al., 2004) Indeks harga tahun 2012 (I x ) adalah 1.290,4879. Maka estimasi harga tangki untuk (X 2 ) 171,69544178 m3 adalah : Cx = US$ 6850 x

171,69544178 1

C x =US$ 148,352/unit

0.57

x

1.290,4879 1.103

C x = Rp. 1.383.386.516 /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%

(Peters et,al., 2004).

-

Biaya asuransi

= 1%


-

Bea masuk

= 15 %

(Rusjdi, 2004)

-

PPn

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

PPh

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

Biaya gudang di pelabuhan

= 0,5 %

(Rusjdi, 2004)

-

Biaya administrasi pelabuhan = 0,5 %

(Rusjdi, 2004)

-

Transportasi lokal

= 0,5 %


-

Biaya tak terduga

= 0,5 %


= 43 %

Total

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 %


= 21 %

Total

Tabel LE. 3 Estimasi Harga Peralatan Proses Kode F-110 F-120 F-130 F-160 F-220 F-320 F-360 F-370 M-140 M-150 R-210 H-310 H-330 H-340 E-211 E-312

Unit 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5 1 1 1 1 1

Ket*) I I I I I I I I I I I I I I I I

Harga / Unit 1.383.386.516 1.994.898.632 204.293.285 4.326.533.980 54.986.248 587.081.387 3.395.826.089 2.255.605.813 11.900.851 69.904.105 839.760.161 316.526.603 207.249.947 168.523.645 56.118.209 44.679.151

Harga Total 1.383.386.516 1.994.898.632 204.293.285 4.326.533.980 54.986.248 587.081.387 3.395.826.089 2.255.605.813 11.900.851 69.904.105 4.198.800.804 316.526.603 207.249.947 168.523.645 56.118.209 44.679.151

E-351 V-350

1 1

I I

L-111 L-121 L-131 L-141 L-151 L-161 L-212 L-221 L-311 L-321 L-331 L-341 L-361 L-371

Sub Total Impor 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI 5 NI 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI 1 NI Sub Total Non Impor Total

160.460.075 532.107.117

160.460.075 532.107.117

1.776.840 2.377.382 1.015.000 1.015.000 1.245.271 2.377.382 1.929.581 1.015.000 1.882.866 1.015.000 2.927.187 2.711.161 2.377.382 1.877.475

19.968.882.456 1.776.840 2.377.382 1.015.000 1.015.000 1.015.000 2.377.382 1.929.581 5.075.000 1.882.866 1.015.000 2.927.187 2.711.161 2.377.382 1.877.475 29.372.256 19.998.254.713

Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah Kode

Unit

Ket*)

Harga / Unit

SC CL SF CE AE DE TU-01 TU-02 TP-01 TP-02 TP-03 TP-04 TP-05 KU-01 TB-01 TB-02 UR-01 A.Sludge TS

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

48.056.416 691.039.954 509.934.320 119.158.542 119.158.542 126.559.936 593.184.005 1.211.634.476 27.888.057 19.930.074 223.788.356 24.013.164 16.856.139 209.227.943 808.536.189 666.821.973 414.797.473 2.681.527.531 43.579.941

48.056.416 691.039.954 509.934.320 119.158.542 119.158.542 126.559.936 593.184.005 1.211.634.476 27.888.057 19.930.074 223.788.356 24.013.164 16.856.139 209.227.943 808.536.189 666.821.973 414.797.473 2.681.527.531 43.579.941

Sub Total Impor 10.000.000 2.924.717 2.924.717 2.924.717 2.924.717 1.007.190 1.015.000 1.007.190 1.007.190 1.297.737 2.798.874 2.798.874 3.871.907 1.713.056 1.015.000 1.015.000 1.015.000 1.015.000 1.015.000 1.015.000

8.555.693.031 10.000.000 2.924.717 2.924.717 2.924.717 2.924.717 1.007.190 1.015.000 1.007.190 1.007.190 1.297.737 2.798.874 2.798.874 3.871.907 1.713.056 1.015.000 1.015.000 1.015.000 1.015.000 1.015.000 1.015.000

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 PU-15 PU-16 PU-17 PU-18 PU-19

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI

Harga Total

Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah (Lanjutan) BP

1

NI

25000000

25.000.000

BSA

1

NI

25,000,000

25.000.000

BN

1

NI

25,000,000

25.000.000

PL-01

1

NI

29966312

29.966.312

PL-02

1

NI

29966312

29.966.312

PL-03

1

NI

29966312

29.966.312

PL-04

1

NI

29966312

29.966.312

PL-05

1

NI

29966312

29.966.312

Generator

2

NI

150,000,000

Sub Total Non Impor Total

300.000.000 569.137.448 9.124.830.479

Keterangan*) : I untuk peralatan impor, sedangkan NI untuk peralatan non impor.

Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered) adalah: =

1,43 x (Rp 19,968,882,456+ Rp 8.555.693.031) + 1,21 x (29.372.256+569.137.448)

= Rp 41.514.339.689 ,Biaya pemasangan diperkirakan 39% dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya pemasangan

= 0,39 × Rp 41.514.339.689,= Rp 16,190,592,479 ,-

Harga peralatan + biaya pemasangan (C) : = Rp 41.514.339.689,- + Rp 16,190,592,479,= Rp 57.704.932.167 ,-

1.1.4 Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 26% dari total harga peralatan (Peters et,al., 2004). Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,26 × Rp 41.514.339.689,-

= Rp 10.793.728.319,-

1.1.5 Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 31% dari total harga peralatan (Peters et,al., 2004). Biaya perpipaan (E) = 0,31× Rp 41.514.339.689,= Rp 12.869.445.303,-

1.1.6 Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik 10% dari total harga peralatan (Peters et,al., 2004). Biaya instalasi listrik (F) = 0,1 × Rp 41.514.339.689,= Rp 4.151.433.969,-

1.1.7 Biaya Insulasi Diperkirakan biaya insulasi 9 % dari total harga peralatan (Peters et,al., 2004). Biaya insulasi (G) = 0,09 × Rp 41.514.339.689,=

Rp 3.736.290.572 ,-

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 41.514.339.689,=

Rp 2.075.716.984 ,-

1.1.9 Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 1% dari total harga peralatan (Peters et,al., 2004). Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I ) = 0,01 × Rp 41.514.339.689,= Rp 415.143.397,-

1.1.10 Sarana Transportasi ( J ) Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi No

Jenis Kenderaan

Unit

Tipe

Harga/unit

Total

1

Dewan Komisaris

3

Pajero

361.000.000

108.3000.000

2

Direktur

1

Fortuner

410.600.000

410.600.000

3

Manajer

4

Strada

266.000.000

1.064.000.000

4

Bus Karyawan

2

Bus

150.000.000

300.000.000

5

Truk

4

Truk

200.000.000

800.000.000

6

Mobil Tangki

4

Truck Tangki

244.800.000

979.200.000

7

Mobil Pemasaran

3

Pick up

140.000.000

420.000.000

8

Mobil Pemadam Kebakaran

2

Fire Truck

749.000.000

1.498.000.000

Total

6.554.800.000 (www. Oto.co.id, diakses 12 juli 2012)

Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J = Rp 134,931,990,712,-

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 x Rp 41.514.339.689,- = Rp 2.906.003.778,-

1.2.2

Biaya Engineering dan Supervisi Diperkirakan 32% dari total harga peralatan (Peters et,al., 2004). Biaya Engineering dan Supervisi (B)

= 0,32× Rp 41.514.339.689,= Rp 13.284.588.700,-

1.2.3

Biaya Legalitas Diperkirakan 4% dari total harga peralatan (Peters et,al., 2004). Biaya Legalitas (C) = 0,04× Rp 41.514.339.689,- = Rp 1.660.573.588,-

1.2.4

Biaya Kontraktor

Diperkirakan 19% dari total harga peralatan (Peters et,al., 2004). Biaya Kontraktor (D)= 0,19× Rp 41.514.339.689,- = Rp 7.887.724.541,-

1.2.5

Biaya Tak Terduga Diperkirakan 37% dari total harga peralatan (Peters et,al., 2004). Biaya Tak Terduga (E)

= 0,37 × Rp 41.514.339.689,= Rp 15.360.305.685 ,-

Total MITTL = A + B + C + D + E= Rp 35.100.217.844,Total MIT = MITL + MITTL = Rp 134.931.990.712,- + Rp 41.099.196.292,= Rp 176.031.187.003,-

2.1

Modal Kerja Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (= 90 hari).

2.1

Persediaan Bahan Baku

2.1.1 Bahan baku Proses 1. RBDPs Kebutuhan

= 1.092,769947 kg/jam

Harga

= Rp 5000,-/kg

Harga total

= 90 hari × 24 jam/hari × 1.092,769947 kg/jam x Rp 5000,-

(PT Flora sawita)

= Rp 11.801.915.429 ,2. Dietanolamina Kebutuhan

= 412,6425442 kg/jam

Harga

= Rp 3.326,-/kg

Harga total

= 90 hari × 24 jam/hari × 412,6425442 kg/jam x Rp. 3.326,-

(www.Alibaba.com, 2012)

= Rp 2.964.204.842 ,3. Metanol Kebutuhan = 13,54871241 kg/jam Harga

= Rp. 6.101,-/kg

(www.icis.com, 2012)

Harga total = 24 jam/hari × 13,54871241 kg/jam x Rp. 6.101,= Rp 1.983.880,4. Natrium Metoksida

Kebutuhan = 4.51623747 kg/jam Harga

= Rp. 9.325,-/kg


Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 4.51623747 kg/jam x Rp. 9.325,=

Rp 90.966.055 ,-

5. Dietil Eter Kebutuhan = 2.055,479959 kg/jam Harga

= Rp 5.595,-/kg


Harga total = 24 jam/hari × 2.055,479959 kg/jam x Rp. 5.595,= Rp 276,009,849 ,-

Total kebutuhan bahan baku proses = Rp 15.135.080.056 ,-

2.1.2

Persediaan Bahan Baku Utilitas

1. Alum, Al 2 (SO 4 ) 3 Kebutuhan = 0,26874068 kg/jam Harga

= Rp 3.233,-/kg


Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,26874068 kg/jam× Rp3.233,-/kg = Rp 1.876.866 ,2. Soda abu, Na 2 CO 3 Kebutuhan = 0,14511997 kg/jam Harga

= Rp 4.582,-/kg


Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,14511997 kg/jam × Rp 4.582,-/kg = Rp 1.436.386 ,3. Kaporit Kebutuhan Harga

= 0.01344048 kg/jam = Rp 15.000,-/kg


Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,00229762 kg/jam × Rp 15.000,-/kg = Rp 435.472,4. H 2 SO 4 Kebutuhan = 0.22451082 kg/jam Harga

= Rp1.200,-/kg


Harga total = 90 hari × 0,03774204 kg/jam x 24 jam/hari × Rp 1.200,-/kg = Rp 581.932 ,-

5. NaOH Kebutuhan 0.06394791 kg/jam Harga

= Rp 7.290,-/kg


Harga total = 90 hari × 0,06833907 kg/jam x 24 jam/hari × Rp 7.290,-/kg = Rp 1.006.896,-

6. Solar Kebutuhan = 187.9409346 ltr/jam Harga solar untuk industri = Rp 9.350,-/liter

(PT. Pertamina, 2012)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 118,3748544 liter/jam × Rp. 9.350,-/liter = Rp 3.795.655.114 ,-

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan (90 hari) adalah = Rp 18.936.072.721 ,-

2.2 Kas 2.2.1 Gaji Pegawai Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai Jabatan

Jumlah Gaji/bulan

Total Gaji/bulan

Dewan Komisaris

3

17.500.000

52.500.000

Direktur

1

20.000.000

20.000.000

Staf Ahli

1

8.000.000

8.000.000

Sekretaris

1

4.000.000

4.000.000

Manajer Produksi

1

10.000.000

10.000.000

Manajer Teknik

1

10.000.000

10.000.000

Manajer Umum dan Keuangan

1

10.000.000

10.000.000

Manajer Pembelian dan Pemasaran

1

10.000.000

10.000.000

Kepala Seksi Proses

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Seksi Laboratorium R&D

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Seksi Utilitas

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Seksi Listrik

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Seksi Instrumentasi

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Seksi Keuangan

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Seksi Administrasi

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Seksi Personalia

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Seksi Humas

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Seksi Keamanan

1

3.000.000

3.000.000

Kepala Seksi Pembelian

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Seksi Penjualan

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Seksi Gudang / Logistik

1

5.000.000

5.000.000

Karyawan Proses

33

1.800.000

59400000

Karyawan Laboratorium, R&D

8

1.800.000

14.400.000

Karyawan Utilitas

8

1.800.000

14.400.000

Karyawan Unit Pembangkit Listrik

8

1.800.000

14.400.000

Karyawan Instrumentasi Pabrik

8

1.800.000

14.400.000

Karyawan Pemeliharaan Pabrik

10

1.800.000

18.000.000

Karyawan Umum dan Keuangan

11

1.800.000

19.800.000

Karyawan Pembelian dan Pemasaran

8

1.800.000

14.400.000

Petugas Keamanan

16

1.200.000

19.200.000

Karyawan Gudang / Logistik

8

1.800.000

14.400.000

Dokter

1

4.000.000

4.000.000

Perawat

2

1.600.000

3.200.000

Petugas Kebersihan

6

1.200.000

7.200.000

Supir

5

1.400.000

7.000.000

Total

156

409.700.000

Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp 409.700.000,Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp 1.229.100.000,-

2.2.1 Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai

= 0,2 × Rp 1.229.100.000,= Rp 245.820.000,-

2.2.3. Biaya Pemasaran Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 1.229.100.000,= Rp 245.820.000,-

2.2.4

Pajak Bumi dan Bangunan Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada

Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut: 

Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).



Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU No.20/00).



Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97).



Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp. 30.000.000,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).



Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).

Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut :

Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Dietanolamida Nilai Perolehan Objek Pajak - Tanah

Rp

10,852,275,000

- Bangunan

Rp

27,125,200,000

Total NJOP Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak

Rp 37.977.475.000(Rp.

30.000.000,-)

Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak

Rp 37.947.475.000,-

Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP)

Rp 1.897.373.750,-

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas No. 1. 2. 3. 4.

Jenis Biaya Gaji Pegawai Administrasi Umum Pemasaran Pajak Bumi dan Bangunan

Jumlah (Rp) 1.229.100.000 245.820.000 245.820.000 1.897.373.750 Rp 3.618.113.750

Total 2.3 Biaya Start – Up

Diperkirakan 12 % dari Modal Investasi Tetap (Peters, et,al., 2004). = 0,12 × Rp 176,031,187,003,= Rp 21,123,742,440 ,-

2.4 Piutang Dagang IP × HPT 12

PD =

dimana:

PD IP

= piutang dagang = jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan)

HPT = hasil penjualan tahunan Penjualan : Hasil penjualan Dietanolamida tahunan Kapasitas

= 1.388,888887 kg/jam

Harga

= Rp 23.141/kg

(www.sigma-Aldrich.com, 2012)

= 1924,83 kg/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun x Rp 1388.888887 /kg = Rp 254,553,089,668 ,-

Hasil penjualan Gliserol tahunan Kapasitas

= 108,737372 kg/jam

Harga

= 3.730/kg

(www.alibaba.com, 2012)

= 108,737372 kg/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun x Rp 3.730/kg = Rp 3.212.275.949 ,-

Hasil penjualan total tahunan = Rp 257.765.365.617,-

Piutang Dagang =

3 × Rp 257.765.365.617,12

=

Rp 64,441,341,404,-

Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No.

Jenis Biaya

Jumlah (Rp)

1.

Bahan baku proses dan utilitas

18.936.072.721

2.

Kas

3.

Start up

21.123.742.440

4.

Piutang Dagang

64.441.341.404

3,618,113,750

Total

Rp

108.119.270.316

Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 176.031.187.003,-+ Rp 108.119.270.316,= Rp 284.150.457.319,-

Modal ini berasal dari: -Modal sendiri

= 60 % dari total modal investasi = 0,6 × Rp 284.150.457.319,= Rp 170,490,274,392 ,-

-Pinjaman dari Bank

= 40 % dari total modal investasi = 0,4 x Rp 284.150.457.319,= Rp 113,660,182,928 ,-

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 409.700.000,- = Rp 5.735.800.000,-

3.1.2

Bunga Pinjaman Bank

Bunga pinjaman bank adalah 11,68% dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2012). = 0,1168 × Rp 113,660,182,928,= Rp 13,275,509,366,3.1.3

Depresiasi dan Amortisasi Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa

manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan,

menagih,

dan

memelihara

penghasilan

melalui

penyusutan

(Rusdji,2004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straight line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai dengan Undang-Undang Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Pasal 11 ayat 6 dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.9 Aturan Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Kelompok Harta

Masa

Tarif

Berwujud

(tahun)

(%)

4

2

Beberapa Jenis Harta

I.Bukan Bangunan 1. Kelompok 1

Mesin kantor, perlengkapan, alat perangkat/ tools industri

2. Kelompok 2

8

12,5

Mobil, truk kerja

3. Kelompok 3

16

6,25

Mesin industri kimia, mesin industri

20

5

Bangunan sarana dan penunjang

II. Bangunan Permanen

Sumber : Waluyo, 2000 dan Rusdji,2004 Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol.

D=

P−L n

dimana: D = depresiasi per tahun P = harga awal peralatan L = harga akhir peralatan n = umur peralatan (tahun Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UURI No. 17 Tahun 2000

No.

Komponen

Biaya (Rp)

Umur (tahun)

Depresiasi (Rp)

1

Bangunan

26.295.000.000

20

1.314.750.000

2

Peralatan proses dan utilitas

57.704.932.167

16

3.606.558.260

3

Instrumentrasi dan pengendalian proses

10.793.728.319

4

2.698.432.080

4

Perpipaan

12.869.445.303

4

3.217.361.326

5

Instalasi listrik

4.151.433.969

4

1.037.858.492

6

Insulasi

3.736.290.572

4

934.072.643

7

Inventaris kantor

2.075.716.984

4

518.929.246

8

Perlengkapan keamanan dan kebakaran

415.143.397

4

103.785.849

9

Sarana transportasi

6.554.800.000

8

819.350.000

TOTAL

14.251.097.897

Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan menerapkan taat azas (UU RI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 2000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa

manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak berwujud yang dimaksud (Rusdji, 2004). Untuk masa 4 tahun, maka biaya amortisasi adalah 25% dari MITTL. sehingga : Biaya amortisasi = 0,25 × Rp 41.099.196.292 ,= Rp 10.274.799.073 ,Total biaya depresiasi dan amortisasi = Rp 14.251.097.897,- + Rp 10.274.799.073,= Rp 24.525.896.970 ,3.1.4

Biaya Tetap Perawatan

1. Perawatan mesin dan alat-alat proses Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20%, diambil 5% dari harga peralatan terpasang di pabrik (Peters et,al., 2004). Biaya perawatan mesin

= 0,5 × Rp 57.704.932.167 ,= Rp 2.885.246.608 ,-

2. Perawatan bangunan Diperkirakan 10 % dari harga bangunan (Peters et,al., 2004). = 0,1 × Rp 26.295.000.000 ,= Rp 2.629.500.000 ,3. Perawatan kendaraan Diperkirakan 10 % dari harga kendaraan (Peters et,al., 2004). = 0,1 × Rp 6.554.800.000 ,=

Rp 655.480.000,-

4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10 % dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Peters et al., 2004). = 0,1 × Rp 10.793.728.319,= Rp 1.079.372.832,5. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan (Peters et al., 2004). = 0,1 × Rp 12.869.445.303,= Rp 1.286.944.530,6. Perawatan instalasi listrik

Diperkirakan 10 % dari harga instalasi listrik (Peters et al., 2004). = 0,1 × Rp 4.151.433.969,= Rp 415.143.397 ,7. Perawatan insulasi Diperkirakan 10 % dari harga insulasi(Peters et al., 2004). = 0,1 × Rp 3.736.290.572,= Rp 373.629.057,8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10 % dari harga inventaris kantor (Peters et al., 2004). = 0,1 × Rp 2.075.716.984 ,= Rp 207.571.698 ,9. Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 10 % dari harga perlengkapan kebakaran (Peters et al., 2004). = 0,1 × Rp 415.143.397,= Rp 41.514.340,-

Total biaya perawatan = Rp 9.574.402.463 ,-

3.1.5

Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost) Biaya tambahan industri ini diperkirakan 20% dari modal investasi tetap (Peters et,al., 2004). Plant Overhead Cost = 0,2 x Rp 176.031.187,003 ,= Rp 35.206.237.401,-

3.1.6

Biaya Administrasi Umum Biaya administrasi umum selama 3 bulan adalah Rp 983.280.000 ,Biaya administrasi umum selama 1 tahun

= 4 ×Rp 983.280.000,= Rp 3.933.120.000 ,-

3.1.7

Biaya Pemasaran dan Distribusi Biaya pemasaran selama 3 bulan adalah Rp 983.280.000,Biaya pemasaran selama 1 tahun = 4 × Rp 983.280.000,-

= Rp 3.933.120.000,Biaya distribusi diperkirakan 50% dari biaya pemasaran, sehingga : Biaya distribusi

= 0,5 x Rp 983.280.000,= Rp 491.640.000,-

Biaya pemasaran dan distribusi = Rp 1.474.920.000,-

3.1.8

Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan Diperkirakan 5% dari biaya tambahan industri (Peters et,al., 2004). = 0,05 x Rp 35.206.237.401,= Rp 1.760.311.870,-

3.1.9

Hak Paten dan Royalti Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Peters et,al., 2004). = 0,01 x Rp 176.031.187.003 ,= Rp 1.760.311.870 ,-

3.1.10 Biaya Asuransi dan Jaminan Sosial Tenaga Kerja. 1. Biaya asuransi pabrik adalah 3,1 persen dari modal investasi tetap langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2007). = 0,0031 × Rp Rp 108.177.746.088,= Rp 335.351.012,2. Biaya asuransi tenaga kerja. Premi asuransi = Rp. 100.000,-/tenaga kerja (PT. Prudential Life Assurance, 2012) Maka biaya asuransi tenaga kerja = 156 orang x Rp. 100.000,-/orang = Rp 15.600.000,3. Biaya jaminan hari tua tenaga kerja Biaya untuk jaminan hari tua tenaga kerjaadalah 3,7% ditanggung perusahaan dan 2 % dari tenaga kerja ( PT Jamsostek, 2012 ) = 0,037 x 5.735.800.000 = 212.224.600

Total Biaya Asuransi dan Jaminan sosial tenaga kerja = Rp 537.349.003

3.1.11 Pajak Bumi dan Bangunan Pajak Bumi dan Bangunan adalah Rp 1.897.373.750 ,-

Total Biaya Tetap (Fixed Cost) = Rp 95.079.845.590,-

3.2 Biaya Variabel 3.2.1

Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari adalah Rp 18,936,072,721,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun = Rp 18,936,072,721,-x

330

/ 90

= Rp 69,432,266,644 ,3.2.2

Biaya Variabel Tambahan

1. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 10 % dari biaya variabel bahan baku = 0,05 × Rp 69.432.266.644,= Rp 3.471.613.332 ,-

2. Perawatan dan Penanganan Lingkungan Diperkirakan 1% dari biaya variabel bahan baku = 0,01 × Rp 69.432.266.644,= Rp 694.322.666,Total biaya variabel tambahan = Rp 4.165.935.999 ,-

3.2.3

Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 5% dari biaya variabel tambahan = 0,05× Rp 4.165.935.999 ,= Rp 208.296.800 ,-

Total biaya variabel

= Rp 73.806.499.443 ,-

Total biaya produksi

= Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 95.079.845.590 ,- + Rp 73.806.499.443,-

= Rp 168.886.345.033 ,-

4. Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan 4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto) Laba atas penjualan = total penjualan – total biaya produksi = Rp 257.765.365.617 ,- – Rp 168.886.345.033,= Rp 88.879.020.584 ,-

Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5% dari keuntungan perusahaan : = 0,005 x Rp 88.879.020.584,= Rp 444.395.103 ,-

Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UURI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga : Laba sebelum pajak (bruto)

= Rp 88.879.020.584 14,- - Rp 444.395.103,= Rp 88.434.625.481 ,-

4.2 Pajak Penghasilan Berdasarkan UURI Nomor 36 Pasal 17 ayat 1bTahun 2008, Tentang Perubahan Keempat Tentang Pajak Penghasilan (Undang-Undang Nomor 7 Tahun 1983),wajib Pajak badan dalam negeri dan bentuk usaha tetap adalah sebesar 28%. Undang-undang ini mulai berlaku terhitung tanggal 1 Januari 2009. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah: = 28% × ( Rp 88.434.625.481,-) = Rp 24.761.695.135 ,-

4.3

Laba setelah pajak Laba setelah pajak

= laba sebelum pajak – PPh = Rp 88.434.625.481,- – Rp 24.761.695.135,= Rp 63.672.930.346,-

5.

Analisa Aspek Ekonomi

5.1

Profit Margin (PM) PM=

Laba sebelum pajak × 100 % total penjualan

PM = Rp 88.434.625.481,- x 100% Rp 257.765.365.617,= 34,31%

5.2

Break Even Point (BEP) BEP =

Biaya Tetap × 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel

BEP =

Rp

Rp 95,079,845,590,x 100% 88.879.020.584 14,- – Rp 73.806.499.443,-

=51,69 % Kapasitas produksi pada titik BEP = 51,69 % × 11.000 ton/tahun = Rp 5,685 ton/tahun Nilai penjualan pada titik BEP = 51,69 % x Rp 257,765,365,617 ,= Rp 106.818.341.652 ,-

5.3

Return on Investment (ROI) ROI= ROI

Laba setelah pajak × 100 % Total Modal Investasi = Rp 63.672.930,- x 100% Rp 284.150.457.319,= 22,41 %

5.4

Pay Out Time (POT) POT= =

1 ROI

x 1 tahun

=

1 x 1 tahun 0,2241

= 4,46 tahun 5.5

Return on Network (RON) RON=

Laba setelah pajak × 100 % Modal sendiri

RON =

Rp 63.672.930,Rp 170.490.274.392,= 37,35 %

5.6

x 100%

Internal Rate of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut: - Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun - Masa pembangunan disebut tahun ke nol - Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun - Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10 - Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan. Dari Tabel LE.11, diperoleh nilai IRR = 35,54 %

Gambar LE.2 Grafik Break Event Point (BEP) Pabrik Dietanolamida dari RBDPs dan Dietanolamina

Tabel LE.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)

Thn

Laba sebelum

Pajak

pajak

P/F

Laba Sesudah

Depresiasi

pajak

Net Cash Flow

pada i =

P/F PV pada i = 35%

35%

0

-

-

-

-

1

884.346.25.481

24.761.695.135

63.672.930.346

2

972.780.88.029

27.237.864.648

3

107.005.896.832

4 5 6 7 8

pada i = 36%

PV pada i = 36%

-28.4150.457.319

1.0000

-284.150.457.319

1.0000

-284.150.457.319

2.452.589.6970

88.198.827.316

0.7407

65.328.871.393

0.7353

64.852.597.725

70.040.223.381

2.452.589.6970

94.566.120.351

0.5487

51.888.430.236

0.5407

51.131.901.274

29.961.651.113

77.044.245.719

2.452.589.6970

101.570.142.689

0.4064

41.278.105.989

0.3975

40.374.131.719

117.706.486.515

32.957.816.224

84.748.670.291

2.452.589.6970

109.274.567.261

0.3011

32.902.572.202

0.2923

31.940.956.010

129.477.135.167

36.253.597.847

93.223.537.320

2.452.589.6970

117.749.434.290

0.2230

26.258.123.847

0.2149

25.304.353.429

142.424.848.684

39.878.957.631

102.545.891.052

2.452.589.6970

127.071.788.022

0.1652

20.992.259.381

0.1580

20.077.342.507

156.667.333.552

43.866.853.395

112.800.480.157

2.452.589.6970

137.326.377.127

0.1224

16.808.748.560

0.1162

15.957.325.022

172.334.066.907

48.253.538.734

124.080.528.173

2.452.589.6970

148.606.425.143

0.0906

13.463.742.118

0.0854

12.690.988.707

9

189.567.473.598

53.078.892.607

136.488.580.990

2.452.589.6970

161.014.477.960

0.0671

10.804.071.471

0.0628

10.111.709.216

10

208.524.220.958

58.386.781.868

150.137.439.090

2.452.589.6970

174.663.336.059

0.0497

8.680.767.802

0.0462

8.069.446.126

4.255.235.680

IRR = 30 % + = 35,54 %

4.255.235.680 x ( 36 % − 35%) 4.255.235.680 - (-3639705584)

-3.639.705.584

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA. x tahun. Kemurnian dietanolamida pada produk = 94, %

Recommend Documents