LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA
Basis perhitungan
= 1 jam operasi
Satuan operasi
= kg/jam
Waktu operasi per tahun
= 330 hari
Kapasitas produksi
= 27.500 ton/tahun
Berat Molekul
= H2O
Bahan Baku
= 18,015 gr/mol
Gliserol
= 92,09382 gr/mol
Trigliserida
= 850 gr/mol
Metanol
= 32,042 gr/mol
KOH
= 56,11 gr/mol
Asam Oleat
= 282,4614 gr/mol
C21H40O4
= 356,54 gr/mol
C39H72O5
= 620,986 gr/mol
C57H104O6
= 885,432 gr/mol
= Gliserol Asam Oleat KOH (Katalis)
Produk Akhir
= C21H40O4
(75% berat)
C39H72O5 C57H104O6 Produk Samping
= H2O
Misal
= C21H40O4
= Gliserol Monooleat
C39H72O5
= Gliserol Dioleat
C57H104O6
= Gliserol Trioleat
F
= Laju alir massa (kg/jam)
W
= Fraksi massa
N
= Laju alir mol (kgmol/jam)
X
= Fraksi mol
Universitas Sumatera Utara
A.1 Tangki Gliserol Kasar (TT-101) Dari perhitungan mundur diperoleh jumlah larutan gliserol kasar yang diperlukan untuk kapasitas produksi 27.500 ton/tahun adalah sebanyak 3.472,222 kg/jam.
Trigliserida Gliserol Air Metanol KOH
2 1
FL-101
3
Trigliserida Gliserol Air Metanol KOH
Trigliserida Air Metanol KOH
Pada dekanter (FL-101) ini, 80% trigliserida dapat dipindahkan menuju alur2 dan sisa trigliserida lainnya tetap terbawa ke alur-3. Di alur-2 ini air, metanol dan KOH juga ikut terbawa namun dalam jumlah yang relatif tidak begitu besar. F1
= F2 + F3
4623,568180 kg/jam = 4242,244018 kg/jam + F3 F3
= (4623,568180 – 4242,244018) kg/jam
F3
= 381,324162 kg/jam
Maka Neraca Massa pada dekanter (FL-101)
Alur-1 F1 triglisrida
= 6,88% x F1 = 6,88% x 4623,568180 kg/jam = 318,101491 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
F1 gliserol
= 75,29% x F1 = 75,29% x 4623,568180 kg/jam = 3481,084483 kg/jam
F1 air
= 3,70% x F1 = 3,70% x 4623,568180 kg/jam = 171,072023 kg/jam
F1 metanol
= 7,24% x F1 = 7,24% x 4623,568180 kg/jam = 334,746336 kg/jam
F1 KOH
= 6,89% x F1 = 6,89% x 4623,568180 kg/jam = 318,563848 kg/jam
Alur-3 F3 trigliserida
= 80% x F1 trigliserida = 80% x 318,101491 kg/jam = 254,481193 kg/jam
F3 air
= 15% x F1 air = 15% x 171,072023 kg/jam = 25,660803 kg/jam
F3 metanol
= 15% x F1 metanol = 15% x 334,746336 kg/jam = 50,211950 kg/jam
F3 KOH
= (0,4 x F3 metanol) + (1,21 x F3 air) = (0,4 x 50,211950) + (1,21 x 25,660803) = 50,970216 kg/jam
Alur-2 F2 trigliserida
= F1 triglisrida – F3 triglisrida = (318,101491 - 254,481193) kg/jam = 63,620298 kg/jam
F2 gliserol
= F1 gliserol
Universitas Sumatera Utara
= 3.481,084483 kg/jam F2 air
= F1 air – F3 air = (171,072023 – 25,660803) kg/jam = 145,411219 kg/jam
F2 metanol
= F1 metanol – F3 metanol = (334,746336– 50,211950) kg/jam = 284,534386 kg/jam
2
F
KOH
= F1 KOH – F3 KOH = (318,563848 – 50,970216) kg/jam = 267,593632 kg/jam
A.3 Dekanter (FL-102)
Trigliserida Gliserol Air Metanol KOH
4 2
Gliserol Air Metanol KOH
FL-102
5
Trigliserida Air Metanol KOH
Pada dekanter (FL-102) ini, trigliserida yang dialirkan dari dekanter (FL-101) terbawa keseluruhan ke alur-5 bersama dengan sedikit air, metanol, dan KOH. F2
= F5 + F4
4.242,244018 kg/jam = 170,927120 kg/jam + F4 F4
= (4.242,244018 – 170,927120) kg/jam
F4
= 4.071,316898 kg/jam
Maka Neraca Massa pada dekanter (FL-102)
Universitas Sumatera Utara
Alur-5 F5 trigliserida
= F2 trigliserida = 63,620298 kg/jam
F5 air
= 15% x F2 air = 15% x 145,411219 kg/jam = 21,811683 kg/jam
F5 metanol
= 15% x F2 metanol = 15% x 284,534386 kg/jam = 42,680158 kg/jam
F5 KOH
= (0,4 x F5 metanol) + (1,21 x F5 air) = (0,4 x 42,680158) + (1,21 x 21,811683) = 42,814981 kg/jam
Alur-4 F4 trigliserida
= F2 trigliserida – F5 trigliserida = (63,620298 - 63,620298) kg/jam = 0 kg/jam
F4 gliserol
= F2 gliserol = 3.481,084483 kg/jam
F4 air
= F2 air – F5 air = (145,411219 – 21,811683) kg/jam = 123,599536 kg/jam
F4 metanol
= F2 metanol – F5 metanol = (284,534386 – 42,680158) kg/jam = 241,8542228 kg/jam
F4 KOH
= F2 KOH – F5 KOH = (267,593632– 42,814981) kg/jam = 224,778651 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
A.4 Sentrifusi (FF-101)
Dalam sentrifusi (FF-101) ini, seluruh KOH yang membentuk slurry bersama sedikit air dan gliserol terbawa ke alur-6. Hal ini dikarenakan kelarutan KOH dalam air akibat sentrifusi yang dilakukan, sehingga komponen dengan berat jenis yang besar akan menuju ke bawah.
Maka Neraca Massa di sentrifusi (FF-101) Alur-6 F6 Gliserol
= 0,001% x F4 Gliserol = 0,001% x 3.481,084483 kg/jam = 0,348108 kg/jam
F6 KOH
= F4 KOH = 224,778651 kg/jam
F6 air
= 15% x F4 air = 18,539930 kg/jam
Alur-7 F7 gliserol
= F4 gliserol – F6 gliserol = (3.481,084483 - 0,348108) kg/jam = 3.480,736374 kg/jam
F7 air
= F4 air - F6 air = (123,599536 - 18,539930) kg/jam = 105,059606 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
F7 metanol
= F4 metanol - F6 metanol = (241,8542228 – 0) kg/jam = 241,854228 kg/jam
A.5 Vaporizer (VE-101)
9
Air Metanol
T C
Gliserol Air Metanol
8
VE-101
11
Gliserol
Umpan campuran gliserol, metanol dan air dialirkan menuju vaporizer (VE101) ini setelah sebelumnya dipanaskan di heater (E-104). Karena suhu vaporizer dioperasikan pada 105oC, maka air dan metanol akan menuju ke alur-9 karena keduanya memiliki titik didih di bawah 105oC. Sedangkan gliserol menuju ke alur 11, hal ini dikarenakan titik didih gliserol lebih besar dari 105oC (yaitu 290oC).
Maka Neraca Massa di Vaporizer (VE-101) Alur-8 F8 total
= F7 gliserol + F7 air + F7 metanol = (3.480,736374 + 105,059606 + 241,854228) kg/jam = 3.827,650208 kg/jam
Alur-9 F9 total
= F8 air + F8 metanol = (105,059606 + 241,854228) kg/jam = 346,913834 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Alur-11 F11 total
= F8 total - F9 total = (3.827,650208 - 346,913834) kg/jam = 3.480,736374 kg/jam
F11 gliserol
= F11 total
A.6 Mixer (M-201) Gliserol 19
KOH
21 LC
M-201
22
Gliserol KOH
Dalam mixer (M-201) ini, KOH sebagai katalis dicampurkan terlebih dahulu dengan gliserol murni sebelum direaksikan dengan asam oleat. Sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan (Pardi, 2005), rasio molar antar gliserol dengan asam oleat adalah 3 : 1 dan berat katalis KOH yang digunakan adalah 0,16% dari berat asam oleat.
Sehingga Neraca Massa pada mixer (M-201) F19 gliserol = 3480,736374 kg/jam N 19 gliserol =
N 19 gliserol =
F 19 gliserol BM gliserol
3480,736374 92,094
N19gliserol = 37,795548 Kmol
Universitas Sumatera Utara
Karena katalis KOH yang digunakan beratnya adalah 0,16 % dari berat asam oleat, maka harus ditentukan dulu berat asam oleat tersebut dengan terlebih dahulu dihitung berapa besar Nasam oleat. Nasam oleat
= N19 gliserol / 3 = (37,795548 Kmol / 3) = 10,30880605 Kmol
Dari Nasam oleat ini, dapat dihitung berapa Kg asam oleat yang diperlukan, dan selanjutnya jumlah katalis KOH yang diperlukan juga dapat diketahui. Grasam oleat
= Nasam oleat x BMasam oleat = 12,598515 x 282,4614 = 3.558,594447 Kg
Sehingga jumlah katalis KOH yang dibutuhkan adalah, GrKOH
= 0,16 x Grasam oleat = 0,16 x 3.558,594447 Kg = 5,693751 Kg
Maka, F21 KOH
= 5,693751 Kg/jam
Finput
= F19 gliserol + F21 KOH = (3.480,736374 + 5,693751) Kg/jam = 3.486,430125 Kg/jam
Alur-22 F22 gliserol
= F19 gliserol = 3.480,736374 kg/jam
F22 KOH
= F21 KOH = 5,693751 Kg/jam
Foutput
= Finput = F19 gliserol + F21 KOH = 3.486,430125 Kg/jam
Universitas Sumatera Utara
A.7 Reaktor (R-201) Gliserol KOH
Asam Oleat 25
23
P I
L C
R-201
26
F25 asam oleat
= 3.558,594447 Kg/jam
F23 gliserol
= F22 gliserol
Air KOH Gliserol Monooleat Gliserol Dioleat Gliserol Trioleat
= 3.480,736374 kg/jam F23 KOH
= F22 KOH = 5,693751 Kg/jam
F23 total
= F23 gliserol + F23 KOH = (3.480,736374 + 5,693751) Kg/jam = 3486,430125 Kg/jam
Finput
= F23 total + F25 asam oleat = (3.486,430125 + 3.558,594447) Kg/jam = 7.045,024572 Kg/jam
Dengan rasio molar gliserol dan asam oleat 3 : 1 ini, berdasarkan penelitian yang telah dilakukan (Pardi, 2005), gliserol dan asam oleat habis bereaksi, pada alur keluar reaktor (alur-26) terbentuk produk gliserol monooleat serta air sebagai produk samping dan sisa katalis KOH. Komposisi masing-masing produk tersebut adalah sebagai berikut, F26 air
= 50,66 % dari berat reaktan tanpa katalis = 50,66 % x (F25 asam oleat + F23 gliserol) = 50,66 % x (3.558,594447 + 3.480,736374) kg/jam
Universitas Sumatera Utara
= 3566,124994 Kg/jam F26 KOH
= F23 KOH = 5,693751 Kg/jam
F26GMO
= 42,35 % dari berat reaktan tanpa katalis = 42,35 % x (F25 asam oleat + F23 gliserol) = 42,35 % x (3.558,594447 + 3.480,736374) kg/jam = 2.981,156603 Kg/jam
26
F
GDO
= 5,44 % dari berat reaktan tanpa katalis = 5,44 % x (F25 asam oleat + F23 gliserol) = 5,44 % x (3.558,594447 + 3.480,736374) kg/jam = 382,939597 Kg/jam
F26GTO
= 1,55 % dari berat reaktan tanpa katalis = 1,55 % x (F25 asam oleat + F23 gliserol) = 1,55 % x (3.558,594447 + 3.480,736374) kg/jam = 109,109628 Kg/jam
F26 total
= F26 air + F26 KOH + F26GMO + F26GDO + F26GTO = (3.566,124994 + 5,693751 + 2.981,156603 + 382,939597 + 109,109628) Kg/jam = 7.045,024572 Kg/jam
A.8 Dekanter Sentrifugasi (DC-301)
Produk dan produk samping yang keluar dari alur-26 reaktor (R-201), dialirkan melewati heater (E-102) untuk memanfaatkan suhunya dalam proses
Universitas Sumatera Utara
pemekatan KOH di evaporator (FE-101) kemudian dialirkan ke dekanter sentrifugasi (DC-301) setelah sebelumnya didinginkan di cooler (E-207) hingga temperature 30oC. Maka Neraca Massa pada dekanter sentrifugasi (DC-301) Alur-28 F28 air
= F26 air
= 3566,124994 Kg/jam
F28 KOH
= F26 KOH
= 5,693751 Kg/jam
28
26
GMO
= 2.981,156603 Kg/jam
GDO
= 382,939597 Kg/jam
F28GTO
= F26GTO
= 109,109628 Kg/jam
F28 total
= 7.045,024572 Kg/jam
F
28
F
=F
GMO
26
=F
GDO
Alur-29 Sebagian KOH dan 85% berat air terbawa serta masing-masing 0,1% dari gliserol dioleat dan gliserol trioleat ikut terbawa ke alur-29 ini. Maka neraca massa pada alur ini adalah, F29 air
= 85 % x F28 air = 85 % x 3.566,124994 Kg/jam = 3.031,206245 kg/jam
29
F
KOH
= 50 % x F28 KOH = 50 % x 5,693751 Kg/jam = 2,846876 Kg/jam
F29GDO
= 0,1 % x F28GDO = 0,1 % x 382,939597 Kg/jam = 0,382940 kg/jam
29
F
GTO
= 0,1 % x F28GTO = 0,1 % x 109,109628 Kg/jam = 0,109110 kg/jam
F29 total
= F29 air + F29 KOH + F29 gli.dioleat + F29 gli.trioleat = (3.031,206245 + 2,846876 + 0,382940 + 0,109110) kg/jam = 3.034,545170 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Alur-30 F30 air
= F28 air - F29 air = (3.566,124994 - 3.031,206245) kg/jam = 534,918749 kg/jam
F30 KOH
= F28 KOH - F29 KOH = (5,693751 - 2,846876) kg/jam = 2,846876 kg/jam
30
F
GMO
= F28GMO = 2.981,156603 kg/jam
F30GDO
= F28GDO - F29GDO = (382,939597 - 0,382940) kg/jam = 382,556657 kg/jam
F30GTO
= F28GTO - F29GTO = (109,109628 - 0,109110) kg/jam = 109,000518 kg/jam
F30 total
= F30air + F30KOH + F30gli.monooleat + F30 gli.dioleat + F30 gli.trioleat = (534,918749 + 2,846876 + 2.981,156603 + 382,556657 + 109,000518) kg/jam = 4.010,479403 kg/jam
A.9 Dekanter Sentrifugasi (DC-302)
Air dan KOH tersentrifugasi seluruhnya ke alur-31, serta 0,1 % masingmasing gliserol dioleat dan trioleat ikut ke alur-31 ini. Sedangkan gliserol monooleat
Universitas Sumatera Utara
dan sedikit gliserol dioleat dan trioleat dialirkan menuju tangki penampungan produk (TT-309) melalui pompa (P-310) di alur-33. Maka neraca massa pada alur ini adalah,
Alur-30 F30 total
= F30air + F30KOH + F30gli.monooleat + F30 gli.dioleat + F30 gli.trioleat = (534,918749 + 2,846876 + 2.981,156603 + 382,556657 + 109,000518) kg/jam = 4.010,479403 kg/jam
Alur-31 F31 air
= F30 air = 534,918749 kg/jam
F31 KOH
= F30 KOH = 2,846876 kg/jam
F31GDO
= 0,1 % x F30GDO = 0,1 % x 382,556657 kg/jam = 0,3822557 kg/jam
F31GTO
= 0,1 % x F30GTO = 0,1 % x 109,000518 kg/jam = 0.109001 kg/jam
F31 total
= F31 air + F31 KOH + F31 gli.dioleat + F31 gli.trioleat = (534,918749 + 2,846876 + 0,3822557 + 0.109001) kg/jam = 538,257182 kg/jam
Alur-33 F33GMO
= F30GMO = 2.981,156603 kg/jam
F33GDO
= F30GDO - F31GDO = (382,939597 - 0,3822557) kg/jam = 382,174100 kg/jam
33
F
GTO
= F30GTO - F31GTO = (109,109628 - 0.109001) kg/jam = 108,891518 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
A.10 Evaporator (FE-101)
Dalam evaporator (FE-101) ini, KOH dan beberapa campuran lainnya dipekatkan dengan mengevaporasi air dari campuran tersebut. Sebanyak 96,8 % berat air berhasil dievaporasi menuju unit utilitas di alur-16, sedangkan sisa air dan campuran komponen lain disimpan di tangki (TT-104) setelah sebelumnya didinginkan di cooler (E-109). Komponen di alur-15 berasal dari tangki (TT-103) dengan kompsisi sebagai berikut, Tabel LA.1 Komposisi Masuk Evaporator (Alur-15) Inlet Komponen
BM
Alur 6
Alur 29
Alur 31
F (kg/jam)
F (kg/jam)
F (kg/jam)
2,846876
2,846876
Total
KOH
56,11
224,778651
H2O
18,015
18,539930
GDO
620,986
-
0,382940
0,3822557
0,765496
GTO
885,432
-
0,109110
0.109001
0,218110
Gliserol
92,09382
0,348108
-
-
0,348108
∑
230,472402
3.031,206245 534,918749 3.584,664924
3.816,469041
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA.2 Neraca Massa Di Evaporator (FE-101) Evaporator (FE-101) Komponen
Inlet
Outlet
Alur 15
Alur 16
Alur 18
F (kg/jam)
F (kg/jam)
F (kg/jam)
KOH
230,472402
-
230,472402
H2O
3.584,664924
3.469,955647
-
GDO
0,765496
-
0,765496
GTO
0,218110
-
0,218110
Gliserol
0,348108
-
0,348108
∑
3.816,469041
3.469,955647
346,513394
3.816,469041
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI Basis perhitungan
= 1 jam
Satuan panas
= kJ (kiloJoule)
Temperatur referensi = 25oC (298 K)
Persamaan-persamaan termodinamika yang dipergunakan dalam perhitungan neraca energi atau panas ini adalah sebagai berikut, •
Panas Masuk dan Keluar T
Q=H=
∫ n ⋅ Cp ⋅ dT ................................................. (Smith,dkk.2005)
T = 25o C
•
Panas Penguapan Q = n . Hvl .......................................................................................................... (Smith,dkk.2005)
Perhitungan estimasi Cps (J/mol.K) menggunakan metode Hurst dan Harrison, dimana kontribusi elemen atom dan persamaan yang digunakan dapat dilihat sebagai berikut, Tabel LB.1 Nilai ΔE untuk estimasi Cps Elemen Atom
∆E
C
10,89
H
7,56
O
13,42
Na
26,19
S
5,54
K
5,24
P
5,50
(Perry, dkk. 1999) n
Cp =
∑ Ni ⋅ ∆Ei i =1
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan estimasi Cpl (kal/moloC) menggunakan metode Chueh dan Swanson, dimana kontribusi gugus dan persamaan yang digunakan dapat dilihat sebagai berikut, Tabel LB.2 Nilai ΔE untuk estimasi Cpl Elemen Atom
∆E
-CH3-
8,80
-CH2-
7,26
-CH-
5,00
-O-
8,40
-OH-
10,70
-COOH-
17,70
-COO-
13,80
(Lyman, dkk. 1981) n
Cp =
∑ Ni ⋅ ∆Ei i =1
Perhitungan estimasi ΔHof (kJ/mol) menggunakan metode Joback dan Energi Ikatan Reaktan, dimana kontribusi gugus dan persamaan yang digunakan dapat dilihat sebagai berikut, Tabel LB.3 Nilai Gugus untuk estimasi ΔHof Elemen Atom
∆E
-CH3-
8,80
-CH2-
7,26
O C O
5,00
-O-
8,40
-CH-
10,70
-S-
17,70
-OH-
13,80
(Lyman, dkk. 1981)
Universitas Sumatera Utara
n
∆H o f = 68,29 + ∑ Ni ⋅ ∆H i =1
Data ΔH f o
•
ΔHof H2O
= -57,80 kkal/mol
(Reklaitis. 1983)
= -240,833 kJ/mol •
ΔHof CH3OH
= -48,08 kkal/mol
(Reklaitis. 1983)
= -240,833 kJ/mol •
ΔHof Gliserol
= 139,80 kkal/mol
(Reklaitis, 1983)
= 584,923 kJ/mol Hasil estimasi harga ΔHof, •
ΔHof Asam Oleat
= 68,29 + (-337,92) + 2(29,89) + (-76,45) + (-208,04) + 14(-20,64) = -1.342,52 kJ/mol
•
ΔHof GMO
= 68,29 + (-76,45) + 16(-20,64) + 3(29,89) + (-337,92) + 2(-208,04) = 68,29 + (-76,45) + (-330,24) + 89,67 + (-337,92) + (-416,08) = -1.002,73 kJ/mol
•
ΔHof GDO
= 68,29 + 2(-76,45) + 26(-20,64) + 3(29,89) + (-337,92) + 2(-208,04) = 68,29 + (-152,9) + (-536,64) + 89,67 + (-337,92) + (-416,08) = -1.285,58 kJ/mol
•
ΔHof GTO
= 68,29 + 3(-76,45) +36(-20,64) + 3(29,89) + (-337,92) + 2(-208,04) = 68,29 + (-229,35) + (-743,04) + 89,67 + (-337,92)
Universitas Sumatera Utara
+ (-416,08) = -1.568,43 kJ/mol Data ΔHvl •
ΔHvl H2O
= 40.656,2 J/mol
(Reklaitis, 1983)
= 40,66 kJ/mol •
ΔHvl CH3OH
= 35.270 J/mol
(Reklaitis, 1983)
= 35,27 kJ/mol
Data Cp •
Cpg H2O
= 7,986 + 4,633.10-4T + 1,403.10-6T2 + (-6,579.10-10T3) + 9,795.10-14T4
•
Cpl H2O
= 18,296 + 4,7211.10-1T + (-1,339.10-3T2) + 1,314.10-6T3
•
Cpg CH3OH
Cpl CH3OH
(Reklaitis, 1983)
= 9,801 + 8,431.10-3T + 6,669.10-6T2 + (-8,209.10-9T3) + 2,501.10-12T4
•
(Reklaitis, 1983)
(Reklaitis, 1983)
= -258,25 + 3,358T + (-1,1639.10-2T2) + 1,405.10-5T3
(Reklaitis, 1983)
Hasil estimasi harga Cps, •
Cps KOH
= 5,24 + 13,42 + 7,56 = 26,22 J/mol = 0,02622 kJ/mol
Universitas Sumatera Utara
LB.4 Hasil Estimasi Nilai Cp Pada Berbagai Temperatur T (K)
Cp (kJ/mol) Komponen Gliserol
H2O
CH3OH
KOH
As.Oleat
GMO
GDO
GTO
298
213,1748
74,8494
80,6568
0,02622
606,429
762,869
1.073,447
1.414,025
303
219,1858
74,9660
81,7255
0,057,88
607,729
734,16
1.074,747
1.415,325
333
252,8475
75,5253
88,1377
-
-
-
-
-
337,7
-
-
89,0689
-
-
-
-
-
338
258,4578
75,6372
89,1283
-
-
-
-
-
363
290,9283
76,0846
-
-
-
-
-
-
368
293,9283
76,2034
13,4435
0,42838
-
-
1.183,928
1.533,792
373
303,3400
76,3222
-
0,456688
-
868,749
1.192,327
1.542,905
378
309,2655
76,5787
13,5479
-
-
-
-
-
453
398,7148
80,4268
14,3315
0,91287
657,729
1.004,629
1.311,207
1.671,785
(Lyman, dkk. 1981) Steam yang digunakan adalah saturated steam pada temperatur 260oC dan tekanan 1,00 atm dan Hvl = 1.661,6538 kJ/kg. Air pendingin yang dipergunakan dalam pabrik ini merupakan air yang memiliki temperatur 10oC (283 K) dan selanjutnya keluar pada temperatur 30oC (303 K) pada tekanan 760 mmHg ( 1 atm). H(10oC) = ∫
283 K
298 K
C PH 2O ⋅ dT
= 18,296 (283-298) +
1,336 ⋅ 10 −3 0,472 (2832-2982) (2833-2983) 3 2
= -639,184 kJ/mol = -11.514,889 kJ/kg
H(30oC) = ∫
303 K
298 K
C PH 2O ⋅ dT
1,336 ⋅ 10 −3 0,472 2 2 = 18,296 (303-298) + (303 -298 ) (3033-2983) 3 2 = 197,44 kJ/mol = 3.556,8816 kJ/kg
Universitas Sumatera Utara
B.1 Heater 2 (E-104)
Sebelum memasuki unit vaporizer (VE-101), komponen dengan suhu awal o
30 C terlebih dahulu dipanaskan di heater 2 (E-101) hingga suhu 60oC dengan memanfaatkan panas gliserol dari alur-11.
Panas masuk (Qi), 303
Qi = N7gli
7 ∫ Cp gli ⋅ dT + N air
298
303
7 ∫ Cp air ⋅ dT + N met
298
303
∫ Cp
met
⋅ dT
298
303
7
N
gli
∫ Cp
gli
⋅ dT
air
⋅ dT
298
= 37.795,548 mol (6,011 kJ/mol) = 227.189,039 kJ
303
N7air
∫ Cp
298
= 5.831,785 mol (0,1166 kJ/mol) = 679,986131 kJ
303
N7met
∫ Cp
met
⋅ dT
298
= 7.548,038 mol (1,0678 kJ/mol) = 8.066,588211 kJ
Universitas Sumatera Utara
Qi
= (227.189,039 + 679,986131 + 8.066,588211) kJ = 235.935,61 kJ
Panas Keluar (Qo), Qi = N8gli
333
333
333
298
298
298
8 ∫ Cp gli ⋅ dT + N air
8 ∫ Cp air ⋅ dT + N met
∫ Cp
met
⋅ dT
333
∫ Cp
N8gli
gli
⋅ dT
air
⋅ dT
298
= 37.795,548 mol (7,4809 kJ/mol) = 282.744,715 kJ
333
∫ Cp
N8air
298
= 5.831,785 mol (0,6759 kJ/mol) = 3.941,703482 kJ
333
8
N
met
∫ Cp
met
⋅ dT
298
= 7.548,038 mol (7,4809 kJ/mol) = 56.466,11747 kJ
Qo
= (282.744,715 + 3.941,703482 + 56.466,11747) kJ = 343.152,536 kJ
dQ/dt = Qo – Qi = (343.152,536 - 235.935,61) kJ = 107.216,926 kJ
Universitas Sumatera Utara
Estimasi nilai Hvl gliserol pada suhu 105oC ini menggunakan metode Klein sebagai berikut,
(ln Pc) 1 −
1
(Pc ) Tb Tc Tb 1− Tc
Hvl = R . Kkl . Tb
R
= 1,987
Kkl
= 1,04
Pc
= 14,73488 atm
Hvl
= 2.489,8913 kJ/kg
3
.......................... (Lyman, dkk. 1981)
(Lyman, dkk. 1981)
Panas gliserol yang dibutuhkan (m), m
= Q / Hvl = 107.216,926 kJ / (2.489,8913 kJ/kg) = 43,06088623 kg
B.2 Vaporizer (VE-101) Steam 260oC, 1 atm 9
Air Metanol
105oC, 1 atm
T C
Gliserol Air Metanol
8
VE-101
o
60 C, 1 atm 11
Gliserol
105oC, 1 atm
Kondensat 260oC, 1 atm
Panas masuk (Qi), 333
Qi = N8gli
8 ∫ Cp gli ⋅ dT + N air
298
Qi
333
8 ∫ Cp air ⋅ dT + N met
298
333
∫ Cp
met
⋅ dT
298
= (282.744,715 + 3.941,703482 + 56.466,11747) kJ = 343.152,536 kJ
Universitas Sumatera Utara
378
Qo
= N11gli
∫ Cp
gli
⋅ dT
298
378
+ N9air
9 ∫ Cp air ⋅ dT + ∆H vl air + N met
298
Qo
378
∫ Cp
met
⋅ dT + ∆H vl met
298
= 37.795,548 mol (96,0907 kJ/mol) + 5.831,785 mol (42,3893 kJ/mol) + 7.548,038 mol (-31,8389 kJ/mol) = (3.631.800,664 + 247.205,2839 – 240.321,2271) = 3.638.684,721 kJ
dQ/dt = Qo – Qi = (3.638.684,721 - 343.152,536) kJ = 3.295.532,185 kJ
Steam yang dibutuhkan (m), m
= Q / Hvl = 3.295.532,185 kJ / (1.661,6538 kJ/kg) = 1.983,284475 kg
B.3 Kondensor Sub-Cooler 2 (E-103) Air Pendingin 10oC, 1 atm
Metanol Air 30oC, 1 atm
E-103
10
9
Metanol Air 105oC, 1 atm
Air Pendingin Bekas 30oC, 1 atm
Panas masuk (Qi), Qi
373
378
337 , 7
298
373
298
= N9air [ ∫ Cp air ⋅ dT + ∆H vl air +
9 ∫ Cp air ⋅ dT ] + N met [
∫ Cp
met
⋅ dT
378
+ ∆H vl met +
∫ Cp
met
⋅ dT ]
337 , 7
Qi
= 5.831,785 mol [(1,4728 + 40,66 + 0,2565) kJ/mol] + 7.548,038 mol [(8,4121 + 35,27 + 75,521) kJ/mol] = (247.205,2839 + 899.749,5285)
Universitas Sumatera Utara
= 1.146.954,812 kJ
Panas keluar (Qo), 303
12
Qo = N
air
∫ Cp
303
⋅ dT + N
12
air
298
Qo
met
∫ Cp
met
⋅ dT
298
= 5.831,785 mol (0,1166 kJ/mol) + 7.548,038 mol (1,0687 kJ/mol) = (679,986131 + 8.066,588211) kJ = 8.746,574342 kJ
dQ/dt = Qo – Qi = (8.746,574342 - 1.146.954,812) kJ = -1.138.208,238 kJ = 1.138.208,238 kJ (air pendingin sebagai sistem penerima panas)
Air pendingin yang dibutuhkan (m), m
= Q / (H(30oC) – H(10oC)) = 1.138.208,238 kJ / [(3.556,8816 – (-11.514,899)]kJ/kg = 75.51916182 kg
B.4 Cooler 1 (E-105)
Panas masuk (Qi), 378
Qi = N11gli ∫ Cp gli ⋅ dT 298
Universitas Sumatera Utara
= 37.795,548 mol (96,00907 kJ/mol) = 3.628.715,414 kJ
Panas keluar (Qo), 303
Qi = N13gli ∫ Cp gli ⋅ dT 298
= 37.795,548 mol (6,011 kJ/mol) = 227.189,039 kJ
dQ/dt = -(Qo – Qi) = -(227.189,039 - 3.628.715,414) kJ = -(-3.401.526,375 kJ) = 3.401.526,375 kJ (air pendingin sebagai sistem penerima panas)
Air pendingin yang dibutuhkan (m), m
= Q / (H(30oC) – H(10oC)) = 3.401.526,375 kJ / [(3.556,8816 – (-11.514,899)]kJ/kg = 225,6884216 kg
B.5 Heater 3 (E-206)
Panas masuk (Qi), 303
Qo = N22gli
22 ∫ Cp gli ⋅ dT + N KOH
298
303
∫ Cp
KOH
⋅ dT
298
Universitas Sumatera Utara
Qi
= 37.795,548 mol (6,01101 kJ/mol) + 101,475 mol (0,03166 kJ/mol) = (227.189,417 + 3,2126985) kJ = 227.192,6297 kJ
Panas keluar (Qo), Qo = N23gli Qo
453
453
298
298
23 ∫ Cp gli ⋅ dT + N KOH
∫ Cp
KOH
⋅ dT
= 37.795,548 mol (185,54 kJ/mol) + 101,475 mol (0,88665 kJ/mol) = (7.012.585,976 + 89,97280875) kJ = 7.012.675,949 kJ
dQ/dt = Qo – Qi = (7.012.675,949 - 227.192,6297) kJ = 6.785.483,319 kJ
Steam yang dibutuhkan (m), m
= Q / Hvl = 6.785.483,319 kJ / (1.661,6538 kJ/kg) = 4083,572233 kg
B.6 Heater 4 (E-208)
Panas masuk (Qi), 303
Qi = N24as.oleat ∫ Cp as.oleat ⋅ dT 298
Qi
= 12.598,51593 mol (1,300 kJ/mol) = 16.378,07071 kJ
Universitas Sumatera Utara
Panas keluar (Qo), 453
Qi = N25as.oleat ∫ Cp as.oleat ⋅ dT 298
Qo
= 12.598,51593 mol (51,300 kJ/mol) = 646.303,8672 kJ
dQ/dt = Qo – Qi = (646.303,8672 - 16.378,07071) kJ = 629.925,7965 kJ
Steam yang dibutuhkan (m), m
= Q / Hvl = 629.925,7965 kJ / (1.661,6538 kJ/kg) = 379,0956916 kg
B.7 Reaktor (R-201) Air Pendingin 10oC, 1 atm
Asam Oleat 180oC, 1 atm Gliserol KOH 180oC, 1 atm
P I
25
L C
R-201 23
26
Air KOH Gliserol Monooleat Gliserol Dioleat Gliserol Trioleat 180oC, 1 atm
Air Pendingin Bekas 30oC, 1 atm
Pada reaktor (R-201) ini, air pendingin berfungsi untuk menurunkan suhu dalam reaktor yang akan terakumulasi naik akibat reaksi eksotermis yang terjadi di dalam reaktor, namun air pendingin tidak menurunkan suhu produk yang keluar dari reaktor (R-201) ini.
Universitas Sumatera Utara
Produk yang keluar dari reaktor (R-201) ini memiliki suhu 180 oC (453oK) yang selanjutnya didinginkan hingga temperatur 30oC (303oK) di cooler 2 (E-207) setelah sebelumnya melewati heater 1 (E-102) untuk memanfaatkan panasnya dalam proses pemekatan larutan KOH di evaporator (FE-101).
Panas masuk (Qi), 453
Qo = N23gli
23 ∫ Cp gli ⋅ dT + N KOH
298
Qi
453
25 ∫ Cp KOH ⋅ dT + N as.oleat
298
453
∫ Cp
as .oleat
⋅ dT
298
= [37.795,548 mol (398,7148-213,1748) kJ/mol] + [101,475 mol (0,91287-0,02622) kJ/mol] +[12.598,51593 mol (657,729-606,429) kJ/mol] = (7.012.585,976 + 89,97280875 + 646.303,8672) kJ = 7.658.979,816 kJ
453
Qo
= N26KOH
∫ Cp
⋅ dT
KOH
298
453
26
+N
air
∫ Cp
air
⋅ dT + ∆H vl
298
453
26
+N
GMO
∫ Cp
GMO
⋅ dT
298
+ N26GDO
Qo
453
453
298
298
26 ∫ CpGDO ⋅ dT + N GTO
∫ Cp
GTO
⋅ dT
= [101,475 mol (0,91287-0,02622) kJ/mol] + [197.953,094 mol ((80,4268 - 74,8494) + 40,66) kJ/mol] + [8.361,352 mol (1.004,629 – 732,869) kJ/mol] + [616,664 mol (1.311,207-1.073,447) kJ/mol] + [123,228 mol (1.971,785-1.414,025) kJ/mol] = 89,97280875 + 9.152.836,389 + 2.272.281,02 + 146.618,0326 + 68.731,64928) kJ = 11.640557,06 kJ
ΔHr(298)
= ΔHofGMO + ΔHofGDO + ΔHofGTO + ΔHofair - ΔHofgliserol - ΔHofas.oleat
Universitas Sumatera Utara
= [-1.002,73 + (-1.285,58) + (-1.568,43) + (-240,833) – (584,923) – (-1.342,520)] kJ/mol = -3.339,976 kJ/mol ΔHr(453)
= ΔHr(298) 453
- ∫ Cp gliserol ⋅ dT 298
453
- ∫ Cp as.oleat ⋅ dT 298
453
+ ∫ Cp GMO ⋅ dT 298
453
+ ∫ Cp GDO ⋅ dT 298
453
373
453
298
298
298
+ ∫ Cp GTO ⋅ dT + ( ∫ Cp air ⋅ dT + ΔHr(453)
∫ Cp
air
⋅ dT + ∆H vl air)
= (-3.339,976 –(398,7148-213,1748)-(657,729-606,429)+(1.004,629732,869)+(1.311,207-1.073,447)+(1.671,785 – 1.414,025) + [(76,3222-74,8494) + (80,4268-76,3222) + 40,66]} kJ/mol = (-3.339,976 – 185,540 – 51,3 + 271,76 + 237,76 + 257,76 + 46,2374) kJ/mol = -2.763,2986 kJ/mol (eksotermis)
r (mol/menit) = 0,0612 [Gliserol] [Asam Oleat] r (mol/jam) r
(Pardi. 2005)
= 3,672 [Gliserol] [Asam Oleat] = 1.748,488211 mol
dQ/dt = r . ΔHr(453) + Qo – Qi = [1.748,488211 mol (-2.763,2986 kJ/mol)] + (11.640557,06 – 7.658.979,816) kJ = (-4.831.595,027 + 3.981.577,247) kJ = -850.017,7797 kJ (melepaskan panas)
Universitas Sumatera Utara
Oleh karena itu dibutuhkan air pendingin (m) sebagai sistem penerima panas yang dilepaskan oleh reaksi di dalam reaktor (R-201). Qair pendingin
= - (dQ/dt) = - (-850.017,7797 kJ) = 850.017,7797 kJ
m
= 850.017,7797 kJ / (H(30 C) – H(10 C)) = 850.017,7797 kJ / [(3.556,8816 – (-11.514,899)]kJ/kg = 56,398 kg
B.8 Cooler 2 (E-207)
Panas masuk (Qi), 453
Qi
27
=N
KOH
∫ Cp
KOH
⋅ dT
298
453
27
+N
air
∫ Cp
air
⋅ dT + ∆H vl
298
453
+ N27GMO
∫ Cp
GMO
⋅ dT
298 453
453
298
298
+ N27GDO ∫ Cp GDO ⋅ dT + N27GTO Qi
∫ Cp
GTO
⋅ dT
= 101,475 mol (0,88665 kJ/mol) + 197.953,094 mol (5,5774 + 40,66) kJ/mol + 8.361,352 mol (271,76 kJ/mol) + 616,664 mol (237,760 kJ/mol) + 123,228 mol (257,76 kJ/mol) = (89,97280875 + 9.152.836,389 + 2.272.281,02 + 146.618,0326 +
Universitas Sumatera Utara
31.763,24928) kJ = 11.603.588,66 kJ
Panas keluar (Qo), 303
Qo
= N28KOH
∫ Cp
KOH
⋅ dT
298
303
+ N28air
∫ Cp
⋅ dT
air
298
303
+ N28GMO
∫ Cp
GMO
⋅ dT
GDO
⋅ dT + N
298
303
303
28
+N
GDO
∫ Cp
28
298
Qo
GTO
∫ Cp
GTO
⋅ dT
298
= 101,475 mol (0,03166 kJ/mol) + 197.953,094 mol (0,116 kJ/mol) + 8.361,352 mol (1,291 kJ/mol) + 616,664 mol (1,300 kJ/mol) + 123,228 mol (1,300 kJ/mol) = (3,2126985 + 22.962,5589 + 10.794,50543 + 801,6632 + 160,1964) kJ = 34.722,13663 kJ
dQ/dt = Qo – Qi = (34.722,13663 - 11.603.588,66) kJ = -11.568.866,53 kJ = 11.568.866,53 kJ (air pendingin sebagai sistem penerima panas)
Air pendingin yang dibutuhkan (m), m
= 11.568.866,53 kJ / (H(30 C) – H(10 C)) = 11.568.866,53 kJ / [(3.556,8816 – (-11.514,899)]kJ/kg = 767,5845896 kg
Universitas Sumatera Utara
B.9 Heater 1 (E-102)
Panas masuk (Qi), 303
Qo
= N14gli
∫ Cp
gli
⋅ dT
298
303
14
+N
∫ Cp
KOH
KOH
⋅ dT
298
303
14
+N
air
∫ Cp
air
⋅ dT
298
+ N14GDO
Qi
303
303
298
298
14 ∫ CpGDO ⋅ dT + N GTO
∫ Cp
GTO
⋅ dT
= 3,780 mol (6,0074 kJ/mol) + 4.107,510 mol (0,03166 kJ/mol) + 198.982,233 mol (0,1166 kJ/mol) + 1,233 mol (1,300 kJ/mol) + 0,246 mol (1,300 kJ/mol) = (22,707972 + 130,0437666 + 23.201,32837 + 1,6029 + 0,3198) kJ = 23.356,00281 kJ
Panas keluar (Qo), 368
Qo
15
=N
gli
∫ Cp
gli
⋅ dT
298
368
15
+N
KOH
∫ Cp
KOH
⋅ dT
298
Universitas Sumatera Utara
368
+ N15air
∫ Cp
air
⋅ dT
298
368
+ N15GDO
15 ∫ CpGDO ⋅ dT + N GTO
298
Qo
368
∫ Cp
GTO
⋅ dT
298
= 3,780 mol (83,7535 kJ/mol) + 4.107,510 mol (0,40216 kJ/mol) + 198.982,233 mol (1,354 kJ/mol) + 1,233 mol (110,481 kJ/mol) + 0,246 mol (119,767 kJ/mol) = 316,58823 + 1.651,876222 + 269.421,9435 + 136,223073 + 29,462682) kJ = 271.556,0937 kJ
dQ/dt = Qo – Qi = (271.556,0937 - 23.356,00281) kJ = 248.200,0909 kJ Kondensat 260oC, 1 atm
m
= Q / Hvl = 248.200,0909 kJ / (1.970,54306 kJ/kg) = 125,9551724 kg
B.10 Evaporator (FE-101) Steam 260oC, 1 atm
Gliserol TC KOH 15 Air GDO GTO 95oC, 1 atm
16
FE-101
Air 100oC, 1 atm
Gliserol KOH 18 Air GDO GTO 100oC, 1 atm Kondensat 260oC, 1 atm
Panas masuk (Qi), Qi
= Qo15heater 1 (E-102) = 271.556,0937 kJ
Universitas Sumatera Utara
Panas keluar (Qo), = Nout
Qo
373
373
298
298
out ∫ Cpv ⋅ dT + N ∫ Cpl ⋅ dT
373
out
N
∫ Cp
v
⋅ dT = N
16 air
298
373 ∫ Cpl .dT + ∆H vl air (373K ) 298
= 192.614,801 mol (42,1328 kJ/mol) = 8.115.400,888 kJ 373
373
out
N
∫ Cp ⋅ dT l
18
= N
gli
∫ Cp
373
⋅ dT + N
18
gli
KOH
298
298
N18GTO
∫ Cp
373
⋅ dT + N
18
KOH
298
373
373
298
298
18 ∫ CpGTO ⋅ dT + N air
∫ Cp
GDO
∫ Cp
GDO
⋅ dT +
298
air
⋅ dT
= 3,780 mol (90,1652 kJ/mol) + 4.107,510 mol (0,43066 kJ/mol) + 1,233 mol (118,88 kJ/mol) + 0,246 mol (128,88 kJ/mol) + 6.367,431 mol (1,4728 kJ/mol) = (340,824456 + 1.768,940257 + 146,57904 + 31,70448 + 9.377,95238) kJ = 11.666,00061 kJ Qo
= 8.115.400,888 kJ + 11.666,00061 kJ = 8.127.066,88861 kJ
dQ/dt = Qo – Qi = (8.127.066,88861 - 271.556,0937) kJ = 7.855.510,795 kJ
Steam yang dibutuhkan (m), m
= Q / Hvl = 7.855.510,795 kJ / (1.661,6538 kJ/kg) = 4.727,52555 kg
Universitas Sumatera Utara
B.11 Kondensor Sub-Cooler 1 (E-101)
Panas masuk (Qi), 373
Qi = N16air
∫ Cp
air
⋅ dT + ∆H vl air
298
Qi
= 192.614,801 mol (42,1328 kJ/mol) = 8.115.400,888 kJ
Panas keluar (Qo), 303
Qo = N17air
∫ Cp
air
⋅ dT
298
Qo
= 192.614,801 mol (0,1166 kJ/mol) = 22.458,8858 kJ
dQ/dt = Qo – Qi = (22.458,8858 - 8.115.400,888) kJ = -8.092.942,002 kJ = 8.092.942,002 kJ (air pendingin sebagai sistem penerima panas)
Air pendingin yang dibutuhkan (m), m
= 8.092.942,002 kJ / (H(30 C) – H(10 C)) = 8.092.942,002 kJ / [(3.556,8816 – (-11.514,899)]kJ/kg = 536,9599131 kg
Universitas Sumatera Utara
B.12 Cooler 3 (E-109)
Panas masuk (Qi), Qi
= Qo18evaporator(FE-101) = 8.385.966,633 kJ
Panas keluar (Qo), 303
Qo
= N18gli
∫ Cp
gli
⋅ dT
298
303
+ N18oKOH ∫ Cp KOH ⋅ dT 298
303
+ N18oair
∫ Cp
air
⋅ dT
298
303
+
N18oGDO
∫ Cp
303 GDO
⋅ dT +
298
Qo
N18oGTO
∫ Cp
GTO
⋅ dT
298
= 3,780 mol (6,011 kJ/mol) + 4.107,510 mol (0,03166 kJ/mol) + 192.614,801 mol (0,1166 kJ/mol) + 1,233 mol (1,300 kJ/mol) + 0,246 mol (1,300 kJ/mol) = (22,72158 + 130,0437666 + 22.458,8858 + 1,6029 + 0,3198) kJ = 22.613,57384 kJ
dQ/dt = Qo – Qi = (22.613,57384 - 8.385.966,633) kJ = -8.363.353,059 kJ = 8.363.353,059 kJ (air pendingin sebagai sistem penerima panas)
Universitas Sumatera Utara
Air pendingin yang dibutuhkan (m), m
= 8.363.353,059 kJ / (H(30 C) – H(10 C)) = 8.363.353,059 kJ / [(3.556,8816 – (-11.514,899)]kJ/kg = 554,90146 kg
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN 1. Tangki Gliserol (TT-101) Fungsi
: menyimpan gliserol kasar untuk kebutuhan 10 hari
Bentuk
: silinder tegak, tutup dan alas datar
Bahan
: carbon steel, SA-285 Gr. C
Jumlah
: 4 unit
Kondisi operasi
: Temperatur (T) Tekanan (P)
: 30oC (303 K) : 1 atm
Laju alir massa (F)
= 4.623,56818 kg/jam
Densitas gliserol
= 1.260 kg/m3
Waktu tinggal (t)
= 10 hari
Faktor kelonggaran (fk)
= 20%
(Perry dan Green, 1999)
Perhitungan tangki, Volume larutan (VL), kg jam 4.623,56818 10hari ⋅ 24 jam hari m = = = 880,6796533 m3 3 ρ 1.260kg / m
VL
Volume tangki (VT), = (1 + 20 %) (880,6796533 m3) = 1056,815584 m3
VT
Direncanakan dibangun 4 unit untuk kebutuhan 10 hari, V1 tangki =
1056,815584 m 3 = 264,203896 m3 4
Diameter tangki (Dt), Tinggi silinder : diameter = Hs : Dt = 3 : 2 3 Dt 2
Hs
=
Vt
1 1 3 3 = πDt2 H = πDt2 Dt = πDt3 4 4 2 8
Universitas Sumatera Utara
D3t
=
8Vt → D= 3π
r
=
1 1 Dt = (6,0766 m) = 3,0383 m = 119,6175 in 2 2
3
8(264,203896 ) = 6,0766 m = 239,23507 in 3π
Tinggi silinder (Hs), Hs
=
3 3 Dt = (6,0766 m) = 9,1149 m = 358,8526 in 2 2
Tinggi total (Ht), Ht
= Hs = 9,1149 m
Tekanan desain (Pdesign), Tinggi cairan (Hc), Hc
= (1-0,2) Hs = 0,8 (9,1149 m) = 7,2919 m
Po
= 14,696 psia = 1 atm
Phidrostatik
kg m = ρ g Hc = 1.260 3 9,8 2 (7,2919 m) = 90.040,37618 Pa m s = 13,3019 psia
Poperasi
= Po + Phidrostatik = (14,696 + 13,3019) Psia = 28,2709 psia
Pdesign
= (1 + fk) Poperasi = (1 + 0,2) (28,2709 Psia) = 33,9251 psia = 2,2664 atm
Tebal dinding (d) tangki (bagian silinder), •
Efisiensi sambungan (E)
= 0,85
(Timmerhaus, dkk. 2004)
•
Allowable working stress (S)
= 12.560 lb/in2
(Brownell dan Young. 1959)
•
Faktor korosi (C)
= 0,125 in/tahun (Brownell dan Young. 1959)
•
Umur alat direncanakan (A)
= 10 tahun
Universitas Sumatera Utara
PR + (CA) ------------------------------ (Timmerhaus, dkk. 2004) SE − 0,6 P
d
=
d
=
d
= 1,6308 in
(33,9251 psia )(119,6175 in ) lb 12.560 in 2 (0,85) − (0,6)(33,9251 psia )
in + 0,125 (10tahun) tahun
Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 1959), maka dipilih tebal tangki standar adalah 1 ¾ in atau 1,75 in.
2. Tangki Gliserol Murni (TT-206) Fungsi
: menyimpan gliserol murni untuk kebutuhan 10 hari
Bentuk
: silinder tegak, tutup dan alas datar
Bahan
: carbon steel, SA-285 Gr. C
Jumlah
: 5 unit
Kondisi operasi
: Temperatur (T) : 30oC (303 K) Tekanan (P)
: 1 atm
Laju alir massa (F)
= 3.480,736374 kg/jam
Densitas gliserol
= 1.260 kg/m3
Waktu tinggal (t)
= 10 hari
(Perry dan Green, 1999)
Faktor kelonggaran (fk) = 20%
Perhitungan tangki, Volume larutan (VL),
VL
kg jam 3.480,736374 10hari ⋅ 24 jam hari m = = = 662,99740 m3 3 1.260kg / m ρ
Volume tangki (VT), VT
= (1 + 20 %) (662,99740 m3) = 795,596885 m3
Direncanakan dibangun 5 unit untuk kebutuhan 10 hari, V1 tangki =
795,596885 m 3 = 198,8992 m3 4
Diameter tangki (Dt), Tinggi silinder : diameter = Hs : Dt = 3 : 2
Universitas Sumatera Utara
Hs
=
3 Dt 2
1 1 3 3 = πDt2 H = πDt2 Dt = πDt3 4 4 2 8
Vt D3t
=
8Vt → D= 3π
r
=
1 1 Dt = (5,5279 m) = 2,76395 m = 108,816712 in 2 2
3
8(198,8992 ) = 5,5279 m = 217,633423 in 3π
Tinggi silinder (Hs), Hs
=
3 3 Dt = (5,5279 m) = 8,29185 m = 326,450135 in 2 2
Tinggi total (Ht), Ht
= Hs = 8,29185 m
Tekanan desain (Pdesign), Tinggi cairan (Hc), Hc
= (1-0,2) Hs = 0,8 (8,29185 m) = 6,63348 m
Po
= 14,696 psia = 1 atm
Phidrostatik
kg m = ρ g Hc = 1.260 3 9,8 2 (6,63348 m) = 81.910,21104 Pa m s = 11,8801131 psia
Poperasi
= Po + Phidrostatik = (14,696 + 11,8801131) psia = 26,5761131 psia
Pdesign
= (1 + fk) Poperasi = (1 + 0,2) (26,5761131 psia) = 31,89134 psia = 2,170 atm
Tebal dinding (d) tangki (bagian silinder), •
Efisiensi sambungan (E)
= 0,85
(Timmerhaus, dkk. 2004)
Universitas Sumatera Utara
•
Allowable working stress (S)
= 12.560 lb/in2
•
Faktor korosi (C)
= 0,125 in/tahun (Brownell dan Young. 1959)
•
Umur alat direncanakan (A)
= 10 tahun
(Brownell dan Young. 1959)
PR + (CA) ------------------------------ (Timmerhaus, dkk. 2004) SE − 0,6 P
d
=
d
=
d
= 1.58 in
(31,89134
psia )(108,816712 in ) in + 0,125 (10tahun) tahun lb 12.560 in 2 (0,85) − (0,6)(31,89134 psia )
Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 1959), maka dipilih tebal tangki standar adalah 1 ¾ in atau 1,75 in.
3. Tangki Asam Oleat (TT-207) Fungsi
: menyimpan asam oleat untuk kebutuhan 10 hari
Bentuk
: silinder tegak, tutup dan alas datar
Bahan
: carbon steel, SA-285 Gr. C
Jumlah
: 5 unit
Kondisi operasi
: Temperatur (T) Tekanan (P)
: 30oC (303 K) : 1 atm
Laju alir massa (F)
= 3.558,594447 kg/jam
Densitas
= 895 kg/m3
Waktu tinggal (t)
= 10 hari
(Anonimc, 2009)
Faktor kelonggaran (fk) = 20%
Perhitungan tangki, Volume larutan (VL),
VL
kg jam 3.558,594447 10hari ⋅ 24 jam hari m = = = 954,25996 m3 3 895 kg / m ρ
Volume tangki (VT), VT
= (1 + 20 %) (954,25996 m3) = 1.145,11956 m3
Universitas Sumatera Utara
Direncanakan dibangun 5 unit untuk kebutuhan 10 hari, V1 tangki =
1.145,11956 m 3 = 286,27799 m3 4
Diameter tangki (Dt), Tinggi silinder : diameter = Hs : Dt = 3 : 2 Hs
=
3 Dt 2
1 1 3 3 = πDt2 H = πDt2 Dt = πDt3 4 4 2 8
Vt D3t
=
8Vt → D= 3π
r
=
1 1 Dt = (6,2413 m) = 3,12065 m = 122,85999 in 2 2
3
8(286,27799 ) = 6,2413 m = 245,719981 in 3π
Tinggi silinder (Hs), Hs
=
3 3 Dt = (6,2413 m) = 9,36195 m = 368,579972 in 2 2
Tinggi total (Ht), Ht
= Hs = 9,36195 m
Tekanan desain (Pdesign), Tinggi cairan (Hc), Hc
= (1-0,2) Hs = 0,8 (9,36195 m) = 7.48956 m
Po
= 14,696 psia = 1 atm
Phidrostatik
kg m = ρ g Hc = 895 3 9,8 2 (7.48956 m) = 65.690,93076 Pa m s = 9,5277 psia
Poperasi
= Po + Phidrostatik = (14,696 + 13,4133) psia = 24,2237 psia
Universitas Sumatera Utara
Pdesign
= (1 + fk) Poperasi = (1 + 0,2) (24,2237 psia) = 29,0684 psia = 1,978 atm
Tebal dinding (d) tangki (bagian silinder), •
Efisiensi sambungan (E)
= 0,85
(Timmerhaus, dkk. 2004)
•
Allowable working stress (S)
= 12.560 lb/in2
(Brownell dan Young. 1959)
•
Faktor korosi (C)
= 0,125 in/tahun (Brownell dan Young. 1959)
•
Umur alat direncanakan (A)
= 10 tahun
PR + (CA) ------------------------------ (Timmerhaus, dkk. 2004) SE − 0,6 P
d
=
d
=
d
= 1.59 in
(29,0684
in psia )(122,85999 in ) + 0,125 (10tahun) tahun lb 12.560 in 2 (0,85) − (0,6 )(29,0684 psia )
Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 1959), maka dipilih tebal tangki standar adalah 1 ¾ in atau 1,75 in.
4. Tangki Katalis KOH (TT-208) Fungsi
: menyimpan katalis KOH untuk kebutuhan 10 hari
Bentuk
: silinder tegak, tutup dan alas datar
Bahan
: carbon steel, SA-285 Gr. C
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: Temperatur (T) Tekanan (P)
Laju alir massa (F)
= 5,693751 kg/jam
Densitas
= 2.044 kg/m3
Waktu tinggal (t)
= 10 hari
: 30oC (303 K) : 1 atm (Anonimd, 2009)
Faktor kelonggaran (fk) = 20%
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan tangki, Volume larutan (VL), kg jam 5,693751 10hari ⋅ 24 jam hari m = = = 0,66854 m3 3 2.044 kg / m ρ
VL
Volume tangki (VT), = (1 + 20 %) (0,66854 m3) = 0,802251 m3
VT
Direncanakan dibangun 1 unit untuk kebutuhan 10 hari, V1 tangki =
0,802251 m 3 = 0,802251 m3 1
Diameter tangki (Dt), Tinggi silinder : diameter = Hs : Dt = 3 : 2 Hs
=
3 Dt 2
1 1 3 3 = πDt2 H = πDt2 Dt = πDt3 4 4 2 8
Vt D3t
=
8Vt → D= 3π
r
=
1 1 Dt = (0,8799 m) = 0,43995 m = 17,320832 in 2 2
3
8(0,802251) = 0,8799 m = 34,64166 in 3π
Tinggi silinder (Hs), Hs
=
3 3 Dt = (0,8799 m) = 1,3199 m = 51,962495 in 2 2
Tinggi total (Ht), Ht
= Hs = 1,3199 m
Tekanan desain (Pdesign), Tinggi cairan (Hc), Hc
= (1-0,2) Hs = 0,8 (1,3199 m) = 1,0559 m
Po
= 14,696 psia = 1 atm
Universitas Sumatera Utara
Phidrostatik
kg m = ρ g Hc = 2.044 3 9,8 2 (1,0559 m) = 21.150,54346 Pa m s = 3,068 psia = Po + Phidrostatik
Poperasi
= (14,696 + 3,068) psia = 17,764 psia Pdesign
= (1 + fk) Poperasi = (1 + 0,2) (17,764 psia) = 21,316 psia = 1,450 atm
Tebal dinding (d) tangki (bagian silinder), •
Efisiensi sambungan (E)
= 0,85
(Timmerhaus, dkk. 2004)
•
Allowable working stress (S)
= 12.560 lb/in2
(Brownell dan Young. 1959)
•
Faktor korosi (C)
= 0,125 in/tahun (Brownell dan Young. 1959)
•
Umur alat direncanakan (A)
= 10 tahun
PR + (CA) ------------------------------ (Timmerhaus, dkk. 2004) SE − 0,6 P
d
=
d
=
d
= 1,285 in
(21,316 psia )(17,320832 in ) lb 12.560 in 2 (0,85) − (0,6 )(21,316 psia )
in + 0,125 (10tahun) tahun
Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 1959), maka dipilih tebal tangki standar adalah 1 ½ in atau 1,5 in.
5. Reaktor (R-201) Fungsi
: tempat terjadinya reaksi antara asam oleat dan gliserol dengan katalis KOH
Jenis
: tangki berpengaduk flat six blade open turbine dengan tutup dan alas ellipsoidal
Universitas Sumatera Utara
Kondisi operasi
: Temperatur (T) Tekanan (P)
: 180oC (453 K) : 1 atm
Bahan konstruksi
: Carbon steel, SA-203, Gr. A
Waktu tinggal (τ)
= 77,5 menit
Fmasuk asam oleat
= 3.558,594447 kg/jam
= 1,29167 jam
(Pardi. 2005)
= 4.596,529689 kg/1,29167 jam Densitas asam oleat
= 895 kg/m3
(Anonimc, 2009)
Fmasuk gliserol
= 3.480,736374 kg/jam = 4.495,962752 kg/1,29167 jam
Densitas gliserol
= 1.261 kg/m3 (Anonimb, 2009)
Fmasuk umpan total
= Fmasuk asam oleat + Fmasuk gliserol + Fmasuk KOH = (3.558,594447 + 3.480,736374 + 5,693751) kg/jam = 7.045,024572 kg/jam = 9.099,846889 kg/1,29167 jam
Estimasi nilai densitas umpan total masuk sebagai berikut (Halaman 2-357, Perry dan Green. 1999), Vmasuktotal
4.495,962752 7,354447 4.596,529689 3 = + + m / 1,29167 jam 1,261 2044 895 = 8,704780 m3 / 1,29167 jam
ρ masuk campuran =
9.099,846889 kg/1,29167 jam = 1.045,385033 kg/m3 3 8,704780 m / 1,29167 jam
Ukuran tangki, Volume tangki yang ditempati bahan = (τ ) × (Vo) = 1,29167 jam x 8,704780 m3 / 1,29167 jam = 8,704780 m3 Faktor kelonggaran
= 20 %
Volume tangki
= (1 + 20%) . (τ ) .(Vo) = (1,2) (1,29167 jam) (8,704780 m3 / 1,29167 jam) = 10,4457 m3
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan tinggi dengan diameter tangki (Hs : D) = 3 : 2 Volume silinder (Vs) =
1 1 2 3 3 πD (H s ) = πD 2 D = πD 3 4 4 2 8
Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor adalah 2 : 1, sehingga, 1 D .................(Halaman 80, Brownell dan Young. 1959) 6
Tinggi head (Hh)
=
V2 tutup ellipsoidal (Vh)
π π 1 π = D 2 (H h )(2 ) = D 2 D (2 ) = D 3 4 12 4 6
( )
( )
π 3 Vt = Vs + Vh = πD 3 + D 3 = 0,45833 π D3 12 8 Diameter tangki (D) =
3
Vt = 0,45833π
3
10,4457 = 1,9368 m = 76,2513 in 0,45833π
Tinggi silinder (Hs), Hs
=
3 3 D = (1,9368 m) = 2,9052 m = 114,37692 in 2 2
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = Tinggi tangki (HT)
1 1 D = (1,9368 m) = 0,32280 m = 12,7085 in 6 6
= Hs + (Hh .2) = 2,9052 m + [(0,32280 m).(2)] = 3,55080 m = 139,79482 in
Tekanan desain, Volume tangki
= 10,4457 m3
Volume cairan
= 8,704780 m3
Tinggi tangki
= 3,55080 m
Tinggi cairan dalam tangki
= =
Tekanan hidrostatis
(V
cairan dalam tangki
)(tinggi tangki)
volume tangki
(8,704780)(3,55080) 10,4457
= 2,95901 m
= (ρ umpan) (g) (tinggi cairan dalam tangki) = (1.045,385033 kg/m3) (9,8 m/s2) (2,95901 m) = 30.314,3500 Pa
= 4,397 psia
Universitas Sumatera Utara
Poperasi
= Po + Phidrostatik = (14,696 + 4,3967401) psia = 19,0927401 psia
Faktor keamanan untuk tekanan = 20% Pdesign
= (1 + fk) Poperasi = (1 + 0,2) (19,0927401 psia) = 22,9112881 psia = 1,5590 atm
Tebal dinding (d) tangki (bagian silinder), •
Efisiensi sambungan (E)
= 0,85
(Timmerhaus, dkk. 2004)
•
Allowable working stress (S)
= 18.750 lb/in2
(Brownell dan Young. 1959)
•
Faktor korosi (C)
= 0,042 in/tahun (Brownell dan Young. 1959)
•
Umur alat direncanakan (A)
= 10 tahun
Tebal silinder (d) =
PR + (CA) ............ (hal.537, Timmerhaus, dkk. 2004) SE − 0,6 P
Dengan : d
= tebal dinding tangki bagian silinder (in)
P
= tekanan desain (psia)
R
= jari-jari dalam tangki (in)
S
= stress yang diizinkan
E
= efisiensi pengelasan
d
=
(22,9112881 psia )(0,5)(76,2513 in ) lb 18.750 in 2 (0,85) − (0,6 )(22,9112881 psia )
in + 0,042 (10tahun) tahun
= 0,474856 in Maka dipilih tebal tangki standar adalah 3/4 in atau 0,75 in.
Tebal dinding head (tutup tangki), •
Efisiensi sambungan (E)
= 0,85
(Timmerhaus, dkk. 2004)
Universitas Sumatera Utara
•
Allowable working stress (S)
= 18.750 lb/in2
•
Faktor korosi (C)
= 0,042 in/tahun (Brownell dan Young. 1959)
•
Umur alat direncanakan (A)
= 10 tahun
Tebal head (dh) =
(Brownell dan Young. 1959)
P.Di + (CA) ............. (hal.537, Timmerhaus, dkk. 2004) 2SE − 0,2 P
Dengan, dh
= tebal dinding head (in)
P
= tekanan desain (psi)
Di
= diameter dalam tangki (in)
S
= stress yang diizinkan
E
= efisiensi pengelasan
dh =
(22,9112881 psia )(76,2513 in ) lb (2 )18.750 in 2 (0,85) − (0,2 )(22,9112881 psia )
in + 0,042 (10tahun) tahun
= 0,474816 in Maka dipilih tebal tangki standar adalah 3/4 in atau 0,75 in.
Menghitung Jaket Pendingin, Jumlah air pendingin (10oC) = 56,398 kg/jam Densitas air pendingin = 1.120 kg/m3 Laju alir air pendingin (Qw) = Diameter dalam jaket
(Kern. 1950)
56,398 kg/jam = 0,050355 m3/jam 1.120 kg/m 3
= diameter dalam + (2 x tebal dinding) = 76,2513 in + [2 (0,474816 in)] = 77,200932 in = 1,96091 m
Tinggi jaket = tinggi reaktor = 3,55080 m Asumsi tebal jaket = ¼ in Diameter luar jaket (D)
= 77,200932 in + (2 x 1/4) in = 77,700932 in = 1,97361 m
Universitas Sumatera Utara
Luas yang dilalui air pendingin (A), A=
π 4
(D2-d2) =
π 4
(1,973612 - 1,960912) = 0,04997 m2
Kecepatan air pendingin (v), v=
0,050355 m 3 /jam Qw = = 1,007737 m A 0,04997 m 2
Tebal dinding jaket (tj), Bahan Stainless Steel Plate tipe SA-340 = ρgh
Phidrostatik
= (1.120 kg/m3) (9,8 m/s2) (3,55080 m) = 38.973,58080 Pa = 5,652660 psia = (1,2) [(5,652660 + 14,696)]
Pdesain
= 24,41839 psia tj =
(24,41839).(1,96091) P.D + nC = + (10 . 0,042) = 0,441 in 2(12.650 ⋅ 0,8 − 0,6 ⋅ 24,41839) 2( SE − 0,6 P)
Dipilih tebal jaket standar ½ in.
Pengaduk (impeller), Jenis
: flat six blade open turbin (turbin datar enam daun)
Kecepatan putaran (N) = 600 rpm
(Pardi. 2005)
= 10 rps Efisiensi motor
= 80%
Pengaduk ini didesain dengan standar sebagai berikut, Da : Dt Da =
=1:3
(Geankoplis. 2003)
1 1 Dt = (1,9368 m) = 0,6456 m 3 3
E : Da
=1
(Geankoplis. 2003)
E = Da = 0,6456 m W : Da W=
=1:8
(Geankoplis. 2003)
Da = 0,0807 m 8
C : Dt
=1:3
(Geankoplis. 2003)
Universitas Sumatera Utara
C=
Dt = 0,6456 m 3
L : Da L=
=1:4
1 Da = 0,1614 m 4
J : Dt J=
(Geankoplis. 2003)
= 1/12
(Geankoplis. 2003)
1 (Dt) = 0,1614 m 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
Fraksi umpan (x), xasam oleat = xgliserol
3.558,594447 = 0,50512 7.045,024572
= 1- 0,50512 = 0,49488
Viskositas (μ) umpan pada 180oC (453 K), Asam oleat
= 1,0941 cP
= 1,0941 . 10-3 Pa.s
(Kern. 1950)
Gliserol
= 0,4981 cP
= 4,9810 . 10-4 Pa.s
(Geankoplis. 2003)
Viskositas campuran ( µ m )
1 n = ∑ xi µ i 3 i =1
3
= [(0,50512) (1,0941 . 10-3)1/3 + (0,49488) (4,9810 . 10-4)1/3]3 Pa.s = 7,60499 . 10-4 Pa.s
Universitas Sumatera Utara
Daya pengaduk, Bilangan Reynold (NRe)
=
Da 2 ⋅ N ⋅ ρ
µ
=
(0,64562 )(10)(1.045,385033 ) 7,60499 ⋅ 10- 4
= 5.729.341,034 = 57,30 . 105 Dari Figure 3.4-5 (Geankoplis. 2003) untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle (curve 1) diperoleh nilai Np = 4,8 maka, Np =
P ...................................................... (Hal. 159, Geankoplis. 2003) ρ ⋅ N 3 ⋅ Da5
P
= Np . ρ . N3 . Da5 = (4,8) (1.045,385033) (10)3 (0,6456)5 = 562.775,424 Js-1 = 754,6941 hp
Daya motor (Pm), Pm
=
P 754,6941 = = 934,3677 hp 0.8 0.8
Dipilih motor pengaduk dengan daya 950 hp
6. Tangki Produk (TT-309) Fungsi
: menyimpan produk untuk kebutuhan 10 hari
Bentuk
: silinder tegak, tutup dan alas datar
Bahan
: carbon steel, SA-285 Gr. C
Jumlah
: 5 unit
Kondisi operasi
: Temperatur (T) : 30oC (303 K) Tekanan (P) : 1 atm
Laju alir massa (F)
= 3.472,222221 kg/jam
ρGMO
= 1.543 kg/m3
ρGDO
= 975,93 kg/m3
ρGTO
= 687,613 kg/m3 Dari data-data densitas di atas, maka dapat diestimasi nilai densitas (ρ)
larutan produk sebagai berikut (Halaman 2-357, Perry dan Green. 1999), ρrata-rata produk
= 1.453,7592 kg/m3
Waktu tinggal (t)
= 10 hari
Faktor kelonggaran (fk) = 20%
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan tangki, Volume larutan (VL), jam kg 3.472,222221 10hari ⋅ 24 hari jam m = = = 573,226524 m3 3 1.453,7592 kg / m ρ
VL
Volume tangki (VT), = (1 + 20 %) (573,226524 m3) = 687,87183 m3
VT
Direncanakan dibangun 5 unit untuk kebutuhan 10 hari, V1 tangki =
687,87183 m3 = 137,57437 m3 5
Diameter tangki (Dt), Tinggi silinder : diameter = Hs : Dt = 3 : 2 Hs
=
3 Dt 2
1 1 3 3 = πDt2 H = πDt2 Dt = πDt3 4 4 2 8
Vt
D3t
=
8Vt → D= 3π
r
=
1 1 Dt = (4,88869 m) = 2,44434 m = 96,23380 in 2 2
3
8(137,57437) = 4,88869 m = 192,46760 in 3π
Tinggi silinder (Hs), Hs
=
3 3 Dt = (4,88869 m) = 7,33303 m = 288,70139 in 2 2
Tinggi total (Ht), Ht
= Hs = 7,33303 m
Tekanan desain (Pdesign), Tinggi cairan (Hc), Hc
= (1-0,2) Hs = 0,8 (7,33303 m)
Universitas Sumatera Utara
= 5,86642 m Po
= 14,696 psia = 1 atm
Phidrostatik
kg m = ρ g Hc = 1.453,7592 3 9,8 2 (5,86642 m) = 83.578,00561 Pa m s = 12,122007 psia
Poperasi
= Po + Phidrostatik = (14,696 + 12,122007) psia = 26,818007 psia
Pdesign
= (1 + fk) Poperasi = (1 + 0,2) (26,818007 psia) = 32,18161 psia = 2,18982 atm
Tebal dinding (d) tangki (bagian silinder), •
Efisiensi sambungan (E)
= 0,85
(Timmerhaus, dkk. 2004)
•
Allowable working stress (S)
= 12.560 lb/in2
(Brownell dan Young. 1959)
•
Faktor korosi (C)
= 0,125 in/tahun (Brownell dan Young. 1959)
•
Umur alat direncanakan (A)
= 10 tahun
PR + (CA) ------------------------------ (Timmerhaus, dkk. 2004) SE − 0,6 P
d
=
d
=
d
= 1,541 in
(32,18161 psia )(96,23380 in ) lb 12.560 in 2 (0,85) − (0,6)(32,18161 psia )
in + 0,125 (10tahun) tahun
Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 1959), maka dipilih tebal tangki standar adalah 1 ¾ in atau 1,75 in.
7. Tangki Larutan KOH (TT-103) Fungsi
: menyimpan larutan KOH selama 10 hari
Bentuk
: silinder tegak, tutup dan alas datar
Bahan
: carbon steel, SA-285 Gr. C
Universitas Sumatera Utara
Jumlah
: 3 unit
Kondisi operasi
: Temperatur (T) Tekanan (P)
: 30oC (303 K) : 1 atm
Laju alir massa (F)
= 3.816,469042 kg/jam
Densitas
= 2.032 kg/m3
Waktu tinggal (t)
= 10 hari
(Anonimd, 2009)
Faktor kelonggaran (fk) = 20%
Perhitungan tangki, Volume larutan (VL), jam kg 10hari ⋅ 24 3.816,469042 hari jam m = = = 450,76406 m3 3 2.032 kg / m ρ
VL
Volume tangki (VT), = (1 + 20 %) (450,76406 m3) = 540,9169 m3
VT
Direncanakan dibangun 3 unit untuk kebutuhan 10 hari, V1 tangki =
540,9169 m3 = 180,3056 m3 5
Diameter tangki (Dt), Tinggi silinder : diameter = Hs : Dt = 3 : 2 Hs
=
3 Dt 2
1 1 3 3 = πDt2 H = πDt2 Dt = πDt3 4 4 2 8
Vt
D3t
=
8Vt → D= 3π
r
=
1 1 Dt = (5,349947 m) = 2,67497 m = 105,31370 in 2 2
3
8(180,3056) = 5,349947 m = 210,62740 in 3π
Tinggi silinder (Hs), Hs
=
3 3 Dt = (5,349947 m) = 8,024920 m = 315,94110 in 2 2
Universitas Sumatera Utara
Tinggi total (Ht), Ht
= Hs = 8,024920 m
Tekanan desain (Pdesign), Tinggi cairan (Hc), Hc
= (1-0,2) Hs = 0,8 (8,024920 m) = 6,419936 m
Po
= 14,696 psia = 1 atm
Phidrostatik
kg m = ρ g Hc = 2.032 3 9,8 2 (6,419936 m) = 127.844,0375 Pa m s = 18,54227 psia = Po + Phidrostatik
Poperasi
= (14,696 + 18,54227) psia = 33,23827 psia = (1 + fk) Poperasi
Pdesign
= (1 + 0,2) (33,23827 psia) = 39,885930 psia = 2,714067 atm
Tebal dinding (d) tangki (bagian silinder), •
Efisiensi sambungan (E)
= 0,85
(Timmerhaus, dkk. 2004)
•
Allowable working stress (S)
= 12.560 lb/in2
(Brownell dan Young. 1959)
•
Faktor korosi (C)
= 0,125 in/tahun (Brownell dan Young. 1959)
•
Umur alat direncanakan (A)
= 10 tahun
PR + (CA) ------------------------------ (Timmerhaus, dkk. 2004) SE − 0,6 P
d
=
d
=
d
= 1,644 in
(39,885930 psia )(105,31370 in ) lb 12.560 in 2 (0,85) − (0,6 )(39,885930 psia )
in + 0,125 (10tahun) tahun
Universitas Sumatera Utara
Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 1959), maka dipilih tebal tangki standar adalah 1 ¾ in atau 1,75 in.
8. Tangki KOH Pekat (TT-104) Fungsi
: menyimpan KOH pekat selama 10 hari
Bentuk
: silinder tegak, tutup dan alas datar
Bahan
: carbon steel, SA-285 Gr. C
Jumlah
: 2 unit
Kondisi operasi
: Temperatur (T) Tekanan (P)
Laju alir massa (F)
= 346,513394 kg/jam
Densitas
= 2.041 kg/m3
Waktu tinggal (t)
= 10 hari
: 30oC (303 K) : 1 atm (Anonimd, 2009)
Faktor kelonggaran (fk) = 20%
Perhitungan tangki, Volume larutan (VL), jam kg 10hari ⋅ 24 346,513394 hari jam m = = = 40,7463 m3 3 2.041 kg / m ρ
VL
Volume tangki (VT), = (1 + 20 %) (40,7463 m3) = 48,8956 m3
VT
Direncanakan dibangun 2 unit untuk kebutuhan 10 hari, V1 tangki
48,8956 m3 = = 24,4478 m3 2
Diameter tangki (Dt), Tinggi silinder : diameter = Hs : Dt = 3 : 2 Hs Vt
=
3 Dt 2
1 1 3 3 = πDt2 H = πDt2 Dt = πDt3 4 4 2 8
Universitas Sumatera Utara
D3t
=
8Vt → D= 3π
r
=
1 1 Dt = (2,7485 m) = 1,3742 m = 54,10386 in 2 2
3
8(24,4478) = 2,7485 m = 108,20773 in 3π
Tinggi silinder (Hs), Hs
=
3 3 Dt = (2,7485 m) = 4,1227 m = 162,31159 in 2 2
Tinggi total (Ht), Ht
= Hs = 4,1227 m
Tekanan desain (Pdesign), Tinggi cairan (Hc), Hc
= (1-0,2) Hs = 0,8 (4,1227 m) = 3,29818 m
Po
= 14,696 psia = 1 atm
Phidrostatik
kg m = ρ g Hc = 2.041 3 9,8 2 (3,29818 m) = 65.969,49999 Pa m s = 9,56810 psia
Poperasi
= Po + Phidrostatik = (14,696 + 9,56810) psia = 24,26410 psia
Pdesign
= (1 + fk) Poperasi = (1 + 0,2) (24,26410 psia) = 29,11692 psia = 1,98128 atm
Tebal dinding (d) tangki (bagian silinder), •
Efisiensi sambungan (E)
= 0,85
(Timmerhaus, dkk. 2004)
•
Allowable working stress (S)
= 12.560 lb/in2
(Brownell dan Young. 1959)
•
Faktor korosi (C)
= 0,125 in/tahun (Brownell dan Young. 1959)
Universitas Sumatera Utara
•
Umur alat direncanakan (A)
= 10 tahun
PR + (CA) ------------------------------ (Timmerhaus, dkk. 2004) SE − 0,6 P
d
=
d
=
d
= 1,398 in
(29,11692 psia )(54,10386 in ) lb 12.560 in 2 (0,85) − (0,6 )(29,11692 psia )
in + 0,125 (10tahun) tahun
Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 1959), maka dipilih tebal tangki standar adalah 1 ½ in atau 1,5 in.
9. Tangki Trigliserida (TT-102) Fungsi
: menyimpan trigliserida selama 10 hari
Bentuk
: silinder tegak, tutup dan alas datar
Bahan
: carbon steel, SA-285 Gr. C
Jumlah
: 3 unit
Kondisi operasi
: Temperatur (T) Tekanan (P)
Laju alir massa (F)
= 552,251282 kg/jam
Densitas
= 880 kg/m3
Waktu tinggal (t)
= 10 hari
: 30oC (303 K) : 1 atm
Faktor kelonggaran (fk) = 20%
Perhitungan tangki, Volume larutan (VL),
VL
jam kg 10hari ⋅ 24 552,251282 hari jam m = = = 150,613986 m3 3 ρ 880 kg / m
Volume tangki (VT), VT
= (1 + 20 %) (150,613986 m3) = 180,73678 m3
Direncanakan dibangun 3 unit untuk kebutuhan 10 hari, V1 tangki =
180,73678 m3 = 90,36839 m3 2
Diameter tangki (Dt),
Universitas Sumatera Utara
Tinggi silinder : diameter = Hs : Dt = 3 : 2 Hs
=
3 Dt 2
1 3 3 1 = πDt2 H = πDt2 Dt = πDt3 4 2 8 4
Vt
D3t
=
8Vt → D= 3π
r
=
1 1 Dt = (4,249637 m) = 2,124819 m = 83,65411 in 2 2
3
8(90,36839 ) = 4,249637 m = 167,30823 in 3π
Tinggi silinder (Hs), Hs
=
3 3 Dt = (4,249637 m) = 6,374456 m = 250,962339 in 2 2
Tinggi total (Ht), Ht
= Hs = 6,374456 m
Tekanan desain (Pdesign), Tinggi cairan (Hc), Hc
= (1-0,2) Hs = 0,8 (6,374456 m) = 5,09956 m
Po
= 14,696 psia = 1 atm
Phidrostatik
kg m = ρ g Hc = 880 3 9,8 2 (5,09956 m) = 43.978,64788 Pa m s = 6,378586 psia
Poperasi
= Po + Phidrostatik = (14,696 + 6,378586) psia = 21,074586 psia
Pdesign
= (1 + fk) Poperasi = (1 + 0,2) (21,074586 psia) = 25,289503 psia = 1,7208 atm
Universitas Sumatera Utara
Tebal dinding (d) tangki (bagian silinder), •
Efisiensi sambungan (E)
= 0,85
(Timmerhaus, dkk. 2004)
•
Allowable working stress (S)
= 12.560 lb/in2
(Brownell dan Young. 1959)
•
Faktor korosi (C)
= 0,125 in/tahun (Brownell dan Young. 1959)
•
Umur alat direncanakan (A)
= 10 tahun
PR + (CA) ------------------------------ (Timmerhaus, dkk. 2004) SE − 0,6 P
d
=
d
=
d
= 1,448 in
(25,289503 psia )(83,65411 in ) lb 12.560 in 2 (0,85) − (0,6 )(25,289503 psia )
in + 0,125 (10tahun) tahun
Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 1959), maka dipilih tebal tangki standar adalah 1 ½ in atau 1,5 in.
10. Tangki Larutan CH3OH (TT-105) Fungsi
: menyimpan larutan CH3OH selama 10 hari
Bentuk
: silinder tegak, tutup dan alas datar
Bahan
: carbon steel, SA-285 Gr. C
Jumlah
: 2 unit
Kondisi operasi
: Temperatur (T) Tekanan (P)
Laju alir massa (F)
= 346,913834 kg/jam
Densitas
= 860,856 kg/m3
Waktu tinggal (t)
= 10 hari
: 30oC (303 K) : 1 atm
Faktor kelonggaran (fk) = 20%
Perhitungan tangki, Volume larutan (VL),
VL
jam kg 10hari ⋅ 24 346,913834 hari jam m = = = 96,71690 m3 3 860,856 kg / m ρ
Universitas Sumatera Utara
Volume tangki (VT), = (1 + 20 %) (96,71690 m3) = 116,060275 m3
VT
Direncanakan dibangun 2 unit untuk kebutuhan 10 hari, V1 tangki =
116,060275 m3 = 58,03014 m3 2
Diameter tangki (Dt), Tinggi silinder : diameter = Hs : Dt = 3 : 2 Hs
=
3 Dt 2
1 3 3 1 = πDt2 H = πDt2 Dt = πDt3 4 2 8 4
Vt
D3t
=
8Vt → D= 3π
r
=
1 1 Dt = (3,666324 m) = 1,833162 m = 72,17160 in 2 2
3
8(58,03014) = 3,666324 m = 144,343193 in 3π
Tinggi silinder (Hs), Hs
=
3 3 Dt = (3,666324 m) = 5,499487 m = 216,514790 in 2 2
Tinggi total (Ht), Ht
= Hs = 5,499487 m
Tekanan desain (Pdesign), Tinggi cairan (Hc), Hc
= (1-0,2) Hs = 0,8 (5,499487 m) = 4,39959 m
Po
= 14,696 psia = 1 atm
Phidrostatik
kg m = ρ g Hc = 860,856 3 9,8 2 (4,39959 m) = 37.116,64621 Pa m s = 5,383333 psia
Poperasi
= Po + Phidrostatik
Universitas Sumatera Utara
= (14,696 + 5,383333) psia = 20,079333 psia Pdesign
= (1 + fk) Poperasi = (1 + 0,2) (20,079333 psia) = 24,095200 psia = 1,6396 atm
Tebal dinding (d) tangki (bagian silinder), •
Efisiensi sambungan (E)
= 0,85
(Timmerhaus, dkk. 2004)
•
Allowable working stress (S)
= 12.560 lb/in2
(Brownell dan Young. 1959)
•
Faktor korosi (C)
= 0,125 in/tahun (Brownell dan Young. 1959)
•
Umur alat direncanakan (A)
= 10 tahun
PR + (CA) ------------------------------ (Timmerhaus, dkk. 2004) SE − 0,6 P
d
=
d
=
d
= 1,413 in
(24,095200 psia )(72,17160 in ) lb 12.560 in 2 (0,85) − (0,6 )(24,095200 psia )
in + 0,125 (10tahun) tahun
Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 1959), maka dipilih tebal tangki standar adalah 1 ½ in atau 1,5 in.
11. Cooler 1 (E-105) Fungsi
: menurunkan suhu gliserol yang keluar vaporizer
Jenis
: 2-4 shell and tube heat exchanger
Spesifikasi
: 1 in OD, 10 BWG, Panjang 10 ft, 4 pass
Fluida panas, Laju alir fluida masuk (F)
= 3.480,736374 kg/jam
= 7.673,750246 lbm/jam
Tmasuk (T1)
= 105oC
= 221oF
Tkeluar (T2)
= 30oC
= 86oF
= 225,6884216 kg/jam
= 497,5603995 lbm/jam
Fluida dingin, Laju alir fluida masuk (F) Tmasuk (t1)
o
= 10 C
= 50oF
Universitas Sumatera Utara
Tkeluar (t2)
= 30oC
= 86oF
Panas yang diserap (Q)
= 3.401.526,375 kJ/jam
= 3.224.012,26 btu/jam
Δt (beda suhu yang sebenarnya) Fluida Panas
Fluida Dingin
Selisih
T1 = 221 oF
t2 = 86 oF
Δ t1 = 135 oF
T2 = 86 oF
t1 = 50 oF
Δ t2 = 36 oF
T1 - T2 = 135 oF
t2 – t1 = 36 oF
Δ t2 - Δ t1 = -99 oF
LMTD =
∆t 2 − ∆t1 36 − 135 = = 74,94004oF 36 ∆t ln ln 2 135 ∆t1
R=
T1 − T2 135 = = 3,75 35 t 2 − t1
S=
t 2 − t1 36 = = 0,21053 T1 − t1 221 − 50 Pada R = 3,75 dan S = 0,21053 dari Figure 19 (Hal. 829, Kern. 1950)
diperoleh nilai FT = 0,961 maka, Δt = (FT) (LMTD) = (0,961) (74,9004) = 71,9793oF Tc dan tc, T1 − T2 = 67,5oF 2
Tc = tc =
t1 − t2 = 18oF 2
1) Dalam perancangan ini dipergunakan cooler dengan spesifikasi, •
Diameter luar tube (OD) = 1 in
•
Jenis tube = 10 BWG
•
Pitch (PT) = 1,25 in square pitch
•
Panjang tube (L) = 10 ft
•
Pass (n) = 4
Dari Tabel 8 (hal. 840, Kern. 1950) diperoleh,
Universitas Sumatera Utara
= 75 Btu/jam.ft2.oF
UD
Rd (Faktor Pengotor) = 0,003 Luas permukaan perpindahan panas (A),
3.224.012,26
A=
btu jam
Q = = 597,2110 ft2 U D × ∆t btu (71,9793o F ) 75 2 o jam ⋅ ft . F
Dari Tabel 10 (hal. 843, Kern. 1950) diperoleh, Luas permukaan luar (a”) = 0,2618 ft2/ft Jumlah tube (Nt), Nt =
A = 228,1173 buah ( L)(a '' )
Dari Tabel 9 (hal. 842, Kern. 1950) jumlah tube 238 buah, ID shell 25 in, Koreksi UD, A
= (L) (Nt) (a”) = (10 ft) (238) (0,2618 ft2/ft) = 623,084 ft2
btu Q btu jam = = = 71,886 2 o (623,084 ft )(71,9793 F) A × ∆t jam ⋅ ft 2 ⋅o F 3.224.012,26
UD
Fluida Panas (Shell Side)
Fluida Dingin (Tube Side)
Flow Area (as),
Flow Area (at),
Ds = 25 in = 2,0833 ft
at’ = 0,421 in2
Baffle Spacing (B) = 5 in
at =
Tube Pitch (PT) = 1,25 in
Nt ⋅ at ' = 0,1403 ft2 144 ⋅ n
Clearance (C’) = PT – OD = 0,25 in as =
DS ⋅ C ' ⋅ B = 0,1875 ft2 144 ⋅ PT
Mass Velocity (Gs),
Gs =
W lbm = 40.926,6680 2 as ft ⋅ jam
Mass Velocity (Gt),
Gt =
W lbm = 3.546,403418 2 at ft ⋅ jam
Universitas Sumatera Utara
Bilangan Reynold (Res),
Bilangan Reynold (Ret),
Dari Fig.28 (Kern. 1950) diperoleh,
Dari Fig.28 (Kern. 1950) diperoleh,
De = 0,987 in = 0,0823 ft
Dt = 0,372 in = 0,030999 ft
μ = 0,3875 cP = 0,9374 lbm/ft.jam
μ = 0,1315 cP = 0,138112 lbm/ft.jam
De ⋅ Gs
Res =
µ
= 3.593,1990
Ret =
Dt ⋅ Gt
µ
= 795,9841255
Estimasi nilai jH pada Res (Figure 24,
Estimasi nilai jH pada Ret (Figure 24,
hal.834, Kern. 1950) diperoleh,
hal.834, Kern. 1950) diperoleh,
jH = 19
jH = 10
Cp = 0,99321 Btu/lbm.oF
Cp = 0,55 Btu/lbm.oF
k = 0,343491 Btu/jam.ft.oF
k = 0,0186 Btu/jam.ft.oF
1
1
Cp ⋅ µ 3 = 1,3943 k
Cp ⋅ µ 3 = 2,1109 k
k Cp ⋅ µ ho = jH × φs De k = 110,5654
1
k Cp ⋅ µ ho = jH × φs Dt k
3
btu jam ⋅ ft ⋅o F
= 12,6658
1
3
btu jam ⋅ ft ⋅o F
Pressure Drop
Pressure Drop
Estimasi nilai f (faktor gesekan) pada
Estimasi nilai f (faktor gesekan) pada
Res
Ret (Figure 26, Kern. 1950) diperoleh,
(Figure
29,
Kern.
1950)
diperoleh,
f = 0,00039
f = 0,000142
s=1
N + 1 = 12 (L/B) = 288,003 s = 0,87
µc µw
φs =
∆Ps =
0 ,14
= 0,4139
( f )(Gs2 )(Ds )(N + 1) (5,22 ⋅1010 )(De)(s )(φs ) = 0,099631 psi = 9,9631 . 10-2 psi
µc φt = µ w ∆Pt =
0 ,14
= 0,24211
( f )(Gt2 )(L )(n ) (5,22 ⋅1010 )(Dt )(s )(φt ) = 0,011071 psi = 11,071 . 10-3 psi
Estimasi nilai v2/2g pada Gt
Pressure drop cairan < 10 psi, maka
(Figure 27, Kern. 1950) diperoleh
spesifikasi ini dapat diterima.
v2/2g = 0,002 maka,
Universitas Sumatera Utara
∆ Pr =
4 ⋅ n v2 = 0,032 psi s 2 g
ΔPf = ΔPr + ΔPt = 0,043071 psi ΔPf = 4,3071 . 10-2 psi Pressure drop cairan < 10 psi, maka spesifikasi ini dapat diterima.
12. Kondensor Sub-Cooler 2 (E-103) Fungsi
: mengkondensasi dan menurunkan suhu larutan metanol
Jenis
: 2-4 shell and tube heat exchanger
Spesifikasi
: 1 in OD, 10 BWG, Panjang 10 ft, 4 pass
Fluida panas, Laju alir fluida masuk (F)
= 346,913834 kg/jam
= 764,818082 lbm/jam
Tmasuk (T1)
= 105oC
= 221oF
Tkeluar (T2)
= 30oC
= 86oF
Laju alir fluida masuk (F)
= 75,51916182 kg/jam
= 166,4921224 lbm/jam
Tmasuk (t1)
= 10oC
= 50oF
Tkeluar (t2)
= 30oC
= 86oF
Panas yang diserap (Q)
= 1.138.208,238 kJ/jam
= 1.078.809,01 btu/jam
Fluida dingin,
Δt (beda suhu yang sebenarnya) Fluida Panas
Fluida Dingin
Selisih
o
T1 = 221 F
t2 = 86 F
Δ t1 = 135 oF
T2 = 86 oF
t1 = 50 oF
Δ t2 = 36 oF
T1 - T2 = 135 oF
t2 – t1 = 36 oF
Δ t2 - Δ t1 = -99 oF
LMTD =
o
∆t 2 − ∆t1 36 − 135 = = 74,94004oF 36 ∆t ln ln 2 135 ∆t1
Universitas Sumatera Utara
R=
T1 − T2 135 = = 3,75 35 t 2 − t1
S=
t 2 − t1 36 = = 0,21053 T1 − t1 221 − 50 Pada R = 3,75 dan S = 0,21053 dari Figure 19 (Hal. 829, Kern. 1950)
diperoleh nilai FT = 0,961 maka, Δt = (FT) (LMTD) = (0,961) (74,9004) = 71,9793oF Tc dan tc, T1 − T2 = 67,5oF 2
Tc =
t1 − t2 = 18oF 2
tc =
1) Dalam perancangan ini dipergunakan cooler dengan spesifikasi, •
Diameter luar tube (OD) = 1 in
•
Jenis tube = 10 BWG
•
Pitch (PT) = 1,25 in square pitch
•
Panjang tube (L) = 10 ft
•
Pass (n) = 4
Dari Tabel 8 (hal. 840, Kern. 1950) diperoleh, = 75 Btu/jam.ft2.oF
UD
Rd (Faktor Pengotor) = 0,003 Luas permukaan perpindahan panas (A),
1.078.809,01
A=
btu jam
Q = = 199,8386 ft2 U D × ∆t btu 71,9793o F 75 2 o jam ⋅ ft . F
(
)
Dari Tabel 10 (hal. 843, Kern. 1950) diperoleh, Luas permukaan luar (a”) = 0,2618 ft2/ft Jumlah tube (Nt), Nt =
A = 76,3319 buah ( L)(a '' )
Universitas Sumatera Utara
Dari Tabel 9 (hal. 842, Kern. 1950) jumlah tube 98 buah, ID shell 17 ¼ in, Koreksi UD, A
= (L) (Nt) (a”) = (10 ft) (98) (0,2618 ft2/ft) = 256,564 ft2
btu Q btu jam = = = 58,417 2 o (256,564 ft )(71,9793 F) A × ∆t jam ⋅ ft 2 ⋅o F 1.078.809,01
UD
Fluida Panas (Shell Side)
Fluida Dingin (Tube Side)
Flow Area (as),
Flow Area (at),
Ds = 17,25 in = 1,4375 ft
at’ = 0,421 in2
Baffle Spacing (B) = 5 in
at =
Tube Pitch (PT) = 1,25 in
Nt ⋅ at ' = 0,0716 ft2 144 ⋅ n
Clearance (C’) = PT – OD = 0,25 in DS ⋅ C ' ⋅ B = 0,1198 ft2 as = 144 ⋅ PT Mass Velocity (Gs),
Gs =
W lbm = 6.384,5683 2 as ft ⋅ jam
Mass Velocity (Gt),
Gt =
W lbm = 10.677,5708 2 at ft ⋅ jam
Bilangan Reynold (Res),
Bilangan Reynold (Ret),
Dari Fig.28 (Kern. 1950) diperoleh,
Dari Fig.28 (Kern. 1950) diperoleh,
De = 0,987 in = 0,0823 ft
Dt = 0,372 in = 0,030999 ft
μ = 0,3875 cP = 0,9374 lbm/ft.jam
μ = 0,1315 cP = 0,138112 lbm/ft.jam
Res =
De ⋅ Gs
µ
= 560,5398
Ret =
Dt ⋅ Gt
µ
= 2.396,5623
Estimasi nilai jH pada Res (Figure 24,
Estimasi nilai jH pada Ret (Figure 24,
hal.834, Kern. 1950) diperoleh,
hal.834, Kern. 1950) diperoleh,
jH = 15
jH = 17
Cp = 0,99321 Btu/lbm.oF
Cp = 0,55 Btu/lbm.oF
k = 0,343491 Btu/jam.ft.oF
k = 0,0186 Btu/jam.ft.oF
Universitas Sumatera Utara
1
1
Cp ⋅ µ 3 = 1,3943 k
Cp ⋅ µ 3 = 1,5984 k
k Cp ⋅ µ ho = jH × φs De k = 87,2885
1
k Cp ⋅ µ ho = jH × φs Dt k
3
btu jam ⋅ ft ⋅o F
= 16,3045
1
3
btu jam ⋅ ft ⋅o F
Pressure Drop
Pressure Drop
Estimasi nilai f (faktor gesekan) pada
Estimasi nilai f (faktor gesekan) pada
Res
Ret (Figure 26, Kern. 1950) diperoleh,
(Figure
29,
Kern.
1950)
diperoleh,
f = 0,000171
f = 0,00053
s=1
N + 1 = 12 (L/B) = 288,003 s = 0,87
µc φs = µw ∆Ps =
0 ,14
= 0,4139
( f )(Gs2 )(Ds )(N + 1) (5,22 ⋅1010 )(De)(s )(φs ) = 0,005782 psi = 5,782 . 10-3 psi
µc φt = µw
0 ,14
= 0,3344
( f )(Gt2 )(L )(n ) ∆Pt = (5,22 ⋅1010 )(Dt )(s )(φt ) = 0,001441 psi = 1,441 . 10-3 psi Estimasi nilai v2/2g pada Gt
Pressure drop cairan < 10 psi, maka
(Figure 27, Kern. 1950) diperoleh
spesifikasi ini dapat diterima.
v2/2g = 0,0025 maka, 4 ⋅ n v2 = 0,04 psi ∆ Pr = s 2 g
ΔPf = ΔPr + ΔPt = 0,041441 psi ΔPf = 4,1441 . 10-2 psi Pressure drop cairan < 10 psi, maka spesifikasi ini dapat diterima.
Universitas Sumatera Utara
13. Kondensor Sub-Cooler 1 (E-101) Fungsi
: mengkondensasi dan menurunkan suhu uap air
Jenis
: 2-4 shell and tube heat exchanger
Spesifikasi
: 1 in OD, 10 BWG, Panjang 10 ft, 4 pass
Fluida panas, Laju alir fluida masuk (F)
= 3.469,955647 kg/jam o
= 7.649,982687 lbm/jam
Tmasuk (T1)
= 100 C
= 212oF
Tkeluar (T2)
= 30oC
= 86oF
Laju alir fluida masuk (F)
= 536,9599131 kg/jam
= 1.183,800157 lbm/jam
Tmasuk (t1)
= 10oC
= 50oF
Tkeluar (t2)
= 30oC
= 86oF
Panas yang diserap (Q)
= 8.092.942,002 kJ/jam
= 7.670.598,83 btu/jam
Fluida dingin,
Δt (beda suhu yang sebenarnya) Fluida Panas
Fluida Dingin
Selisih
T1 = 212 oF
t2 = 86 oF
Δ t1 = 126 oF
T2 = 86 oF
t1 = 50 oF
Δ t2 = 36 oF
T1 - T2 = 126 oF
t2 – t1 = 36 oF
Δ t2 - Δ t1 = -90 oF
LMTD =
∆t 2 − ∆t1 36 − 126 = = 71,841204oF 36 ∆t ln ln 2 126 ∆t1
R=
T1 − T2 126 = = 3,5 t 2 − t1 36
S=
t 2 − t1 36 = = 0,222 T1 − t1 212 − 50 Pada R = 3,5 dan S = 0,222 dari Figure 19 (Hal. 829, Kern. 1950) diperoleh
nilai FT = 0,95 maka, Δt = (FT) (LMTD) = (0,95) (71,841204) = 68,2491oF
Universitas Sumatera Utara
Tc dan tc, T1 − T2 = 63oF 2
Tc =
t1 + t 2 = 18oF 2
tc =
1) Dalam perancangan ini dipergunakan cooler dengan spesifikasi, •
Diameter luar tube (OD) = 1 in
•
Jenis tube = 10 BWG
•
Pitch (PT) = 1,25 in square pitch
•
Panjang tube (L) = 10 ft
•
Pass (n) = 4
Dari Tabel 8 (hal. 840, Kern. 1950) diperoleh, = 250 Btu/jam.ft2.oF
UD
Rd (Faktor Pengotor) = 0,001 Luas permukaan perpindahan panas (A),
7.670.598,83
A=
btu jam
Q = = 449,5648 ft2 U D × ∆t btu 68,2491o F 250 2 o jam ⋅ ft . F
(
)
Dari Tabel 10 (hal. 843, Kern. 1950) diperoleh, Luas permukaan luar (a”) = 0,2618 ft2/ft Jumlah tube (Nt), Nt =
A = 171,7207 buah ( L)(a '' )
Dari Tabel 9 (hal. 842, Kern. 1950) jumlah tube 192 buah, ID shell 23 ¼ in, Koreksi UD, A
= (L) (Nt) (a”) = (10 ft) (192) (0,2618 ft2/ft) = 502,656 ft2
btu Q btu jam = = = 223,595 2 o (502,656 ft )(68,2491 F) A × ∆t jam ⋅ ft 2 ⋅o F 7.670.598,83
UD
Universitas Sumatera Utara
Fluida Panas (Shell Side)
Fluida Dingin (Tube Side)
Flow Area (as),
Flow Area (at),
Ds = 23,25 in = 1,9375 ft
at’ = 0,421 in2
Baffle Spacing (B) = 5 in
at =
Tube Pitch (PT) = 1,25 in
Nt ⋅ at ' = 0,1403 ft2 144 ⋅ n
Clearance (C’) = PT – OD = 0,25 in as =
DS ⋅ C ' ⋅ B = 0,1615 ft2 144 ⋅ PT Mass Velocity (Gt),
Mass Velocity (Gs),
Gs =
W lbm = 47.380,5379 2 as ft ⋅ jam
Gt =
W lbm = 8.435,6306 2 at ft ⋅ jam
Bilangan Reynold (Res),
Bilangan Reynold (Ret),
Dari Fig.28 (Kern. 1950) diperoleh,
Dari Fig.28 (Kern. 1950) diperoleh,
De = 0,987 in = 0,0823 ft
Dt = 0,372 in = 0,030999 ft
μ = 0,3875 cP = 0,9374 lbm/ft.jam
μ = 0,1315 cP = 0,138112 lbm/ft.jam
Res =
De ⋅ Gs
µ
= 4.159,8232
Ret =
Dt ⋅ Gt
µ
= 1.893,3627
Estimasi nilai jH pada Res (Figure 24,
Estimasi nilai jH pada Ret (Figure 24,
hal.834, Kern. 1950) diperoleh,
hal.834, Kern. 1950) diperoleh,
jH = 18
jH = 9
Cp = 0,99321 Btu/lbm.oF
Cp = 0,55 Btu/lbm.oF
k = 0,343491 Btu/jam.ft.oF
k = 0,0186 Btu/jam.ft.oF
1
1
Cp ⋅ µ 3 = 2,1109 k
Cp ⋅ µ = 1,38396 k 3
k Cp ⋅ µ ho = jH × φs De k = 104,7462
1
3
btu jam ⋅ ft ⋅o F
k Cp ⋅ µ ho = jH × φs Dt k = 11,3992
1
3
btu jam ⋅ ft ⋅o F
Universitas Sumatera Utara
Pressure Drop
Pressure Drop
Estimasi nilai f (faktor gesekan) pada
Estimasi nilai f (faktor gesekan) pada
Res
Ret (Figure 26, Kern. 1950) diperoleh,
(Figure
29,
Kern.
1950)
diperoleh,
f = 0,00053
f = 0,000171
s=1
N + 1 = 12 (L/B) = 288,003 s = 0,98
µc φs = µw
0 ,14
= 0,314524
( f )(Gs2 )(Ds )( N + 1) ∆Ps = (5,22 ⋅1010 )(De)(s )(φs )
µc φt = µw
= 0,24211
( f )(Gt2 )(L )(n ) ∆Pt = (5,22 ⋅1010 )(Dt )(s )(φt ) = 0,003851 psi = 3,851 . 10-3 psi
= 0,161765 psi = 1,61765 . 10-1 psi
0 ,14
Estimasi nilai v2/2g pada Gt
Pressure drop cairan < 10 psi, maka
(Figure 27, Kern. 1950) diperoleh
spesifikasi ini dapat diterima.
v2/2g = 0,06 maka, ∆ Pr =
4 ⋅ n v2 = 0,96 psi s 2 g
ΔPf = ΔPr + ΔPt = 0,963851 psi ΔPf = 9,63851 . 10-1 psi Pressure drop cairan < 10 psi, maka spesifikasi ini dapat diterima.
Universitas Sumatera Utara
14. Cooler 3 (E-109) Fungsi
: menurunkan suhu larutan KOH
Jenis
: 2-4 shell and tube heat exchanger
Spesifikasi
: 1 in OD, 10 BWG, Panjang 10 ft, 4 pass
Fluida panas, Laju alir fluida masuk (F)
= 346,513394 kg/jam o
= 763.935259 lbm/jam
Tmasuk (T1)
= 100 C
= 212oF
Tkeluar (T2)
= 30oC
= 86oF
Laju alir fluida masuk (F)
= 554,90146 kg/jam
= 1.223,354704 lbm/jam
Tmasuk (t1)
= 10oC
= 50oF
Tkeluar (t2)
= 30oC
= 86oF
Panas yang diserap (Q)
= 8.363.353,059 kJ/jam
= 7.926.898,05 btu/jam
Fluida dingin,
Δt (beda suhu yang sebenarnya) Fluida Panas
Fluida Dingin
Selisih
T1 = 212 oF
t2 = 86 oF
Δ t1 = 126 oF
T2 = 86 oF
t1 = 50 oF
Δ t2 = 36 oF
T1 - T2 = 126 oF
t2 – t1 = 36 oF
Δ t2 - Δ t1 = -90 oF
LMTD =
∆t 2 − ∆t1 36 − 126 = = 71,841204oF 36 ∆t ln ln 2 126 ∆t1
R=
T1 − T2 126 = = 3,5 t 2 − t1 36
S=
t 2 − t1 36 = = 0,222 T1 − t1 212 − 50 Pada R = 3,5 dan S = 0,222 dari Figure 19 (Hal. 829, Kern. 1950) diperoleh
nilai FT = 0,95 maka, Δt = (FT) (LMTD) = (0,95) (71,841204) = 68,2491oF
Universitas Sumatera Utara
Tc dan tc, T1 − T2 = 63oF 2
Tc =
t1 − t2 = 18oF 2
tc =
1) Dalam perancangan ini dipergunakan cooler dengan spesifikasi, •
Diameter luar tube (OD) = 1 in
•
Jenis tube = 10 BWG
•
Pitch (PT) = 1,25 in square pitch
•
Panjang tube (L) = 10 ft
•
Pass (n) = 4
Dari Tabel 8 (hal. 840, Kern. 1950) diperoleh, = 75 Btu/jam.ft2.oF
UD
Rd (Faktor Pengotor) = 0,003 Luas permukaan perpindahan panas (A),
7.926.898,05
A=
btu jam
Q = = 1.548,6208 ft2 U D × ∆t btu 68,2491o F 75 2 o . jam ft F ⋅
(
)
Dari Tabel 10 (hal. 843, Kern. 1950) diperoleh, Luas permukaan luar (a”) = 0,2618 ft2/ft Jumlah tube (Nt), Nt =
A = 591,5282 buah ( L)(a '' )
Dari Tabel 9 (hal. 842, Kern. 1950) jumlah tube 624 buah, ID shell 39 in, Koreksi UD, A
= (L) (Nt) (a”) = (10 ft) (624) (0,2618 ft2/ft) = 1633,632 ft2
btu Q btu jam = = = 71,097 2 o A × ∆t jam ⋅ ft 2 ⋅o F (1.633,632 ft )(68,2491 F) 7.926.898,05
UD
Universitas Sumatera Utara
Fluida Panas (Shell Side)
Fluida Dingin (Tube Side)
Flow Area (as),
Flow Area (at),
Ds = 35 in = 2,9166 ft
at’ = 0,421 in2
Baffle Spacing (B) = 5 in
at =
Tube Pitch (PT) = 1,25 in
Nt ⋅ at ' = 0,4561 ft2 144 ⋅ n
Clearance (C’) = PT – OD = 0,25 in as =
DS ⋅ C ' ⋅ B = 0,2431 ft2 144 ⋅ PT Mass Velocity (Gt),
Mass Velocity (Gs),
Gs =
W lbm = 3.143,0479 2 as ft ⋅ jam
Gt =
W lbm = 2.682,3052 2 at ft ⋅ jam
Bilangan Reynold (Res),
Bilangan Reynold (Ret),
Dari Fig.28 (Kern. 1950) diperoleh,
Dari Fig.28 (Kern. 1950) diperoleh,
De = 0,987 in = 0,0825 ft
Dt = 0,372 in = 0,030999 ft
μ = 0,0893 cP = 0,216026 lbm/ft.jam
μ = 0,1315 cP = 0,138112 lbm/ft.jam
Res =
De ⋅ Gs
µ
= 1.200,3252
Ret =
Dt ⋅ Gt
µ
= 602,0388
Estimasi nilai jH pada Res (Figure 24,
Estimasi nilai jH pada Ret (Figure 24,
hal.834, Kern. 1950) diperoleh,
hal.834, Kern. 1950) diperoleh,
jH = 12
jH = 8
Cp = 15,32163 Btu/lbm.oF
Cp = 0,55 Btu/lbm.oF
k = 1,531491 Btu/jam.ft.oF
k = 0,0186 Btu/jam.ft.oF
1
1
Cp ⋅ µ 3 = 2,1109 k
Cp ⋅ µ = 1,292901 k 3
k Cp ⋅ µ ho = jH × φs De k = 288,888
1
3
btu jam ⋅ ft ⋅o F
k Cp ⋅ µ ho = jH × φs Dt k = 10,13263
1
3
btu jam ⋅ ft ⋅o F
Universitas Sumatera Utara
Pressure Drop
Pressure Drop
Estimasi nilai f (faktor gesekan) pada
Estimasi nilai f (faktor gesekan) pada
Res
Ret (Figure 26, Kern. 1950) diperoleh,
(Figure
29,
Kern.
1950)
diperoleh,
f = 0,0008
f = 0,008
s = 0,034
N + 1 = 12 (L/B) = 288,003 s = 0,001501
µc φs = µw
0 ,14
= 0,31308
( f )(Gs2 )(Ds )( N + 1) ∆Ps = (5,22 ⋅1010 )(De)(s )(φs )
µc φt = µw
0 ,14
= 0,33426
( f )(Gt2 )(L )(n ) ∆Pt = (5,22 ⋅1010 )(Dt )(s )(φt ) = 0,012519 psi = 1,2519 . 10-2 psi
= 29,802383 psi Pressure drop adalah 20 - 30 psi,
Estimasi nilai v2/2g pada Gt
maka spesifikasi ini dapat diterima.
(Figure 27, Kern. 1950) diperoleh v2/2g = 0,06 maka, ∆ Pr =
4 ⋅ n v2 = 28,2353 psi s 2 g
ΔPf = ΔPr + ΔPt = 28,247819 psi ΔPf = 28,247819 psi Pressure drop adalah 20 - 30 psi, maka spesifikasi ini dapat diterima.
Universitas Sumatera Utara
15. Cooler 2 (E-207) Fungsi
: menurunkan suhu produk yang keluar dari reaktor (R-201)
Jenis
: 2-4 shell and tube heat exchanger
Spesifikasi
: 1 in OD, 10 BWG, Panjang 10 ft, 4 pass
Fluida panas, Laju alir fluida masuk (F)
= 7.045,024572 kg/jam o
= 15.531,70169 lbm/jam
Tmasuk (T1)
= 180 C
= 356oF
Tkeluar (T2)
= 30oC
= 86oF
Laju alir fluida masuk (F)
= 767,5845896 kg/jam
= 1.692,243192 lbm/jam
Tmasuk (t1)
= 10oC
= 50oF
Tkeluar (t2)
= 30oC
= 86oF
Panas yang diserap (Q)
= 11.568.866,53 kJ/jam
= 10.965.126,66 btu/jam
Fluida dingin,
Δt (beda suhu yang sebenarnya) Fluida Panas
Fluida Dingin
Selisih
T1 = 356 oF
t2 = 86 oF
Δ t1 = 270 oF
T2 = 86 oF
t1 = 50 oF
Δ t2 = 36 oF
T1 - T2 = 270 oF
t2 – t1 = 36 oF
Δ t2 - Δ t1 = -234 oF
LMTD =
∆t 2 − ∆t1 36 − 270 = = 116,1346oF 36 ∆t ln ln 2 270 ∆t1
R=
T1 − T2 270 = = 7,5 t 2 − t1 36
S=
t 2 − t1 36 = = 0,11765 T1 − t1 356 − 50 Pada R = 7,5 dan S = 0,1176 dari Figure 19 (Hal. 829, Kern. 1950) diperoleh
nilai FT = 0,898 maka, Δt = (FT) (LMTD) = (0,898) (116,1346) = 104,2889 oF
Universitas Sumatera Utara
Tc dan tc, T1 − T2 = 135oF 2
Tc =
t1 − t2 = 18oF 2
tc =
1) Dalam perancangan ini dipergunakan cooler dengan spesifikasi, •
Diameter luar tube (OD) = 1 in
•
Jenis tube = 10 BWG
•
Pitch (PT) = 1,25 in square pitch
•
Panjang tube (L) = 10 ft
•
Pass (n) = 4
Dari Tabel 8 (hal. 840, Kern. 1950) diperoleh, = 75 Btu/jam.ft2.oF
UD
Rd (Faktor Pengotor) = 0,003 Luas permukaan perpindahan panas (A),
10.965.126,66
A=
btu jam
Q = = 1.401,8912 ft2 U D × ∆t btu 104,2889o F 75 2 o jam ft . F ⋅
(
)
Dari Tabel 10 (hal. 843, Kern. 1950) diperoleh, Luas permukaan luar (a”) = 0,2618 ft2/ft Jumlah tube (Nt), Nt =
A = 535,4817 buah ( L)(a '' )
Dari Tabel 9 (hal. 842, Kern. 1950) jumlah tube 562 buah, ID shell 37 in, Koreksi UD, A
= (L) (Nt) (a”) = (10 ft) (562) (0,2618 ft2/ft) = 1.471,316 ft2
btu Q btu jam = = = 71,461 2 o A × ∆t jam ⋅ ft 2 ⋅o F (1.471,316 ft )(104,2889 F) 10.965.126,66
UD
Universitas Sumatera Utara
Fluida Panas (Shell Side)
Fluida Dingin (Tube Side)
Flow Area (as),
Flow Area (at),
Ds = 37 in = 3,0833 ft
at’ = 0,421 in2
Baffle Spacing (B) = 5 in
at =
Tube Pitch (PT) = 1,25 in
Nt ⋅ at ' = 0,4108 ft2 144 ⋅ n
Clearance (C’) = PT – OD = 0,25 in as =
DS ⋅ C ' ⋅ B = 0,2569 ft2 144 ⋅ PT Mass Velocity (Gt),
Mass Velocity (Gs),
Gs =
W lbm = 60.447,7039 2 as ft ⋅ jam
Gt =
W lbm = 4.119,7119 2 at ft ⋅ jam
Bilangan Reynold (Res),
Bilangan Reynold (Ret),
Dari Fig.28 (Kern. 1950) diperoleh,
Dari Fig.28 (Kern. 1950) diperoleh,
De = 0,987 in = 0,0825 ft
Dt = 0,372 in = 0,030999 ft
μ = 0,08787 cP = 0,212566 lbm/ft.jam
μ = 0,1315 cP = 0,138112 lbm/ft.jam
Res =
De ⋅ Gs
µ
= 23.460,6455
Ret =
Dt ⋅ Gt
µ
= 924,6622
Estimasi nilai jH pada Res (Figure 24,
Estimasi nilai jH pada Ret (Figure 24,
hal.834, Kern. 1950) diperoleh,
hal.834, Kern. 1950) diperoleh,
jH = 50
jH = 12
Cp = 15,32163 Btu/lbm.oF
Cp = 0,55 Btu/lbm.oF
k = 1,531491 Btu/jam.ft.oF
k = 0,0186 Btu/jam.ft.oF
1
1
Cp ⋅ µ 3 = 2,1109 k
Cp ⋅ µ = 1,28596 k 3
k Cp ⋅ µ ho = jH × φs De k = 1.193,5977
1
3
btu jam ⋅ ft ⋅o F
k Cp ⋅ µ ho = jH × φs Dt k = 15,1990
1
3
btu jam ⋅ ft ⋅o F
Universitas Sumatera Utara
Pressure Drop
Pressure Drop
Estimasi nilai f (faktor gesekan) pada
Estimasi nilai f (faktor gesekan) pada
Res
Ret (Figure 26, Kern. 1950) diperoleh,
(Figure
29,
Kern.
1950)
diperoleh,
f = 0,0008
f = 0,00079
s = 0,045
N + 1 = 12 (L/B) = 288,003 s = 0,07019
µc φs = µw
0 ,14
= 0,299177
( f )(Gs2 )(Ds )( N + 1) ∆Ps = (5,22 ⋅1010 )(De)(s )(φs )
µc φt = µw
0 ,14
= 0,219352
( f )(Gt2 )(L )(n ) ∆Pt = (5,22 ⋅1010 )(Dt )(s )(φt ) = 0,012519 psi = 3,4003 . 10-2 psi
= 28,344683 psi Pressure drop adalah 20 - 30 psi,
Estimasi nilai v2/2g pada Gt
maka spesifikasi ini dapat diterima.
(Figure 27, Kern. 1950) diperoleh v2/2g = 0,06 maka, ∆ Pr =
4 ⋅ n v2 = 21,33333 psi s 2 g
ΔPf = ΔPr + ΔPt = 21,367333 psi ΔPf = 21,367333 psi Pressure drop adalah 20 - 30 psi, maka spesifikasi ini dapat diterima.
Universitas Sumatera Utara
16. Mixer (M-201) Fungsi
: mencampurkan gliserol dengan katalis KOH
Jenis
: tangki berpengaduk
Bentuk
: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Jumlah
: 3 unit
Bahan
: carbon steel SA-113 Gr.C
Tabel L-C.1 Komposisi Bahan pada Mixer (M-201) Masuk (kg/jam) Komponen Gliserol
ρ (kg/m3)
Alur-19
Alur-21
3.480,736374
-
0,997
1.261
-
5,693751
0,003
2.004
KOH
Σ
Fraksi Mol
3.480,736374 5,693751
Hc He
(kg/m3)
1.098,5341
1
3.486,430125
Hs
ρ camp
Keterangan; Ht = Hs + 2 He Ht = Tinggi Mixer Hs = Tinggi Shell He = Tinggi Ellipsoidal Head Hc = Tinggi Cairan dalam Mixer Dt = Diameter dalam Mixer
Dt Gambar C.1 Mixer
Perhitungan Dimensi Pencampur, Lama waktu pencampuran
V larutan (V1) =
= 20 menit
(Pardi, 2005)
(3.486,430125 kg/jam) (0,333 jam) = 1,0568 m3 3 (1.098,5341 kg/m )
V tangki (Vt) = (1,2) (1,0568 m3) = 1,26822 m3
Universitas Sumatera Utara
Untuk pengadukan, Dt = Hc ; Dt = Hcs + He ; Dimana
Hcs
= Tinggi cairan di dalam shell
Dt
= Diameter tutup = diameter mixer
Rasio axis ellipsoidal head = 2 : 1 Tinggi tutup (He) =
Dt ............................................... (Brownell dan Young. 1959) 4
Maka, Dt = Hcs + He = Hcs +
3 Dt Hcs = Dt 4 4
π
Volume tutup bawah mixer =
24
Volume cairan dalam shell = Volume cairan dalam tangki =
π 4
Dt3 ............................ (Brownell dan Young. 1959) Dt2 Hcs =
π 4
Dt2
3 3 Dt = πDt3 16 4
π 3 3 5 πDt3 + Dt 1,26822 m3 = πDt3 16 24 48
Dt = 1,5710 m Maka tinggi cairan dalam tangki (Hc) = 1,5710 m Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan Dt : ht = 3 : 4, Ht =
4 4 Dt = (1,5710 m) = 2,0947 m 3 3
Tinggi tutup (He), He =
Ht 2,0947 m = = 0,5237 m 4 4
Tinggi shell (Hs), Hs = Ht − 2He = 2,0947 − (2 x 0,5237) = 1,0473 m Tekanan operasi
= 1 atm (101,325 kPa)
Tekanan hidrostatis
= ρgl = (1.098,5341 kg/m3)(9,8 m/s2)(1,5710 m) = 16.912,888 Pa = 16,912 kPa
P = (101,325 + 16,912) kPa = 118,237 kPa
Universitas Sumatera Utara
Faktor kelonggaran
= 20%
Umur alat (n)
= 10 tahun
Tekanan Desain
= (1,2) (118,237 kPa) = 141,884 kPa
Joint Efficiency
= 0,8
Allowable Stress
= 11.050 psia = 76.186,80 kPa (Brownell dan Young. 1959)
(Brownell dan Young. 1959)
Tebal shell tangki (t), t
= =
PD SE − 1,2 P
(141,884
kPa )(1,5710 m )(39,37in / m) in (10tahun) 0,125 [(76.186,80kPa )(0,8)] − (1,2)(141,884 kPa ) tahun
= 0,180 in Tutup tangki atas terbuat dari bahan yang sama dengan shell dengan tebal tutup atas adalah ½ in. Perancangan 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 C.2 Pengaduk Dalam Mixer
Jenis
:
Jumlah Baffle :
Flat Six Blade Turbin Impeller 4 buah
Untuk turbin standar, Da : Dt
=1:3
Da
= (1/3) (1,5710 m) = 0,5237 m = 1,7181 ft
E : Da
=1
E
= 0,5237 m
Universitas Sumatera Utara
L : Da
=1:4
L
= (1/4) (0,5237 m)
W : Da
=1:5
W
= (1/5) (0,5237 m)
J : Dt
= 1 : 12
J
= (1/12) (0,5237 m)
= 0,1309 m
= 0,1047 m
= 0,04364 m
Kecepatan pengadukan = 180 rpm = 3 rps ρ = 1.098,5341 kg/m3 = 738,2913 lbm/ft3 gc = 32,17 lbm.ft/lbf.s2 μ = 0,5121 Pa.s = 512,1 cP = 0,34412 lbm/ft.s Bilangan Reynold (NRe),
(1.098,5341)(3)(0,5237) 2 ρ ⋅ N ⋅ Di 2 = = 2.626,26592 0,34412 µ
NRe = NP =
P ⋅ gc = 4 ................................................................ (Geankoplis. 2003) ρ ⋅ N 3 ⋅ Da 5
Np ⋅ ρ ⋅ N 3 ⋅ Da 5 4 ⋅ (738,2913) ⋅ (3)3 (1,7181)5 P= = = 67,4477 hp gc (32,174) ⋅ (550) Efisiensi motor penggerak = 80% Maka, Daya motor penggerak =
67,4477 = 84,3096 hp 0,8
17. Elevator (C-201) Fungsi
: mengangkut katalis KOH menuju mixer
Bahan
: carbon steel
Kondisi Operasi
:T
= 30oC
P
= 1 atm
Jarak angkut
: 10 meter
= 32,808 ft
Laju alir
: 5,693751 kg/jam
= 12,552638 lbm/jam
Densitas
: 2.004 kg/m3
= 1.346,649 lbm/ft3
Direncanakan dalam 1 (satu) proses cukup ditempuh dalam waktu 1/12 jam kerja (5
Universitas Sumatera Utara
menit). Laju alir volumetrik (Q), Q=
F
ρ
=
12,552638 ft 3 ft 3 1 = 0,009321 = 0,009321 = 0,111857 1.346,649 s jam 1 / 12
Daya elevator (P),
lb ft 3 ⋅ (32,808 ft ) 40 3 (2 ) 0,111857 s C ⋅ L ⋅W ⋅ F ft P= = = 0,008896 hp 33.000 33.000 Dimana, C
= Kapasitas (ft3/s)
L
= Panjang (ft)
W
= Berat material (lb/ft3) = 40 lb/ft3
(Walas. 1990)
F
= Faktor material = 2
(Walas. 1990)
Maka digunakan daya elevator standar ¼ hp.
Universitas Sumatera Utara
18. Heater 3 (E-206) Fungsi
: menaikkan suhu larutan gliseroksida hingga 180oC
Jenis
: 2-4 shell and tube heat exchanger
Spesifikasi
: 1,25 in OD, 8 BWG, Panjang 8 ft, 4 pass
Fluida panas, Laju alir fluida masuk (F)
= 4.083,572233 kg/jam o
= 9.002,782762 lbm/jam
Tmasuk (T1)
= 260 C
= 500oF
Tkeluar (T2)
= 260oC
= 500oF
Laju alir fluida masuk (F)
= 3.486,430125 kg/jam
= 7.686,302884 lbm/jam
Tmasuk (t1)
= 30oC
= 86oF
Tkeluar (t2)
= 180oC
= 356oF
Panas yang diserap (Q)
= 6.785.483,319 kJ/jam
= 6.431.371,98 btu/jam
Fluida dingin,
Δt (beda suhu yang sebenarnya) Fluida Panas
Fluida Dingin
Selisih
T1 = 500 oF
t2 = 356 oF
Δ t1 = 144 oF
T2 = 500 oF
t1 = 86 oF
Δ t2 = 414 oF
T1 - T2 = 0 oF
t2 – t1 = 270 oF
Δ t2 - Δ t1 = 270 oF
LMTD =
∆t 2 − ∆t1 414 − 144 = = 255,669oF 414 ∆t ln ln 2 144 ∆t1
R=
T1 − T2 =0 t 2 − t1
S=
t 2 − t1 270 = = 0,652 T1 − t1 500 − 86
Tc dan tc, Tc = tc =
T1 + T2 = 500oF 2 t1 − t2 = 221oF 2
Universitas Sumatera Utara
1) Dalam perancangan ini dipergunakan heater dengan spesifikasi, •
Diameter luar tube (OD)
= 1,25 in
•
Jenis tube
= 8 BWG
•
Pitch (PT)
= 1 9/16 in triangular pitch
•
Panjang tube (L)
= 8 ft
•
Pass (n)
=4
Dari Tabel 8 (hal. 840, Kern. 1950) diperoleh, = 300 Btu/jam.ft2.oF
UD
Rd (Faktor Pengotor) = 0,001 Luas permukaan perpindahan panas (A),
6.431.371,98
A=
btu jam
Q = = 83,8502 ft2 U D × ∆t btu 255,669o F 300 2 o jam ⋅ ft . F
(
)
Dari Tabel 10 (hal. 843, Kern. 1950) diperoleh, Luas permukaan luar (a”) = 0,3271 ft2/ft Jumlah tube (Nt), Nt =
A = 32,00 buah ( L)(a '' )
Dari Tabel 9 (hal. 842, Kern. 1950) jumlah tube 32 buah, ID shell 13 1/4 in, Koreksi UD, A
= (L) (Nt) (a”) = (8 ft) (32) (0,3271 ft2/ft) = 83,7376 ft2
btu Q btu jam = = = 300,404 2 o (83,7376 ft )(255,669 F) A × ∆t jam ⋅ ft 2 ⋅o F 6.431.371,98
UD
Universitas Sumatera Utara
Fluida Panas (Tube Side)
Fluida Dingin (Shell Side)
Flow Area (at),
Flow Area (as),
2
at’ = 0,665 in at =
Ds = 13,25 in = 1,1042 ft
Nt ⋅ at ' = 0,0323 ft2 144 ⋅ n
Baffle Spacing (B) = 5 in Tube Pitch (PT) = 1 9/16 in
Mass Velocity (Gt),
Gt =
Clearance (C’) = PT – OD = 0,31 in
W lbm = 278.723,9245 2 at ft ⋅ jam
as =
DS ⋅ C ' ⋅ B = 0,0077 ft2 144 ⋅ PT
Mass Velocity (Gs),
Bilangan Reynold (Ret), Dari Tabel 10 (Kern. 1950) diperoleh,
Gs =
W lbm = 998.221,1538 2 as ft ⋅ jam
ID = 0,92 in = 0,0767 ft μ = 0,019 cP = 0,0460 lbm/ft.jam Ret =
Dt ⋅ Gt
µ
= 464.741,8481
Bilangan Reynold (Res), Dari Fig.28 (Kern. 1950) diperoleh, De = 1,23 in = 0,10250 ft
Estimasi nilai jH pada Ret (Figure 24,
μ = 0,1315 cP = 0,138112 lbm/ft.jam
hal.834, Kern. 1950) diperoleh, Res =
jH = 680 Cp = 0,191 Btu/lbm.oF
µ
= 74.083,1124
Estimasi nilai jH pada Res (Figure 24,
o
k = 0,398 Btu/jam.ft. F
hal.834, Kern. 1950) diperoleh,
1
Cp ⋅ µ 3 = 0,28045 k
k Cp ⋅ µ ho = jH × Dt k jt
De ⋅ Gs
jH = 180 Cp = 0,15 Btu/lbm.oF 1
3
btu = 990,0063 jam ⋅ ft ⋅o F
tc = 221oF k = 0,0134 Btu/jam.ft.oF 1
Cp ⋅ µ 3 = 2,3992 k k ho = jH × De js
Cp ⋅ µ k
= 56,4578
1
3
btu jam ⋅ ft ⋅o F
Universitas Sumatera Utara
Pressure Drop
Pressure Drop
Estimasi nilai f (faktor gesekan) pada
Estimasi nilai f (faktor gesekan) pada
Ret (Figure 26, Kern. 1950) diperoleh,
Res
f = 0,00008
diperoleh,
s = 0,76
f = 0,0015
jt = 1
N + 1 = 12 (L/B) = 19,2
Estimasi nilai v2/2g pada Gt (Figure 2
27, Kern. 1950) diperoleh v /2g = 0,0005 maka, ∆ Pr =
4 ⋅ n v2 = 0,01053 psi s 2 g
∆Pt =
( f )(Gt2 )(L )(n ) (5,22 ⋅1010 )(Dt )(s )( jt )
(Figure
29,
Kern.
1950)
s = 0,96 js = 1 ∆Ps =
( f )(Gs2 )(Ds )(N + 1) (5,22 ⋅1010 )(De)(s )( js ) = 6,16919 psi
Pressure drop adalah 10 psi, maka spesifikasi ini dapat diterima.
= 0,065360 psi ΔPf = ΔPr + ΔPt = 0,075890 psi Pressure drop adalah 2 psi, maka spesifikasi ini dapat diterima
19. Heater 4 (E-208) Fungsi
: menaikkan suhu asam oleat hingga 180oC
Jenis
: 2-4 shell and tube heat exchanger
Spesifikasi
: 1,25 in OD, 8 BWG, Panjang 8 ft, 4 pass
Fluida panas, Laju alir fluida masuk (F)
= 379,0956916 kg/jam
= 835,767304 lbm/jam
Tmasuk (T1)
= 260oC
= 500oF
Tkeluar (T2)
= 260oC
= 500oF
Laju alir fluida masuk (F)
= 3.558,594447 kg/jam
= 7.845,398812 lbm/jam
Tmasuk (t1)
= 30oC
= 86oF
Tkeluar (t2)
= 180oC
= 356oF
Fluida dingin,
Universitas Sumatera Utara
Panas yang diserap (Q)
= 629.925,7965 kJ/jam
= 597.052,11 btu/jam
Δt (beda suhu yang sebenarnya) Fluida Panas
Fluida Dingin
Selisih
T1 = 500 oF
t2 = 356 oF
Δ t1 = 144 oF
T2 = 500 oF
t1 = 86 oF
Δ t2 = 414 oF
T1 - T2 = 0 oF
t2 – t1 = 270 oF
Δ t2 - Δ t1 = 270 oF
LMTD =
∆t 2 − ∆t1 414 − 144 = = 255,669oF 414 ∆t ln ln 2 144 t ∆ 1
R=
T1 − T2 =0 t 2 − t1
S=
t 2 − t1 270 = = 0,652 T1 − t1 500 − 86
Tc dan tc, T1 + T2 = 500oF 2
Tc = tc =
t1 − t2 = 221oF 2
1) Dalam perancangan ini dipergunakan heater dengan spesifikasi, •
Diameter luar tube (OD)
= 1,25 in
•
Jenis tube
= 8 BWG
•
Pitch (PT)
= 1 9/16 in triangular pitch
•
Panjang tube (L)
= 8 ft
•
Pass (n)
=4
Dari Tabel 8 (hal. 840, Kern. 1950) diperoleh, UD
= 200 Btu/jam.ft2.oF
Rd (Faktor Pengotor) = 0,001 Luas permukaan perpindahan panas (A),
Universitas Sumatera Utara
btu jam
597.052,11
A=
Q = = 11,6763 ft2 U D × ∆t btu 255,669o F 200 2 o jam ⋅ ft . F
(
)
Dari Tabel 10 (hal. 843, Kern. 1950) diperoleh, Luas permukaan luar (a”) = 0,3271 ft2/ft Jumlah tube (Nt), Nt =
A = 4,4620 buah ( L)(a '' )
Dari Tabel 9 (hal. 842, Kern. 1950) jumlah tube 10 buah, ID shell 10 in, Koreksi UD, A
= (L) (Nt) (a”) = (8 ft) (10) (0,3271 ft2/ft) = 26,1680 ft2
btu Q btu jam = = = 89,241 2 o (26,1680 ft )(255,669 F) A × ∆t jam ⋅ ft 2 ⋅o F 597.052,11
UD
Fluida Panas (Tube Side)
Fluida Dingin (Shell Side)
Flow Area (at),
Flow Area (as),
2
at’ = 0,665 in at =
Nt ⋅ at ' = 0,0115 ft2 144 ⋅ n
Mass Velocity (Gt),
Gt =
W lbm = 72.391,2732 2 at ft ⋅ jam
Bilangan Reynold (Ret),
Ds = 10 in = 0,83332 ft Baffle Spacing (B) = 5 in Tube Pitch (PT) = 1 9/16 in Clearance (C’) = PT – OD = 0,31 in as =
Mass Velocity (Gs),
Dari Tabel 10 (Kern. 1950) diperoleh, ID = 0,92 in = 0,0767 ft
DS ⋅ C ' ⋅ B = 0,0058 ft2 144 ⋅ PT
Gs =
W lbm = 1.352.654,9676 2 as ft ⋅ jam
μ = 0,019 cP = 0,0460 lbm/ft.jam Ret =
Dt ⋅ Gt
µ
= 120.704,5795
Bilangan Reynold (Res), Dari Fig.28 (Kern. 1950) diperoleh,
Estimasi nilai jH pada Ret (Figure 24,
De = 1,23 in = 0,10250 ft
hal.834, Kern. 1950) diperoleh,
μ = 0,09 cP = 0,2177 lbm/ft.jam
Universitas Sumatera Utara
jH = 190
Res =
o
De ⋅ Gs
µ
Cp = 0,191 Btu/lbm. F
= 636.872,4583
k = 0,398 Btu/jam.ft.oF
Estimasi nilai jH pada Res (Figure 24,
Tc = 500oF
hal.834, Kern. 1950) diperoleh, jH = 650
1
Cp ⋅ µ 3 = 0,28045 k k Cp ⋅ µ ho = jH × Dt k jt
Cp = 0,18 Btu/lbm.oF 1
tc = 221oF 3
k = 0,0281 Btu/jam.ft.oF 1
btu = 276,61942 jam ⋅ ft ⋅o F
Cp ⋅ µ 3 = 1,1173 k
k ho = jH × De js
Cp ⋅ µ k
= 199,0902
1
3
btu jam ⋅ ft ⋅o F
Pressure Drop
Pressure Drop
Estimasi nilai f (faktor gesekan) pada
Estimasi nilai f (faktor gesekan) pada
Ret (Figure 26, Kern. 1950) diperoleh,
Res
f = 0,0089
diperoleh,
s = 0,76
f = 0,0015
jt = 1
N + 1 = 12 (L/B) = 19,2
Estimasi nilai v2/2g pada Gt (Figure
s = 0,916
27, Kern. 1950) diperoleh v2/2g =
js = 1
0,00053 maka,
∆Ps =
∆ Pr =
4 ⋅ n v2 = 0,01116 psi s 2 g
( f )(Gt2 )(L )(n ) ∆Pt = (5,22 ⋅1010 )(Dt )(s )( jt )
(Figure
29,
Kern.
1950)
( f )(Gs2 )(Ds )(N + 1) (5,22 ⋅1010 )(De)(s )( js ) = 8,95960 psi
Pressure drop adalah 10 psi, maka spesifikasi ini dapat diterima.
= 0,490493 psi ΔPf = ΔPr + ΔPt = 0,501653 psi Pressure drop adalah 2 psi, maka spesifikasi ini dapat diterima
Universitas Sumatera Utara
20. Heater 2 (E-104) Fungsi
: menaikkan suhu campuran gliserol dan larutan metanol
Jenis
: 2-4 shell and tube heat exchanger
Spesifikasi
: 1,25 in OD, 8 BWG, Panjang 8 ft, 4 pass
Fluida panas, Laju alir fluida masuk (F)
= 43,06088623 kg/jam o
= 94,933500 lbm/jam
Tmasuk (T1)
= 260 C
= 500oF
Tkeluar (T2)
= 260oC
= 500oF
Laju alir fluida masuk (F)
= 3.827,650208 kg/jam
= 8.438,568328 lbm/jam
Tmasuk (t1)
= 30oC
= 86oF
Tkeluar (t2)
= 60oC
= 140oF
Panas yang diserap (Q)
= 107.216,926 kJ/jam
= 101.621,64 btu/jam
Fluida dingin,
Δt (beda suhu yang sebenarnya) Fluida Panas
Fluida Dingin
Selisih
T1 = 500 oF
t2 = 140 oF
Δ t1 = 360 oF
T2 = 500 oF
t1 = 86 oF
Δ t2 = 414 oF
T1 - T2 = 0 oF
t2 – t1 = 54 oF
Δ t2 - Δ t1 = 54 oF
LMTD =
∆t 2 − ∆t1 414 − 360 = = 386,371oF 414 ∆t ln ln 2 360 ∆t1
R=
T1 − T2 =0 t 2 − t1
S=
t 2 − t1 54 = = 0,130 T1 − t1 500 − 86
Tc dan tc, Tc = tc =
T1 + T2 = 500oF 2 t1 + t2 = 113oF 2
Universitas Sumatera Utara
1) Dalam perancangan ini dipergunakan heater dengan spesifikasi, •
Diameter luar tube (OD)
= 1,25 in
•
Jenis tube
= 8 BWG
•
Pitch (PT)
= 1 9/16 in triangular pitch
•
Panjang tube (L)
= 8 ft
•
Pass (n)
=4
Dari Tabel 8 (hal. 840, Kern. 1950) diperoleh, = 10 Btu/jam.ft2.oF
UD
Rd (Faktor Pengotor) = 0,001 Luas permukaan perpindahan panas (A),
101.621,64
A=
btu jam
Q = = 26,3016 ft2 U D × ∆t btu 386,371o F 10 2 o jam ⋅ ft . F
(
)
Dari Tabel 10 (hal. 843, Kern. 1950) diperoleh, Luas permukaan luar (a”) = 0,3271 ft2/ft Jumlah tube (Nt), Nt =
A = 9,9570 buah ( L)(a '' )
Dari Tabel 9 (hal. 842, Kern. 1950) jumlah tube 10 buah, ID shell 10 in, Koreksi UD, A
= (L) (Nt) (a”) = (8 ft) (10) (0,3271 ft2/ft) = 26,1680 ft2
btu Q jam = = 2 (26,1680 ft )(386,371o F) A × ∆t 101.621,64
UD
= 10,051
btu jam ⋅ ft 2 ⋅o F
Universitas Sumatera Utara
Fluida Panas (Tube Side)
Fluida Dingin (Shell Side)
Flow Area (at),
Flow Area (as),
2
at’ = 0,665 in at =
Ds = 10 in = 0.83332 ft
Nt ⋅ at ' = 0,0115 ft2 144 ⋅ n
Baffle Spacing (B) = 5 in Tube Pitch (PT) = 1 9/16 in
Mass Velocity (Gt),
Gt =
Clearance (C’) = PT – OD = 0,31 in
W lbm = 8.222,8114 2 at ft ⋅ jam
as =
DS ⋅ C ' ⋅ B = 0,0694 ft2 144 ⋅ PT
Mass Velocity (Gs),
Bilangan Reynold (Ret), Dari Tabel 10 (Kern. 1950) diperoleh,
Gs =
W lbm = 121.593,2036 2 as ft ⋅ jam
ID = 0,92 in = 0,0767 ft μ = 0,018 cP = 0,0435 lbm/ft.jam Ret =
Dt ⋅ Gt
µ
= 14.498,6123
Bilangan Reynold (Res), Dari Fig.28 (Kern. 1950) diperoleh, De = 0,72 in = 0,0600 ft
Estimasi nilai jH pada Ret (Figure 24,
μ = 0,05672 cP = 0,1372 lbm/ft.jam
hal.834, Kern. 1950) diperoleh, Res =
jH = 150 Cp = 0,43 Btu/lbm.oF
µ
= 53.174,8704
Estimasi nilai jH pada Res (Figure 24,
o
Tc = 500 F
hal.834, Kern. 1950) diperoleh, o
k = 0,398 Btu/jam.ft. F
jH = 120
1
Cp = 0,17999 Btu/lbm.oF
Cp ⋅ µ 3 = 0,3610 k
tc = 113oF
k Cp ⋅ µ ho = jH × Dt k jt = 286,71667
De ⋅ Gs
1
3
btu jam ⋅ ft ⋅o F
k = 0,18097 Btu/jam.ft.oF 1
Cp ⋅ µ 3 = 0,5148 k k ho = jH × De js
Cp ⋅ µ k
= 186,3392
1
3
btu jam ⋅ ft ⋅o F
Universitas Sumatera Utara
Pressure Drop
Pressure Drop
Estimasi nilai f (faktor gesekan) pada
Estimasi nilai f (faktor gesekan) pada
Ret (Figure 26, Kern. 1950) diperoleh,
Res
f = 0,00008
diperoleh,
s = 0,76
f = 0,002
jt = 1
N + 1 = 12 (L/B) = 19,2
Estimasi nilai v2/2g pada Gt (Figure 2
27, Kern. 1950) diperoleh v /2g = 0,0005 maka, ∆ Pr =
4 ⋅ n v2 = 0,01053 psi s 2 g
∆Pt =
( f )(Gt2 )(L )(n ) (5,22 ⋅1010 )(Dt )(s )( jt )
(Figure
29,
Kern.
1950)
s = 0,81 js = 1 ∆Ps =
( f )(Gs2 )(Ds )(N + 1) (5,22 ⋅1010 )(De)(s )( js ) = 0,18649 psi
Pressure drop adalah 10 psi, maka spesifikasi ini dapat diterima.
= 0,006329 psi ΔPf = ΔPr + ΔPt = 0,016859 psi Pressure drop adalah 2 psi, maka spesifikasi ini dapat diterima
21. Heater 1 (E-102) Fungsi
: menaikkan suhu larutan KOH hingga 95oC
Jenis
: 2-4 shell and tube heat exchanger
Spesifikasi
: 1,25 in OD, 8 BWG, Panjang 8 ft, 4 pass
Fluida panas, Laju alir fluida masuk (F)
= 125,9551724 kg/jam
= 277,685073 lbm/jam
Tmasuk (T1)
= 260oC
= 500oF
Tkeluar (T2)
= 260oC
= 500oF
Laju alir fluida masuk (F)
= 3.816,469041 kg/jam
= 8.413,917946lbm/jam
Tmasuk (t1)
= 30oC
= 86oF
Tkeluar (t2)
= 95oC
= 203oF
Fluida dingin,
Universitas Sumatera Utara
Panas yang diserap (Q)
= 248.200,0909 kJ/jam
= 235247,37 btu/jam
Δt (beda suhu yang sebenarnya) Fluida Panas
Fluida Dingin
Selisih
T1 = 500 oF
t2 = 203 oF
Δ t1 = 297 oF
T2 = 500 oF
t1 = 86 oF
Δ t2 = 414 oF
T1 - T2 = 0 oF
t2 – t1 = 117 oF
Δ t2 - Δ t1 = 117 oF
LMTD =
∆t 2 − ∆t1 414 − 297 = = 352,268oF 414 ∆t ln ln 2 297 t ∆ 1
R=
T1 − T2 =0 t 2 − t1
S=
t 2 − t1 117 = = 0,283 T1 − t1 500 − 86
Tc dan tc, Tc =
T1 + T2 = 500oF 2
tc =
t1 + t2 = 144,5oF 2
1) Dalam perancangan ini dipergunakan heater dengan spesifikasi, •
Diameter luar tube (OD)
= 1,25 in
•
Jenis tube
= 8 BWG
•
Pitch (PT)
= 1 9/16 in triangular pitch
•
Panjang tube (L)
= 8 ft
•
Pass (n)
=4
Dari Tabel 8 (hal. 840, Kern. 1950) diperoleh, UD
= 10 Btu/jam.ft2.oF
Rd (Faktor Pengotor) = 0,001 Luas permukaan perpindahan panas (A),
Universitas Sumatera Utara
235.247,37
A=
btu jam
Q = = 60,8864 ft2 U D × ∆t btu 352,268o F 10 2 o jam ⋅ ft . F
(
)
Dari Tabel 10 (hal. 843, Kern. 1950) diperoleh, Luas permukaan luar (a”) = 0,3271 ft2/ft Jumlah tube (Nt), Nt =
A = 23,2675 buah ( L)(a '' )
Dari Tabel 9 (hal. 842, Kern. 1950) jumlah tube 26 buah, ID shell 12 in, Koreksi UD, A
= (L) (Nt) (a”) = (8 ft) (26) (0,3271 ft2/ft) = 68,0368 ft2
btu Q btu jam = = = 9,815 2 o (68,0368 ft )(352,268 F) A × ∆t jam ⋅ ft 2 ⋅o F 235.247,37
UD
Fluida Panas (Tube Side)
Fluida Dingin (Shell Side)
Flow Area (at),
Flow Area (as),
at’ = 0,665 in2
Ds = 12 in = 0,999 ft
Nt ⋅ at ' at = = 0,030 ft2 144 ⋅ n
Baffle Spacing (B) = 5 in
Mass Velocity (Gt),
Clearance (C’) = PT – OD = 0,31 in
Gt =
W lbm = 9.250,8156 2 at ft ⋅ jam
Tube Pitch (PT) = 1 9/16 in
as =
DS ⋅ C ' ⋅ B = 0,08267 ft2 144 ⋅ PT
Mass Velocity (Gs),
Bilangan Reynold (Ret), Dari Tabel 10 (Kern. 1950) diperoleh,
Gs =
W = 101.777,1616 as
ID = 0,92 in = 0,0767 ft
Bilangan Reynold (Res),
μ = 0,0568 cP = 0,1374 lbm/ft.jam
Dari Fig.28 (Kern. 1950) diperoleh, De = 0,72 in = 0,0600 ft
Universitas Sumatera Utara
Ret =
Dt ⋅ Gt
µ
= 5.164,0288
Estimasi nilai jH pada Ret (Figure 24,
μ = 0,00754 cP = 0,01824 lbm/ft.jam Res =
De ⋅ Gs
µ
= 334.793,2946
hal.834, Kern. 1950) diperoleh,
Estimasi nilai jH pada Res (Figure 24,
jH = 150
hal.834, Kern. 1950) diperoleh,
Cp = 0,43 Btu/lbm.oF
jH = 580
Tc = 500oF
Cp = 0,17999 Btu/lbm.oF
k = 0,398 Btu/jam.ft.oF
tc = 144,5oF k = 0,18097 Btu/jam.ft.oF
1
Cp ⋅ µ 3 = 0,52950 k
k hi = jH × ID jt
1
Cp ⋅ µ k
= 364,47156
1
3
btu jam ⋅ ft ⋅o F
Cp ⋅ µ 3 = 0,2628 k k Cp ⋅ µ ho = jH × De k js = 459,6657
1
3
btu jam ⋅ ft ⋅o F
Pressure Drop Estimasi nilai f (faktor gesekan) pada
Pressure Drop
Ret (Figure 26, Kern. 1950) diperoleh,
Estimasi nilai f (faktor gesekan) pada
f = 0,00816
Res
s = 0,86
diperoleh,
jt = 1
f = 0,0129
Estimasi nilai v2/2g pada Gt (Figure
N + 1 = 12 (L/B) = 19,2
27, Kern. 1950) diperoleh v2/2g =
s = 0,98
0,0007 maka,
js = 1
(Figure
29,
Kern.
1950)
( f )(Gs2 )(Ds )(N + 1) (5,22 ⋅1010 )(De)(s )( js )
∆ Pr =
4 ⋅ n v2 = 0,01302 psi s 2 g
∆Pt =
( f )(Gt2 )(L )(n ) (5,22 ⋅1010 )(Dt )(s )( jt )
Pressure drop adalah 10 psi, maka
= 0,006490 psi
spesifikasi ini dapat diterima.
∆Ps =
= 0,83504 psi
ΔPf = ΔPr + ΔPt = 0,019510 psi Pressure drop adalah 2 psi, maka spesifikasi ini dapat diterima
Universitas Sumatera Utara
22. Dekanter 1 (FL-101) Fungsi
: memisahkan trigliserida dari gliserol
Jenis
: continuous gravity decanter
Bentuk
: silinder horizontal
Jumlah
: 3 unit
Umpan ZB ZT
ZA2
ZA1 Keterangan; ZA1 = Tinggi cairan berat dalam decanter ZA2 = Tinggi lubang keluar cairan ZB = Tinggi cairan ringan dalam decanter ZT = Tinggi lubang keluar cairan ringan
Zat Cair Ringan
Zat Cair Berat
Gambar C.3 Dekanter 1 Kondisi Operasi, T : 30oC P : 1 atm (101,325 kPa) Tabel L-C.1 Komposisi Dekanter 1 (FL-101) Komponen
F (Kg/jam)
Alur-3
ρ (Kg/m3)
Fraksi
µ (cP)
mol
ρ alur
ρ camp
µ alur
µ camp
381,324162
0,0658
990,332
658,54
0,689
-
Alur-2
4.242,244018
0,9342
768,488
358,923
0,8995
-
∑
4.623,568180
1
-
1.017,463
-
0,1235
Keterangan Alur-3 = Campuran Trigliserida-CH3OH-KOH-H2 O Alur-2 = Campuran C3H5(OH)3-Trigliserida-CH3OH-KOH-H2O
Lapisan Atas (B)
Lapisan Bawah (A)
Campuran C3H5(OH)3-Trigliserida-
Campuran Trigliserida-CH3OH-KOH-
CH3OH-KOH-H2O
H2O
F
F
381,324162 kg/jam
4.242,244018 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
ρB
ρA
990,332 kg/m3
768,488 kg/m3
Perhitungan Waktu Pisah (t), t=
100 µ (100)(0,1235) 12,35 = = = 0,05567 jam = 3,34 menit ρA - ρB (990,332 − 768,488) 221,844
Desain Tangki Dekanter, kg 4.623,568180 (0,05567 jam) jam Volume Cairan = = 0,25298 m3 = 252,98 L kg 1.017,463 jam Dekanter 80% penuh, sehingga volume dekanter yang dibutuhkan adalah, Volume Dekanter =
0,25298m 3 = 0,31622 m3 = 316,22 L 0,8
Diameter dan panjang shell, Volume shell tangki (Vs) = Volume shell tangki (Ve) =
L 3 3 1 = π Di2 L = π Di3 Di 1 4 4
π 24
Di3 .................. (hal. 80, Brownell dan Young. 1959)
Volume tangki (V) = Vs + 2Ve =
10 10 π Di3 0,31622 m3 = π Di3 12 12
Di = 0,4944 m L = 1,4832 m Diameter dan tinggi tutup, Diameter tutup
= Diameter tangki
Rasio axis
=2:1
Tinggi tutup =
= 0,4944 m
1 0,4944 = 0,1236............... (hal. 80, Brownell dan Young. 1959) 2 2
Tinggi cairan dalam tangki, Tinggi Cairan =
0,25298 (0,4944) = 0,39552 m 0,31622
Tekanan hidrostatis, Ph
= ρgl
Universitas Sumatera Utara
= (1.017,463 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,39552 m) = 3.943,8027 Pa = 3,944 kPa P
= (101,325 + 3,944) kPa = 105,269 kPa
Faktor kelonggaran 20%, maka tekanan desain (Pdesign) adalah, Pdesign = (1,2) (105,269) = 126,3226 kPa
Joint efficiency
= 0,8
(hal. 254, Brownell dan Young. 1959)
Allowable stress
= 12,650 psia
(hal. 251, Brownell dan Young. 1959)
= 87.218,714 kPa Tebal shell tangki (t), t
=
(126,3226 kPa )(0,4944 m ) PD = = 0,000896 m [(87.218,714kPa )(0,8)] − (0,6)(126,3226 kPa ) SE − 0,6 P = 0,0353 in
Faktor korosi = ¼ in Tebal shell
= ¼ + 0,0353 = 0,2853 in
(standar = ½ in)
Tebal tutup tangki, Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell, dengan tebal tutup sebesar ½ in.
Perhitungan lubang keluaran zat cair Tinggi zat cair (ZT) = 0,39552 m 381,324162 Tinggi zat cair berat (ZA1) = (0,39552) = 0,0326 m 4.623,568180 ρ Z A 2 − ZT B ρA ZA1 = ρ 1 − B ρA
Maka ketinggian limpahan zat cair berat dari lantai tangki,
Universitas Sumatera Utara
ρ = ZA1 1 − B + ZT ρA
ZA2
ρB ρA
990,332 = 0,0326 1 − + 0,39552 768,488
990,332 = 0,500283 768,488
23. Dekanter 2 (FL-102) Fungsi
: memisahkan trigliserida dari gliserol
Jenis
: continuous gravity decanter
Bentuk
: silinder horizontal
Jumlah
: 6 unit
Umpan ZB ZT
ZA2
ZA1 Keterangan; ZA1 = Tinggi cairan berat dalam decanter ZA2 = Tinggi lubang keluar cairan ZB = Tinggi cairan ringan dalam decanter ZT = Tinggi lubang keluar cairan ringan
Zat Cair Ringan
Zat Cair Berat
Gambar C.4 Dekanter 2 Kondisi Operasi, T : 30oC P : 1 atm (101,325 kPa) Tabel L-C.1 Komposisi Dekanter 1 (FL-101) Komponen Alur-4
F (Kg/jam)
ρ (Kg/m3)
Fraksi mol
4.071,316898 0,9432727
µ (cP)
ρ alur
ρ camp
µ alur
µ camp
997,118
788,435
1,185
-
Alur-5
170,927120
0,0567273
767,335
402,548
0,7195
-
∑
4.242,244018
1
-
1.190,983
-
0,721
Keterangan Alur-4 = Campuran C3H5(OH)3-CH3OH-KOH-H2O Alur-5 = Campuran Trigliserida-CH3OH-KOH-H2 O
Universitas Sumatera Utara
Lapisan Atas (B)
Lapisan Bawah (A)
Campuran Trigliserida-CH3OH-KOH
Campuran C3H5(OH)3-CH3OH-KOH
H2O
H2O
F
170,927120 kg/jam
F
4.071,316898 kg/jam
ρB
767,335 kg/m3
ρA
997,118 kg/m3
Perhitungan Waktu Pisah (t), t=
72,10 100 µ (100)(0,721) = = = 0,3138 jam = 18,828 menit ρA - ρB (997,118 − 767,335) 229,783
Desain Tangki Dekanter, kg 4.242,244018 (0,3138 jam) jam Volume Cairan = = 1,11775 m3 = 1.117,75 L kg 1.190,983 jam Dekanter 80% penuh, sehingga volume dekanter yang dibutuhkan adalah,
1,11775m3 Volume Dekanter = = 1,39718 m3 = 1.397,18 L 0,8 Diameter dan panjang shell, Volume shell tangki (Vs) = Volume shell tangki (Ve) =
1 3 L 3 = π Di2 L = π Di3 4 4 Di 1
π 24
Di3 .................. (hal. 80, Brownell dan Young. 1959)
Volume tangki (V) = Vs + 2Ve =
10 10 π Di3 1,39718 m3 = π Di3 12 12
Di = 0,8113 m L = 2,4338 m Diameter dan tinggi tutup, Diameter tutup
= Diameter tangki
Rasio axis
=2:1
Tinggi tutup =
1 2
= 0,8113 m
0,8113 = 0,2028 ............... (hal. 80, Brownell dan Young. 1959) 2
Tinggi cairan dalam tangki,
Universitas Sumatera Utara
Tinggi Cairan =
1,11775 (0,8113) = 0,64902 m 1,39718
Tekanan hidrostatis, Ph
= ρgl = (1.190,983 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,64902 m) = 7.575,1256 Pa = 7,575 kPa
P
= (101,325 + 7,575) kPa = 108,900 kPa
Faktor kelonggaran 20%, maka tekanan desain (Pdesign) adalah, Pdesign = (1,2) (108,900) = 130,6802 kPa
Joint efficiency
= 0,8
(hal. 254, Brownell dan Young. 1959)
Allowable stress
= 12,650 psia
(hal. 251, Brownell dan Young. 1959)
= 87.218,714 kPa Tebal shell tangki (t), t
=
(130,6802 kPa )(0,8113 m ) PD = = 0,001521 m [(87.218,714kPa )(0,8)] − (0,6)(130,6802 kPa ) SE − 0,6 P = 0,0599 in
Faktor korosi = ¼ in Tebal shell
= ¼ + 0,0599 = 0,3099 in
(standar = ½ in)
Tebal tutup tangki, Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell, dengan tebal tutup sebesar ½ in.
Perhitungan lubang keluaran zat cair Tinggi zat cair (ZT) = 0,64902 m 4.071,316898 Tinggi zat cair berat (ZA1) = (0,64902) = 0,6229 m 4.242,244018
Universitas Sumatera Utara
ρ Z A 2 − ZT B ρA ZA1 = ρ 1 − B ρA
Maka ketinggian limpahan zat cair berat dari lantai tangki,
ρ = ZA1 1 − B + ZT ρA
ZA2
ρB ρA
997,118 = 0,6229 1 − + 0,64902 767,335
997,118 = 0,656851 m 767,335
24. Sentrifusi (FF-101) Fungsi
: memisahkan larutan KOH dari gliserol
Jenis
: tubular bowl centrifuge
Bahan
: carbon steel SA-285 Gr. C
Jumlah
: 2 unit
Kondisi operasi, T
: 30oC
P
: 1 atm = 14,696 psia
Tabel L-C.3 Komposisi Sentrifusi (FF-101) Komponen
F (kg/jam)
ρ (kg/m3)
Q (m3/jam)
C3H5(OH)3
3.481,084483
1.261
2,7606
CH3OH
241,8542228
791,3
0,3056
KOH
224,778651
2.044
0,1100
H2O
123,599536
995,68
0,1241
∑
4.071,316898
ρ camp =
3,3003
4.071,316898 kg/jam Ftotal = = 1.233,61204 kg/m3 3,3003 kg/jam Qtotal
Sgcamp = 1,0947 Perhitungan, Daya Sentrifusi (P) = 5,984 (10-10) Sg Q (N. rp)2
(Perry dan Green. 1999)
Universitas Sumatera Utara
Dimana, Sg
= specific gravity campuran
Q
= laju alir volumetrik (m3/jam)
N
= laju putar rotor (rpm)
rp
= radius bucket (m)
Dengan, = 3,3003 m3/jam (0,9168 L/s)
Q
Diamater Bucket
= 30 in
Radius Bucket (rp)
= 15 in (0,3819 m)
Laju putaran (N)
= 600 rpm
Maka, = (5,984) (10-10) (1,0947) (0,9168) [(1.200) (0,3819)]2
P
= 0,0001190434,27 hp = 1,19 . 10-4 hp Maka dipilih sentrifusi dengan daya ¼ hp.
25. Decanter Sentrifuge 1 (DC-301) Fungsi
: memisahkan produk dari air dan sisa katalis KOH
Jenis
: horizontal continuous cleaning decanter sentrifuge
Bahan
: carbon steel SA-285 Gr. C
Jumlah
: 2 unit
Kondisi Operasi,
T : 30oC P : 1 atm (101,325 kPa)
Tabel L-C.4 Komposisi Decanter Sentrifuge 1 (DC-301) F (kg/jam)
ρ (kg/m3)
Q (m3/jam)
KOH
5,693751
2.044
0,00279
H2O
3.566,124994
995,68
3,58160
C21H40O4
2.981,156603
847,38
3,51809
C39H72O5
382,939597
866,90
0,44173
C57H104O6
109,109628
903,44
0,12077
∑
7.045,024572
Komponen
7,66498
Universitas Sumatera Utara
ρ camp =
Ftotal 7.045,024572 kg/jam = = 919,1189 kg/m3 Qtotal 7,66498 kg/jam
Sgcamp = 1,0587 μcamp
= 0,819 cP
Lapisan Atas (B)
Lapisan Bawah (A)
Campuran KOH-H2O-C39H72O5-
Campuran KOH-H2O-C39H72O5-
C21H40O4- C57H104O6
C57H104O6
F
4.010,479403 kg/jam
F
3.034,545170 kg/jam
ρB
828,3205 kg/m3
ρA
996,1369 kg/m3
Perhitungan Waktu Pisah (t), t=
81,9 100 µ (100)(0,819) = = = 0,488 jam = 29,28 menit ρA - ρB (996,1369 − 828,3205) 167,82
Perhitungan, Daya Sentrifusi (P) = 5,984 (10-10) Sg Q (N. rp)2
(Perry dan Green. 1999)
Dimana, Sg
= specific gravity campuran
Q
= laju alir volumetrik (m3/jam)
N
= laju putar rotor (rpm)
rp
= radius bucket (m)
Dengan, Q
= 7,66498 m3/jam (2,12916 L/s)
Diamater Bucket
= 30 in
Radius Bucket (rp)
= 15 in (0,3819 m)
Laju putaran (N)
= 600 rpm
Maka, P
= (5,984) (10-10) (1,0587) (2,12916) [(1.200) (0,3819)]2 = 0,000267385408 hp = 2,673 . 10-4 hp
Maka dipilih sentrifusi dengan daya 1/20 hp.
Universitas Sumatera Utara
Desain Tangki Dekanter, kg 7.045,024572 (0,488 jam) jam Volume Cairan = = 3,74051 m3 = 3.740,51 L kg 919,1285 jam Dekanter 80% penuh, sehingga volume dekanter yang dibutuhkan adalah, Volume Dekanter =
3,74051m3 = 4,6756 m3 = 4.675,6 L 0,8
Diameter dan panjang shell, Volume shell tangki (Vs) = Volume shell tangki (Ve) =
1 3 L 3 = π Di2 L = π Di3 4 4 Di 1
π 24
Di3 .................. (hal. 80, Brownell dan Young. 1959)
Volume tangki (V) = Vs + 2Ve =
10 10 π Di3 4,6756 m3 = π Di3 12 12
Di = 1,2135 m L = 3,6404 m Diameter dan tinggi tutup, Diameter tutup
= Diameter tangki
Rasio axis
=2:1
Tinggi tutup =
= 1,2135 m
1 1,2135 = 0,3034 m .......... (hal. 80, Brownell dan Young. 1959) 2 2
Tinggi cairan dalam tangki, Tinggi Cairan =
3,74051 (1,2135) = 0,97078 m 4,6756
Tekanan hidrostatis, Ph
= ρgl = (919,1285 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,97078 m) = 8.744,2595 Pa = 8,744 kPa
P
= (101,325 + 7,575) kPa = 110,069 kPa
Faktor kelonggaran 20%, maka tekanan desain (Pdesign) adalah,
Universitas Sumatera Utara
Pdesign = (1,2) (108,900) = 132,0831 kPa
Joint efficiency
= 0,8
(hal. 254, Brownell dan Young. 1959)
Allowable stress
= 12,650 psia
(hal. 251, Brownell dan Young. 1959)
= 87.218,714 kPa Tebal shell tangki (t), t
=
(132,0831 kPa )(1,2135 m ) PD = = 0,0023 m [(87.218,714kPa )(0,8)] − (0,6)(132,0831 kPa ) SE − 0,6 P = 0,0905 in
Faktor korosi = ¼ in Tebal shell
= ¼ + 0,0599 = 0,3405 in
(standar = ½ in)
Tebal tutup tangki, Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell, dengan tebal tutup sebesar ½ in.
Perhitungan lubang keluaran zat cair Tinggi zat cair (ZT) = 0,97078 m 3.034,545170 Tinggi zat cair berat (ZA1) = (0,97078) = 0,4181 m 7.045,024572 ρ Z A 2 − ZT B ρA ZA1 = ρ 1 − B ρA
Maka ketinggian limpahan zat cair berat dari lantai tangki, ZA2
ρ = ZA1 1 − B + ZT ρA
ρB ρA
996,1369 = 0,4181 1 − + 0,97078 828,3205
996,1369 = 1,0827 m 828,3205
Universitas Sumatera Utara
26. Decanter Sentrifuge 2 (DC-302) Fungsi
: memisahkan produk dari air dan sisa katalis KOH
Jenis
: horizontal continuous cleaning decanter sentrifuge
Bahan
: carbon steel SA-285 Gr. C
Jumlah
: 2 unit
Kondisi Operasi,
T:
30oC
P:
1 atm (101,325 kPa)
Tabel L-C.5 Komposisi Decanter Sentrifuge 2 (DC-302) F (kg/jam)
ρ (kg/m3)
Q (m3/jam)
KOH
2,846876
2.044
0,00139
H2O
534,918749
995,68
0,53724
C21H40O4
2.981,156603
847,38
3,51809
C39H72O5
382,939597
866,90
0,44173
C57H104O6
109,109628
903,44
0,12077
∑
4.010,479403
Komponen
ρ camp =
4,61923
Ftotal 4.010,479403 kg/jam = = 868,214734 kg/m3 3 Qtotal 4,61923 m /jam
Sgcamp = 1,0587 μcamp
= 0,819 cP
Lapisan Atas (B)
Lapisan Bawah (A)
Campuran C21H40O4-C39H72O5-
Campuran KOH-H2O-C39H72O5-
C57H104O6
C57H104O6
F
3.472,222221 kg/jam
F
538,257182 kg/jam
ρB
851,1458 kg/m3
ρA
998,2619 kg/m3
Perhitungan Waktu Pisah (t), t=
81,9 100 µ (100)(0,819) = = = 0,557 jam = 33,42 menit ρA - ρB (998,2619 − 851,1458) 147,116
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan, Daya Sentrifusi (P) = 5,984 (10-10) Sg Q (N. rp)2
(Perry dan Green. 1999)
Dimana, Sg
= specific gravity campuran
Q
= laju alir volumetrik (m3/jam)
N
= laju putar rotor (rpm)
rp
= radius bucket (m)
Dengan, Q
= 4,61923 m3/jam (1,2831 L/s)
Diamater Bucket
= 30 in
Radius Bucket (rp)
= 15 in (0,3819 m)
Laju putaran (N)
= 600 rpm
Maka, P
= (5,984) (10-10) (1,0587) (1,2831) [(1.200) (0,3819)]2 = 0,000170723358 hp = 1,7072 . 10-4 hp
Maka dipilih sentrifusi dengan daya 1/20 hp.
Desain Tangki Dekanter, kg (0,557 jam) 4.010,479403 jam Volume Cairan = = 2,57291 m3 = 2.572,91 L kg 868,214734 jam Dekanter 80% penuh, sehingga volume dekanter yang dibutuhkan adalah, Volume Dekanter =
2,57291 m3 = 3,2161 m3 = 3.216,1 L 0,8
Diameter dan panjang shell, Volume shell tangki (Vs) = Volume shell tangki (Ve) =
1 3 L 3 = π Di2 L = π Di3 4 4 Di 1
π 24
Di3 .................. (hal. 80, Brownell dan Young. 1959)
Volume tangki (V) = Vs + 2Ve =
10 10 π Di3 3,2161 m3 = π Di3 12 12
Universitas Sumatera Utara
Di = 1,0712 m L = 3,2135 m Diameter dan tinggi tutup, Diameter tutup
= Diameter tangki
Rasio axis
=2:1
= 1,0712 m
1 1,0712 = 0,2678 m .......... (hal. 80, Brownell dan Young. 1959) 2 2
Tinggi tutup =
Tinggi cairan dalam tangki, Tinggi Cairan =
2,57291 (1,0712) = 0,85694 m 3,2161
Tekanan hidrostatis, Ph
= ρgl = (868,214734 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,85694 m) = 7.291,3038 Pa = 7,291 kPa
P
= (101,325 + 7,575) kPa = 108,616 kPa
Faktor kelonggaran 20%, maka tekanan desain (Pdesign) adalah, Pdesign = (1,2) (108,616) = 130,3396 kPa
Joint efficiency
= 0,8
(hal. 254, Brownell dan Young. 1959)
Allowable stress
= 12,650 psia
(hal. 251, Brownell dan Young. 1959)
= 87.218,714 kPa Tebal shell tangki (t), t
=
(130,3396 kPa )(1,0712 m ) PD = = 0,002003 m [(87.218,714kPa )(0,8)] − (0,6)(130,3396 kPa ) SE − 0,6 P = 0,0789 in
Faktor korosi = ¼ in Tebal shell
= ¼ + 0,0789 = 0,3289 in
(standar = ½ in)
Tebal tutup tangki,
Universitas Sumatera Utara
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell, dengan tebal tutup sebesar ½ in.
Perhitungan lubang keluaran zat cair Tinggi zat cair (ZT) = 0,85694 m 538,257182 Tinggi zat cair berat (ZA1) = (0,85694) = 0,1150 m 4.010,479403 ρ Z A 2 − ZT B ρA ZA1 = ρ 1 − B ρA
Maka ketinggian limpahan zat cair berat dari lantai tangki, ZA2
ρ = ZA1 1 − B + ZT ρA
ρB ρA
998,2619 998,2619 = 0,1150 1 − + 0,85694 = 0,9852 m 851,1548 851,1548
27. Evaporator (FE-101) Fungsi
: menguapkan air dari larutan KOH sisa
Jenis
: tangki dengan tutup dan alas ellipsoidal
Bahan
: carbon steel SA-283 Gr. C
Kondisi operasi, T
: 100oC
P
: 1 atm
Tabel L-C.5 Komposisi Masuk Evaporator (FE-101) Komponen
F (kg/jam)
ρ (kg/m3)
C3H5(OH)3
0,348108
1.261
KOH
230,472402
2.044
H2O
3.584,664924
995,68
C39H72O5
0,765496
866,90
Universitas Sumatera Utara
C57H104O6
0,218110
903,44
Σ
3.816,469041
-
Volume total umpan masuk, Q
0,348108 230,472402 3.584,664924 0,765496 0,218110 m3 = + + + + 2.044 995,68 866,90 930,44 jam 1.261 = 3,7144 m3/jam
Densitas campuran,
ρ =
3.816,469041 = 1.027,4865 kg/m3 = 64,14598 lbm/ft3 3,7144
Ukuran Tangki, Faktor kelonggaran
= 20%
Volume tangki
= (laju volumetrik) (1,2) = (3,7144) (1,2) = 4,4572 m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1 : 1
π
Volume silinder (Vs) =
4
D2Hs =
π 4
D3
Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor adalah 2 : 1, sehingga Tinggi head (Hh) =
1 D ................................. (hal. 80, Brownell dan Young. 1959) 6
Volume 2 tutup ellipsoidal (Vh) =
π 4
D2Hh 2 =
π 3 1 D2 D 2 = D 4 12 6
π
Vt = Vs + Vh
π π Vt = D 3 + D 3 12 4 Vt =
(hal. 80, Brownell dan Young. 1959)
4π 3 D 12
Diameter tangki (D) =
3
12Vt = 4π
3
(12)(4,4572) = 1,62089 m = 63,8143 in 4π
Universitas Sumatera Utara
Tinggi silinder (Hs) = D
= 1,62089 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = (1/6) (D) = (1/6) (1,62089) = 0,27015 m Tinggi tangki (HT)
= Hs + (2Hh) = 1,62089 + [(2) (0,27015)] = 2,1612 m
Tekanan Desain, Tinggi cairan dalam tangki, Volume tangki
= 4,4572 m3
Volume cairan
= 3,7144 m3
Tinggi tangki
= 2,1612 m
Tinggi Cairan dalam tangki =
= Phidrostatis
(Volume cairan dalam tangki) (Tinggi tangki) Volume tangki (3,7144)(2,1612) = 1,80099 m (4,4572)
= ρgh = (1.027,4865 kg/m3) (9,8 m/s2) (1,80099 m) = 18.134,78917 Pa = 18,135 kPa
Faktor keamanan = 20% Pdesign
= (1,2) (101,325 + 18,135) = (1,2) (119,460) = 143,352 kPa = 20,79150 psi
Tebal Dinding Tangki (Bagian Silinder), •
Efisiensi sambungan (E)
•
Allowable working stress (S) = 12.560 lb/in2
•
Faktor korosi (C)
•
Umur alat direncanakan (A) = 10 tahun
Tebal silinder (d) =
= 0,85
(Timmerhaus, dkk. 2004) (Brownell dan Young. 1959)
= 0,042 in/tahun
PR +(CA) ................................ (Timmerhaus, dkk. 2004) SE − 0,6 P
Universitas Sumatera Utara
Dengan, d
= tebal dinding tangki bagian silinder (in)
P
= tekanan desain (psi)
R
= jari-jari dalam tangki (in) = ½ D
S
= stress yang diizinkan
E
= efisiensi pengelasan
1 (20,79150) ( x63,8143) 2 d= + (0,042 . 10) = 0,48221 in (12.560 ⋅ 0,85) − (0,6 ⋅ 20,79150) Dipilih tebal silinder standar ½ in.
Tebal Dinding Head (Tutup tangki), •
Efisiensi sambungan (E)
•
Allowable working stress (S) = 12.560 lb/in2
•
Faktor korosi (C)
•
Umur alat direncanakan (A) = 10 tahun
Tebal head (dh) = dh =
= 0,85
(Timmerhaus, dkk. 2004) (Brownell dan Young. 1959)
= 0,042 in/tahun
P ⋅ Di + (CA) .................... (hal.537, Timmerhaus, dkk.2004) 2 SE − 0,2 P
(20,79150) (63,8143) + (0,042 . 10) = 0,48215 in (2 ⋅ 12.560 ⋅ 0,85) − (0,2 ⋅ 20,79150)
Dipilih tebal head standar ½ in. Koil Pemanas, 2
L2 Nρ 3 hc D = 0,87 k µ
1
Cpµ 3 k
µ µ ⋅w
0 ,14
............................................ (Kern. 1950)
Direncanakan, Koil berupa tube dengan OD = 1 in (0,08333 ft) Diameter lingkar koil (Dk)
= 59,05511 in (4,9212 ft)
Dimana, Diameter pengaduk (L)
= 0,852269 m (2,8714445 ft)
Diameter dalam tangki (D)
= 1,51609 m (4,97399 ft)
Putara pengaduk (N)
= 1 rps = 3.600 rph
Densitas campuran (ρ)
= 64,14598 lbm/ft3
Universitas Sumatera Utara
Viskositas campuran (μ)
= 0,0968772 Pa.s = 234,3556 lbm/ft,jam
Konduktivitas termal (k)
= 0,38556 btu/jam.ft.oF
Kapasitas panas (Cp)
= 1,13 btu/lbm.oF
Beban panas (Q)
= 8.114.410,539 kJ/jam (7.690.946,997 btu/jam)
Tcampuran di luar koil
= 100oC = 212oF
Tsteam di dalam koil
= 260oC = 500oF
Perbedaan temperatur
= 500oF – 212oF = 288oF
L2 Nρ
Rej =
µ
=
(2,8714445) 2 (3600)(64,14598) = 8.124,5155 234,3556
Estimasi harga j dari Figure 20.2 (Hal. 718, Kern. 1950) diperoleh j = 250 1
1
C p µ 3 (1,13)(234,3556) 3 = = 8,8231 0,38556 k µ µw
0 ,14
= 1,0002042 1
k Cp ⋅ µ 3 hc = j D k
µ µ w
0 ,14
0,38556 = (250) (8,8231) (1,0002042) 4,97399 = 171,0161
Untuk steam : hoi = 1.500 Rd = 0,001
(Appendix Tabel 12, Hal. 845, Kern. 1950)
Maka, hd =
1 1 = = 1.000 0,001 Rd
Uc =
(hc ) ⋅ (hoi ) (hc ) + (hoi )
=
(171,0161)(1.500) btu = 153,5139 ⋅ ft 2 ⋅0 F (171,0161) + (1.500) jam
Ud =
(U c ) ⋅ (hd ) (U c ) + (hd )
=
(153,5139)(1.000) = 133,0837 (153,5139) + (1.000)
Maka, Luas permukaan perpindahan panas (A), A=
Qs (8.114.410,539) = = 211,709 ft2 U D ⋅ ∆T (133,0837)(288)
Universitas Sumatera Utara
Nilai surface per lin ft,ft2 pada ODtube 1 in 12 BWG (a’ = 0,2618 ft/ft2) diperoleh dari Appendix Tabel 10 (Hal. 843, Kern. 1950). Luas permukaan lilitan koil (Ak)
= πDka’ = 4,04548 ft2
Jumlah lilitan koil (n)
= A/Ak = 42,817 = 43 lilitan
Jarak antar lilitan koil (j)
= 2Dtube = 0,1666 ft
Panjang pipa koil (l)
= (nπDk) – [(1/2)πj(n-1)2] = 203,065 ft
Tinggi koil dari dasar tangki
= [(n+1) Dtube ] + (nj) = 10,83 ft
28. Vaporizer (VE-101) Fungsi
: menguapkan air dan metanol dari gliserol
Jenis
: tangki dengan tutup dan alas ellipsoidal
Bahan
: carbon steel SA-283 Gr. C
Kondisi operasi, T
: 105oC
P
: 1 atm
Tabel L-C.7 Komposisi Masuk Vaporizer (VE-101) Komponen
F (kg/jam)
ρ (kg/m3)
C3H5(OH)3
3.480,736374
1.261
CH3OH
241,854228
791,3
H2O
105,059606
995,68
Σ
3.827,650208
Volume total umpan masuk, Q
3.480,736374 241,854228 105,059606 m3 = + + 1.261 791,3 995,68 jam
Universitas Sumatera Utara
= 3,1715 m3/jam Densitas campuran,
ρ =
3.827,650208 = 1.026,9065 kg/m3 = 75,3472 lbm/ft3 3,1715
Ukuran Tangki, Faktor kelonggaran
= 20%
Volume tangki
= (laju volumetrik) (1,2) = (3,1715) (1,2) = 3,8057 m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1 : 1
π
Volume silinder (Vs) =
4
D2Hs =
π 4
D3
Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor adalah 2 : 1, sehingga Tinggi head (Hh) =
1 D ................................. (hal. 80, Brownell dan Young. 1959) 6
Volume 2 tutup ellipsoidal (Vh) =
π 4
D2Hh 2 =
π 3 1 D2 D 2 = D 12 4 6
π
Vt = Vs + Vh
π π Vt = D 3 + D 3 4 12 Vt =
(hal. 80, Brownell dan Young. 1959)
4π 3 D 12
Diameter tangki (D) =
3
Tinggi silinder (Hs) = D
12Vt = 4π
3
(12)(3,8057) = 1,53772 m = 60,5400 in 4π
= 1,53772 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = (1/6) (D) = (1/6) (1,53772) = 0,25629 m Tinggi tangki (HT)
= Hs + (2Hh) = 1,53772 + [(2) (0,25629)] = 2,0503 m
Universitas Sumatera Utara
Tekanan Desain, Tinggi cairan dalam tangki, Volume tangki
= 3,8057 m3
Volume cairan
= 3,1715 m3
Tinggi tangki
= 2,0503 m
Tinggi Cairan dalam tangki =
= Phidrostatis
(Volume cairan dalam tangki) (Tinggi tangki) Volume tangki (3,1715)(2,0503) = 1,70858 m (3,8057)
= ρgh = (1.026,9065 kg/m3) (9,8 m/s2) (1,70858 m) = 20.208,512 Pa = 20,209 kPa
Faktor keamanan = 20% Pdesign
= (1,2) (101,325 + 20,209) = (1,2) (121,534) = 145,840 kPa = 21,15242 psi
Tebal Dinding Tangki (Bagian Silinder), •
Efisiensi sambungan (E)
•
Allowable working stress (S) = 12.560 lb/in2
•
Faktor korosi (C)
•
Umur alat direncanakan (A) = 10 tahun
Tebal silinder (d) =
= 0,85
(Timmerhaus, dkk. 2004) (Brownell dan Young. 1959)
= 0,042 in/tahun
PR +(CA) ................................ (Timmerhaus, dkk. 2004) SE − 0,6 P
Dengan, d
= tebal dinding tangki bagian silinder (in)
P
= tekanan desain (psi)
R
= jari-jari dalam tangki (in) = ½ D
S
= stress yang diizinkan
Universitas Sumatera Utara
E
= efisiensi pengelasan
1 (21,15242 ) ( x60,5400 ) 2 d= + (0,042 . 10) = 0,48005 in (12.560 ⋅ 0,85) − (0,6 ⋅ 21,15242 ) Dipilih tebal silinder standar ½ in.
Tebal Dinding Head (Tutup tangki), •
Efisiensi sambungan (E)
•
Allowable working stress (S) = 12.560 lb/in2
•
Faktor korosi (C)
•
Umur alat direncanakan (A) = 10 tahun
Tebal head (dh) = dh =
= 0,85
(Timmerhaus, dkk. 2004) (Brownell dan Young. 1959)
= 0,042 in/tahun
P ⋅ Di + (CA) .................... (hal.537, Timmerhaus, dkk.2004) 2 SE − 0,2 P
(21,15242) (60,5400) + (0,042 . 10) = 0,47999 in (2 ⋅ 12.560 ⋅ 0,85) − (0,2 ⋅ 21,15242)
Dipilih tebal head standar ½ in. Koil Pemanas, 2
L2 Nρ 3 hc D = 0,87 k µ
1
Cpµ 3 k
µ µ ⋅w
0 ,14
............................................ (Kern. 1950)
Direncanakan, Koil berupa tube dengan OD = 1 in (0,08333 ft) Diameter lingkar koil (Dk)
= 59,05511 in (4,9212 ft)
Dimana, Diameter pengaduk (L)
= 0,852269 m (2,8714445 ft)
Diameter dalam tangki (D)
= 1,53772 m (5,04495 ft)
Putara pengaduk (N)
= 1 rps = 3.600 rph
Densitas campuran (ρ)
= 75,3472 lbm/ft3
Viskositas campuran (μ)
= 0,0758119 Pa.s = 183,3966 lbm/ft,jam
Konduktivitas termal (k)
= 0,3743390 btu/jam.ft.oF
Kapasitas panas (Cp)
= 1,02 btu/lbm.oF
Beban panas (Q)
= 3.295.532,185 kJ/jam (3.123.549,547jam)
Universitas Sumatera Utara
Tcampuran di luar koil
= 105oC = 212oF
Tsteam di dalam koil
= 260oC = 500oF
Perbedaan temperatur
= 500oF – 212oF = 279oF
L2 Nρ
Rej =
µ
(2,8714445) 2 (3600)(75,3472) = 12.194,9219 = 183,3966
Estimasi harga j dari Figure 20.2 (Hal. 718, Kern. 1950) diperoleh j = 320 1
1
C p µ 3 (1,02)(183,3966) 3 = = 7,9355 0,3743390 k
µ µw
0 ,14
= 1,0002042 1
k Cp ⋅ µ 3 hc = j D k
µ µw
0 ,14
0,3743390 = (250) (7,9355) (1,0002042) 4,71854 = 201,4978
Untuk steam : hoi = 1.500 Rd = 0,001
(Appendix Tabel 12, Hal. 845, Kern. 1950)
Maka, hd =
1 1 = = 1.000 0,001 Rd
Uc =
(hc ) ⋅ (hoi ) (hc ) + (hoi )
=
btu (201,4978)(1.500) = 177,6357 ⋅ ft 2 ⋅0 F (201,4978) + (1.500) jam
Ud =
(U c ) ⋅ (hd ) (U c ) + (hd )
=
(177,6357)(1.000) = 150,8409 (177,6357) + (1.000)
Maka, Luas permukaan perpindahan panas (A), A=
Qs (3.295.532,185) = = 78,307 ft2 U D ⋅ ∆T (150,8409)(279) Nilai surface per lin ft,ft2 pada ODtube 1 in 12 BWG (a’ = 0,2618 ft/ft2)
diperoleh dari Appendix Tabel 10 (Hal. 843, Kern. 1950). Luas permukaan lilitan koil (Ak)
= πDka’ = 4,04548 ft2
Jumlah lilitan koil (n)
= A/Ak
Universitas Sumatera Utara
= 15,83733 = 16 lilitan Jarak antar lilitan koil (j)
= 2Dtube = 0,1666 ft = (nπDk) – [(1/2)πj(n-1)2]
Panjang pipa koil (l)
= 118,068 ft Tinggi koil dari dasar tangki
= [(n+1) Dtube ] + (nj) = 8,91 ft
29. Pompa 1 (P-101) Fungsi
: memompakan gliserol kasar menuju dekanter 1 (FL-101)
Jenis
: pompa sentrifugal
Bahan
: commercial steel
F
: 4.623,568180 kg/jam = 2,83147 lbm/s
ρcampuran
: 1.189,9519 kg/m3
Q
: (2,83147/74,2902) ft3/s = 0,038114 ft3/s
μcampuran
: 0,0027283 Pa.s
= 74,2902 lbm/ft3
= 2,7283 cP = 0,001833 lbm/ft.s
Perencanaan pompa, Diopt
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Walas. 1990)
= 3,9 (0,038114)0,45 (74,2902)0,13 = 1,5695 in = 0,13079 ft
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID) : 6,065 in = 0,5054 ft = 0,154 m Diameter Luar (OD) : 6,625 in = 0,552 ft Inside sectional area : 0,077388 ft2
(Foust. 1980)
Q 0,038114 ft 3 / s Kecepatan linier, v = = = 0,4925 ft/s A 0,077388 ft 2
Sehingga, NRe
=
ρ ×v× D µ
Universitas Sumatera Utara
=
74,2902 lbm/ft 3 × 0,4925 ft/s × 0,5054 ft 0,001833 lbm/ft.s
= 10.088,1269 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
(Geankoplis. 2003)
Maka ε/D = 4,6 x 10-5/ 0,154 = 0,000299 Maka harga f = 0,06
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 40 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,5054) = 227,43 •
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,5054) = 45,486 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 321,316 ft Friksi (ΣF), ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.06) ⋅ (0,4925) 2 ⋅ (321,316) ΣF = = = 0,143789 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,5054)
Kerja yang diperlukan, Tinggi pemompaan (Δz) = 18 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1,264 atm = 2.674,55646 lbf/ft2
Tekanan keluar (P2)
= 1,441 atm = 3.048,6704 lbf/ft2
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α
Universitas Sumatera Utara
- Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 18 + 4,995 + 0,143789 ρ gc 2 g cα
= 23,139 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (23,139) (0,038114) (74,2902) / 550 = 0,11912 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,11912 / 0,8 = 0,148902 hp = 111,036 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 0,2 hp
30. Pompa 2 (P-102) Fungsi
: memompakan gliserol kasar menuju dekanter 2 (FL-102)
Jenis
: pompa sentrifugal
Bahan
: commercial steel
F
: 4.242,244018 kg/jam = 2,59794 lbm/s
ρcampuran
: 1.221,8397 kg/m3 = 76,27978 lbm/ft3
Q
: (2,59794 / 76,27978) ft3/s = 0,034058 ft3/s
μcampuran
: 0,0027283 Pa.s = 2,7283 cP = 0,001833 lbm/ft.s
Perencanaan pompa, Diopt
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Walas. 1990)
= 3,9 (0,034058)0,45 (76,27978)0,13 = 1,4972 in = 0,12476 ft
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID) : 6,065 in = 0,5054 ft = 0,154 m Diameter Luar (OD) : 6,625 in = 0,552 ft
Universitas Sumatera Utara
Inside sectional area : 0,077388 ft2 Kecepatan linier, v =
(Foust. 1980)
Q 0,034058 ft 3 / s = = 0,4401 ft/s A 0,077388 ft 2
Sehingga, NRe
=
ρ ×v× D µ
=
76,27978 lbm/ft 3 × 0,4401 ft/s × 0,5054 ft 0,001833 lbm/ft.s
= 9.256,11674 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
(Geankoplis. 2003)
Maka ε/D = 4,6 x 10-5/ 0,154 = 0,000299 Maka harga f = 0,06
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 80 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,5054) = 227,43 •
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,5054) = 45,486 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 361,316 ft Friksi (ΣF), ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.06) ⋅ (0,4401) 2 ⋅ (361,316) ΣF = = = 0,129110 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,5054)
Kerja yang diperlukan, Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1,264 atm = 2.674,55646 lbf/ft2
Universitas Sumatera Utara
= 1,441 atm = 3.048,6704 lbf/ft2
Tekanan keluar (P2)
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 20 + 4,9045 + 0,129110 ρ gc 2 g cα
= 25,034 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (25,034) (0,034058) (76,27978) / 550 = 0,11825 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,11825 / 0,8 = 0,147809 hp = 110,221 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 0,2 hp
31. Pompa 3 (P-103) Fungsi
: memompakan gliserol menuju sentrifusi (FF-101)
Jenis
: pompa sentrifugal
Bahan
: commercial steel
F
: 4.071,316898 kg/jam = 2,49327 lbm/s
ρcampuran
: 1.233,75106 kg/m3 = 77,02341 lbm/ft3
Q
: (2,49327 / 77,02341) ft3/s = 0,032370 ft3/s
μcampuran
: 0,0027283 Pa.s = 2,7283 cP = 0,001833 lbm/ft.s
Perencanaan pompa, Diopt
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 = 3,9 (0,032370)
0,45
(Walas. 1990) (77,02341)
0,13
= 1,4652 in = 0,12210 ft
Universitas Sumatera Utara
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID) : 6,065 in = 0,5054 ft = 0,154 m Diameter Luar (OD) : 6,625 in = 0,552 ft Inside sectional area : 0,077388 ft2 Kecepatan linier, v =
(Foust. 1980)
Q 0,032370 ft 3 / s = = 0,4183 ft/s A 0,077388 ft 2
Sehingga, NRe
=
ρ ×v× D µ
77,02341 lbm/ft3 × 0,4183 ft/s × 0,5054 ft = 0,001833 lbm/ft.s = 8.883,17229 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
(Geankoplis. 2003)
Maka ε/D = 4,6 x 10-5/ 0,154 = 0,000299 Maka harga f = 0,06
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 40 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,5054) = 227,43 •
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,5054) = 45,486 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 321,316 ft Friksi (ΣF), ΣF =
ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.06) ⋅ (0,4183) 2 ⋅ (321,316) = = 0,103719 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,5054)
Universitas Sumatera Utara
Kerja yang diperlukan, Tinggi pemompaan (Δz) = 18 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1,264 atm = 2.674,55646 lbf/ft2
Tekanan keluar (P2)
= 1,441 atm = 3.048,6704 lbf/ft2
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 18 + 4,85715 + 0,103719 ρ gc 2 g cα
= 22,961 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (25,961) (0,032370) (77,02341) / 550 = 0,10409 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,10409 / 0,8 = 0,130108 hp = 97,022 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 0,2 hp
32. Pompa 4 (P-104) Fungsi
: memompakan larutan KOH menuju evaporator (FE-101)
Jenis
: pompa sentrifugal
Bahan
: commercial steel
F
: 3.816,469041 kg/jam = 2,33720 lbm/s
ρcampuran
: 1.027,64 kg/m3 = 64,15584 lbm/ft3
Q
: (2,33720 / 64,15584) ft3/s = 0,036430 ft3/s
μcampuran
: 0,0023681 Pa.s = 2,3681 cP = 0,0015913 lbm/ft.s
Universitas Sumatera Utara
Perencanaan pompa, Diopt
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 = 3,9 (0,036430)
0,45
(Walas. 1990) (64,15584)
0,13
= 1,5089 in = 0,12574 ft
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID) : 3,7665 in = 0,3139 ft = 0,095678 m Diameter Luar (OD) : 3,9215 in = 0,32679 ft Inside sectional area : 0,077388 ft2 Kecepatan linier, v =
(Foust. 1980)
Q 0,036430 ft 3 / s = = 0,4707 ft/s A 0,077388 ft 2
Sehingga, NRe
=
ρ ×v× D µ
64,15584 lbm/ft3 × 0,4707 ft/s × 0,3139 ft = 0,0015913 lbm/ft.s = 5.957,46366 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
(Geankoplis. 2003)
Maka ε/D = 4,6 x 10-5/ 0,095678 = 0,00018078 Maka harga f = 0,06
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 80 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,3139) = 141,255 •
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,3139) = 28,251 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
Universitas Sumatera Utara
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 257,906 ft Friksi (ΣF), ΣF =
ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.06) ⋅ (0,4707) 2 ⋅ (257,906) = = 0,169769 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,3139)
Kerja yang diperlukan, Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1,264 atm = 2.674,55646 lbf/ft2
Tekanan keluar (P2)
= 1,441 atm = 3.048,6704 lbf/ft2
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 20 + 5,8313 + 0,169769 ρ gc 2 g cα
= 23,001 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (23,001) (0,036430) (64,15584) / 550 = 0,09774 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,09774 / 0,8 = 0,122177 hp = 91,108 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 0,2 hp
33. Pompa 5 (P-205) Fungsi
: memompakan gliserol murni menuju mixer (M-201)
Universitas Sumatera Utara
Jenis
: pompa sentrifugal
Bahan
: commercial steel
F
: 3.480,736374 kg/jam = 2,13160 lbm/s
ρcampuran
: 1.261 kg/m3 = 78,72457 lbm/ft3
Q
: (2,13160 / 78,72457) ft3/s = 0,027077 ft3/s
μcampuran
: 0,0089687 Pa.s = 8,9687 cP = 0,0060267 lbm/ft.s
Perencanaan pompa, Diopt
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 = 3,9 (2,13160)
0,45
(Walas. 1990) (78,72457)
0,13
= 1,3559 in = 0,11299 ft
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID) : 3,7665 in = 0,3139 ft = 0,095678 m Diameter Luar (OD) : 3,9215 in = 0,32679 ft Inside sectional area : 0,077388 ft2 Kecepatan linier, v =
(Foust. 1980)
Q 0,027077 ft 3 / s = = 0,3499 ft/s A 0,077388 ft 2
Sehingga, NRe
=
ρ ×v× D µ
=
78,72457 lbm/ft 3 × 0,3499 ft/s × 0,3139 ft 0,0060267 lbm/ft.s
= 1.434,64113 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
(Geankoplis. 2003)
Maka ε/D = 4,6 x 10-5/ 0,095678 = 0,00048078 Maka harga f = 0,06
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 40 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
Universitas Sumatera Utara
L2 = (1) (450) (0,3139) = 141,255 •
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,3139) = 28,251 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 217,906 ft Friksi (ΣF), ΣF =
ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.06) ⋅ (0,3499) 2 ⋅ (217,906) = = 0,079239 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,3139)
Kerja yang diperlukan, Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1,264 atm = 2.674,55646 lbf/ft2
Tekanan keluar (P2)
= 1,441 atm = 3.048,6704 lbf/ft2
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 20 + 4,752 + 0,079239 ρ gc 2 g cα
= 24,831 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (24,831) (0,027077) (78,72457) / 550 = 0,09624 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,09624 / 0,8
Universitas Sumatera Utara
= 0,120296 hp = 89,705 Watt Maka dipilih pompa dengan daya 0,2 hp
34. Pompa 6 (P-206) Fungsi
: memompakan asam oleat menuju reaktor (R-201)
Jenis
: pompa sentrifugal
Bahan
: commercial steel
F
: 3.558,594447 kg/jam = 2,17928 lbm/s
ρcampuran
: 895 kg/m3 = 55,87509 lbm/ft3
Q
: (2,17928 / 55,87509) ft3/s = 0,039003 ft3/s
μcampuran
: 0,0091502 Pa.s = 9,1502 cP = 0,00614866 lbm/ft.s
Perencanaan pompa, Diopt
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Walas. 1990)
= 3,9 (0,039003)0,45 (55,87509)0,13 = 1,5283 in = 0,12735 ft
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID) : 3,7665 in = 0,3139 ft = 0,095678 m Diameter Luar (OD) : 3,9215 in = 0,32679 ft Inside sectional area : 0,077388 ft2 Kecepatan linier, v =
(Foust. 1980)
Q 0,039003 ft 3 / s = = 0,5040 ft/s A 0,077388 ft 2
Sehingga, NRe
=
ρ ×v× D µ
=
55,87509 lbm/ft 3 × 0,5040 ft/s × 0,3139 ft 0,00614866 lbm/ft.s
= 1.437,63865 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
(Geankoplis. 2003)
Universitas Sumatera Utara
Maka ε/D = 4,6 x 10-5/ 0,095678 = 0,00048078 Maka harga f = 0,06
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 40 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,3139) = 141,255 •
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,3139) = 28,251 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 217,906 ft Friksi (ΣF), ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.06) ⋅ (0,5040) 2 ⋅ (217,906) ΣF = = = 0,164413 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,3139)
Kerja yang diperlukan, Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1,264 atm = 2.674,55646 lbf/ft2
Tekanan keluar (P2)
= 1,441 atm = 3.048,6704 lbf/ft2
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
P −P g ∆v 2 = + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 20 + 6,6955 + 0,164413 ρ gc 2 g cα = 26,860 lbf
ft lbm
Universitas Sumatera Utara
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (26,860) (0,039003) (55,87509) / 550 = 0,10643 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,10643 / 0,8 = 0,133035 hp = 99,204 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 0,2 hp
35. Pompa 7 (P-207) Fungsi
: memompakan gliserol dan KOH menuju reaktor (R-201)
Jenis
: pompa sentrifugal
Bahan
: commercial steel
F
: 3.486,430125 kg/jam = 2,13508 lbm/s
ρcampuran
: 1.261,7897 kg/m3 = 78,773867 lbm/ft3
Q
: (2,13508 / 78,773867) ft3/s = 0,027104 ft3/s
μcampuran
: 0,0089687 Pa.s = 8,9687 cP = 0,0060267 lbm/ft.s
Perencanaan pompa, Diopt
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Walas. 1990)
= 3,9 (0,027104)0,45 (78,773867)0,13 = 1,3566 in = 0,11305 ft
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID) : 3,7665 in = 0,3139 ft = 0,095678 m Diameter Luar (OD) : 3,9215 in = 0,32679 ft Inside sectional area : 0,077388 ft2 Kecepatan linier, v =
(Foust. 1980)
Q 0,027104 ft 3 / s = = 0,3502 ft/s A 0,077388 ft 2
Sehingga,
Universitas Sumatera Utara
NRe
=
ρ ×v× D µ
=
78,773867 lbm/ft 3 × 0,3502 ft/s × 0,3139 ft 0,0060267 lbm/ft.s
= 1.436,9879 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
(Geankoplis. 2003)
Maka ε/D = 4,6 x 10-5/ 0,095678 = 0,00048078 Maka harga f = 0,06
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 40 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,3139) = 141,255 •
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,3139) = 28,251 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 217,906 ft Friksi (ΣF), ΣF =
ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.06) ⋅ (0,3502) 2 ⋅ (217,906) = = 0,079399 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,3139)
Kerja yang diperlukan, Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1,264 atm = 2.674,55646 lbf/ft2
Tekanan keluar (P2)
= 1,441 atm = 3.048,6704 lbf/ft2
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
Universitas Sumatera Utara
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 20 + 4,794 + 0,079399 ρ gc 2 g cα
= 24,873 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (24,873) (0,027104) (78,773867) / 550 = 0,09656 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,09656 / 0,8 = 0,120697 hp = 90,004 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 0,2 hp
36. Pompa 8 (P-208) Fungsi
: memompakan produk menuju decanter sentrifuge 1 (DC-301)
Jenis
: pompa sentrifugal
Bahan
: commercial steel
F
: 7.045,024572 kg/jam = 4,31436 lbm/s
ρcampuran
: 919,1191 kg/m3 = 57,38085 lbm/ft3
Q
: (4,31436 / 57,38085) ft3/s = 0,075188 ft3/s
μcampuran
: 0,0014553 Pa.s = 1,4553 cP = 0,00097792 lbm/ft.s
Perencanaan pompa, Diopt
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Walas. 1990)
= 3,9 (0,075188)0,45 (57,38085)0,13 = 2,0605 in = 0,17171 ft
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Schedule number
: 40
Universitas Sumatera Utara
Diameter Dalam (ID) : 3,7665 in = 0,3139 ft = 0,095678 m Diameter Luar (OD) : 3,9215 in = 0,32679 ft Inside sectional area : 0,077388 ft2 Kecepatan linier, v =
(Foust. 1980)
Q 0,075188 ft 3 / s = = 0,9716 ft/s A 0,077388 ft 2
Sehingga, NRe
=
ρ ×v× D µ
=
57,38085 lbm/ft 3 × 0,9716 ft/s × 0,3139 ft 0,00097792 lbm/ft.s
= 17.894,9671 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
(Geankoplis. 2003)
Maka ε/D = 4,6 x 10 / 0,095678 = 0,00048078 -5
Maka harga f = 0,06
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 100 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,3139) = 141,255 •
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,3139) = 28,251 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 277,906 ft Friksi (ΣF), ΣF =
ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.06) ⋅ (0,9716) 2 ⋅ (277,906) = = 0,0779246 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,3139)
Kerja yang diperlukan, Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft
Universitas Sumatera Utara
Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1,264 atm = 2.674,55646 lbf/ft2
Tekanan keluar (P2)
= 1,441 atm = 3.048,6704 lbf/ft2
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 20 + 6,5198 + 0,0779246 ρ gc 2 g cα
= 27,299 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (27,299) (0,075188) (57,38085) / 550 = 0,21414 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,21414 / 0,8 = 0,267677 hp = 199,607 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya ¼ hp
37. Pompa 9 (P-309) Fungsi
: memompakan produk menuju decanter sentrifuge 2 (DC-302)
Jenis
: pompa sentrifugal
Bahan
: commercial steel
F
: 4.010,479403 kg/jam = 2,45601 lbm/s
ρcampuran
: 868,3203 kg/m3 = 54,209468 lbm/ft3
Q
: (2,45601 / 54,209468) ft3/s = 0,045306 ft3/s
μcampuran
: 0,0053771 Pa.s = 5,3771 cP = 0,00361325 lbm/ft.s
Perencanaan pompa, Diopt
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Walas. 1990)
Universitas Sumatera Utara
= 3,9 (0,045306)0,45 (54,209468)0,13 = 1,6284 in = 0,13570 ft
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID) : 3,7665 in = 0,3139 ft = 0,095678 m Diameter Luar (OD) : 3,9215 in = 0,32679 ft Inside sectional area : 0,077388 ft2
(Foust. 1980)
Q 0,045306 ft 3 / s Kecepatan linier, v = = = 0,5854 ft/s A 0,077388 ft 2 Sehingga, NRe
=
ρ ×v× D µ
=
54,209468 lbm/ft 3 × 0,5854 ft/s × 0,3139 ft 0,00361325 lbm/ft.s
= 2.757,08401 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
(Geankoplis. 2003)
Maka ε/D = 4,6 x 10 / 0,095678 = 0,00048078 -5
Maka harga f = 0,06
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 80 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,3139) = 141,255 •
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,3139) = 28,251 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 257,906 ft
Universitas Sumatera Utara
Friksi (ΣF), ΣF =
ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.06) ⋅ (0,5854) 2 ⋅ (257,906) = = 0,262573 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,3139)
Kerja yang diperlukan, Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1,264 atm = 2.674,55646 lbf/ft2
Tekanan keluar (P2)
= 1,441 atm = 3.048,6704 lbf/ft2
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 20 + 6,9013 + 0,262573 ρ gc 2 g cα
= 27,164 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (27,164) (0,045306) (54,209468) / 550 = 0,12130 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,12130 / 0,8 = 0,151624 hp = 113,066 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 0,2 hp
38. Pompa 10 (P-310) Fungsi
: memompakan produk menuju tangki (TT-309)
Jenis
: pompa sentrifugal
Bahan
: commercial steel
Universitas Sumatera Utara
F
: 3.472,222221 kg/jam = 2,12638 lbm/s
ρcampuran
: 851,1451 kg/m3 = 53,137215 lbm/ft3
Q
: (2,12638 / 53,137215) ft3/s = 0,040017 ft3/s
μcampuran
: 0,0053771 Pa.s = 5,3771 cP = 0,00361325 lbm/ft.s
Perencanaan pompa, Diopt
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Walas. 1990)
= 3,9 (0,040017)0,45 (53,137215)0,13 = 1,5359 in = 0,12799 ft
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID) : 3,7665 in = 0,3139 ft = 0,095678 m Diameter Luar (OD) : 3,9215 in = 0,32679 ft Inside sectional area : 0,077388 ft2
(Foust. 1980)
Q 0,040017 ft 3 / s Kecepatan linier, v = = = 0,5171 ft/s A 0,077388 ft 2
Sehingga, NRe
=
ρ ×v× D µ
=
53,137215 lbm/ft 3 × 0,5171 ft/s × 0,3139 ft 0,00361325 lbm/ft.s
= 2.387,04838 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
(Geankoplis. 2003)
Maka ε/D = 4,6 x 10 / 0,095678 = 0,00048078 -5
Maka harga f = 0,06
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 80 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,3139) = 141,255 •
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
Universitas Sumatera Utara
L3 = (3) (30) (0,3139) = 28,251 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 257,906 ft Friksi (ΣF), ft (0.06) ⋅ (0,5171) 2 ⋅ (257,906) f ⋅ v2 ⋅ ∑ L ΣF = = = 0,204845 lbf lbm 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,3139) 2 ⋅ gc ⋅ D Kerja yang diperlukan, Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1,264 atm = 2.674,55646 lbf/ft2
Tekanan keluar (P2)
= 1,441 atm = 3.048,6704 lbf/ft2
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 20 + 7,0405 + 0,204845 ρ gc 2 g cα
= 27,245 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (27,245) (0,040017) (53,137215) / 550 = 0,10533 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,10533 / 0,8 = 0,131668 hp = 98,185 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 0,2 hp
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT UTILITAS D.1 Screening (SC) Fungsi
= menyaring partikel-partikel padat yang besar
Jenis
= bar screen
Jumlah
=1
Bahan konstruksi
= stainless steel
Kondisi operasi
: T = 30oC ρair = 995,904 kg/m3
Laju alir massa (F)
(Geankoplis. 2003)
= 4.244,85079 kg/jam
kg 1 jam 4.244,85079 jam 3.600 s = 0,001183975 m3/s Laju alir volumetrik (Q) = kg 995,904 3 m
Ukuran bar, •
Lebar
= 5 mm
•
Tebal
= 20 mm
•
Clear Spacing = 20 mm
•
Slope
= 30o
Ukuran screening, •
Panjang screen = 2 m
•
Lebar screen = 2 m
Asumsi, jumlah bar = a Maka,
20a + [20(a+1)] = 2.000 40a a
Luas bukaan (A2)
= 1.980 = 49,5 ≈ 50 buah
= 20 (50 + 1) (2.000) = 2.040.000 mm2 = 2,04 m2
Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diestimasi Cd = 0,6 dan 30% screen tersumbat. Head Loss ( ∆ h) =
Q2 2 g ⋅ C d2 ⋅ A22
=
(0,001183975) 2 = 4,7738 . 10-8 m dari air 2 2 2(9,8)(0,6) (2,04)
Universitas Sumatera Utara
2000
2000
20
Gambar D.1 Sketsa sebagian bar screen (satuan mm – tampak atas)
D.2 Pompa Screening (PU-01) Fungsi
: Memompa air dari sungai ke bak pengendapan (BS)
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: T = 30oC
ρair = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft3
(Geankoplis. 2003)
μair = 0,8148 cP = 1,9712 lbm/ft.jam = 0,0005 lbm/ft.s (Geankoplis. 2003) Laju alir massa (F) Q=
F
ρ
=
= 4.244,85079 kg/jam = 2,59954 lbm/s
2,59954 lbm/s = 0,04181 ft3/s = 0,001183975 m3/s 3 62,1726 lbm/ft
Desain pompa, Di,opt
= 0,363 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus, dkk. 2004)
= 0,363 (0,0011098)0,45 (995,904)0,13 = (0,363) (0,046812) (2,45339) = 0,04292 m = 1,690 in Dari Appendiks A.5 (Geankoplis. 2003), dipilih pipa commercial steel : •
Ukuran nominal
: 3 1/2 in
•
Schedule number
: 40
•
Diameter Dalam (ID)
: 3,548 in = 0,2957 ft
•
Diameter Luar (OD)
: 4 in = 0,333 ft
Universitas Sumatera Utara
•
Luas penampang dalam (At) : 0,0687 ft2
Kecepatan linier (V) =
0,04181 ft 3 /s Q = = 0,608612 ft/s 0,0687 ft 2 A
Bilangan Reynold (NRe)
=
ρ × v × D (62,1726)(0,570474)(0,2957 ) = µ 0,00055
= 20.343,6256 (Turbulen) Dari Gambar 12.1 (Timmerhaus, dkk. 2004) diperoleh •
Commercial Steel Pipe, ε = 0,00015
•
ε/D = 0,0005, maka f = 0,005
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 40 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,2957) = 133,065 ft •
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,2957) = 26,613 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 208,078 ft Friksi (ΣF), ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.005) ⋅ (0,570474) 2 ⋅ (208,078) = = 0,02121 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,2957) Kerja yang diperlukan,
ΣF =
Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1 atm
Tekanan keluar (P2)
= 1 atm
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
Universitas Sumatera Utara
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 20 + 0 + 0,02121 ρ gc 2 g cα
= 20,02121 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (20,01863) (0,04181) (62,1726) / 550 = 0,094629 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,094629 / 0,8 = 0,11829 hp = 88,206 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 0,25 hp
D.3 Bak Sedimentasi (BS) Fungsi
= mengendapkan lumpur yang terikut bersama air
Jumlah
=1
Jenis
= beton kedap air
Kondisi simpan
: T = 30oC P = 1 atm
ρair
= 995,904 kg/m3 = 62,1725 lbm/ft3
Laju alir massa (F)
= 4.244,85079 kg/jam = 2,59954 lbm/s
Laju alir Volumetrik (Q)
=
F
ρ
=
(Geankoplis. 2003)
4.244,85079 kg/jam (995,904 kg/m 3 )(60 menit/jam)
= 0,07104 m3/s = 150,52442 ft3/menit Desain perancangan, •
Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif
•
Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah v0 = 1,57 ft/min atau 8 mm/s Spesifikasi,
- Kedalaman = 10 ft - Lebar
= 2 ft
Universitas Sumatera Utara
Kecepatan aliran (v) =
Q 150,52442 ft 3 /menit = = 7,5262 ft/menit (10 ft)(2 ft) A
dengan : K = faktor keamanan = 1,5 h = kedalaman air efektif ( 10 – 16 ft); diambil 10 ft. h Desain panjang ideal bak (L) = K v v0
(Kawamura, 1991)
10 = 1,5 (0,1176) 1,57 = 71,91 ft ≈ 72 ft = 21,92 m Uji desain, Waktu retensi (t) =
(10 ⋅ 2 ⋅ 1,2) ft 3 = 9,55 menit Va ( p ) ⋅ (l ) ⋅ (L ) = = 150,52442 ft 3 /menit Q Q
Waktu retensi (t) yang diizinkan adalah 6 – 15 menit, maka desain ini dapat diterima.
(Kawamura, 1991)
ft 3 gal 7,481 3 150,52442 menit ft gpm Q Surface loading : = 7,830 = A ft 2 (2 ft ) ⋅ (72 ft )
Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 – 10 gpm/ft2 (Kawamura, 1991). Bak menggunakan gate valve dan full open (16 in) maka, ft 1 menit 1 m 7 , 5262 60 sekon 3,2808 ft menit v2 Headloss (∆h) = K = (1,5) m 2g 2 ⋅ 9,8 2 s
2
= 0,00011187 m dari air
D.4 Pompa Sedimentasi (PU-02) Fungsi
: Memompa air dari sungai ke bak pengendapan (BS)
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: T = 30oC
Universitas Sumatera Utara
ρair = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft3
(Geankoplis. 2003)
μair = 0,8148 cP = 1,9712 lbm/ft.jam
(Geankoplis. 2003)
Laju alir massa (F) = 4.244,85079 kg/jam = 2,59954 lbm/s Q=
F
ρ
=
2,59954 lbm/s = 0,04181 ft3/s = 0,001183975 m3/s 62,1726 lbm/ft3
Desain pompa, Di,opt
= 0,363 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus, dkk. 2004)
= 0,363 (0,0011098)0,45 (995,904)0,13 = (0,363) (0,046812) (2,45339) = 0,04292 m = 1,690 in Dari Appendiks A.5 (Geankoplis. 2003), dipilih pipa commercial steel : •
Ukuran nominal
: 3 1/2 in
•
Schedule number
: 40
•
Diameter Dalam (ID)
: 3,548 in = 0,2957 ft
•
Diameter Luar (OD)
: 4 in = 0,333 ft
•
Luas penampang dalam (At) : 0,0687 ft2
0,04181 ft 3 /s Q Kecepatan linier (V) = = = 0,608612 ft/s 0,0687 ft 2 A Bilangan Reynold (NRe)
=
ρ × v × D (62,1726)(0,570474)(0,2957 ) = µ 0,00055
= 20.343,6256 (Turbulen) Dari Gambar 12.1 (Timmerhaus, dkk. 2004) diperoleh •
Commercial Steel Pipe, ε = 0,00015
•
ε/D = 0,0005, maka f = 0,005
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 50 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,2957) = 133,065 •
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,2957) = 26,613 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
Universitas Sumatera Utara
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 218,078 ft Friksi (ΣF), ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.005) ⋅ (0,608612) 2 ⋅ (218,078) = = 0,02218 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,2957) Kerja yang diperlukan,
ΣF =
Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1 atm
Tekanan keluar (P2)
= 1 atm
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 20 + 0 + 0,02218 ρ gc 2 g cα
= 20,02218 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (20,02218) (0,04181) (62,1726) / 550 = 0,094634 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,094634 / 0,8 = 0,11829 hp = 88,210 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 0,25 hp
D.5 Tangki Pelarutan Alum / Al2(SO4)3 (TP-01) Fungsi
: Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]
Universitas Sumatera Utara
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-283, Gr.C
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: T = 30oC P = 1 atm
Al2(SO4)3 yang digunakan
= 50 ppm
Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat) F Al2(SO4)3
= 0,21224254 kg/jam
Densitas Al2(SO4)3 30%
= 1.363 kg/m3 = 85,0898 lbm/ft3
Kebutuhan perancangan
= 30 hari
Faktor keamanan
= 20%
(Perry, 1999)
Desain tangki, Ukuran tangki,
kg jam 24 0,21224254 (30hari ) jam hari Volume larutan (Vl) = = 0,56058 m3 kg (0,2)1.363 3 m Volume tangki (VT) = (1,2 ) (0,56058 m3) = 0,67270 m3 Direncanakan, D : H = 2 : 3 V=
1 1 3D 3 0,67270 m3 = π D3 π D2 H 0,67270 m3 = (3,14) D2 4 4 2 8
Maka, D = 0,82976 m H = 1,24464 m
0,56058m3 (1,24464m ) = 1,03720 m Tinggi cairan dalm tangki = 0,67270m3 Tebal dinding tangki, Phidrostatis
= ρgh = (1.363 kg/m3) (9,8 m/s2) (1,03720 m) = 13,85432 kPa
PT
= (101,325 + 7,10822) kPa = 115,17932 kPa
Faktor kelonggaran 5%, maka
Universitas Sumatera Utara
Pdesign
= (1,05) (115,17932 kPa) = 120,93828 kPa
Joint efficiency
= 0,8
(Brownell dan Young. 1959)
Allowable stress
= 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young. 1959)
Tebal shell tangki, t=
(120,93828 kPa )(0,82976 m ) PD = 2SE − 1,2 P 2(87.218,714 kPa )(0,8) − 1,2(120,93828 kPa ) = 0,000720 m = 0,0283 in
Faktor korosi = 1/8 in Tebal shell yang dibutuhkan = (0,0283 + 1/8) in
= 0,1533 in
Tebal shell standar ¼ in
(Brownell dan Young. 1959)
Daya pengaduk (flat 6 blade turbin impeller – 4 buah baffle), Untuk turbin standar (McCabe, dkk. 1999) diperoleh, Da/Dt = 1/3
; Da = 1/3 × 1,24464 m
E/Da = 1
; E
= 0,4149 m
L/Da = ¼
; L
= 1/4 × 0,4149 m
= 0,1037 m
W/Da = 1/5
; W
= 1/5 × 0,4149 m
= 0,0830 m
= 1/12 × 1,24464 m
= 0,1037 m
J/Dt
= 1/12 ; J
= 0,4149 m
= 1,3611 ft
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 rps
μ Al2(SO4)3 30%
= 6,72 x 10-4 lbm/ft.s
Bilangan Reynold (NRe)
=
ρN (Da2 ) µ
(Perry dan Green. 1999)
lbm 85,0898 3 (1rps )(0,4149 )2 ft = 6,72 x 10- 4 lbm/ft.s
= 21.794,8815 (> 10.000)
Universitas Sumatera Utara
Maka, KT ⋅ n3 ⋅ Da5 ⋅ ρ → KT = 6,3............................................... (McCabe, dkk.1999) gc
P=
ft 1hp 550 ft ⋅ lbf s
(6,3) ⋅ (1)3 ⋅ (1,3611 ft )5 85,0898 lbm3 lbm ⋅ ft 32,174 lbf ⋅ s 2
P=
= 0,14154 hp
Efisiensi motor penggerak (η) =80%, P
= 0,14154 hp / 0,8 = 0,17692 hp
D.6 Pompa Alum (PU-03) Fungsi
: Memompa alum dari Tangki Pelarutan Alum (TP-01) ke Clarifier (CL)
Jenis
: Pompa injeksi
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: - Temperatur
= 30°C
- Densitas alum ( ρ )
= 1.363 kg/m3 = 85,0889 lbm/ft3
(Geankoplis. 2003)
- Viskositas alum ( µ ) = 4,5158.10-7 lbm/ft.detik = 6,72 x 10-7 Pa.s - Laju alir massa (F) Q=
F
ρ
=
= 0,21224254 kg/jam = 0,000130 lbm/s
0,000130 lbm/s = 1,52754 x 10-6 ft3/s = 4,32554 x 10-8 m3/s 3 85,0889 lbm/ft
Desain pompa, Di,opt
= 0,363 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus, dkk. 2004)
= 0,363 (4,32554 x 10-8)0,45 (1.363 kg/m3)0,13 = 0,00045 m = 0,01773 in Dari Appendiks A.5 (Geankoplis. 2003), dipilih pipa commercial steel : •
Ukuran nominal
: 1/8 in
Universitas Sumatera Utara
•
Schedule number
: 40
•
Diameter Dalam (ID)
: 0,269 in = 0,0224 ft
•
Diameter Luar (OD)
: 0,405 in = 0,0338 ft
•
Luas penampang dalam (At) : 0,0004 ft2
Q 1,52754 x 10-6 ft 3 /s = Kecepatan linier (V) = 0,0004 ft 2 A
Bilangan Reynold (NRe) =
= 0,003819 ft/s
ρ × v × D (85,0889 lbm/ft3 )(0,003819 ft/s )(0,0224 ft ) = µ 4,5158.10- 7 lbm/ft.s
= 16.118,3206 (Turbulen) Dari Gambar 12.1 (Timmerhaus, dkk. 2004) diperoleh •
Commercial Steel Pipe, ε = 0,00015
•
Untuk NRe=79078,2088 dan ε/D = 0,0067, maka f = 0,005
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 50 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,0224) = 10,08 ft •
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,0224) = 2,016 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 70,496 ft Friksi (ΣF), ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.005) ⋅ (0,003819) 2 ⋅ (70,496) = = 0,00001153 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,0224) Kerja yang diperlukan,
ΣF =
Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1 atm
Tekanan keluar (P2)
= 1 atm
Universitas Sumatera Utara
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 20 + 0 + 0,00001153 ρ gc 2 g cα
= 20,000012 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (20,000012) (1,52754 x 10-6) (85,0889) / 550 = 0,00000473 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,00000473 / 0,8 = 0,00000591 hp
Maka dipilih pompa dengan daya 1/20 hp
D.7 Tangki Pelarutan Soda Abu / Na2CO3 (TP-02) Fungsi
: Membuat larutan soda abu (Na2CO3)
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-283 Grade C
Jumlah
: 1 unit
Data: Temperatur
= 30°C
Tekanan
= 1 atm
Na2CO3 yang digunakan
= 27 ppm
Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat) Laju massa Na2CO3
= 0,11461097 kg/jam
Densitas Na2CO3 30 %
= 1.327 kg/m3 = 82,8423 lbm/ft3
Kebutuhan perancangan
= 30 hari
Faktor keamanan
= 20 %
Desain tangki,
Universitas Sumatera Utara
Ukuran tangki,
kg jam 24 0,11461097 (30hari ) jam hari = 0,31093 m3 Volume larutan (Vl) = (0,2)1.327 kg3 m Volume tangki (VT) = (1,2 ) (0,31093 m3) = 0,37311 m3 Direncanakan, D : H = 2 : 3 V=
1 1 3D 3 0,37311 m3 = π D3 π D2 H 0,37311 m3 = (3,14) D2 4 4 2 8
Maka, D = 0,68175 m H = 1,02263 m Tinggi cairan dalm tangki =
0,31093m3 (1,02263m ) = 0,85219 m 0,37311m3
Tebal dinding tangki, Phidrostatis
= ρgh = (1.327 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,85219 m) = 11,08238 kPa
PT
= (101,325 + 11,08238) kPa = 112,40738 kPa
Faktor kelonggaran 5%, maka Pdesign
= (1,05) (112,40738 kPa) = 118,02775 kPa
Joint efficiency
= 0,8
(Brownell dan Young. 1959)
Allowable stress
= 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young. 1959)
Tebal shell tangki, t=
(118,02775 kPa )(0,68175 m ) PD = 2(87.218,714 kPa )(0,8) − 1,2(118,02775 kPa ) 2SE − 1,2 P = 0,000577 m = 0,0227 in
Faktor korosi = 1/8 in Tebal shell yang dibutuhkan = (0,0227 + 1/8) in
= 0,1477 in
Tebal shell standar ¼ in
(Brownell dan Young. 1959)
Daya pengaduk (flat 6 blade turbin impeller – 4 buah baffle),
Universitas Sumatera Utara
Untuk turbin standar (McCabe, dkk. 1999) diperoleh, Da/Dt = 1/3
; Da = 1/3 × 1,02263 m
E/Da = 1
; E
= 0,3409 m
L/Da = ¼
; L
= 1/4 × 0,3409 m
= 0,0852 m
W/Da = 1/5
; W
= 1/5 × 0,3409 m
= 0,0682 m
= 1/12 × 1,02263 m
= 0,0852 m
= 1/12 ; J
J/Dt
= 0,3409 m
= 1,1183 ft
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 rps
μ Al2(SO4)3 30%
= 3,69 x 10-4 lbm/ft.s
ρN (D µ
2 a
Bilangan Reynold (NRe) =
)
(Kirk dan Othmer. 1971)
lbm 82,8423 3 (1rps )(0,3409 )2 ft = 3,69 x 10- 4 lbm/ft.s
= 27.031,3074 (> 10.000) Maka, P=
KT ⋅ n3 ⋅ Da5 ⋅ ρ → KT = 6,3............................................... (McCabe, dkk.1999) gc
ft 1hp 550 ft ⋅ lbf s
(6,3) ⋅ (1)3 ⋅ (1,1183 ft )5 82,8423 lbm3 P=
lbm ⋅ ft 32,174 lbf ⋅ s 2
= 0,05346 hp
Efisiensi motor penggerak (η) =80%, P
= 0,05346 hp / 0,8 = 0,06683 hp
D.8 Pompa Soda Abu (PU-04) Fungsi
: Memompa larutan soda abu dari Tangki Pelarutan soda abu (TP-02) ke Clarifier (CL)
Universitas Sumatera Utara
Jenis
: Pompa injeksi
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: - Temperatur
= 30°C
- Densitas soda abu ( ρ ) = 1.327 kg/m3 = 82,8423 lbm/ft3
(Geankoplis. 2003)
- Viskositas alum ( µ )
= 2,4797.10-7 lbm/ft.detik = 3,69 x 10-7 Pa.s
- Laju alir massa (F)
= 0,11461097 kg/jam = 0,0000702 lbm/s
Q=
F
ρ
=
0,0000702 lbm/s = 8,4724 x 10-7 ft3/s = 2,39914 x 10-8 m3/s 82,8423 lbm/ft 3
Desain pompa, Di,opt
= 0,363 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus, dkk. 2004)
= 0,363 (2,39914 x 10-8)0,45 (1.327 kg/m3)0,13 = 0,00034 m = 0,01355 in Dari Appendiks A.5 (Geankoplis. 2003), dipilih pipa commercial steel : •
Ukuran nominal
: 1/8 in
•
Schedule number
: 40
•
Diameter Dalam (ID)
: 0,269 in = 0,0224 ft
•
Diameter Luar (OD)
: 0,405 in = 0,0338 ft
•
Luas penampang dalam (At) : 0,0004 ft2
Q 8,4724 x 10-7 ft 3 /s Kecepatan linier (V) = = 0,0004 ft 2 A
Bilangan Reynold (NRe) =
= 0,002118 ft/s
ρ × v × D (82,8423 lbm/ft 3 )(0,002118 ft/s )(0,0224 ft ) = µ 2,4797.10- 7 lbm/ft.s
= 15.850,7239 (Turbulen) Dari Gambar 12.1 (Timmerhaus, dkk. 2004) diperoleh •
Commercial Steel Pipe, ε = 0,00015
•
Untuk NRe=79078,2088 dan ε/D = 0,0067, maka f = 0,005
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 50 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450
(Foust. 1980)
Universitas Sumatera Utara
L2 = (1) (450) (0,0224) = 10,080 ft •
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,0224) = 2,016 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 70,496 ft Friksi (ΣF), ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.005) ⋅ (0,002118) 2 ⋅ (70,496) = = 0,00000355 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,0224) Kerja yang diperlukan,
ΣF =
Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1 atm
Tekanan keluar (P2)
= 1 atm
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
P −P g ∆v 2 = + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 20 + 0 + 0,00000355 ρ gc 2 g cα = 20,000004 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (20,000004) (8,4724 x 10-7) (82,8423) / 550 = 0,00000255 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,00000255 / 0,8 = 0,00000319 hp
Maka dipilih pompa dengan daya 1/20 hp
Universitas Sumatera Utara
D.9 Clarifier (CL) Fungsi
: Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu
Tipe
: External Solid Recirculation Clarifier
Bentuk
: Circular desain
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-283, Grade C
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: Temperatur
= 300C
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air (F1)
= 4.244,85079 kg/jam
Laju massa Al2(SO4)3 (F2)
= 0,21224254 kg/jam
Laju massa Na2CO3 (F3)
= 0,11461097 kg/jam
Laju massa total, m
= 4.245,17764 kg/jam = 1,17922 kg/s
Densitas Al2(SO4)3
= 2,71 gr/ml
(Perry dan Green. 1999)
Densitas Na2CO3
= 2,533 gr/ml
(Perry dan Green. 1999)
Densitas air
= 0,995904 gr/ml
(Perry dan Green. 1999)
Reaksi koagulasi: Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3 CO2 Dari Metcalf & Eddy (1984) diperoleh bahwa untuk clarifier tipe upflow (radial): - Kedalaman air = 3-5 m - Settling time = 1-3 jam Dipilih : Kedalaman air (H) = 3 m Settling time = 1 jam Diameter dan Tinggi Clarifier Densitas larutan,
ρ=
4.245,17764 = 995,9518 kg/m3 4.244,85079 0,21224254 0,11461097 + + 995,904 2710 2533
Volume cairan, V =
4.245,17764 kg/jam × 1 jam = 4,26243 m3 995,9518
Universitas Sumatera Utara
V = 1/4 π D2H 1/2
4V 4 × 4,26243 D = ( )1/2 = πH 3,14 × 3
Maka, diameter clarifier Tinggi clarifier
= 1,3453 m
= 1,3453 m = 1,5 D = 2,0180 m
Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: = ρ ×g×h
Phid
= 995,9518 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 3 m = 29,281 kPa Tekanan operasi P
= 1 atm = 101,325 kPa
= 29,281 kPa + 101,325 kPa = 130,6060 kPa
Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign = (1,05) × (130,6060) kPa = 137,1363 kPa Joint efficiency = 0,8
(Brownell dan Young. 1959)
Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa
(Brownell dan Young. 1959)
Tebal shell tangki, t
=
(137,1363 kPa )(1,3453 m ) PD = 2(87.218,714 kPa )(0,8) − 1,2(137,1363 kPa ) 2SE − 1,2 P
= 0,001324 m = 0,0521 in Faktor korosi = 1/8 in Tebal shell yang dibutuhkan = (0,0521 + 1/8) in Tebal shell standar ¼ in
= 0,1771 in (Brownell dan Young. 1959)
Daya Clarifier P = 0,006 D2
(Ulrich, 1984)
dimana:
P = daya yang dibutuhkan, kW
Sehingga,
P = 0,006 x (1,3453)2 = 0,010860 kW = 0,014563 hp
D.10 Pompa Clarifier (PU-05) Fungsi
: Memompa air dari Clarifier (CL) ke Sand Filter (SF)
Universitas Sumatera Utara
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: -
Temperatur
= 30oC
-
Densitas air ( ρ )
= 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft3
-
Viskositas air ( µ ) = 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft.s
-
Laju alir massa (F) = 4.244,85079 kg/jam = 2,59954 lbm/s
Q=
F
ρ
=
(Geankoplis. 2003) (Geankoplis. 2003)
2,59954 lbm/s = 0,0418 ft3/s = 0,001184 m3/s 3 62,1726 lbm/ft
Desain pompa, Di,opt
= 0,363 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus, dkk. 2004)
= 0,363 (0,001184 m3/s)0,45 (995,904 kg/m3)0,13 = 0,04292 m = 1,68990 in Dari Appendiks A.5 (Geankoplis. 2003), dipilih pipa commercial steel : •
Ukuran nominal
: 1/8 in
•
Schedule number
: 40
•
Diameter Dalam (ID)
: 3,548 in = 0,2957 ft
•
Diameter Luar (OD)
: 4 in = 0,3333 ft
•
Luas penampang dalam (At) : 0,0687 ft2
0,0418 ft 3 /s Q Kecepatan linier (V) = = 0,0687 ft 2 A Bilangan Reynold (NRe) =
= 0,608659 ft/s
ρ × v × D (62,1726 lbm/ft 3 )(0,608659 ft/s )(0,2957 ft ) = µ 0,0005 lbm/ft.s
= 22.379,7113 (Turbulen) Dari Gambar 12.1 (Timmerhaus, dkk. 2004) diperoleh •
Commercial Steel Pipe, ε = 0,00015
•
Untuk NRe=100.167,9987 dan ε/D = 0,0005, maka f = 0,005
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 80 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
Universitas Sumatera Utara
L2 = (1) (450) (0,2957) = 133,065 ft •
3 buah elbow 90 o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,2957) = 26,613 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 248,078 ft Friksi (ΣF), ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.005) ⋅ (0,608659) 2 ⋅ (248,078) = = 0,02510691 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,2957) Kerja yang diperlukan,
ΣF =
Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1 atm
Tekanan keluar (P2)
= 1 atm
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
P −P g ∆v 2 = + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 20 + 0 + 0,02510691 ρ gc 2 g cα = 20,025107 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (20,025107) (0,0418) (62,1726) / 550 = 0,094655 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,094655 / 0,8 = 0,118318 hp
Maka dipilih pompa dengan daya 0,25 hp
Universitas Sumatera Utara
D.11 Sand Filter (SF) Fungsi
: Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari Clarifier (CL)
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-283, Grade C
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: Temperatur
= 300C
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
= 4.244,85079 kg/jam
Densitas air
= 995,904 kg/m3 = 62,1725 lbm/ft3
Faktor keamanan
= 20 %
(Geankoplis. 2003)
Sand filter dirancang untuk penampungan 1/4 jam operasi. Sand filter dirancang untuk volume bahan penyaring 1/3 volume tangki. Desain Sand Filter Volume tangki,
kg (0,25 jam ) 4.244,85079 jam Volume air (Va) = = 1,06056 m3 kg 995,904 3 m Volume air dan bahan penyaring (Vt) = (1 + 1/3) (1,06056) = 1,414076 m3 Volume tangki (VT) = (1,2 ) (1,414076 m3) = 1,69689 m3 Diameter Tangki, Direncanakan rasio diameter dan tinggi, D : H = 3 : 4 V=
4D 1 1 1 1,69689 m3 = π D3 π D2 H 1,69689 m3 = (3,14) D2 3 4 4 3
Maka, D = 1,17476 m H = 1,56634 m Diameter dan tinggi tutup tangki, Diameter tutup = diameter tangki = 1,17476 m Direncanakan rasio diameter dan tutup tangki, D : H = 4 : 1
Universitas Sumatera Utara
Tinggi tutup tangki =
1 (1,17476 m) = 0,294 m 4
Tinggi tangki total = [1,56634 + 2 (0,294)] m = 2,15372 m Tebal Shell dan tutup tangki, Tinggi penyaring =
1 x 1,56634 m = 0,39159 m 4
Tinggi cairan di dalam tangki = Phidrostatis
1,06056 (1,56634 m) = 0,97897 m 1,69689
= ρgh = (995,904 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,97897 m) = 9,55456 kPa
Pfilter
= ρgl = (2.089,5 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,39159 m) = 8.018,5473 Pa = 8,0185 kPa
PT
= (101,325 + 9,55456 + 8,0185) kPa = 118,89811 kPa
Faktor kelonggaran 5%, maka Pdesign
= (1,05) (112,40738 kPa) = 124,84302 kPa
Joint efficiency
= 0,8
(Brownell dan Young. 1959)
Allowable stress
= 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young. 1959)
Tebal shell tangki, t=
(124,84302 kPa )(1,17476 m ) PD = 2(87.218,714 kPa )(0,8) − 1,2(124,84302 kPa ) 2SE − 1,2 P = 0,001052 m = 0,0414 in
Faktor korosi = 1/8 in Tebal shell yang dibutuhkan = (0,0414 + 1/8) in
= 0,1664 in
Tebal shell standar ¼ in
(Brownell dan Young. 1959)
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup adalah ¼ in.
Universitas Sumatera Utara
D.12 Pompa Filtrasi (PU-06) Fungsi
: Memompa air dari Sand Filter (SF) ke Tangki Utilitas 1 (TU-01)
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: -
Temperatur
= 30oC
-
Densitas air ( ρ )
= 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft3
(Geankoplis. 2003)
-
Viskositas air ( µ )
= 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft.s
(Geankoplis. 2003)
-
Laju alir massa (F)
= 4.244,85079 kg/jam = 2,59954 lbm/s
Q=
F
ρ
=
2,59954 lbm/s = 0,04181 ft3/s = 0,001183975 m3/s 3 62,1726 lbm/ft
Desain pompa, Di,opt
= 0,363 (Q)0,45 (ρ)0,13 = 0,363 (0,0011098)
(Timmerhaus, dkk. 2004)
0,45
(995,904)
0,13
= (0,363) (0,046812) (2,45339) = 0,04292 m = 1,690 in Dari Appendiks A.5 (Geankoplis. 2003), dipilih pipa commercial steel : •
Ukuran nominal
: 3 1/2 in
•
Schedule number
: 40
•
Diameter Dalam (ID)
: 3,548 in = 0,2957 ft
•
Diameter Luar (OD)
: 4 in = 0,333 ft
•
Luas penampang dalam (At) : 0,0687 ft2
Kecepatan linier (V) =
0,04181 ft 3 /s Q = = 0,608612 ft/s 0,0687 ft 2 A
Bilangan Reynold (NRe)
=
ρ × v × D (62,1726)(0,570474)(0,2957 ) = µ 0,00055
= 20.343,6256 (Turbulen) Dari Gambar 12.1 (Timmerhaus, dkk. 2004) diperoleh •
Commercial Steel Pipe, ε = 0,00015
•
Untuk NRe = 100167,9987 dan ε/D = 0,0005, maka f = 0,005
Universitas Sumatera Utara
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 80 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,2957) = 133,065 •
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,2957) = 26,613 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 248,078 ft Friksi (ΣF), ΣF =
ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.005) ⋅ (0,608612) 2 ⋅ (248,078) = = 0,025103 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,2957)
Kerja yang diperlukan, Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1 atm
Tekanan keluar (P2)
= 1 atm
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 20 + 0 + 0,025103 ρ gc 2 g cα
= 20,025103 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (20,025103) (0,04181) (62,1726) / 550 = 0,094647 hp
Universitas Sumatera Utara
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,094647 / 0,8 = 0,118309 hp = 88,22317 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 0,25 hp
D.13 Tangki Utilitas 1 (TU-01) Fungsi
: Menampung air sementara dari Sand Filter (SF)
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-283, Grade C
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: Temperatur
= 300C
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
= 4.244,85079 kg/jam = 2,59954 lbm/s
Densitas air
= 995,904 kg/m3
Kebutuhan perancangan
= 3 jam
Faktor keamanan
= 20 %
(Geankoplis. 2003)
Desain tangki, Ukuran tangki,
kg (3 jam ) 4.244,85079 jam Volume larutan (Va) = = 12,78693 m3 kg 995,904 3 m Volume tangki (VT) = (1,2 ) (12,78693 m3) = 15,34431 m3 Direncanakan, D : H = 2 : 3 V=
3D 1 1 3 15,34431 m3 = π D3 π D2 H 15,34431 m3 = (3,14) D2 2 4 4 8
Maka, D = 2,35322 m H = 3,52983 m Tinggi cairan dalm tangki =
12,78693 m3 (3,52983 m ) = 2,94152 m 15,34431 m3
Universitas Sumatera Utara
Tebal dinding tangki, Phidrostatis
= ρgh = (995,904 kg/m3) (9,8 m/s2) (2,94152 m) = 28,70885 kPa
Tek operasi
= 101,325 kPa
PT
= (101,325 + 28,70885) kPa = 130,03385 kPa
Faktor kelonggaran 5%, maka Pdesign
= (1,05) (115,17932 kPa) = 136,53554 kPa
Joint efficiency
= 0,8
(Brownell dan Young. 1959)
Allowable stress
= 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young. 1959)
Tebal shell tangki, t=
(136,53554 kPa )(2,35322 m ) PD = 2(87.218,714 kPa )(0,8) − 1,2(136,53554 kPa ) 2SE − 1,2 P = 0,002305 m = 0,0908 in
Faktor korosi = 1/8 in Tebal shell yang dibutuhkan = (0,0283 + 1/8) in
= 0,2158 in
Tebal shell standar ¼ in
(Brownell dan Young. 1959)
D.14 Pompa Ke Cation Exchanger (PU-07) Fungsi
: Memompa air Tangki (TU-01) ke Cation Exchanger (CE)
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: -
Temperatur
= 30oC
-
Densitas air ( ρ )
= 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft3
-
Viskositas air ( µ ) = 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft.s
-
Laju alir massa (F) = 2.945,61447 kg/jam = 1,80389 lbm/s
Laju alir volumetrik (Q) =
F
ρ
=
(Geankoplis. 2003) (Geankoplis. 2003)
1,80389 lbm/s = 0,0290 ft3/s 3 62,1726 lbm/ft
Universitas Sumatera Utara
= 0,000822 m3/s Desain pompa, Di,opt
= 0,363 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus, dkk. 2004)
= 0,363 (0,000822)0,45 (995,904)0,13 = (0,363) (0,040888) (2,453399) = 0,03641 m = 1,43363 in Dari Appendiks A.5 (Geankoplis. 2003), dipilih pipa commercial steel : •
Ukuran nominal
: 3 1/2 in
•
Schedule number
: 40
•
Diameter Dalam (ID)
: 3,548 in = 0,2957 ft
•
Diameter Luar (OD)
: 4 in = 0,333 ft
•
Luas penampang dalam (At) : 0,0687 ft2
Kecepatan linier (V) =
0,0290 ft 3 /s Q = = 0,422332 ft/s 0,0687 ft 2 A
Bilangan Reynold (NRe)
=
ρ × v × D (62,1726 )(0,422332)(0,2957 ) = µ 0,0005
= 15.528,6791 (Turbulen) Dari Gambar 12.1 (Timmerhaus, dkk. 2004) diperoleh •
Commercial Steel Pipe, ε = 0,00015
•
Untuk NRe = 15.528,6791 dan ε/D = 0,0005, maka f = 0,007
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 80 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,2957) = 133,065 •
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,2957) = 26,613 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 248,078 ft
Universitas Sumatera Utara
Friksi (ΣF), ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.007) ⋅ (0,422332) 2 ⋅ (248,078) = = 0,01628 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,2957) Kerja yang diperlukan,
ΣF =
Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1 atm
Tekanan keluar (P2)
= 1 atm
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 20 + 0 + 0,01628 ρ gc 2 g cα
= 20,01628 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (20,01628) (0,0290) (62,1726) / 550 = 0,065649 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,065649 / 0,8 = 0,082062 hp = 61,19342 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 0,1 hp
D.15 Pompa Ke Chiller (PU-08) Fungsi
: Memompa air Tangki (TU-01) ke chiller (CU)
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Jumlah
: 1 unit
Universitas Sumatera Utara
Kondisi operasi: - Temperatur
= 30oC
- Densitas air ( ρ )
= 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft3
(Geankoplis. 2003)
- Viskositas air ( µ ) = 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft.s
(Geankoplis. 2003)
- Laju alir massa (F) = 2.217,05155 kg/jam = 1,35772 lbm/s Laju alir volumetrik (Q) =
F
ρ
=
1,35772 lbm/s = 0,0218 ft3/s 3 62,1726 lbm/ft
= 0,000618 m3/s Desain pompa, Di,opt
= 0,363 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus, dkk. 2004)
= 0,363 (0,000618)0,45 (995,904)0,13 = (0,363) (0,035980) (2,453399) = 0,03204 m = 1,2616 in Dari Appendiks A.5 (Geankoplis. 2003), dipilih pipa commercial steel : •
Ukuran nominal
: 3 1/2 in
•
Schedule number
: 40
•
Diameter Dalam (ID)
: 3,548 in = 0,2957 ft
•
Diameter Luar (OD)
: 4 in = 0,333 ft
•
Luas penampang dalam (At) : 0,0687 ft2
Kecepatan linier (V) =
0,0218 ft 3 /s Q = = 0,31787 ft/s 0,0687 ft 2 A
Bilangan Reynold (NRe)
=
ρ × v × D (62,1726 )(0,31787 )(0,2957 ) = µ 0,0005
= 11.687,8439 (Turbulen) Dari Gambar 12.1 (Timmerhaus, dkk. 2004) diperoleh •
Commercial Steel Pipe, ε = 0,00015
•
Untuk NRe = 11.687,8439 dan ε/D = 0,0005, maka f = 0,005
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 100 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,2957) = 133,065
Universitas Sumatera Utara
•
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,2957) = 26,613 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 268,078 ft Friksi (ΣF), ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.005) ⋅ (0,31787) 2 ⋅ (268,078) = = 0,00712 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,2957) Kerja yang diperlukan, ΣF =
Tinggi pemompaan (Δz) = 100 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1 atm
Tekanan keluar (P2)
= 1 atm
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 100 + 0 + 0,00712 ρ gc 2 g cα
= 100,00712 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (100,00712) (0,0218) (62,1726) / 550 = 0,24688 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,24688 / 0,8 = 0,30859 hp = 230,11885 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 0,5 hp
Universitas Sumatera Utara
D.16 Pompa Ke Tangki Utilitas 2 (TU-02) Fungsi
: Memompa air Tangki (TU-01) ke Tangki Utilitas 2 (TU-02)
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: -
Temperatur
= 30oC
-
Densitas air ( ρ )
= 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft3
(Geankoplis. 2003)
-
Viskositas air ( µ )
= 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft.s
(Geankoplis. 2003)
-
Laju alir massa (F)
= 1.210 kg/jam = 0,7410 lbm/s
Laju alir volumetrik (Q) =
F
ρ
=
0,7410 lbm/s = 0,0119 ft3/s 3 62,1726 lbm/ft
= 0,000337 m3/s Desain pompa, Di,opt
= 0,363 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus, dkk. 2004)
= 0,363 (0,000337)0,45 (995,904)0,13 = (0,363) (0,027398) (2,453399) = 0,02440 m = 0,9606 in Dari Appendiks A.5 (Geankoplis. 2003), dipilih pipa commercial steel : •
Ukuran nominal
: 3 1/2 in
•
Schedule number
: 40
•
Diameter Dalam (ID)
: 3,548 in = 0,2957 ft
•
Diameter Luar (OD)
: 4 in = 0,333 ft
•
Luas penampang dalam (At) : 0,0687 ft2
Kecepatan linier (V) =
0,0119 ft 3 /s Q = = 0,17349 ft/s 0,0687 ft 2 A
Bilangan Reynold (NRe)
=
ρ × v × D (62,1726 )(0,17349)(0,2957 ) = µ 0,0005
= 6.378,8734 (Turbulen) Dari Gambar 12.1 (Timmerhaus, dkk. 2004) diperoleh •
Commercial Steel Pipe, ε = 0,00015
Universitas Sumatera Utara
•
Untuk NRe = 6.378,8734 dan ε/D = 0,0005, maka f = 0,004
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 40 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,2957) = 133,065 •
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,2957) = 26,613 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 208,078 ft Friksi (ΣF), ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.004) ⋅ (0,17349) 2 ⋅ (208,078) = = 0,00132 lbf ΣF = lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,2957) Kerja yang diperlukan,
Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1 atm
Tekanan keluar (P2)
= 1 atm
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 20 + 0 + 0,00132 ρ gc 2 g cα
= 20,00132 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (20,00132) (0,0119) (62,1726) / 550
Universitas Sumatera Utara
= 0,02695 hp Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,02695 / 0,8 = 0,03368 hp = 25,1183 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 0,1 hp
D.17 Tangki Pelarutan H2SO4 (TP-03) Fungsi
: Membuat larutan asam sulfat
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-283 Grade C
Jumlah
: 1 unit
Kondisi pelarutan: Temperatur
= 30°C
Tekanan
= 1 atm
H2SO4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 5 ( berat) Laju massa H2SO4
= 1,35811 kg/jam
Densitas H2SO4
= 1.061,7 kg/m3 = 66,2801 lbm/ft3 (Perry dan Green. 1999)
Kebutuhan perancangan = 30 hari Faktor keamanan
= 20 %
Desain tangki, Diameter tangki,
kg 1,35811 (24 jam )(30hari ) jam Volume larutan (Vl) = = 18,42025 m3 (0,05)1.061,7 kg3 m Volume tangki (VT) = (1,2 ) (18,42025 m3) = 22,10431 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3. 1 1 3D 3 22,10431 m3 = π D3 π D2 H 22,10431 m3 = (3,14) D2 4 4 2 8 Maka, D = 2,65770 m H = 3,98654 m
Universitas Sumatera Utara
Tinggi cairan dalam tangki =
18,42025 m3 (3,98654 m ) = 3,32212 m 22,10431 m3
Tebal dinding tangki, Phidrostatis
= ρgh = (1.061,7 kg/m3) (9,8 m/s2) (3,32212 m) = 34,56553 kPa
Tek operasi
= 101,325 kPa
PT
= (101,325 + 34,56553) kPa = 135,89053 kPa
Faktor kelonggaran 5%, maka Pdesign
= (1,05) (135,89053 kPa) = 142,89053 kPa
Joint efficiency
= 0,8
(Brownell dan Young. 1959)
Allowable stress
= 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young. 1959)
Tebal shell tangki, t=
(142,89053 kPa )(2,65770 m ) PD = 2(87.218,714 kPa )(0,8) − 1,2(142,89053 kPa ) 2 SE − 1,2 P = 0,002721 m = 0,1071 in
Faktor korosi = 1/8 in Tebal shell yang dibutuhkan = (0,1071 + 1/8) in
= 0,2321 in
Tebal shell standar ¼ in
(Brownell dan Young)
Daya Pengaduk, Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, dkk. 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/3
; Da = 1/3 × 2,65770 m = 0,8859 m = 2,9065 ft
E/Da = 1
; E = 0,8859 m
L/Da = ¼
; L = ¼ × 0,8859 m = 0,2215 m
W/Da = 1/5
; W = 1/5 × 0,8859 m = 0,1772 m
J/Dt
; J = 1/12 × 2,65770 m = 0,2215 m
= 1/12
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/detik Viskositas H2SO4 5 % = 0,012 lbm/ft.detik
(Kirk dan Othmer. 1971)
Universitas Sumatera Utara
Bilangan Reynold: NRe =
NRe =
ρ ⋅ N (Da )2 µ
(Geankoplis. 2003)
(66,2801)(1)(2,9065)2
= 46.658,3683 (Turbulen)
0,012
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: K T .n 3 .Da ρ gc 5
P=
(McCabe, 1999)
KT = 6,3
(McCabe, 1999)
1Hp 6,3 (1 put/det)3 .(2,9065 ft)5 (66,2801 lbm/ft 3 ) x 2 550 ft.lbf/det 32,174 lbm.ft/lbf.det = 4,89412 Hp
P=
Efisiensi motor penggerak (η) =80%, P
= 4,89412 hp / 0,8 = 6,11766 hp
Maka daya motor yang dipilih 6½ hp
D.18 Pompa H2SO4 (PU-10) Fungsi
: Memompa larutan asam sulfat dari Tangki Pelarutan Asam Sulfat (TP-03) ke Cation Exchanger (CE)
Jenis
: Pompa injeksi
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: -
Temperatur
= 30oC
-
Densitas H2SO4 ( ρ )
= 1.061,7kg/m3 = 66,2801 lbm/ft3
(Geankoplis. 2003)
-
Viskositas H2SO4 ( µ ) = 0,012 lbm/ft.s = 1,786.10-2 Pa.s
(Geankoplis. 2003)
-
Laju alir massa (F)
Laju alir volumetrik (Q) =
= 1,35811 kg/jam = 0,00083 lbm/s
F
ρ
=
0,00086 lbm/s = 0,00001255 ft3/s 3 66,2801 lbm/ft
= 0,000000355 m3/s
Universitas Sumatera Utara
Desain pompa, = 0,363 (Q)0,45 (ρ)0,13
Di,opt
-7
(Timmerhaus, dkk. 2004) 3
= 0,363 (3,55 . 10 m /s)
0,45
3 0,13
(1.061,7 kg/m )
= (0,363) (0,001253) (2,473889) = 0,00112 m = 0,0443 in Dari Appendiks A.5 (Geankoplis. 2003), dipilih pipa commercial steel : •
Ukuran nominal
: 3 1/2 in
•
Schedule number
: 40
•
Diameter Dalam (ID)
: 3,548 in = 0,2957 ft
•
Diameter Luar (OD)
: 4 in = 0,333 ft
•
Luas penampang dalam (At) : 0,0687 ft2
Kecepatan linier (V) =
0,00001255 ft 3 /s Q = = 0,00018 ft/s 0,0687 ft 2 A
Bilangan Reynold (NRe)
=
ρ × v × D (66,2801)(0,00018)(0,2957 ) = 0,012 µ
= 0,2983 (Laminar) Untuk aliran laminar, -
f= 16/NRe = 16 / 0,2983 = 53,6337
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 40 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,2957) = 133,065 •
2 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (2) (30) (0,2957) = 17,742 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 199,207 ft Friksi (ΣF),
Universitas Sumatera Utara
ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (53,6337) ⋅ (0,00018) 2 ⋅ (199,207) = = 0,00002 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,2957) Kerja yang diperlukan,
ΣF =
Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1 atm
Tekanan keluar (P2)
= 1 atm
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 20 + 0 + 0,00002 ρ gc 2 g cα ft lbm
= 20,00002 lbf Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (20,00002) (0,00001255) (66,2801) / 550 = 0,00003 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,00003 / 0,8 = 0,00004 hp = 0,0282 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 1/20 hp
D.19 Cation Exchanger (CE) Fungsi
: Mengikat kation yang terdapat dalam air umpan ketel
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-283 Grade C
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: Temperatur
= 30oC
Universitas Sumatera Utara
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
= 2.945,61447 kg/jam
Densitas air
= 995,904 kg/m3
Kebutuhan perancangan
= 1 jam
Faktor keamanan
= 20%
(Geankoplis. 2003)
Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 12.4 (Nalco. 1988) diperoleh: -
Diameter penukar kation
= 2 ft = 0,6096 m
-
Luas penampang penukar kation
= 3,14 ft2
-
Tinggi resin dalam cation exchanger
= 2,5 ft = 0,7620 m
-
Tinggi silinder = (1 + 0,2) × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m
-
Diameter tutup = diameter tangki = 2 ft = 0,6096 m
-
Rasio axis
Tinggi tutup =
=2:1
1 0,6096 = 0,1524 m 2 2
(Brownell dan Young. 1959)
Sehingga, tinggi cation exchanger = 2 × 0,9144 m + 0,1524 m = 1,9812 m
Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: Phid = ρ × g × h = 995,904 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,7620 m = 7.437,013 Pa = 7,437013 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa PT = 7,437013 kPa + 101,325 kPa = 108,762 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesain
= (1,05) (108,762 kPa) = 114,2001 kPa
Joint efficiency
= 0,8
(Brownell dan Young. 1959)
Allowable stress
= 12.650 psia = 87.218,714 kPa
(Brownell dan Young. 1959)
Tebal shell tangki: t
=
(114,2001 kPa )(0,6069 m ) PD = 2(87.218,714 kPa )(0,8) − 1,2(114,2001 kPa ) 2SE − 1,2 P
Universitas Sumatera Utara
= 0,000497 m = 0,0196 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0196 in + 1/8 in = 0,1446 in Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in
(Brownell dan Young. 1959)
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup ¼ in.
D.20 Pompa Ke Anion Exchanger (PU-11) Fungsi
: memompa air dari Cation Exchanger (CE) ke Anion Exchanger (AE)
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial Steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: -
Temperatur = 30°C
-
Densitas air ( ρ ) = 995,24 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft3
(Geankoplis. 2003)
-
Viskositas air ( µ ) = 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft.s
(Geankoplis. 2003)
-
Laju alir massa (F) = 2.945,61447 kg/jam = 1,80389 lbm/detik
Laju alir volumetrik (Q) =
F
ρ
=
1,80389 lbm/s = 0,0290 ft3/s 3 62,1726 lbm/ft
= 0,000822 m3/s Desain pompa, Di,opt
= 0,363 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus, dkk. 2004)
= 0,363 (0,000822)0,45 (995,904)0,13 = (0,363) (0,040888) (2,453399) = 0,03641 m = 1,43363 in Dari Appendiks A.5 (Geankoplis. 2003), dipilih pipa commercial steel : •
Ukuran nominal
: 1 1/4 in
•
Schedule number
: 40
•
Diameter Dalam (ID)
: 1,38 in = 0,1150 ft
•
Diameter Luar (OD)
: 1,66 in = 0,1383 ft
Universitas Sumatera Utara
•
Luas penampang dalam (At) : 0,0104 ft2
Kecepatan linier (V) =
0,0290 ft 3 /s Q = = 2,78983 ft/s 0,0104 ft 2 A
Bilangan Reynold (NRe)
=
ρ × v × D (62,1726)(2,78983)(0,1150 ) = µ 0,0005
= 39.893,7093 (Turbulen) Dari Gambar 12.1 (Timmerhaus, dkk. 2004) diperoleh •
Commercial Steel Pipe, ε = 0,00015
•
Untuk NRe = 39.893,7093 dan ε/D = 0,0005, maka f = 0,009
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 80 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,1150) = 51,750 •
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,1150) = 10,350 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 150,500 ft Friksi (ΣF), ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.009) ⋅ (2,78983) 2 ⋅ (150,500) = = 1,4246 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,1150) Kerja yang diperlukan, ΣF =
Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1 atm
Tekanan keluar (P2)
= 1 atm
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
Universitas Sumatera Utara
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 20 + 0 + 1,4246 ρ gc 2 g cα ft lbm
= 21,42463 lbf Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (21,42463) (0,0290) (62,1726) / 550 = 0,07027 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,07027 / 0,8 = 0,08784 hp = 65,4990 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 0,1 hp
D.21 Tangki Pelarutan NaOH (TP-04) Fungsi
: Membuat larutan natrium hidroksida (NaOH)
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-283 Grade C
Jumlah
: 1 unit
Data: Laju alir massa NaOH
= 1,30145 kg/jam
Waktu regenerasi
= 24 jam
NaOH yang dipakai berupa larutan 4% (% berat) Densitas lar.NaOH 4%
= 1.518 kg/m3 = 94,7662 lbm/ft3 (Perry dan Green. 1999)
Kebutuhan perancangan = 30 hari Faktor keamanan
= 20%
Desain tangki, Diameter tangki,
Universitas Sumatera Utara
kg (24 jam )(30hari ) 1,30145 jam Volume larutan (Vl) = = 15,43221 m3 (0,04)1.518 kg3 m Volume tangki (VT) = (1,2 ) (15,43221 m3) = 18,51866 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3. 3D 1 1 3 18,51866 m3 = π D3 π D2 H 18,51866 m3 = (3,14) D2 2 4 4 8
Maka, D = 2,5054 m H = 3,7581 m Tinggi cairan dalam tangki =
15,43221 m3 (3,7581 m ) = 3,13179 m 18,51866 m3
Tebal dinding tangki, Phidrostatis
= ρgh = (1.518 kg/m3) (9,8 m/s2) (3,13179 m) = 46,58979 kPa
Tek operasi
= 101,325 kPa
PT
= (101,325 + 46,58979) kPa = 147,91479 kPa
Faktor kelonggaran 5%, maka Pdesign
= (1,05) (114,05905 kPa) = 155,31052 kPa
Joint efficiency
= 0,8
(Brownell dan Young. 1959)
Allowable stress
= 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young. 1959)
Tebal shell tangki, t=
(155,31052 kPa )(2,5054 m ) PD = 2(87.218,714 kPa )(0,8) − 1,2(155,31052 kPa ) 2 SE − 1,2 P = 0,002792 m = 0,1099 in
Faktor korosi = 1/8 in Tebal shell yang dibutuhkan = (0,1099 + 1/8) in Tebal shell standar ¼ in
= 0,2349 in (Brownell dan Young)
Daya Pengaduk,
Universitas Sumatera Utara
Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, dkk. 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/3
; Da = 1/3 × 2,5054 m = 0,8351 m = 2,7399 ft
E/Da = 1
; E = 0,8351 m
L/Da = ¼
; L = ¼ × 0,8351 m = 0,2088 m
W/Da = 1/5
; W = 1/5 × 0,8351 m = 0,1670 m
J/Dt
; J = 1/12 × 2,5054 m = 0,2088 m
= 1/12
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/detik Viskositas NaOH 4 % = 4,302 .10-4 lbm/ft.detik
(Kirk dan Othmer. 1971)
Bilangan Reynold: NRe =
NRe =
ρ ⋅ N (Da )2 µ
(Geankoplis. 2003)
(94,7662)(1)(2,7399)2 0,0004
= 1.778.591,3636 (Turbulen)
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: K T .n 3 .D a ρ P= gc
(McCabe, 1999)
KT = 6,3
(McCabe, 1999)
5
1Hp 6,3 (1 put/det)3 .(2,7399 ft)5 (94,7662 lbm/ft 3 ) x P= 2 550 ft.lbf/det 32,174 lbm.ft/lbf.det = 5,20994 Hp Efisiensi motor penggerak (η) =80%, P
= 5,20994 hp / 0,8 = 6,51243 hp
Maka daya motor yang dipilih adalah 7 hp.
D.22 Pompa NaOH (PU-12) Fungsi
: Memompa larutan natrium hidroksida dari tangki pelarutan NaOH (TP-04) ke Anion Exchanger (AE)
Jenis
: Pompa injeksi
Universitas Sumatera Utara
Bahan konstruksi
: Commercial Steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: - Temperatur
=30°C
- Densitas NaOH ( ρ ) =1.518 kg/m3 = 94,7662 lbm/ft3
(Perry dan Green.1999)
- Viskositas NaOH( µ ) =4,3020 × 10-4 lbm/ft.s = 6,4.10-4 Pa.s (Kirk &Othmer. 1971) - Laju alir massa (F)
= 1,30145 kg/jam = 0,00080 lbm/detik
Laju alir volumetrik (Q) =
F
ρ
=
0,00080 lbm/s = 8,4102 . 10-6 ft3/s 94,7662 lbm/ft3
= 2,382 . 10-7 m3/s Desain pompa, Di,opt
= 0,363 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus, dkk. 2004)
= 0,363 (2,382 . 10-7 m3/s)0,45 (1.518 kg/m3)0,13 = (0,363) (0,001046) (2,591584) = 0,00098 m = 0,0387 in Dari Appendiks A.5 (Geankoplis. 2003), dipilih pipa commercial steel : •
Ukuran nominal
: 1/8 in
•
Schedule number
: 40
•
Diameter Dalam (ID)
: 0,269 in = 0,0224 ft
•
Diameter Luar (OD)
: 0,405 in = 0,0338 ft
•
Luas penampang dalam (At) : 0,0004 ft2
Kecepatan linier (V) =
Q 8,4102 . 10-6 ft 3 /s = = 0,02103 ft/s 0,0004 ft 2 A
Bilangan Reynold (NRe)
=
ρ × v × D (94,7662)(0,02103)(0,0224 ) = µ 0,0004
= 111,5808 (Laminar) Untuk aliran laminar, -
f= 16/NRe = 16 / 111,5808 = 0,1434
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 40 ft
Universitas Sumatera Utara
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,0224) = 10,08 ft •
2 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,0224) = 1,344 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 59,824 ft Friksi (ΣF), ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0,1434) ⋅ (0,02103) 2 ⋅ (59,824) ΣF = = = 0,0026311 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,0224) Kerja yang diperlukan,
Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 1 atm
Tekanan keluar (P2)
= 1 atm
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 20 + 0 + 0,0026311 ρ gc 2 g cα
= 20,00263 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (20,00263) (8,4102 . 10-6) (94,7662) / 550 = 0,00002899 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,00002899 / 0,8 = 0,00004 hp
Universitas Sumatera Utara
= 0,0270 Watt Maka dipilih pompa dengan daya 1/20 hp
D.23 Anion Exchanger (AE) Fungsi
: Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-283, Grade C
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: Temperatur
= 300C
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
= 2.945,61447 kg/jam = 1,80389 lbm/detik
Densitas air
= 995,904 kg/m3
Kebutuhan perancangan
= 1 jam
Faktor keamanan
= 20 %
(Geankoplis. 2003)
Ukuran Anion Exchanger Dari Tabel 12.4 (Nalco. 1988) diperoleh: -
Diameter penukar kation
= 2 ft = 0,6096 m
-
Luas penampang penukar kation
= 3,14 ft2
-
Tinggi resin dalam cation exchanger
= 2,5 ft = 0,7620 m
-
Tinggi silinder = (1 + 0,2) × 2,5 ft = 3 ft
= 0,9144 m
-
Diameter tutup = diameter tangki = 2 ft
= 0,6096 m
-
Rasio axis
=2:1
Tinggi tutup =
1 0,6096 = 0,1524 m 2 2
(Brownell dan Young. 1959)
Sehingga, tinggi cation exchanger = 2 × 0,9144 m + 0,1524 m = 1,9812 m
Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: Phid = ρ × g × h = 995,904 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,7620 m = 7.437,013 Pa
Universitas Sumatera Utara
= 7,437013 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa PT = 7,437013 kPa + 101,325 kPa = 108,762 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesain
= (1,05) (108,762 kPa) = 114,2001 kPa
Joint efficiency
= 0,8
(Brownell dan Young. 1959)
Allowable stress
= 12.650 psia = 87.218,714 kPa
(Brownell dan Young. 1959)
Tebal shell tangki: t
=
(114,2001 kPa )(0,6069 m ) PD = 2SE − 1,2 P 2(87.218,714 kPa )(0,8) − 1,2(114,2001 kPa )
= 0,000497 m = 0,0196 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0196 in + 1/8 in = 0,1446 in Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in
(Brownell dan Young. 1959)
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup ¼ in.
D.24 Pompa Anion Exchanger (PU-13) Fungsi
: memompa air dari Anion Exchanger (AE) ke Deaerator (DE)
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial Steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: -
Temperatur = 30°C
-
Densitas air ( ρ ) = 995,24 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft3
(Geankoplis. 2003)
-
Viskositas air ( µ ) = 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft.s
(Geankoplis. 2003)
-
Laju alir massa (F) = 2.945,61447 kg/jam = 1,80389 lbm/detik
Laju alir volumetrik (Q) =
F
ρ
=
1,80389 lbm/s = 0,0290 ft3/s 62,1726 lbm/ft3
= 0,000822 m3/s Desain pompa, Di,opt
= 0,363 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus, dkk. 2004)
Universitas Sumatera Utara
= 0,363 (0,000822)0,45 (995,904)0,13 = (0,363) (0,040888) (2,453399) = 0,03641 m = 1,43363 in Dari Appendiks A.5 (Geankoplis. 2003), dipilih pipa commercial steel : •
Ukuran nominal
: 1 1/4 in
•
Schedule number
: 40
•
Diameter Dalam (ID)
: 1,38 in = 0,1150 ft
•
Diameter Luar (OD)
: 1,66 in = 0,1383 ft
•
Luas penampang dalam (At) : 0,0104 ft2
Kecepatan linier (V) =
0,0290 ft 3 /s Q = = 2,78983 ft/s 0,0104 ft 2 A
Bilangan Reynold (NRe)
=
ρ × v × D (62,1726)(2,78983)(0,1150 ) = 0,0005 µ
= 39.893,7093 (Turbulen) Dari Gambar 12.1 (Timmerhaus, dkk. 2004) diperoleh •
Commercial Steel Pipe, ε = 0,00015
•
Untuk NRe = 39.893,7093 dan ε/D = 0,0005, maka f = 0,009
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 80 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,1150) = 51,750 •
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,1150) = 10,350 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 150,500 ft Friksi (ΣF), ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.009) ⋅ (2,78983) 2 ⋅ (150,500) ΣF = = = 1,4246 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,1150)
Universitas Sumatera Utara
Kerja yang diperlukan, Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 2.271,556 lbf/ft2
Tekanan keluar (P2)
= 3.562,6059 lbf/ft2
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF ρ gc 2 g cα
= 0 + 20 +
3.562,6059 − 2.271,556 + 1,4246 62,1726
= 42,1902 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (42,1902) (0,0290) (62,1726) / 550 = 0,13838 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,13838 / 0,8 = 0,17297 hp = 128,9831 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 1/4 hp
D.25 Tangki Pelarutan Kaporit / Ca(ClO)2 (TP-05) Fungsi
: Membuat larutan kaporit untuk klorinasi air domestik
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-283 Grade C
Jumlah
: 1 unit
Data: Kaporit yang digunakan
= 2 ppm
Universitas Sumatera Utara
Kaporit yang digunakan berupa larutan 70% (% berat) Laju massa kaporit
= 0,003457 kg/jam
ρlar.kaporit 70% = 1.272 kg/m
= 79,4088 lbm/ft3
Kebutuhan perancangan
= 90 hari
Faktor keamanan
= 20%
3
(Perry dan Green. 1999)
Desain tangki, Diameter tangki,
kg 0,003457 (24 jam )(90hari ) jam Volume larutan (Vl) = = 0,00839 m3 (0,7 )1.272 kg3 m Volume tangki (VT) = (1,2 ) (0,00839 m3) = 0,01006 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3. 3D 3 1 1 0,01006 m3 = π D3 π D2 H 0,01006 m3 = (3,14) D2 2 8 4 4
Maka, D = 0,2045 m H = 0,3067 m Tinggi cairan dalam tangki =
0,00839 m3 (0,3067 m ) = 0,25557 m 0,01006 m3
Tebal dinding tangki, Phidrostatis
= ρgh = (1.272 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,25557 m) = 3,18581 kPa
Tek operasi
= 101,325 kPa
PT
= (101,325 + 3,18581) kPa = 104,51081 kPa
Faktor kelonggaran 5%, maka Pdesign
= (1,05) (104,51081 kPa) = 109,73635 kPa
Joint efficiency
= 0,8
(Brownell dan Young. 1959)
Allowable stress
= 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young. 1959)
Tebal shell tangki,
Universitas Sumatera Utara
t=
(109,73635 kPa )(0,2045 m ) PD = 2 SE − 1,2 P 2(87.218,714 kPa )(0,8) − 1,2(109,73635 kPa ) = 0,000161 m = 0,0063 in
Faktor korosi = 1/8 in Tebal shell yang dibutuhkan = (0,0063 + 1/8) in
= 0,1313 in
Tebal shell standar ¼ in
(Brownell dan Young)
Daya Pengaduk, Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, dkk. 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/3
; Da = 1/3 × 0,2045 m = 0,0682 m = 0,2236 ft
E/Da = 1
; E = 0,0682 m
L/Da = ¼
; L = ¼ × 0,0682 m = 0,0170 m
W/Da = 1/5
; W = 1/5 × 0,0682 m = 0,0136 m
J/Dt
; J = 1/12 × 0,2045 m = 0,0170 m
= 1/12
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/detik Viskositas kaporit = 0,0007 lbm/ft.detik
(Kirk dan Othmer. 1971)
Bilangan Reynold: NRe =
NRe =
ρ ⋅ N (Da )2 µ
(Geankoplis. 2003)
(79,4088)(1)(0,2236)2 0,0007
= 5.671,2632
NRe < 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: K T .n 3 .D a ρ P= N Re ⋅ g c 5
(McCabe, 1999)
KT = 6,3
(McCabe, 1999)
1Hp 6,3 (1 put/det)3 .(0,2236 ft)5 (79,4088 lbm/ft 3 ) x P= 2 550 ft.lbf/det 5.671,2632 × 32,174 lbm.ft/lbf.det = 2,786 × 10− 9 Hp Efisiensi motor penggerak (η) =80%, P
= 2,786 ×10 −9 hp / 0,8
Universitas Sumatera Utara
= 3,482 × 10-9 hp Maka daya motor yang dipilih 1/20 hp
D.26 Pompa Kaporit (PU-14) Fungsi
: memompa larutan kaporit dari Tangki Pelarutan Kaporit (TP-05) ke Tangki Utilitas 2 (TU-02)
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial Steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: - Temperatur
= 30oC
- Densitas kaporit ( ρ )
= 1.272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3 (Perry dan Green. 1999)
- Viskositas kaporit ( µ ) = 4,5156.10-7 lbm/ft.detik (Perry dan Green. 1999) = 0,003457 kg/jam = 2,117 .10-6 lbm/detik
- Laju alir massa (F)
2,117 .10-6 lbm/s Laju alir volumetrik (Q) = = = 2,67 .10-8 ft3/s 3 ρ 79,4088 lbm/ft
F
= 7,55 .10-10 m3/s Desain pompa, Di,opt
= 0,363 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus, dkk. 2004)
= 0,363 (7,55 .10-10 m3/s)0,45 (1.272 kg/m3)0,13 = (0,363) (0,000079) (2,532698) = 0,0000722 m = 0,00284 in Dari Appendiks A.5 (Geankoplis. 2003), dipilih pipa commercial steel : •
Ukuran nominal
: 1/8 in
•
Schedule number
: 40
•
Diameter Dalam (ID)
: 0,269 in = 0,0224 ft
•
Diameter Luar (OD)
: 0,405 in = 0,0337 ft
•
Luas penampang dalam (At) : 0,0004 ft2
Kecepatan linier (V) =
2,67 .10-8 ft 3 /s Q = = 6,67 .10-5 ft/s 2 0,0004 ft A
Universitas Sumatera Utara
Bilangan Reynold (NRe)
=
ρ × v × D (79,4088)(6,67 .10-5 )(0,0224) = µ 4,5156 ⋅ 10− 7
= 262,5463 (Laminar) Untuk aliran laminar, -
f= 16 / NRe = 16 / 262,5463 = 0,0609
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 40 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,0224) = 10,08 ft •
2 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (2) (30) (0,0224) = 1,344 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 59,824 ft Friksi (ΣF), ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0,0609) ⋅ (6,67 .10-5 ) 2 ⋅ (59,824) = = 1,12 .10-8 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,0224) Kerja yang diperlukan,
ΣF =
Tinggi pemompaan (Δz) = 20 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 2.177,9115 lbf/ft2
Tekanan keluar (P2)
= 2.808,4816 lbf/ft2
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws =
P −P 2.808,4816 − 2.177,9115 g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0+20 + + 1,12 .10-8 ρ 79,4088 gc 2 g cα
Universitas Sumatera Utara
= 27,94081 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (27,94081) (2,67 .10-8) (79,4088) / 550 = 1,08 .10-7 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 1,08 .10-7 / 0,8 = 1,34 .10-7 hp = 0,0001 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 1/20 hp
D.27 Tangki Utilitas 2 (TU-02) Fungsi
: Menampung air untuk didistribusikan ke domestik
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-283, Grade C
Kondisi operasi: Temperatur
= 300C
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
= 1210 kg/jam
Densitas air
= 995,904 kg/m3
Kebutuhan perancangan
= 24 jam
Faktor keamanan
= 20 %
(Geankoplis. 2003)
Desain tangki, Ukuran tangki,
kg (24 jam ) 1210 jam Volume larutan (Va) = = 29,15944 m3 kg 995,904 3 m Volume tangki (VT) = (1,2 ) (29,15944 m3) = 34,99132 m3 Direncanakan, D : H = 2 : 3
Universitas Sumatera Utara
1 1 3 3D 34,99132 m3 = π D3 π D2 H 34,99132 m3 = (3,14) D2 4 4 2 8
V=
Maka, D = 3,09742 m H = 4,64613 m
29,15944 m3 (4,64613 m ) = 3,87177 m Tinggi air dalam tangki = 34,99132 m3 Tebal dinding tangki, Phidrostatis
= ρgh = (995,904 kg/m3) (9,8 m/s2) (3,87177 m) = 37,78795 kPa
Tek operasi
= 101,325 kPa
PT
= (101,325 + 37,78795) kPa = 139,11295 kPa
Faktor kelonggaran 5%, maka Pdesign
= (1,05) (139,11295 kPa) = 146,06860 kPa
Joint efficiency
= 0,8
(Brownell dan Young. 1959)
Allowable stress
= 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young. 1959)
Tebal shell tangki, t=
(146,06860 kPa )(3,09742 m ) PD = 2(87.218,714 kPa )(0,8) − 1,2(146,06860 kPa ) 2SE − 1,2 P = 0,003246 m = 0,1278 in
Faktor korosi = 1/8 in Tebal shell yang dibutuhkan = (0,1278 + 1/8) in Tebal shell standar 1/2 in
= 0,2528 in (Brownell dan Young. 1959)
D.28 Pompa Domestik (PU-15) Fungsi
: memompa air dari TU-02 ke kebutuhan domestik
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial Steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi:
Universitas Sumatera Utara
- Temperatur
= 30oC
- Densitas air ( ρ )
= 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft3
(Perry dan Green. 1999)
- Viskositas air ( µ )
= 0,0005 lbm/ft.detik
(Perry dan Green. 1999)
- Laju alir massa (F) = 1210 kg/jam = 0,74100 lbm/detik Laju alir volumetrik (Q) =
F
ρ
=
0,74100 lbm/s = 0,0119 ft3/s 3 62,1726 lbm/ft
= 0,0003375 m3/s Desain pompa, Di,opt
= 0,363 (Q)0,45 (ρ)0,13 = 0,363 (0,0003375)
(Timmerhaus, dkk. 2004)
0,45
(995,904)
0,13
= (0,363) (0,027398) (2,453399) = 0,02440 m = 0,9606 in Dari Appendiks A.5 (Geankoplis. 2003), dipilih pipa commercial steel : •
Ukuran nominal
: 1 in
•
Schedule number
: 40
•
Diameter Dalam (ID)
: 1,049 in = 0,0874 ft
•
Diameter Luar (OD)
: 1,315 in = 0,1096 ft
•
Luas penampang dalam (At) : 0,006 ft2
Kecepatan linier (V) =
0,0119 ft 3 /s Q = = 1,98641 ft/s 0,006 ft 2 A
ρ × v × D (62,1726lbm / ft 3 )(1,98641ft/s )(0,0874 ft ) Bilangan Reynold (NRe) = = µ 0,0005lbm / ft ⋅ s = 21.587,8592 (Turbulen) Dari Gambar 12.1 (Timmerhaus, dkk. 2004) diperoleh •
Commercial Steel Pipe, ε = 0,00015
•
Untuk NRe = 21.587,8592 dan ε/D = 0,0017, maka f = 0,0072
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 80 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,0874) = 39,33 ft •
2 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
Universitas Sumatera Utara
L3 = (2) (30) (0,0874) = 5,244 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 132,974 ft Friksi (ΣF), ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.0072) ⋅ (1,98641) 2 ⋅ (132,974) ΣF = = = 0,67172 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,0874) Kerja yang diperlukan, Tinggi pemompaan (Δz) = 40 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 2.177,9115 lbf/ft2
Tekanan keluar (P2)
= 2.177,9115 lbf/ft2
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 40 + 0 + 0,67172 ρ gc 2 g cα
= 40,67172 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (40,67172) (0,0119) (62,1726) / 550 = 0,05480 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,05480 / 0,8 = 0,06850 hp = 51,0768 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 0,1 hp
Universitas Sumatera Utara
D.29 Chiller (CU) Fungsi
: menurunkan suhu air dari 30oC menjadi 10 oC
Jenis
: chiller dengan siklus refrigerasi kompresi uap (vapor compression refrigeration cycle)
Refrigerant
: C2F4 / Tetrafloroetana / HFC-134a
Suhu keluar
: 10oC = 50oF
Laju air
: 2.306,28787 kg/jam
Entalpi air (P = 1 atm), H (5oC)
= 20,8419 kJ/kg
H (10oC)
= 45,96982 kJ/kg
Interpolasi
H (30oC)
= 146,4815 kJ/kg
(Reklaitis. 1983)
Qc
(Reklaitis. 1983)
= m . ΔH = (2.306,28787 kg/jam) (146,4815 kJ/kg - 45,96982 kJ/kg) = 231.808,868 kJ/jam = 219.711,550 btu/jam
4
3 Kondensor
Expansion Valve
Kompresor
Chiller 1
2
Gambar D.2 Siklus unit pendinginan Asumsi: kondensor dan evaporator (chiller) memungkinkan Δt minimum = 10oF untuk perpindahan panas. Air pendingin pada kondensor tersedia pada 86o
Suhu keluar chiller (T2)
= 50 + 10 = 60oF
Tek. keluar chiller (P2)
= 72,087 lbf/in2
(Hal. 322, Tab-9.1, Smith, dkk. 2005)
Entalpi uap (H2)
= 111,376 btu/lbm
(Hal. 322, Tab-9.1, Smith, dkk. 2005)
Entropi uap (S2)
= 0,22054 btu/lbm.R (Hal. 322, Tab-9.1, Smith, dkk. 2005)
T keluar kondensor (T4) = 86 + 10 = 96oF P keluar kondensor (P4) = 130,67 lbf/in2
(Hal. 322, Tab-9.1, Smith, dkk. 2005)
Universitas Sumatera Utara
Entalpi cair (H4)
= 43,5318 btu/lbm
(Hal. 322, Tab-9.1, Smith, dkk. 2005)
Net Refrigerant Effect : RE
= H2 – H4 = (111,376 - 43,5318) btu/lbm = 67,8442 btu/lbm
Apabila tahap kompresi bersifat isentropis, S3’ = S2 = 0,22054 btu/lbm.R Dari Figure G.2 (Hal.790, Smith, dkk. 2005), pada entropi ini dan P = 130,67 2
lbf/in , diperoleh harga H3’ = 118 btu/lbm. Sehingga, (ΔH)S = H3’ – H2 = (118 - 111,376) btu/lbm = 6,624 btu/lbm Untuk efisiensi kompresor 80% maka, H3 – H2 = =
6,624 btu = 8,280 0,8 lbm
Karena proses ekspansi bersifat isentropi (H1 = H4 ), maka cycle coefficient of performance (COP) dapat dihitung sebagai berikut, COP =
111,376 − 43,5318 H 2 − H1 = = 8,1937 8,280 H3 − H2
Maka,
Laju sirkulasi refrigerant =
Qc H 2 − H1
= 1.468,939
btu lbm jam = 3.238,472 btu jam 67,8442 lbm
219.711,550 =
kg jam
D.30 Pompa Chiller (PU-16) Fungsi
: memompa air pendingin dari chiller (CU) ke unit proses
Jenis
Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial Steel
Jumlah
: 1 unit
Universitas Sumatera Utara
Kondisi operasi: - Temperatur
= 10oC
- Densitas air ( ρ )
= 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft3
- Viskositas air ( µ )
= 0,0005 lbm/ft.s (Perry dan Green. 1999)
(Perry dan Green. 1999)
- Laju alir massa (F) = 2.306,28787 kg/jam = 1,41237 lbm/s Laju alir volumetrik (Q) =
F
ρ
=
1,41237 lbm/s = 0,02272 ft3/s 3 62,1726 lbm/ft
= 0,000643 m3/s Desain pompa, Di,opt
= 0,363 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus, dkk. 2004)
= 0,363 (0,000643)0,45 (995,904)0,13 = (0,363) (0,036625) (2,453399) = 0,03262 m = 1,2842 in Dari Appendiks A.5 (Geankoplis. 2003), dipilih pipa commercial steel : •
Ukuran nominal
: 12 in
•
Schedule number
: 30
•
Diameter Dalam (ID)
: 12,09 in = 1,0075 ft
•
Diameter Luar (OD)
: 12,75 in = 1,0625 ft
•
Luas penampang dalam (At) : 0,7986 ft2
Kecepatan linier (V) =
0,02272 ft 3 /s Q = = 0,02845 ft/s 0,7986 ft 2 A
Bilangan Reynold (NRe)
=
ρ × v × D (62,1726 )(0,02845)(1,0075) = µ 0,0005
= 3.563,6356 (Laminar) Dari Gambar 12.1 (Timmerhaus, dkk. 2004) diperoleh •
Commercial Steel Pipe, ε = 0,00015
•
Untuk NRe = 3.563,6356 dan ε/D = 0,0005, maka f = 0,005
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 40 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (1,0075) = 453,375 ft
Universitas Sumatera Utara
•
2 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (2) (30) (1,0075) = 60,45 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 562,225 ft Friksi (ΣF), ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.005) ⋅ (0,02845) 2 ⋅ (562,225) = = 35,09 .10-6 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (1,0075) Kerja yang diperlukan, ΣF =
Tinggi pemompaan (Δz) = 30 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 2.177,9115 lbf/ft2
Tekanan keluar (P2)
= 2.177,9115 lbf/ft2
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 30 + 0 + 35,09 .10-6 ρ gc 2 g cα
= 30,00003509 lbf
ft lbm
Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (30,00003509) (0,02272) (62,1726) / 550 = 0,07704 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,07704 / 0,8 = 0,09630 hp = 71,8093 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 0,1 hp
Universitas Sumatera Utara
D.31 Deaerator (DE) Fungsi
: Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel
Bentuk
: Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA–283 Grade C
Kondisi operasi: Temperatur
= 300C
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
= 2.945,61447 kg/jam
Densitas air
= 995,904 kg/m3
Kebutuhan perancangan
= 1 hari
Faktor keamanan
= 20 %
(Geankoplis. 2003)
Perhitungan Desain tangki, Ukuran tangki,
kg 2.945,61447 (24 jam ) jam Volume air (Va) = = 70,98550 m3 kg 995,904 3 m Volume tangki (VT) = (1,2 ) (70,98550 m3) = 85,18260 m3 Direncanakan, D : H = 2 : 3 V=
1 1 3D 3 85,18260 m3 = π D3 π D2 H 85,18260 m3 = (3,14) D2 4 4 2 8
Maka, D = 4,16674 m H = 6,25011 m Tinggi air dalam tangki =
70,98550 m3 (6,25011 m ) = 5,20843 m 85,18260 m3
Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 4,16674 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1 Tinggi tutup =
1 (4,16674 m) = 1,04169 m 4
(Brownell dan Young. 1959)
Tinggi tangki total = 6,25011 + 2(1,04169) = 8,3335 m Tebal dinding tangki,
Universitas Sumatera Utara
Phidrostatis
= ρgh = (995,904 kg/m3) (9,8 m/s2) (5,20843 m) = 50,83353 kPa
Tek operasi
= 101,325 kPa
PT
= (101,325 + 50,83353) kPa = 152,15853 kPa
Faktor kelonggaran 5%, maka Pdesign
= (1,05) (152,15853 kPa) = 159,76645 kPa
Joint efficiency
= 0,8
(Brownell dan Young. 1959)
Allowable stress
= 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young. 1959)
Tebal shell tangki, t=
(159,76645 kPa )(4,16674 m ) PD = 2(87.218,714 kPa )(0,8) − 1,2(159,76645 kPa ) 2SE − 1,2 P = 0,004777 m = 0,1881 in
Faktor korosi = 1/8 in Tebal shell yang dibutuhkan = (0,1881 + 1/8) in
= 0,3131 in
Tebal shell standar 1/2 in
(Brownell dan Young. 1959)
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan bahwa tebal tutup adalah ½ in.
D.32 Pompa Deaerator (PU-17) Fungsi
: Memompa air dari Tangki Deaerator (DE) ke Ketel Uap (KU)
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: -
Temperatur = 30°C
-
Densitas air ( ρ ) = 995,24 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft3
(Geankoplis. 2003)
-
Viskositas air ( µ ) = 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft.s
(Geankoplis. 2003)
-
Laju alir massa (F) = 2.945,61447 kg/jam = 1,80389 lbm/detik
Universitas Sumatera Utara
Laju alir volumetrik (Q) =
F
ρ
=
1,80389 lbm/s = 0,0290 ft3/s 3 62,1726 lbm/ft
= 0,000822 m3/s Desain pompa, Di,opt
= 0,363 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus, dkk. 2004)
= 0,363 (0,000822)0,45 (995,904)0,13 = (0,363) (0,040888) (2,453399) = 0,03641 m = 1,43363 in Dari Appendiks A.5 (Geankoplis. 2003), dipilih pipa commercial steel : •
Ukuran nominal
: 2,5 in
•
Schedule number
: 40
•
Diameter Dalam (ID)
: 2,469 in = 0,2058 ft
•
Diameter Luar (OD)
: 2,875 in = 0,2396 ft
•
Luas penampang dalam (At) : 0,0332 ft2
Kecepatan linier (V) =
0,0290 ft 3 /s Q = = 0,87392 ft/s 0,0332 ft 2 A
Bilangan Reynold (NRe)
=
ρ × v × D (62,1726)(0,87392)(0,2058) = µ 0,0005
= 22.363,8826 (Turbulen) Dari Gambar 12.1 (Timmerhaus, dkk. 2004) diperoleh •
Commercial Steel Pipe, ε = 0,00015
•
Untuk NRe = 22.363,8826 dan ε/D = 0,0005, maka f = 0,005
Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL), •
Panjang pipa lurus (L1) = 80 ft
•
1 buah globe valve conventional fully open (L/D=450)
(Foust. 1980)
L2 = (1) (450) (0,2058) = 92,61 ft •
3 buah elbow 90o standart (L/D=30)
(Foust. 1980)
L3 = (3) (30) (0,2058) = 18,522 ft •
1 buah sharp edge entrance (K=0,5)
(Foust. 1980)
L4 = (1) (2,7) = 2,7 ft •
1 buah sharp edge exit (K=1)
(Foust. 1980)
Universitas Sumatera Utara
L5 = (1) (5,7) = 5,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 199,532 ft Friksi (ΣF), ft f ⋅ v2 ⋅ ∑ L (0.005) ⋅ (0,87392) 2 ⋅ (199,532) ΣF = = = 0,0575 lbf lbm 2 ⋅ gc ⋅ D 2 ⋅ (32,174) ⋅ (0,2058) Kerja yang diperlukan,
Tinggi pemompaan (Δz) = 40 ft Dimana, Kecepatan aliran masuk
= kecepatan aliran keluar (V1 = V2)
Tekanan masuk (P1)
= 2.177,9115 lbf/ft2
Tekanan keluar (P2)
= 2.177,9115 lbf/ft2
Maka kerja poros pompa (-WS), Persamaan Bernoulli
P −P 1 2 (v2 − v12 ) + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 ....................... (Geankoplis. 2003) ρ 2α - Ws
=
P −P g ∆v 2 + ∆z + 2 1 + ΣF = 0 + 40 + 0 + 0,0575 ρ gc 2 g cα ft lbm
= 42,05754 lbf Daya pompa (P), P
= (-Ws) (Q) (ρ) / 550 = (42,05754) (0,0290) (62,1726) / 550 = 0,13794 hp
Efisiensi pompa (η) 80%, maka P
= 0,13794 / 0,8 = 0,17243 hp = 128,5776 Watt
Maka dipilih pompa dengan daya 1/4 hp
D.33 Ketel Uap (KU) Fungsi
: Menyediakan uap untuk keperluan proses
Jenis
: Water tube boiler
Bahan konstruksi
: Carbon steel
Universitas Sumatera Utara
Kondisi operasi : •
Uap jenuh yang digunakan bersuhu 260 0C dan tekanan 46,9231 bar.
•
Steam table (Reklaitis. 1983) diperoleh panas laten steam 1.661,6538 kJ/kg = 3.472,1564 Btu/lbm.
•
Kebutuhan uap = 14.728,07235 kg/jam = 32.470,011 lbm/jam
Menghitung Daya Ketel Uap W=
34,5 × P × 970,3 H
dimana: P = Daya boiler, hp W = Kebutuhan uap, lbm/jam H = Panas laten steam, Btu/lbm Maka, P=
32.470,011 × 3.472,1564 = 3.367,880 hp 34,5 × 970,3
Menghitung Jumlah Tube Luas permukaan perpindahan panas, = P × 10 ft2/hp
A
= 3.367,880 hp × 10 ft2/hp = 33.678,80 ft2 Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi: -
Panjang tube
= 30 ft
-
Diameter tube
= 3 in
-
Luas permukaan pipa, a’ = 0,9170 ft2 / ft
Sehingga jumlah tube: A Nt = L × a'
33.678,80 ft 2 = 30 ft × 0,9170 ft 2 / ft = 1.224,238
≈ 1225 buah
D.34 Tangki Bahan Bakar (TB-01) Fungsi
: Menyimpan bahan bakar Solar
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Universitas Sumatera Utara
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-53, grade B
Jumlah
: 7 unit
Kondisi operasi
: Temperatur 30°C dan tekanan 1 atm
Laju volume solar
= 4.078 L/jam
(Sub-Bab 7.5 Bab VII)
Densitas solar
= 0,89 kg/l = 55,56 lbm/ft3
Kebutuhan perancangan
= 7 hari
(Perry dan Green. 1999)
Perhitungan Ukuran Tangki : Volume solar (Va)
= 4.078 L/jam x 7 hari x 24 jam/hari = 685.104 L = 685,104 m3
Volume tangki, Vt = 1,2 × 685,104 m3 = 822,1248 m3 Volume 1 tangki = 117,4464 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 1 : 2 V
=
117,4464 m3 =
1 ⋅ π ⋅ D2 ⋅ H 4 1 ⋅ π ⋅ D 2 ⋅ (2 D) 4
117,4464 m3 = 1,5708 D3 D = 4,2128 m H = 8,4256 m Tinggi Cairan dalam Tangki = =
Volume cairan × Tinggi Silinder Volume silinder
97,872 × 8,4256 = 7,0214 m 117,4464
Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 890,0712 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 7,0214 m = 61,245 kPa Tekanan operasi, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 61,245 + 101,325 kPa = 162,570 kPa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign = (1,05)( 162,570 kPa) = 170,699 kPa
Joint efficiency
= 0,8
(Brownell dan Young. 1959)
Allowable stress
= 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young. 1959)
Universitas Sumatera Utara
Tebal shell tangki: t=
(170,699 kPa )(4,2128 m ) PD = 2SE − 1,2 P 2(87.218,714 kPa )(0,8) − 1,2(170,699 kPa ) = 0,005161 m = 0,20318 in
Faktor korosi = 1/8 in Tebal shell yang dibutuhkan = (0,20318 + 1/8) in Tebal shell standar 1/2 in
= 0,32818 in (Brownell dan Young. 1959)
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Pada Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Gliserol Monooleat ini digunakan beberapa estimasi sebagai berikut, 1. Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam 1 tahun 2. Kapasitas maksimum adalah 83,333 ton/hari 3. Perhitungan didasarkan pada peralatan tiba di pabrik (purchased equipment delivered) 4. Harga alat disesuaikan dengan basis 3 Maret 2010, dimana nilai tukar Dolar Amerika Serikat (US$) terhadap Rupiah (IDR) adalah Rp 9.416,-/US$ (Harian Kompas Tanggal 3 Maret 2010)
1. Modal Investasi Tetap 1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) A. Biaya Tanah Lokasi Pabrik Harga tanah di sekitar sungai Rokan menurut informasi yang diperoleh dari masyarakat Provinsi Riau adalah Rp 260.900/m2 (hasil survey). Biaya perataan tanah adalah 5% dari harga tanah keseluruhan (Hal. 240, Timmerhaus, dkk. 2004).
Luas tanah seluruhnya
= 20.000 m2
Harga tanah seluruhnya
= (20.000 m2) (Rp 260.900,- m-2) = 5.218.000.000,-
Biaya perataan tanah
= (5%) (Rp 5.218.000.000,-) = Rp 260.900.000,-
Total biaya tanah
= (Rp 5.218.000.000,-) + (Rp 260.900.000,-) = Rp 5.478.900.000,-
Universitas Sumatera Utara
B. Perincian Harga Bangunan Tabel E.1 Perincian Harga Bangunan No
Nama Bangunan
1
Pos keamanan
2
L (m2)
Harga
Jumlah (Rp)
(Rp/m2)
50
1.258.000
62.900.000
Areal bahan baku
600
1.980.000
1.188.000.000
3
Parkir
200
1.170.000
234.000.000
4
Taman
3.000
200.000
600.000.000
5
Perumahan karyawan
1.000
2.850.000
2.850.000.000
6
Ruang kontrol
200
2.759.000
551.800.000
7
Areal proses
6.800
2.972.000
20.209.600.000
8
Areal produk
900
2.800.000
2.520.000.000
9
Perkantoran
300
1.700.000
510.000.000
10
Laboratorium
200
2.500.000
500.000.000
11
Poliklinik
80
1.950.000
156.000.000
12
Kantin
100
1.350.000
135.000.000
13
Mushalla
80
1.450.000
116.000.000
14
Gudang peralatan
400
1.550.000
620.000.000
15
Bengkel
400
1.150.000
460.000.000
16
Unit pemadam kebakaran
80
1.150.000
92.000.000
17
Unit pengolahan air
800
1.450.000
1.160.000.000
18
Ruang boiler
400
1.850.000
740.000.000
19
Unit pembangkit listrik
380
1.250.000
475.000.000
20
Unit pengolahan limbah
1.000
1.700.000
1.700.000.000
21
Areal perluasan
1.900
300.000
570.000.000
22
Jalan
800
500.000
400.000.000
23
Perpustakaan
80
1.189.500
95.160.000
24
Sarana olahraga
100
2.830.000
283.000.000
25
Areal antar bangunan
150
300.000
45.000.000
20.000
-
36.273.460.000
Total
Universitas Sumatera Utara
C. Perincian Harga Peralatan Harga peralatan yang di impor dapat ditentukan dengan (Timmerhaus, dkk. 2004)
X Cx = Cy 2 X1
m
Ix I y
Cx = harga alat pada tahun 2010 Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X1 = kapasitas alat yang tersedia X2 = kapasitas alat yang diinginkan Ix = indeks harga pada tahun 2010 Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat) Tabel E.2 Harga Indeks Marshall & Swift Tahun
Indeks (Yi)
Xi2
Xi
Yi2
Xi .Yi
1987
814,0
1
1
662.596,00
814,0
1988
852,0
2
4
725.904,00
1.704,0
1989
895,0
3
9
801.025,00
2.685,0
1990
915,1
4
16
837.408,01
3.660,4
1991
930,6
5
25
866.016,36
4.653,0
1992
943,1
6
36
889.437,61
5.685,6
1993
964,2
7
47
929.681,64
6.749,4
1994
993,4
8
64
986.843,56
7.947,2
1995
1.027,5
9
81
1.055.756,25
9.247,5
1996
1.039,1
10
100
1.079.728,81
10.391,0
1997
1.056,8
11
121
1.116.826,24
11.624,8
1998
1.061,9
12
144
1.127.631,61
12.742,8
1999
1.068,3
13
169
1.141.264,89
13.887,9
2000
1.089,0
14
196
1.185.921,00
15.246,0
2001
1.093,9
15
225
1.196.617,21
16.408,5
2002
1.102,5
16
256
1.215.506,25
17.640,0
Total
15.846,4
136
1.496
15.818.164,44
141.060,1
(Tabel 6-2, Hal. 238, Timmerhaus, dkk. 2004)
Universitas Sumatera Utara
Untuk menentukan nilai indeks harga pada tahun 2010 digunakan metode regresi koefisien korelasi,
r=
[n ⋅ ΣX i ⋅ Yi − ΣX i ⋅ ΣYi ] (n ⋅ ΣX i 2 − (ΣX i )2 )× (n ⋅ ΣYi 2 − (ΣYi )2 )
r=
[(16)(141.060,1) − (136)(15.846,4)] ((16)(1.496) − (136)2 )⋅ ((16)(15.818.164,4) − (15.846,4)2 )
(Montgomery, 1992)
r = 0,980819 ≈ 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 linear, Y = a + bX dengan:
Y
= indeks harga pada tahun yang dicari (2010)
X
= variabel tahun ke n – 1
a, b = tetapan persamaan regresi Untuk mengetahui harga indeks tahun yang diinginkan, terlebih dahulu dicari tetapan a dan b. a = Y – bX b=
(n ⋅ ΣX i Yi ) − (ΣX i ⋅ ΣYi ) (n ⋅ ΣX i 2 ) − (ΣX i )2
b=
(16)(141.060,1) − (136)(15.846,4) ((146)(1.496) − (136)2 )
Y=
∑ Yi 15.846,4 = = 990,4 n 16
X=
∑ Xi 136 = = 8,5 n 16
= 18,7226
Maka nilai a = (990,4) – [(18,7226) (8,5)] = 831,2579 Sehingga persamaan regresi linearnya, Y = (831,2579) + (18,7226) X Sehingga harga indeks pada tahun 2010 (X=23) adalah, Y = (831,2579) + (18,7226)(23) = 1.261,8777 ≈ 1.261,88
Universitas Sumatera Utara
Harga faktor eksponensial (m) kapasitas yang digunakan adalah harga eksponensial Marshall dan Swift (Tabel 6-4, Timmerhaus, dkk. 2004) sedangkan untuk alat yang tidak tersedia faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Timmerhaus, dkk. 2004). Contoh perhitungan harga peralatan, Tangki Gliserol Murni (TT-206) Kapasitas tangki , X2 = 198,8992 m3. Dari Gambar E.1 berikut, diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X1) 1 m³ adalah (Cy) US$ 6.700. Dari Tabel 6-4 (Timmerhaus, dkk. 2004) , faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada tahun 2002 (Iy) adalah 1102,5.
Purchased cost, dollar
10
6
102
103
Capacity, gal 104
105
105
Mixing tank with agitator
10
304 Stainless stell
4
Carbon steel 310 kPa (30 psig) Carbon-steel tank (spherical)
P-82 Jan,2002
103 10-1
1
10 Capacity, m
10
2
103
3
Gambar E.1 Harga Peralatan Untuk Tangki Penyimpanan (Storage) Dan Tangki Pelarutan (Timmerhaus, dkk. 2004) Indeks harga pada tahun 2010 (Ix) adalah 1.261,88 maka estimasi harga tangki untuk X2 = 198,8992 m3 adalah, 0 , 49
198,8992 1.261,88 x 1 1.102,5 Cx = (US$ 102.575,69058) (Rp 9.416,-/US$) Cx = US$ 6.700 ×
Cx = Rp 965.852.702,Analog dengan cara di atas, untuk estimasi harga peralatan lainnya dapat dilihat pada Tabel E.3 untuk estimasi harga peralatan proses dan E.4 untuk estimasi harga peralatan utilitas dan pengolahan limbah.
Universitas Sumatera Utara
Untuk harga peralatan-peralatan impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya-biaya berikut, •
Biaya transportasi
=6%
•
Bea masuk
= 15 %
(Rusjdi. 2004b)
•
PPn
= 10 %
(Rusjdi. 2004b)
•
PPh
= 10 %
(Rusjdi. 2004a)
•
Biaya gudang di pelabuhan
= 0,5 %
(Rusjdi. 2004b)
•
Biaya administrasi pelabuhan = 0,5 %
(Rusjdi. 2004b)
•
Transportasi lokal
= 0,5 %
(Timmerhaus, dkk. 2004)
•
Biaya tak terduga
= 0,5 %
(Timmerhaus, dkk. 2004)
Total
= 43 %
(Timmerhaus, dkk. 2004)
Untuk harga peralatan-peralatan non-impor sampai ke lokasi pabrik ditambahkan biaya-biaya berikut, •
PPn
= 10 %
(Rusjdi. 2004b)
•
PPh
= 10 %
(Rusjdi. 2004a)
•
Transportasi lokal
= 0,5 %
(Timmerhaus, dkk. 2004)
•
Biaya tak terduga
= 0,5 %
(Timmerhaus, dkk. 2004)
Total
= 21 %
Tabel E.3 Estimasi Harga Peralatan Proses No
Kode
Unit
NI/I*)
Harga Satuan (Rp)
Jumlah (Rp)
1
C-201
1
I
524.809.831
524.809.831
2
DC-301
2
I
301.968.149
603.936.297
3
DC-302
2
I
275.253.925
550.507.850
4
E-101
1
I
700.115.090
700.115.090
5
E-102
1
I
369.909.894
369.909.894
6
E-103
1
I
295.346.482
295.346.482
7
E-104
1
I
230.670.188
230.670.188
8
E-105
1
I
478.313.174
478.313.174
Universitas Sumatera Utara
Tabel E.3 Estimasi Harga Peralatan Proses (Lanjutan) No
Kode
Unit
NI/I*)
Harga Satuan (Rp)
Jumlah (Rp)
9
E-206
1
I
1.709.435.517
1.709.435.517
10
E-207
1
I
819.314.358
819.314.358
11
E-208
1
I
600.681.852
600.681.852
12
E-109
1
I
710.313.693
710.313.693
13
FE-101
1
I
64.839.126.845
64.839.126.845
14
VE-101
1
I
12.221.380.082
12.221.380.082
15
FF-101
2
I
237.995.117
475.990.233
16
FL-101
3
I
200.335.243
601.005.729
17
FL-102
6
I
192.927.964
1.157.567.784
18
M-201
3
I
74.322.191
222.966.572
19
P-101
1
NI
8.108.703
8.108.703
20
P-102
1
NI
7.812.637
7.812.637
21
P-103
1
NI
7.683.901
7.683.901
22
P-104
1
NI
7.989.459
7.989.459
23
P-205
1
NI
7.243.469
7.243.469
24
P-206
1
NI
8.170.606
8.170.606
25
P-207
1
NI
7.245.910
7.245.910
26
P-208
1
NI
10.146.622
10.146.622
27
P-309
1
NI
8.584.670
8.584.670
28
P-310
1
NI
8.240.092
8.240.092
29
R-201
1
I
4.145.651.076
4.145.651.076
30
TT-101
4
NI
1.110.020.200
4.440.080.801
31
TT-102
3
NI
656.188.808
1.968.566.423
32
TT-103
3
NI
920.503.040
2.761.509.120
33
TT-104
2
NI
345.794.599
691.589.198
34
TT-105
2
NI
528.166.661
1.056.333.323
35
TT-206
5
NI
965.852.702
4.829.263.510
36
TT-207
5
NI
1.1545.34.225
5.772.671.124
37
TT-208
1
NI
64.817.570
64.817.570
Universitas Sumatera Utara
38
TT-309
5
NI
806.239.557
4.031.197.786
Sub Total Harga Alat Non-Impor (NI)
25.697.254.924
Sub Total Harga Alat Impor (I)
91.257.042.549
Harga Total
116.954.297.473
*) NI = non-impor dan I = Impor
Tabel E.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Dan Pengolahan Limbah No
Kode
Unit
NI/I*)
Harga Satuan (Rp)
Jumlah (Rp)
1
SC
1
I
152.205.090
152.205.090
2
PU-01
1
NI
19.624.168
19.624.168
3
BS-01
1
NI
6.500.000
6.500.000
4
PU-02
1
NI
19.624.168
19.624.168
5
TP-01
1
I
235.294.376
235.294.376
6
PU-03
1
NI
1.618.965
1.618.965
7
TP-02
1
I
175.856.230
175.856.230
8
PU-04
1
NI
1.315.920
1.315.920
9
CL
1
I
1.164.500.821
1.164.500.821
10
BS-02
1
NI
6.570.346
6.570.346
11
PU-05
1
NI
1.120.881
1.120.881
12
SF
1
NI
8.402.017
8.402.017
13
PU-06
1
NI
1.520.116
1.520.116
14
TU-01
1
I
4.288.855.043
4.288.855.043
15
PU-07
1
NI
2.986.028
2.986.028
16
CE
1
I
120.924.100
120.924.100
17
PU-11
1
NI
2.986.028
2.986.028
18
AE
1
I
156.301.374
156.301.374
19
PU-13
1
NI
2.986.028
2.986.028
20
DE + KU
1
I
619.970.250
619.970.250
21
PU-17
1
NI
1.322.369
1.322.369
22
PU-08
1
NI
1.537.954
1.537.954
23
CU
1
I
387.299.638
387.299.638
Universitas Sumatera Utara
Tabel E.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Dan Pengolahan Limbah (Lanjutan) No
Kode
Unit
NI/I*)
Harga Satuan (Rp)
Jumlah (Rp)
24
PU-16
1
NI
1.665.954
1.665.954
25
PU-09
1
NI
1.447.620
1.447.620
26
TU-02
1
I
224.354.226
224.354.226
27
PU-15
1
NI
1.688.203
1.688.203
28
TP-03
1
I
164.962.195
164.962.195
29
PU-10
1
NI
1.615.426
1.615.426
30
TP-04
1
I
194.474.212
194.474.212
31
PU-12
1
NI
1.475.679
1.475.679
32
TP-05
1
I
5.080.916
5.080.916
33
PU-14
1
NI
1.595.422
1.595.422
34
TB-01
7
NI
5.940.521
41.583.647
35
G
4
I
980.000.000
3.920.000.000
Sub Total Harga Alat Non-Impor (NI)
129.186.948
Sub Total Harga Alat Impor (I)
11.810.078.478
Harga Total
11.939.265.426
*) NI = non-impor dan I = Impor
Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (Purchased-Equipment Delivered) adalah, = (1,21) (Rp 103.067.121.027,-) + (1,43) (Rp 25.824.258.650,-) = Rp 161.643.028.320,-
Biaya pemasangan peralatan diperkirakan 40% dari total harga peralatan (Tabel 6-3, Hal. 240, Timmerhaus, dkk. 2004) maka, = (40%) (Rp 161.643.028.320,-) = Rp 64.657.211.328,-
Sehingga nilai harga peralatan ditambahkan dengan biaya pemasangan peralatan (C) adalah, = Rp 161.643.028.320,- + Rp 64.657.211.328,-
Universitas Sumatera Utara
= Rp 226.300.239.647,-
D. Instrumentasi Dan Alat Kontrol Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) diperkirakan sebesar 12% dari total harga peralatan (Tabel 6-3, Hal. 240, Timmerhaus, dkk. 2004) maka, D = (12%) (Rp 226.300.239.647,-) = Rp 27.156.028.758,-
E. Biaya Perpipaan Biaya perpipaan (E) diperkirakan sebesar 17% dari total harga peralatan (Tabel 6-3, Hal. 240, Timmerhaus, dkk. 2004) maka, E = (17%) (Rp 226.300.239.647,-) = Rp 38.471.040.740,-
F. Biaya Instalasi Listrik Biaya instalasi listrik (F) diperkirakan 10% dari total harga peralatan (Tabel 6-3, Hal. 240, Timmerhaus, dkk. 2004) maka, F = (10%) (Rp 226.300.239.647,-) = Rp 22.630.023.965,-
G. Biaya Insulasi Biaya insulasi (G) diperkirakan 10% dari total harga peralatan (Tabel 6-3, Hal. 240, Timmerhaus, dkk. 2004) maka, G = (10%) (Rp 226.300.239.647,-) = Rp 22.630.023.965,-
H. Biaya Inventaris Kantor Biaya inventaris kantor (H) diperkirakan 7% dari total harga peralatan (Hal. 240, Timmerhaus, dkk. 2004) maka, H = (7%) (Rp 226.300.239.647,-) = Rp 15.841.016.775,-
Universitas Sumatera Utara
I. Biaya Perlengkapan Pemadam Kebakaran Dan Keamanan Biaya perlengkapan pemadam kebakaran dan keamanan (I) diperkirakan 7% dari total harga peralatan (Hal. 240, Timmerhaus, dkk. 2004) maka, I
= (7%) (Rp 226.300.239.647,-) = Rp 15.841.016.775,-
J. Sarana Transportasi Tabel E.5 Biaya Sarana Transportasi No
Kendaran
Harga Satuan
Unit
Merek
Tipe
452.600.000
905.200.000
320.500.000
641.000.000
204.400.000
817.600.000
(Rp)
Jumlah (Rp)
1
Komisaris
2
Toyota
2
Direktur
2
Toyota
3
Manajer
4
Toyota
Camry 2.4 G A/T All New Corolla Altis 1.8 J M/T Vios 1.5 E M/T
4
Bus
2
Toyota
300 L/T
160.560.000
321.120.000
5
Truk
4
Toyota
FE-74HD/T
150.300.000
601.200.000
6
Pick-Up
3
Toyota
142.500.000
427.500.000
7
Marketing
3
Toyota
Hilux Pick Up 4x2 Mini 300 L/T
124.000.000
372.000.000
8
Fire Resque
2
Toyota
389.709.000
779.418.000
L Diesel 78HD/T Total
4.865.038.000
(Anonimo. 2009) Karena pembelian sarana transportasi memiliki merek yang sama, maka pihak penjual (dealer) memberikan potongan harga sebesar 8% dari total harga pembelian (Anonimo.2009),
sehingga
harga
total pembelian
menjadi
Rp
4.475.834.960,-. Sehingga total MITL adalah, MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J = Rp 415.486.788.626,-
1.2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) A. Pra Investasi (K) Diperkirakan 17% dari MITL
(Tabel 6-3, Hal. 240, Timmerhaus, dkk. 2004)
Universitas Sumatera Utara
K = (17%) (Rp 415.486.788.626,-) = Rp 70.632.754.066,-
B. Biaya Engineering Dan Supervisi (L) Diperkirakan 20% dari MITL L
(Tabel 6-3, Hal. 240, Timmerhaus, dkk. 2004)
= (20%) (Rp 415.486.788.626,-) = Rp 83.097.357.725,-
C. Biaya Legalisasi (M) Diperkirakan 3% dari MITL M
(Tabel 6-3, Hal. 240, Timmerhaus, dkk. 2004)
= (3%) (Rp 415.486.788.626,-) = Rp 12.464.603.659,-
D. Biaya Kontraktor (N) Diperkirakan 6% dari MITL N
(Tabel 6-3, Hal. 240, Timmerhaus, dkk. 2004)
= (6%) (Rp 415.486.788.626,-) = Rp 24.929.207.318,-
E. Biaya Tak Terduga (O) Diperkirakan 15% dari MITL O
(Tabel 6-3, Hal. 240, Timmerhaus, dkk. 2004)
= (15%) (Rp 415.486.788.626,-) = Rp 62.323.018.294,-
Sehingga total MITTL adalah, MITTL = K + L + M + N + O = Rp 253.446.941.062,-
Maka total Modal Investasi Tetap (MIT) adalah, MIT
= MITL + MITTL = Rp 415.486.788.626, + Rp 253.446.941.062,= Rp 668.933.729.688,-
Universitas Sumatera Utara
2.
Modal Kerja
Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 (tiga) bulan (90 hari).
2.1
Persediaan Bahan Baku Proses
1.
Gliserol [C3H5(OH)3] Kebutuhan
= 4.623,568 kg/jam
Harga
= Rp 3.065,- kg-1
Harga total
= (90 hari)(24 jam/hari)( 4.623,568 kg/jam)( Rp 3.065,- kg-1)
(PT.Bratachem dan survei lapangan)
= Rp 3.060.986.958,-
2.
Asam Oleat (C18H34O2) Kebutuhan
= 3.558,5944 kg/jam
Harga
= US$ 30,65 / 500 lbm
Harga total
= (90 hari) (24 jam/hari) (3.558,5944 kg/jam) (2 kg/lbm)
(Anonimc. 2009)
(US$ 30,65 /500lbm) (Rp 9.416 US$-1) = Rp 887.338.166,-
3.
Kalium Hidroksida (KOH) Kebutuhan
= 5,693751 kg/jam
Harga
= Rp 9.872,- kg-1
Harga total
= (90 hari) (24 jam/hari) (5,693751 kg/jam) ( Rp 9.872,- kg-1)
(PT.Bratachem dan survei lapangan)
= Rp 121.410.813,-
2.2
Persediaan Bahan Baku Utilitas
1.
Alum [Al2(SO4)3] Kebutuhan
= 0,21224254 kg/jam
Harga
= Rp 1.100,- kg-1
Harga total
= (90 hari)(24 jam/hari)( 0,21224254 kg/jam)(Rp 1.100,- kg-1)
(PT.Bratachem dan survei lapangan)
= Rp 504.288,-
2.
Soda Abu (Na2CO3) Kebutuhan
= 0,11461097 kg/jam
Harga
= Rp 2.500,- kg-1
(PT.Bratachem dan survei lapangan)
Universitas Sumatera Utara
Harga total
= (90 hari)(24 jam/hari)( 0,11461097 kg/jam)( Rp 2.500,- kg-1) = Rp 618.899,-
3.
Kaporit Kebutuhan
= 0,003457 kg/jam
Harga
= Rp 9.000,- kg-1
Harga total
= (90 hari)(24 jam/hari)(0,003457 kg/jam)(Rp 9.000,- kg-1)
(PT.Bratachem dan survei lapangan)
= Rp 67.204,-
4.
Asam Sulfat (H2SO4) Kebutuhan
= 1,35811 kg/jam
Harga
= Rp 35.000,- kg-1
Harga total
= (90 hari)(24 jam/hari)(1,35811 kg/jam)( Rp 35.000,- kg-1)
(PT.Bratachem dan survei lapangan)
= Rp 102.673.116,-
5.
Natrium Hidroksida (NaOH) Kebutuhan
= 1,30145 kg/jam
Harga
= Rp 3.250,- kg-1
Harga total
= (90 hari)(24 jam/hari)(1,30145 kg/jam)(Rp 3.250,- kg-1)
(PT.Bratachem dan survei lapangan)
= Rp 9.136.179,-
6.
Solar Kebutuhan = 4.078 L/jam Harga
= Rp 5.500,-/L (untuk industri) (PT.Pertamina dan survei lapangan)
Harga total = (90 hari)(24 jam/hari)(4.078 L/jam)(Rp 5.500,-L-1) = Rp 4.844.664.000,-
7.
Refrigerant R-134a Asumsi : 1 siklus pendinginan memakan waktu 1 jam dan refrigerant dapat dipakai berulang selama 1 tahun. Kebutuhan = 1.468,939 kg/tahun Harga
= Rp 82.858,-/kg
(http://cgi.ebay.com, 2009)
Universitas Sumatera Utara
Harga total = 1.468,939 kg/tahun ÷ 330 hari/tahun x Rp 82.858,- x 90 hari = Rp 33.194.549,-
Sehingga total biaya persediaan bahan baku proses dan bahan baku utilitas selama 3 (tiga) bulan (90 hari) adalah Rp 8.819.749.630,-
2.3 Kas 1. Gaji Pegawai Tabel E.6 Perincian Gaji Pegawai Jabatan
Jumlah
Gaji/Bulan (Rp)
Jumlah Gaji/Bulan (Rp)
Dewan Komisaris
2
17.500.000
35.000.000
Direktur
1
20.000.000
20.000.000
Staf Ahli
2
7.000.000
14.000.000
Sekretaris
2
2.000.000
4.000.000
Manajer Teknik dan Produksi
1
8.000.000
8.000.000
Manajer R&D
1
8.000.000
8.000.000
Manajer Umum dan Keuangan
1
8.000.000
8.000.000
Kabag. Keuangan & Administrasi
1
5.000.000
5.000.000
Kabag. Umum & Personalia
1
5.000.000
5.000.000
Kabag. Teknik
1
5.000.000
5.000.000
Kabag. Produksi
1
5.000.000
5.000.000
Kabag. R&D
1
5.000.000
5.000.000
Kabag. QC / QA
1
5.000.000
5.000.000
Kasi. Proses
1
4.000.000
4.000.000
Kasi. Utilitas
1
4.000.000
4.000.000
Kasi. Mesin Instrumentasi
1
4.000.000
4.000.000
Kasi. Listrik
1
4.000.000
4.000.000
Kasi. Pemeliharaan Pabrik
1
4.000.000
4.000.000
Kasi. Keuangan
1
4.000.000
4.000.000
Kasi. Pemasaran
1
4.000.000
4.000.000
Kasi. Administrasi
1
4.000.000
4.000.000
Universitas Sumatera Utara
Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan (Lanjutan) Jabatan
Jumlah
Gaji/Bulan (Rp)
Jumlah Gaji/Bulan (Rp)
Kasi. Humas
1
4.000.000
4.000.000
Kasi. Personalia
1
4.000.000
4.000.000
Kasi. Keamanan
1
3.000.000
3.000.000
Karyawan Proses
35
2.700.000
94.500.000
Karyawan Lab. QC/QA dan R&D
9
2.100.000
18.900.000
Karyawan Utilitas
9
2.700.000
24.300.000
7
2.300.000
16.100.000
Karyawan Instrumentasi Pabrik
7
2.300.000
16.100.000
Karyawan Pemeliharaan Pabrik
15
2.300.000
34.500.000
Karyawan Bag. Keuangan
2
2.000.000
4.000.000
Karyawan Bag. Administrasi
2
2.000.000
4.000.000
Karyawan Bag. Personalia
2
2.000.000
4.000.000
Karyawan Bag. Humas
2
2.000.000
4.000.000
Karyawan Penjualan/ Pemasaran
5
2.000.000
10.000.000
Petugas Keamanan
15
1.200.000
18.000.000
Karyawan Gudang / Logistik
10
1.200.000
12.000.000
Dokter
2
3.000.000
6.000.000
Perawat
3
2.500.000
7.500.000
Petugas Kebersihan
11
1.200.000
13.200.000
Supir
7
1.200.000
8.400.000
Karyawan
Unit
Pembangkit
Listrik
Total
171
469.000.000
Total gaji pegawai selama 1 (satu) bulan = Rp 469.800.000,Total gaji pegawai selama 3 (tiga) bulan = Rp 1.409.400.000,-
2.
Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 10% dari gaji pegawai = (10%) (Rp 1.409.400.000,-) = Rp 140.940.000,-
Universitas Sumatera Utara
3.
Biaya Pemasaran Diperkirakan 10% dari gaji pegawai = (10%) (Rp 1.409.400.000,-) = Rp 140.940.000,-
4.
Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) Kalkulasi mengenai besarnya Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu lepada UU 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)
Dari penjelasan di atas perhitungan besarnya PBB adalah sebagai berikut, Wajib Pajak : Pabrik Pembuatan Gliserol Monooleat Objek Pajak, Tanah
= Rp 5.218.000.000,-
Bangunan
= Rp 36.273.460.000,-
Total NJOP
= Rp 41.491.460.000,-
Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak
= Rp
30.000.000,-
Nilai Peroleh Objek Pajak Kena Pajak
= Rp 41.461.460.000,-
Pajak Terutang (5% dari NPOPKP)
= Rp 2.073.073.000,-
Maka total kas adalah = Rp 3.764.353.000,-
Universitas Sumatera Utara
2.4 Biaya Start-Up Diperkirakan 5% dari MIT = (5%) (Rp 668.933.729.688,-) (Timmerhaus, dkk. 2004) = Rp 33.446.686.484,-
2.5 Piutang Dagang PD =
IP × HPT 12
dimana:
PD
= Piutang dagang
IP
= Jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan)
HPT
= Hasil penjualan tahunan
a. Penjualan Produk Produksi Gliserol Monooleat
= 27.500 ton/tahun = 27.500.000 kg/tahun = 18.916.475,31 liter/tahun
Harga jual Gliserol Monooleat = Rp 32.500,- liter-1 (PT. Bratachem dan survei) HPT
= Rp 614.785.447.467,-
b. Penjualan Produk Samping b.1 Trigliserida Harga = Rp 1.880,- kg-1 HPT
= (318,1015 kg/jam)(24 jam/hari)(330 hari/tahun)(Rp 1.880,- kg-1) = Rp 4.736.404.094,-
b.2 Larutan KOH Harga = Rp 1.815,- kg-1 HPT
= (318,5638 kg/jam)(24 jam/hari)(330 hari/tahun)( Rp 1.815,- kg-1) = Rp 4.579.290.912,-
b.3 Larutan CH3OH Harga = Rp 1.901,-kg-1 HPT
= (334,7463 kg/jam)(24 jam/hari)(330 hari/tahun)( Rp 1.901,-kg-1) = Rp 5.039.913.513,-
Universitas Sumatera Utara
Total HPT = Rp 629.141.055.986,PD =
3 × (Rp 629.141.055.986,-) = Rp 157.285.263.997,12
Maka perincian modal kerja sebagai berikut, Tabel E.7 Perincian Modal Kerja No
Modal Kerja
Jumlah (Rp)
1
Bahan baku proses dan utilitas
8.819.749.630
2
Kas
3.764.353.000
3
Start-Up
4
Piutang Dagang
33.446.686.484 157.285.263.997 Total
Modal Investasi
203.316.053.111
= Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = (Rp 668.933.729.688,-) + (Rp 203.316.053.111,-) = Rp 872.249.782.799,-
Modal tersebut berasal dari, Modal swadaya
= (60%) (Rp 872.249.782.799,-) = Rp 523.349.869.679,-
Pinjaman Bank
= (40%) (Rp 872.249.782.799,-) = Rp 348.899.913.120,-
3. Biaya Produksi Total 3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost / FC) 3.1.1 Gaji Tetap Karyawan Gaji karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 (dua) bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga Gaji total
= (12 + 2) (Rp 469.800.000,-) = (14) (Rp 469.800.000,-) = Rp 6.577.200.000,-
Universitas Sumatera Utara
3.1.2 Bunga Pinjaman Bank Bunga pinjaman di Bank Mandiri (2009) adalah 15% dari total pinjaman, sehingga Bunga pinjaman = (15%) (Rp 348.899.913.120,-) = (0,15) (Rp 348.899.913.120,-) = Rp 52.334.986.968,-
3.1.3 Depresiasi Dan Amortisasi Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan, menagih dan memelihara penghasilan melalui penyusutan (Rusdji, 2004 a). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straight line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai dengan UU No. 17 Tahun 2000 Pasal 11 ayat 6 dapat dilihat sebagai berikut, Tabel E.8 Aturan Depresiasi Kelompok Harta
Masa
Tarif
Berwujud
(tahun)
(%)
4
25
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 mesin
II. Bangunan Permanen
20
5
Bangunan sarana dan penunjang
(Rusjdi. 2004a) Depresiasi dihitung menggunakan 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)
Universitas Sumatera Utara
Tabel E.9 Perhitungan Biaya Depresiasi Komponen
Biaya (Rp)
Bangunan
Umur (tahun)
Depresiasi (Rp)
36.273.460.000
20
1.813.673.000
226.300.239.647
17
14.143.764.978
Instrumentasi & Kontrol Proses
27.156.028.758
5
6.789.007.190
Perpipaan
38.471.040.740
5
9.617.760.185
Instalasi Listrik
22.630.023.965
5
2.828.752.996
Insulasi
22.630.023.965
5
2.828.752.996
Inventaris Kantor
15.841.016.775
4
1.980.127.097
Perlengkapan Keamanan & Kebakaran
15.841.016.775 4.475.834.960
5
1.980.127.097
10
559.479.370
Alat Proses & Utilitas
Sarana Transportasi Total
42.541.444.907
Semua Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan Modal Investasi Tetap Tidak Langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 2000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak berwujud yang dimaksud (Rusdji, 2004a). Untuk masa 4 (empat) tahun, maka biaya amortisasi adalah sebesar 20% dari MITTL sehingga, Biaya amortisasi
= (20%) (Rp 253.446.941.062,-) = (0,2) (Rp 253.446.941.062,-) = Rp 50.689.388.212,-
Total Biaya Depresiasi dan Amortisasi, = (Rp 42.541.444.907,-) + (Rp 50.689.388.212,-) = Rp 93.230.833.119,-
Universitas Sumatera Utara
3.1.4 Biaya Tetap Perawatan 1. Perawatan mesin dan alat-alat proses Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2-20%, diambil 8% dari harga peralatan terpasang di pabrik (Hal. 245, Timmerhaus, dkk. 2004). Biaya perawatan mesin
= 0,08 × Rp 226.300.239.647,= Rp 18.104.019.172,-
2. Perawatan bangunan Diperkirakan 8 % dari harga bangunan (Hal. 245, Timmerhaus, dkk. 2004). Perawatan bangunan
= 0,08 × Rp 36.273.460.000,= Rp 2.901.876.800,-
3. Perawatan kendaraan Diperkirakan 8 % dari harga kendaraan (Timmerhaus, dkk. 2004). Perawatan kenderaan
= 0,08 × Rp 4.475.834.960,= Rp 358.066.797,-
4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 8 % dari harga instrumentasi dan alat control (Timmerhaus, dkk. 2004). Perawatan instrumen
= 0,08 × Rp 27.156.028.758,= Rp 2.172.482.301,-
5. Perawatan perpipaan Diperkirakan 8 % dari harga perpipaan (Timmerhaus, dkk. 2004). Perawatan perpipaan
= 0,08 × Rp 38.471.040.740,= Rp 3.077.683.259,-
6. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 5 % dari harga instalasi listrik (Timmerhaus, dkk. 2004). Perawatan listrik
= 0.05 × Rp 22.630.023.965,-
Universitas Sumatera Utara
= Rp 1.131.501.198,-
7. Perawatan insulasi Diperkirakan 5 % dari harga insulasi (Timmerhaus, dkk. 2004). Perawatan insulasi
= 0,05 × Rp 22.630.023.965,= Rp 1.131.501.198,-
8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 5 % dari harga inventaris kantor (Timmerhaus, dkk. 2004). Perawatan inventaris kantor = 0,05 × Rp 15.841.016.775,= Rp 792.050.839,-
9. Perawatan perlengkapan pemadam kebakaran Diperkirakan 5% dari harga perlengkapan kebakaran (Timmerhaus, dkk. 2004). Perawatan perlengkapan kebakaran = 0,05 × Rp 15.841.016.775,= Rp 792.050.839,Total biaya perawatan = Rp 30.461.232.403,-
3.1.5 Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost) Biaya tambahan dalam industri ini diperkirakan 10% dari MIT (Timmerhaus, dkk. 2004) maka, Plant Overhead Cost
= (10%) (Rp 668.933.729.688,-) = (0,1) (Rp 668.933.729.688,-) = Rp 66.893.372.969,-
3.1.6 Biaya Administrasi Umum Biaya administrasi umum dalam industri ini diperkirakan 10% dari biaya tambahan (Timmerhaus, dkk. 2004) maka, Biaya administrasi umum
= (10%) (Rp 66.893.372.969,-) = (0,1) (Rp 66.893.372.969,-) = Rp 6.689.337.297,-
Universitas Sumatera Utara
3.1.7 Biaya Pemasaran Dan Distribusi Biaya pemasaran dan distribusi dalam industri ini diperkirakan 10% dari biaya tambahan (Timmerhaus, dkk. 2004) maka, Pemasaran dan distribusi
= (10%) (Rp 66.893.372.969,-) = (0,1) (Rp 66.893.372.969,-) = Rp 6.689.337.297,-
3.1.8 Biaya Laboratorium, Penelitian Dan Pengembangan Biaya laboratorium, penelitian dan pengembangan dalam industri ini diperkirakan 10% dari biaya tambahan (Timmerhaus, dkk. 2004) maka, Biaya Laboratorium
= (10%) (Rp 66.893.372.969,-) = (0,1) (Rp 66.893.372.969,-) = Rp 6.689.337.297,-
3.1.9 Hak Paten Dan Royalti Untuk biaya hak paten dan royalti dalam industri ini diperkirakan 1% dari MIT (Timmerhaus, dkk. 2004) maka, Hak paten dan royalti
= (1%) (Rp 668.933.729.688,-) = (0,01) (Rp 668.933.729.688,-) = Rp 6.689.337.297,-
3.1.10 Biaya Asuransi Asuransi pabrik diperkirakan 1% dari MIT Asuransi pabrik
= (1%) (Rp 668.933.729.688,-) = (0,01) (Rp 668.933.729.688,-) = Rp 6.689.337.297,-
Dari Prudential Life Accurance (2009) besarnya premi asuransi karyawan adalah Rp 361.000,-/orang, maka Asuransi karyawan
= (171 orang) (Rp 361.000,-/orang) = Rp 61.731.000,-
Total biaya asuransi
= Rp 6.751.068.297,-
Universitas Sumatera Utara
3.1.11 Pajak Bumi Dan Bangunan Besarnya pajak bumi dan bangunan (PBB) untuk pabrik Gliserol Monooleat ini adalah Rp 2.073.073.000,-
Maka total biaya tetap (Fixed Cost / FC) = Rp 285.079.115.944,-
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 8.819.749.630,- maka total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun (330 hari kerja) adalah, =
330hari (Rp 8.819.749.630,-) = Rp 32.339.081.978,90hari
Biaya Variabel Tambahan, 1) Perawatan dan Penanganan Lingkungan Diperkirakan 1 % dari biaya variabel bahan baku Biaya perawatan lingkungan
= 0,01 × Rp 323.390.819.786,= Rp 3.232.908.198,-
2) Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 8 % dari biaya variabel bahan baku Biaya pemasaran dan distribusi = 0,08 × Rp 323.390.819.786,= Rp 25.871.265.583,Total biaya variabel tambahan
= Rp 29.105.173.781,-
3.2.2 Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 5% dari biaya variabel tambahan, = (5%) (Rp 29.105.173.781,-) = (0,05) (Rp 29.105.173.781,-) = Rp 1.455.258.689,Sehingga total biaya variabel adalah = Rp 62.899.514.447,-
Universitas Sumatera Utara
Dan total biaya produksi adalah, Biaya produksi adalah
= Biaya tetap + Biaya variabel = (Rp 285.079.115.944,-) + (Rp 62.899.514.447,-) = Rp 347.978.630.391,-
4. Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan 4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto) Laba penjualan
= Total penjualan – total biaya produksi = (Rp 629.141.055.986,-) – (Rp 347.978.630.391,-) = Rp 281.162.425.595,-
Bonus yang diberikan oleh perusahaan kepada karyawan adalah 0,5% dari keuntungan,
= (0,005) (Rp 281.162.425.595,-) = Rp 1.405.812.128,-
Pengurangan keuntungan penjualan bruto terhadap bonus untuk karyawan sesuai dengan UU RI No.17/2000 Pasal VI ayat 1, sehingga laba penjualan bruto = (Rp 281.162.425.595,-) – (Rp 1.405.812.128,-) = Rp 279.756.613.467,-
4.2 Pajak Penghasilan (PPh) Berdasarkan UU RI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2000, Tentang Perubahan Ketiga atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah (Rusjdi, 2004a): •
Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10 %.
•
Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 15 %.
•
Penghasilan di atas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 %.
Maka besarnya pajak penghasilan yang harus dibayar adalah, 10% (Rp 50.000.000,-)
= Rp
5.000.000,-
15% [(Rp 100.000.000,-) – (Rp 50.000.000,-)]
= Rp
7.500.000,-
30% [(Rp 279.756.613.467,-) – (Rp 100.000.000,-)]
= Rp 83.896.984.040,-
Total PPh
= Rp 83.904.984.040,-
Universitas Sumatera Utara
4.3 Laba Setelah Pajak Laba setelah pajak
= Laba sebelum pajak – PPh = (Rp 279.756.613.467,-) – (Rp 83.904.984.040,-) = Rp 195.851.629.427,-
5. Analisa Aspek Ekonomi 5.1
Profit Margin (PM) Profit Margin (PM) =
Profit Margin (PM) =
5.2
Laba sebelum pajak × 100 % total penjualan
Rp 279.756.613.467,× 100 % = 44,47 % Rp 629.141.055.986,-
Break Even Point (BEP) BEP =
Biaya Tetap × 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel
BEP =
Rp 285.079.115.944,× 100 % (Rp 629.141.055.986,-) − (Rp 62.899.514.447,-)
BEP = 50,35 % Kapasitas produksi pada BEP = 50,35 % (27.500 ton) = 13.846,250 ton Nilai penjualan pada BEP
= 50,35 % (Rp 629.141.055.986,-) = Rp 316.772.521.689,-
5.3
Return Of Investment (ROI) ROI
=
Laba setelah pajak × 100 % Total modal investasi
ROI
=
Rp 195.851.629.427,Rp 872.249.782.799,-
x 100%
= 22,45 %
Universitas Sumatera Utara
5.4
5.5
5.6
Pay Out Time (POT)
1 x 1 tahun 0,2245
POT
=
POT
= 4,45 tahun ≈ 4,5 tahun
Return on Network (RON) RON
=
Laba setelah pajak × 100 % Modal sendiri
RON
=
Rp 195.851.629.427,Rp 523.349.869.679,-
RON
= 37,42 %
x 100%
Internal Rate Of Return (IRR) Untuk menentukan besarnya nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan
pengeluaran dari tahun ke tahun (cash flow). Untuk mendapatkan cash flow tersebut ditetapkan beberapa ketentuan sebagai berikut, Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10% setiap tahun Masa pembangunan disebut tahun ke-0 Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke-10 Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan (Tabel 8-3, Timmerhaus, dkk. 2004) Dari Tabel E.10 diperoleh nilai IRR sebesar 37,58 %
Universitas Sumatera Utara
Thn
Laba sebelum pajak
Pajak
Laba Sesudah pajak
Depresiasi
Net Cash Flow
P/F pada i = 37%
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
279756613467 307732274814 338505502295 372356052525 409591657777 450550823555 495605905910 545166496501 599683146151 659651460766
83909484040 92302182444 101534150689 111689315757 122859997333 135147747066 148664271773 163532448950 179887443845 197877938230
195847129427 215430092370 236971351607 260666736767 286731660444 315403076488 346941634137 381634047551 419795702306 461773522537
93230833119 93230833119 93230833119 93230833119 93230833119 93230833119 93230833119 93230833119 93230833119 93230833119
-872249782799 289077962546 308660925489 330202184726 353897569886 379962493563 408633909607 440172467256 474864880670 513026535425 555004355656
1 0.7299 0.5328 0.3889 0.2839 0.2072 0.1512 0.1104 0.0806 0.0588 0.0429
PV pada i = 37%
P/F pada i = 38%
-872249782799 211005812077 164452515045 128415734722 100460494564 78729572521 61803205351 48593580916 38265334546 30175517333 23828171647 13480155924
1 0.7246 0.5251 0.3805 0.2757 0.1998 0.1448 0.1049 0.0760 0.0551 0.0399
PV pada i = 38% -872249782799 209476784454 162077780660 125644268774 97580094613 75918094170 59164320957 46181631247 36102506984 28263637297 22156722959 -9683940684
13480155924 IRR = (37%) + (38% − 37% ) 13480155924 - (- 9683940684 ) = 37,58 %
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Keterangan gambar : TT-207 Tangki Bahan Baku As. oleat TT-101 Tangki Gliserol kasar TT-102 TT-206 TT-208 TT-105
Tangki Trigliserida Tangki Gliserol Murni Tangki Katalis KOH Tangki Metanol
TT-105 Tangki Gliserol Monooleat FL-101 Dekater - 01 FL-102 Dekater - 02 FF-101 Sentrifusi VE-101 Vaporizer R-201 Reaktor M-201 Tangki Pencampur FE-101 Evaporator DC-301 Dekanter Sentrifugasi I DC-302 Dekanter Sentrifugasi II E-102 E-104 E-206 E-208 E-101 E-103 E-105 E-109 E-207
Heater - 01 Heater - 02 Heater - 03 Heater - 04 Cooler - 01 Cooler - 02 Cooler - 03 Cooler - 04 Cooler - 05
Universitas Sumatera Utara