LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Kapasitas produksi

: 5.000 ton/tahun

Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Waktu kerja pertahun : 330 hari Satuan operasi

: kg/jam

Kapasitas tiap jam

ton   1 tahun   1 hari   1.000 kg    x x =  5000 x tahun   330 hari   24 jam   1 ton  

= 631,3131 kg/jam

1. Mixer I (M-101) Fungsi: Untuk membuat larutan NaOH 50% (2) H2O

(1)

Mixer

(3)

NaOH

(M-101)

NaOH H2O

NaOH di pasaran kemurniannya 96,8 % selebihnya merupakan impurities dengan komposisi NaCl 2 %, Na2CO3 1 % dan 0,2 % sulfat. NaOH murni yang dibutuhkan 187,2003 kg/jam maka NaOH yang di beli dari pasaran adalah : (Massa NaOH + impurities) x 96,8 % = 187,2003 kg (Massa NaOH + impurities)

= 193,3887 kg

Massa Impuritis

= 193,3887 kg - 187,2003 kg = C kg

F3 NaOH = 187,2003 kg/jam F3 H2O =

50 x187,2003 = 187,2003 kg/jam 50

F1 NaOH = F3 NaOH = 187,2003 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

F1 H2O = F3 H2O = 187,2003 kg/jam F1 impuritis = F3 impuritis = 6,1884 kg/jam F3 = 380,5890 kg/jam 2.

Mix Point I (MP-101) Fungsi: Titik pencampuran aliran NaOH dan Phenol (4) Phenol

(6)

Phenol impuritis (3) NaOH H2O H2O NaOH + impuritis

Neraca massa total : F4 = 445,0098 kg/jam F3 = 380,5890 kg/jam F6 = F3 + F4 = 825,5988 kg/jam Neraca massa komponen : -

Phenol 6

F -

Phenol =

F4Phenol = 445,0098 kg/jam

NaOH F6 NaOH = F3 NaOH = 187,2003 kg/jam

-

H2O F6H2O = F3 H2O = 187,2003 kg/jam

-

Impuritis F3 impuritis = F6 impuritis = 6,1884 kg/jam

3. Reaktor I (R-101) Fungsi: Tempat mengkonversikan phenol menjadi Sodium phenolate

Phenol NaOH H2O Impuritis

(6)

Reaktor I (R-101)

(7)

Sodium Phenolat Phenol H2O Impuritis


Reaksi : C6H5OH + NaOH → C6 H5ONa + H2 O Data : Konversi Phenol : 99 %

N 7Phenol N 6Phenol

=

(www.Freepatensonline.com)

N 7Phenol = (1 − X) 4,7285 kmol/jam

N7Phenol = 0,0473 kmol/jam N7 Phenol = N6 Phenol + r. σPhenol 0,0473 = 4,7285 - r r

= 4,6812 kmol/jam

Neraca massa komponen : - Sodium Phenolat N7 Sodium Phenolat = N6 Sodium Phenolat + r.σ Sodium Phenolat = 0 kmol/jam + 4,6812 kmol/jam = 4,6812 kmol/jam F7 Sodium Phenolat = 543,4988 kg/jam

- Phenol N7 Phenol

= N6 Phenol + r. σPhenol = 4,9827 – 4,6812 = 0,0473 kmol/jam

-

F7 Phenol

= 4,4501 kg/jam

N7 H2O

= N6 H2O + r. H2O

H2O

= 10,9592 + 4,6812 = 15,0812 kmol/jam F7 H2O -

= 271,4615 kg/jam

Impuritis F6 impuritis = F7 impuritis = 6,1884 kg/jam


4. Evaporator I (FE-101) Fungsi: untuk memekatkan Sodium phenolate dengan menguapkan air

H2O (9) (7) Sodium Phenolat Phenol H2O impuritis

Evaporator (FE-101)

(8) Sodium Phenolat Phenol H2O impuritis

Data : Air yang di diuapkan dari evaporator I sebanyak 95% Neraca massa komponen : - Sodium Phenolat F8Sodium Phenolat

= F7 Sodium Phenolat = 543,4988 kg/jam

- Phenol F8Phenol

= F7Phenol = 4,4501 kg/jam

- H2O F9H2O

= 0,95 x F7H2O = 257,8884 kg/jam

F7 H2O 271,4615 F8H2O

= F8H2O + F9H2O = F8H2O + 257,8884 = 13,5731 kg/jam

- Impuritis F7 impuritis = F8 impuritis = 6,1884 kg/jam


5. Reaktor II (R-201)

Fungsi: Tempat mengkonversikan Sodium Phenolate menjadi sodium salisilat

Impuritis

(8)

Impuritis (11)

Reaktor

Sodium Phenolat Phenol H2O

Sodium salisilat Sodium phenolat Phenol H2O CO2

(R-201) (10) CO2

Reaksi : C6H5ONa + CO2 → C6H4 (OH) (COONa) Data : Konversi sodium phenolate : 98 %

(www.Freepatensonline.com)

N11 N11 SodiumPhenolate SodiumPhenolate = = (1 − X) 8 NSodiumPhenolate 4,6812 kmol/jam N11Sodium phenolate

= 0,02 x 4,6812 kmol/jam = 0,0936 kmol/jam

N11Sodium phenolate

= N8Sodium phenolate

0,0936 kmol/jam

= 4,6812 kmol/jam – r

r

= 4,5876 kmol/jam

+

r. σ Sodium phenolate

Neraca massa komponen : -

Sodium salisilat N11Sodium salisilat

= N8Sodium salisilat

+

r. σ Sodium salisilat

= 0 kmol/jam + 4,5876 kmol/jam = 4,5876 kmol/jam F11Sodium salisilat -

= 734,4812 kg/jam

Sodium Phenolate


N11Sodium phenolate

= N8Sodium phenolate

+

r. σ Sodium phenolate

= 4,6812 kmol/jam - 4,5876 kmol/jam = 0,0936 kmol/jam F11Sodium phenolate

-

= 10,8700 kg/jam

Phenol F11 Phenol


- CO2

volume CO2 500 = 1 Volume umpan Sehingga volume CO2 = 500 x Volume umpan Diketahui : ρ Sodium phenolate = 0,898 kg/liter Volume CO2

NCO2

= 500 x

605,2325 kg/jam 0,898

= 302.616.2614 liter/jam P.V = R.T =

101,325 KPa x302.616.2614 liter/jam. 8314 KPa.liter / kmol.Kx 298 K

= 12,3698 kmol/jam Maka massa CO2

= 12,3698 kmol/jam x 44 = 544,2729 kg/jam

11

N

CO2

= N10 H2O + r.σCO2 = 12,3698 kmol/jam - 4,5876 kmol/jam = 7,7823 kmol/jam

F11CO2

= 7,7823 kmol/jam x 44 = 342,4205 kg/jam

- Impuritis F8 impuritis = F11 impuritis = 6,1884 kg/jam -

H2O


F11 H2O

= F8 H2O = 13,5731 kg/jam

6. Cyclone (FG-201) Fungsi: untuk memisahkan gas dari campurannya (12) CO2 H2O (11) Cyclone Sodium Phenolat Sodium salisilat H2O CO2 Phenol Impuritis

(FG-201) (13) Sodium phenolat Sodium salisilat Phenol Impuritis

Neraca massa komponen : Alur 13 -

Sodium salisilat F13Sodium salisilat

= F11Sodium salisilat = 734,4812 kg/jam

-

-

Sodium Phenolate F13Sodium phenolate

= F11Sodium phenolate

F13Sodium phenolate

= 10,8700 kg/jam

Phenol F13 Phenol


-

Impuritis F11impuritis = F13 impuritis = 6,1884 kg/jam

Alur 12 -

H2O F12 H2O

= F11H2O = 1,3573 kg/jam

- CO2 F12CO2

= F11CO2


= 342,4205 kg/jam

7. Knock Out drum (FG-202) (36) (12)

CO2

(37)

Knock Out Drum (FG-202)

CO2 H2O

H2O

Neraca massa komponen : Alur 36 - CO2 F36CO2

= F12CO2 = 342,4205 kg/jam

Alur 37 -

H2O F37H2O

= F12H2O = 1,3573 kg/jam

8. Tangki Pencuci (WT-201) Fungsi: tempat mencunci campuran dengan menggunakan H2O (14) Sodium Phenolat Sodium salisilat

H2O (13)

Phenol

Tangki Pencuci (WT-201)

(15)

Sodium phenolat Sodium salisilat H2O Phenol

Data : Kebutuhan air pencuci 1 : 2,5

(www.Freepatensonline.com, 2011)





-

Sodium phenolat F15Sodium phenolate

= F113Sodium phenolate = 10,8700 kg/jam

-

Phenol F15 Phenol


-

H2O F15H2O

= F14 H2O = 1908,4359 kg/jam

-

Impuritis F8 impuritis = F11 impuritis

= 6,1884 kg/jam

9. Sentrifuge (FF-201) Fungsi: memisahkan sodium phenolat dari campuran

Sodium Salisilat (15) Sodium Phenolat H2O Phenol

(17) Sodium Salisilat Sodium Phenolat H2O Phenol

Sentrifuse (FF-201) (16) Air pengotor



= 0,98 x F15Sodium phenolate = 10,6526 kg/jam

-

H2O F16H2O

= 0,98 x F15 H2O = 1870,2672 kg/jam

-

Impuritis F16 impuritis

= 0,98 x 6,1884 kg/jam = 6,0647 kg/jam

Alur 17 -

Sodium salisilat


F17Sodium salisilat


-


= (F15Sodium phenolate - F16Sodium phenolate ) = 0,2174 kg/jam

-

Phenol F17 Phenol


-

H2O F17H2O

= F15H2O - F16 H2O = 38,1687 kg/jam

-

F17 impuritis

= 6,1884 kg/jam - 6,0647 kg/jam = 0,1237 kg/jam

10.

Mixer II (M-201) Fungsi: Untuk membuat larutan H2SO4 60%

(20) H2O H2SO4 Impuritis

(19)

(21)

Mixer II (M-201)

H2SO4 H2O Impuritis

H2SO4 di pasaran kemurniannya 98 % selebihnya merupakan impurities dengan komposisi Chlorida (Cl) maksimal 10 ppm, Nitrate (NO3) maksimal 5 ppm, Besi (Fe) maksimal 50 ppm, Timbal (Pb) maksimal 50 ppm. H2SO4 murni yang dibutuhkan 187,2003 kg/jam maka H2SO4 yang di beli dari pasaran adalah : (Massa H2SO4 + impurities) x 98 %

= 224,1824 kg

(Massa H2SO4 + impurities)

= 228,7576 kg

Massa Impuritis

= 228,7576 kg - 224,1824 kg = 4,5752 kg


F21 H2SO4

= 224,1824 kg/jam

F20H2O

=

40 x 224,1824 kg/jam 60

= 149,4550 kg/jam F19H2SO4

= F21 H2SO4 = 224,1824 kg/jam

F20H2O

= F21H2O = 149,45450 kg/jam

F21impuritis

= F19 impuritis = 4,5752 kg/jam

F21

= 378,2125 kg/jam

11. Mix Point II (MP-201) Fungsi: titik bertemunya larutan H2SO4 dengan Sodium salisilat

Sodium Salisilat Sodium Phenolate H2O Phenol

(17)

(18) (30) Sodium Salisilat

Sodium Salisilat Sodium Phenolate H2O Phenol



= F17Sodium salisilat + F30Sodium salisilat = 734,4812 kg/jam + 126,5753 = 861,0565 kg/jam

-


= F17Sodium phenolate = 0,2174 kg/jam

-

Phenol F18 Phenol


-

H2O


F18H2O

= F17H2O = 38,1687 kg/jam = F17 impuritis

F18 impuritis

-

= 0,1237 kg/jam 12. Reaktor III (R-301) Fungsi: tempat mengkonversikan Sodium salisilat menjadi asam salisilat

(21) H2SO4 60 % Impuritis Sodium Salisilat Sodium Phenolat Phenol H2O Impuritis

(18)

Reaktor III (R-301)

(22)

Impuritis Asam Salisilat Sodium salisilat

Phenol H2O Na2SO4 Sodium Phenolate

Reaksi: C6H4 (OH) (COONa) + ½ H2SO4 → C6 H4 (OH) (COOH) + ½ Na2SO4 Data : Konversi sodium phenolate : 85 %

(www.Freepatensonline.com, 2011)

22 22 NSodium NSodium salisilat salisilate = = (1 − X) 18 NSodium salisilat 5,3781 kmol/jam

N22Sodium salisilat

= 0,15 x 5,3781 kmol/jam = 0,8067 kmol/jam

N22Sodium salisilat

= N18Sodium salisilat

0,8067 kmol/jam

= 5,3781 kmol/jam – r

r

= 4,5714 kmol/jam

+

r. σ Sodium salisilat

H2SO4 tidak bersisa atau habis bereaksi Neraca massa komponen : - Asam salisilat N22Asam salisilat

= N18Asam salisilat + r. σ Asam salisilat = 0 kmol/jam + 4,5714 kmol/jam


= 4,5714 kmol/jam F22Asam salisilat

= 631,3131 kg/jam

- Sodium Salisilat N22Sodium salisilat

= N18Sodium salisilat + r. σ Sodium

salisilat

= 5,3781 kmol/jam – 4,5714 kmol/jam = 0,8067 kmol/jam F22Sodium salisilat

= 129,1585 kg/jam

- Sodium Phenolate N22Sodium Phenolate

= N18Sodium Phenolate + r. σ Sodium

Phenolate

= 0,0019 + 0 = 0,0019 kmol/jam F22Sodium Phenolate

= 0,2174 kg/jam

- Phenol N22 Phenol

= N18Phenol + r. σPhenol = 0,0473 kmol/jam

F22 Phenol

= 4,4501 kg/jam

- H2O N22 H2O

= (N18 H2O + N21 H2O) + r. σ H2O = 10,4235 kmol/jam

F22 H2O

= 187,6237 kg/jam

- Na2SO4 N22 Na2SO4

= N18Na2SO4+ r. σ Na2SO4 = 0 kmol/jam + (0,5 x 4,5714 kmol/jam) = 2,2857 kmol/jam

F24 Na2SO4

= 324,7673 kg/jam

F22impuritis

= F18 impuritis + F21 impuritis = 0,1237 kg/jam + 4,5752 kg/jam = 4,6989 kg/jam


13. Decanter (FL-301) Fungsi: Tempat memisahkan sodium salisilat dari campurannya untuk di evaporasi dan selanjutnya di kembalikan ke Reaktor III (R-301) (22) Asam salisilat Na2SO4 Phenol Sodium salisilat H2O Sodium Phenolate Impuritis

(23)

Decanter (FL-301) (24) H2O sodium phenolate Sodium salisilat Asam salisilat Na2SO4 Impuritis

Sodium Salisilat Sodium phenolat H2O Impuritis



= 0,98 x F22Sodium phenolate = 0,98 x 0,2174 kg/jam = 0,2131 kg/jam

-

H2O F23 H2O

= 0,98 x F22 H2O = 0,98 187,6237 kg/jam = 183,8712 kg/jam

-


= 0,98 x F22Sodium salisilat = 0,98 x 129,1585 = 126,5753 kg/jam

-

Impuritis F23impuritis

= 0,98 x F22 impuritis = 0,98 x 4,6989 kg/jam = 4,6069 kg/jam

Alur 24 -

Asam salisilat F24Asam salisilat

= F22Asam salisilat = 631,3131 kg/jam


-


= F22Sodium salisilat - F23Sodium salisilat = 129,1585 - 126,5753 = 2,5832 kg/jam

-

Phenol F24 Phenol


-


= F22Sodium phenolate - F23Sodium phenolate = 0,2174 kg/jam - 0,2131 kg/jam = 0,0043 kg/jam

-

Na2SO4 F24 Na2SO4

= F22 Na2SO4 = 324,7673 kg/jam

-

H2O F24 H2O

= F22 H2O - F23 H2O = 187,6237 kg/jam - 183,8712 kg/jam = 3,7525 kg/jam

-


= F22 impuritis - F23impuritis = 4,6989 - 4,6069 kg/jam = 0,0920 kg/jam

14. Tangki Pencuci (WT-301) Fungsi: Untuk Mencuci campuran (25) H2O Asam salisilat Sodium salisilat (24) Sodium Phenolate Phenol Na2SO4 H2O Impuritis

Tangki Pencuci (WT-301)

Asam salisilat (26) Sodium salisilat Sodium Phenolate Phenol Na2SO4 H2O Impuritis


Data : Kebutuhan air pencuci 1 : 2,5

(www.Freepatensonline.com,2011)




-



-


= F24Sodium phenolate = 0,0043kg/jam

-

Phenol F26 Phenol


-

Na2SO4 F26Na2SO4

= F24 Na2SO4 = 324,7673 kg/jam

-

H2O F26H2O

= F24 H2O + F25 H2O = 3,7525 kg/jam + 3.193,8254 kg/jam = 3.197,5778 kg/jam

-




15. Sentrifuge (FF-301) Fungsi: memisahkan air pengotor dari campuran

(26) Asam salisilat Na2SO4 Phenol Sodium salisilat H2O Sodium Phenolate Impuritis

(28) Asam salisilat

Sentrifuge

Sodium Salisilat Phenol H2O Na2SO4 Sodium phenolate Impuritis

(FF-301) (27) Air pengotor



= 0,98 x F26Sodium salisilat = 0,98 x 2,5832 kg/jam = 2,5315

-


= 0,98 x F26Sodium phenolate = 0,98 x 0,0043 kg/jam = 0,0043 kg/jam

-

Phenol F27 Phenol

= 0,98 x F26 Phenol = 4,3611kg/jam

-



-

H2O F27 H2O

= 0,98 x F26 H2O = 0,98 x 3.197,5778 kg/jam = 3.133,6263 kg/jam

Alur 28 -




-


= F26Sodium salisilat - F27Sodium salisilat = 2,5832 kg/jam - 2,5315 kg/jam = 0,0517 kg/jam

-

Phenol F28 Phenol

= F26 Phenol - F27 Phenol = 4,4501 kg/jam - 4,3611 kg/jam = 0,0890 kg/jam

-


= F26Sodium phenolate - F27Sodium phenolate = 0,0043 kg/jam - 0,0043 kg/jam = 0 kg/jam

-

Na2SO4 F28Na2SO4

= F26 Na2SO4 = 324,7673 kg/jam

-

H2O F28 H2O

= F26 H2O - F27 H2O = 3.197,5779 kg/jam - 3133,6263 kg/jam = 63,9516 kg/jam

16. Decanter (FL-302) Fungsi: memisahkan Na2SO4 dari

Asam salisilat Sodium Salisilat (28) H2O Na2SO4 Phenol

campuran

Dekanter (FL-302) (31) H2O (32) Na2SO4 Sodium salisilat Phenol Asam salisilat

(29) Sodium Salisilat H2O Na2SO4 Phenol


Alur 29 -


= 0,98 x F28Sodium salisilat = 0,98 x 0,0517 kg/jam = 0,0506 kg/jam

-

H2O F29H2O

= 0,98 x F28H2O = 0,98 x 63,9516 kg/jam = 62,6725 kg/jam

-

Na2SO4 F29 Na2SO4

= 0,98 x F28Na2SO4 = 0,98 x 324,7673 kg/jam = 318,2720 kg/jam

-

Phenol F29Phenol

= 0,98 x F28 Phenol = 0,98 x 0,0890 kg/jam = 0,0872 kg/jam

Alur 32 -



-


= F28Sodium salisilat - F29Sodium salisilat = 0,0517 kg/jam - 0,0506 kg/jam = 0,0011 kg/jam

-

Phenol F32Phenol

= F28 Phenol - F29 Phenol = 0,0890 kg/jam - 0,0872 kg/jam = 0,0018 kg/jam

-

Na2SO4 F32Na2SO4

= F28 Na2SO4 – F29Na2SO4 = 324,7673 kg/jam – 318,2720 kg/jam = 6,4953 kg/jam


-

H2O F32H2O

= F28H2O – F29H2O = 63,9516 kg/jam - 62,6725 kg/jam = 1,2790 kg/jam

17. Evaporator II ( FE-301) Fungsi: untuk memekatkan Sodium salisilat dengan menguapkan air yang akan dikembalikan ke Reaktor (R-301)

H2O (31) (23) Sodium salisilat H2O

(30)

Evaporator (FE-301)

Sodium salisilat H2O

Data : Air yang di diuapkan dari evaporator II sebanyak 95% Neraca massa komponen : Alur 31 -

H2O F31H2O


Alur 30 - Sodium salisilat F30Sodium salisilat


-

H2O F30H2O

= F23H2O – F31H2O = 183,8712 kg/jam - 174,6776 kg/jam = 9,1936 kg/jam

- Sodium phenolate F30 Sodium phenolate

= F23 Sodium phenolate


= 0,2131 kg/jam 18.

Rotary Dryer (DD-301) Fungsi: untuk mengurangi kadar air

H2O Sodium salisilat Phenol (32) Na2SO4 Asam salisilat H2O

(33) Rotary drier

(34)

(DD-301)

Sodium salisilat Phenol Na2SO4 asam salisilat H2O

Data : Dryer dapat mengurangi kadar air sebesar 51% (Perry,1997) Neraca massa komponen : Alur 33 -

H2O F33H2O

`


Alur 34 -



-

Na2SO4 F34Na2SO4

= F32 Na2SO4 = 6,4953 kg/jam

-

Phenol F34 Phenol

= F32 Phenol = 0,0018 kg/jam

-



-

H2O


F34H2O

= F32H2O - F33H2O = 1,2790 kg/jam - 0,6523 kg/jam = 0,6267 kg/jam

Diperoleh asam salisilat dengan kemurnian 98,88 %


LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI

Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan operasi

: kJ/jam

Temperatur Basis

: 25°C atau 298 K

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

∫ n.C

Q=H=

p

(Smith, 1987)

.dT

T1 = 25° C

-. Perhitungan panas penguapan Q = n ⋅ H VL

(Smith, 1987)

B.1 Data Perhitungan Cp Tabel B.1 Nilai konstanta a, b, c, d dan e untuk perhitungan Cp Komponen

A

B

C

D

E

Air (l)

1,82964E+01

4,72118E-01

-1,33878E-03

1,31424E-06

-

Air (g)

3,40471E+01

-9,65604E-03

3,29883E-05

-2,04467E-08

4,30228E-12

Phenol(l)

-3,61614E+01

1,15354E+00

-2,12291E-03

1,74183E-06

-

CO2(g)

1,9022 E+01

7,9629 E-02

-7,3707E-05

3,7457 E-08

-

(Reklaitis, 1983) Cpg,T = a + bT + cT2 + dT3 + eT4 Cpl,T

= a + bT + cT2 + dT3

∆H0f

= -241,8352 kJ/mol

∆HVL = 40.656,2 Perhitungan estimasi CPs (J/mol K) dengan menggunakan metode Kopp’s dengan n

rumus : Cp =

∑

Ni ∆Ei dimana kontribusi elemen atomnya dapat dilihat pada tabel

i =1

di bawah ini,


Tabel LB.2 Nilai Elemen Atom pada Perhitungan Cp dengan metode Kopp’s Elemen atom

∆E

C

10,89

H

7,56

O

13,42

Na

26,19

S

5,54

(Sumber : Perry, 1997) n

Cp =

∑

Ni ∆Ei

i =1

Cps C7H5OH

= (7 x 10,89) + (6 x 7,56) + 13,42 = 135,01 J/mol,K

Cps C7H5ONa

= (7 x 10,89) + (5 x 7,56) + 13,42 + 26,19 = 153,64 J/mol.K

Cps C7H5O3Na

= (7 x 10,89) + (5 x 7,56) + (3 x 13,42) + 26,19 = 180,48 J/mol.K

B.2 Nilai Panas Reaksi Pembentukan Tabel LB.3 Nilai panas pembentukan Komponen

ΔHf (kJ/kmol)

Phenol

-158,1552

NaOH

-416,8800

CO2

-393,500

H2SO4

-813,9972

(Reklaitis, 1983)

Tabel LB.4 Nilai panas pembentukan Komponen

ΔHf (kJ/kmol)

SodiumPhenolat

-329,2000

Sodium salisilat

-812,8

Asam salisilat

-585,3000

(NIST.com)


L.B.1 Mixer (M-101) H2O 300 C 300 C NaOH

Mixer (M-101)

T0 C NaOH 50% H2O

Kondisi operasi: -

Suhu feed NaOH (padat) = 300 C

-

Suhu H2O Pelarut = 300 C

-

Panas pelarutan NaOH 50% = 14054.056 kJ/kmol (Perry,R.H,1999)

Persamaan Neraca panas : Qin NaOH + Q in H2O + ∆HS = Qtotal Data Cp zat : Cp NaOH = 3,32996192 kJ/kg.K = m NaOH x Cp NaOH x ∆T

Qin NaOH

= 187,2003 x 3,32996192 x (303-298) = 3.116,8477 kJ/jam = m H2O x Cp H2O x ∆T

Q in H2O

= 187,2003 x 40184 x (303-298) = 3.916,2304 kJ/jam Q in impurities

= m H2O x Cp impurities x ∆T = 6,1884 x 50,88 x (303-298) = 1.574,329 kJ/jam

∆HS

=

m NaOH x 14,054,056 BM NaOH

=

187,2003 x 14,054,056 39,99

= 65,789,5373 kJ/jam


Qtotal

= 74.396,9443 kJ/jam = { (m NaOH x Cp NaOH) + (m H2O x Cp H2O) } x ∆T

∆T

= 52,8907 0 C

T

= 82,8907 0 C

Tabel LB,6 Neraca energi pada tangki pencampuran (M-101) Komponen

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Umpan

3.116,8477

-

Produk

-

74.396,9443

65.789,5373

-

Panas Pengenceran H2O

3.916,2304

Impurities

1.574,329

Total

74.396,9443

74.396,9443

L.B.2 Heater (E-101)

Steam 250 C

Phenol NaOH 50%

Phenol NaOH 50% T = 30 C P = 1 atm

T = 90 C P = 1 atm

Kondensat 250 C

Panas masuk (Qi), 303

303

298

298

Qi = NPhenol ∫ CpPhenol ⋅ dT + NNaOH Qi

∫ Cp

NaOH

⋅ dT

= (3.191,9487 + 74.396,9443) kJ

= 77,588.8930 kJ/jam Panas keluar (Qo), 363

363

298

298

Qo = NPhenol ∫ CpPhenol ⋅ dT + NNaOH Qo

∫ Cp

NaOH

⋅ dT

= (41.495,3327 + 91.430,0152) kJ = 132.925,3479 kJ/jam


dQ/dt = Qo – Qi = (132.925,3479 kJ - 77,588.8930 kJ) = 55.336,4549 kJ/jam Sebagai media pemanas digunakan uap yang masuk sebagai saturated steam pada suhu 2500C dan tekanan 39,77 atm dan keluar sebagai kondensat pada suhu 2500 C dan tekanan 39,77 atm. Panas laten steam (HVL) pada 2500C = 1.714,7 kJ/kg

(Reklaitis, 1983)

Steam yang dibutuhkan (m), = (dQ/dt) / λ (2500C)

m

= 55.336,4549 kJ/jam / (1.714,7)kJ/kg = 32.,2718 kg/jam Tabel LB.7 Neraca Energi pada Heater (HE-101) Komponen

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Umpan

77,588.8930

-

Produk

-

132.925,3479

Steam

55.336,4549

-

Total

132.925,3479

132.925,3479

L.B.3 Reaktor I (R-101) Air Pendingin 30oC, 1 atm

Phenol 90oC, 1 atm NaOH 50%

Air Phenol Sodium phenolate 90oC, 1 atm

o

90 C, 1 atm

Air Pendingin Bekas 50oC, 1 atm

Pada reaktor (R-101) 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-101) ini, Panas masuk (Qi), Qi Qi

363

363

298

298

= NPhenol ∫ CpPhenol ⋅ dT + NNaOH

∫ Cp

NaOH

⋅ dT

= (41.495,3327 + 91.430,0152) kJ = 132.925,3479 kJ/jam 363

Qo

= Nphenol

∫ Cp phenol ⋅ dT + Nair

298

Qo

363

∫ Cp air ⋅ dT + NSdm phenolate

298

363

∫ Cp

Sdm phenolate

⋅ dT

298

=(0,0473 kmol/jam x 8775,6500 kJ/kmol) + (4,6812 kmol/jam x 9986,6 kJ/kmol + (15,0812 kmol x 74.035,4837 kJ/kmol ) = 121.199,4889 kJ/jam

ΔHr(298)

= (ΔHofSdm phenolate + ΔHofair) – (ΔHofPhenol + ΔHofNaOH) = {(-329,2) + (-286,0450)} – {(-416,88) + (-158,1552)} = -40,2098 kJ/kmol

r

= 4,6812 kmol/jam

dQ/dt = r . ΔHr(453) + Qo – Qi = [4,6812 kmol/jam (-40,2098 kJ/kmol)] + (121.199,4889 kJ/jam – 132,925,3479 kJ/jam) = -11.914,0883 kJ/jam (melepas panas)

Oleh karena itu dibutuhkan air pendingin (m) sebagai sistem penerima panas yang dilepaskan oleh reaksi di dalam reaktor (R-101), Qair pendingin

= - (dQ/dt) = - (-11.914,0883 kJ/jam) = 11.914,0883 kJ

m

= 11.914,0883 kJ/jam / (H(50 C) – H(30 C)) = 11.914,0883 kJ/jam / [(209,3 –125,7)]kJ/kg = 142,5130 kg/jam


Tabel LB.8 Neraca Energi pada Reaktor I (R-101) Komponen

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Umpan

132.925,3479

Produk

-

121.508,0257

Panas Reaksi

188,2293

-

Air pendingin

-

11.914,.0883

133.113,5772

133.113,5772

Total

L.B.4 Evaporator I (FE-101)

Air 109,0576 C 1 atm

FE-101 109,0576 C 1 atm

Sodium Phenolat 90 C 1 atm phenol Air

109,0576 CSodium Phenolat 1 atm phenol Air

Steam 250 C

Kondensat 250 C

Panas Masuk

Tabel LB. 9 Panas masuk Evaporator Komponen

N (kmol/jam)

298∫

363

cp dT (kJ/kmol)

Q (kJ/jam)

Phenol

0,0473

8.775,6500

414,9533

sodium phenolate

4,6812

9.986,6000

46.749,0519

15,0812

4.909,1258

74035.4837

0,0933

3.307,2000

308,5368

19.9030

26,978.5758

121,508.0257

Air Impuritis Total

Titik didih campuran Tb larutan = Tb pelarut + ΔTb campuran


 G  1000 ΔTb campuran =  1  x kB  BM1  P

dimana:

G1

= Berat zat terlarut (massa Phenol + Sodium phenolate). kg

P

= Berat pelarut (air), kg

kb

= Konstanta air = 0,52

BM = Berat molekul zat terlarut = (BM phenol x % mol phenol) + (BM Sodium phenolat x % mol sodium phenolate)

 G  1000 x kB ∆Tbcampuran =  1   BM 1  P 1000  547,9489  = × 0,52 ×  115,8831  271,4615 = 9,0576 0 C

Tblaru tan = Tb pelarut + ∆Tbcampuran = 100 0 C + 9,0576 0 C = 109,0576 0 C = 382,0576 K

Panas Keluar 382,0576  bp Panas keluar = ∑ N senyawa  ∫ Cpl dT + ∆H vl + ∫ Cpg dT  298 bp

  

Tabel LB.10 Panas keluar 298∫

bp

cpl dT

bp∫

ΔHvl

382,0576

Komponen N (kmol/jam)

(kJ/kmol)

(J/mol)

Air

5.671,385368

40.656,2 308,0196

14,3271

cpg dT

(kJ/kmol)

Qout (kJ/jam) 668.154,6203

382,0576  Panas keluar = ∑ N Senyawa  ∫ Cpl dT   298 


Tabel LB. 11 Panas keluar Evaporator Komponen

298∫

N (kmol/jam)

382,0576

cp dT (kJ/kmol)

Q (kJ/jam)

Phenol

0,0473

15.013,1294

709,8902

sodium phenolate

4,6812

12.914,6158

60.455,6148

Air

0,7541

6.363,7012

4.798,6110

Impuritis

0,0933

4,276.8527

398,9981

Total

5,5758

38.568,2991

66.363,1141

Total panas keluar

= panas keluar alur 8 + panas keluar alur 9

= 734.517,7344 kJ/jam Maka, selisih panas adalah : T

T

2 2 dQ = N ∫ CpdTout − N ∫ CpdTin dt T1 T1

dQ = 734.517,7344 kJ/jam −121.508,0257 kJ/jam ) dt

dQ = 613.009,7087 kJ/jam dt

dQ/dt. λ (2500 C ) 613.009,7087 kJ/jam = ( 1.714,7) kJ/kg = 357,5026 kg/jam

m=

Tabel LB.12 Neraca Energi pada Evaporator I Komponen

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Umpan

121,508.0257

-

Produk

-

734.517,7344

613.009,7087

-

734.517,7344

734.517,7344

Steam Total


LB.5 Water Condenser (E-102)

Air Pendingin 30 C

Air T = 109,0576 C P = 1 atm

Air T = 100 C P = 1 atm

Air Pendingin Bekas 50 C

Panas Masuk Panas masuk = 668.154,6203 kJ/jam

Panas Keluar Asumsi suhu keluar kondensor 100 oC Panas keluar = N senyawa [∆H vl ] Tabel LB.13 Panas keluar Komponen

N (kmol/jam)

Air

ΔHvl (Kj/kmol)

14,3271

40.656,2000

Qout (kJ/jam) 582.486,8768

Maka, selisih panas adalah : T

T


dQ = (582.486,8768) − (668.154,6203 ) dt

dQ = -85.667,7436 kJ/jam dt

Tanda Q negatif, berarti sistem melepas panas sebesar 85.667,7436 kJ/jam, Maka untuk menyerap panas ini digunakan air pendingin, Data air pendingin yang digunakan: T masuk

= 30oC

T keluar

= 50oC


Air pendingin yang diperlukan adalah: dQ/dt. Air pendingin masuk - Air pendingin keluar 85667,7436 kJ/jam = 83,6 kJ/kg = 1.024,7338 kg/jam

m=

Tabel LB.14 Neraca panas Water Condenser (E-301) Komponen

Masuk (kJ/jam)

Umpan

Keluar (kJ/jam) -

668.154,6203 -

Produk

582.486,8768

Air Pendingin

85.667,7435

Total

668.154,6203

668.154,6203

LB.7 Reaktor II (R-201) Air Pendingin 30oC, 1 atm

Phenol Sodium Phenolate H2O

P I

L C

R-201

109,0576 C 7 atm

Phenol Sodium Phenolate H2O Sodium salisilat CO2

180oC, 7 atm

CO2


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, Panas masuk (Qi), 453

Qi

= Qout dari Evaporator (FE-101) + NCO2 ∫ CpCO 2 ⋅dT 298

Qi

= 65.964,1159 kJ + 281,702.7950


= 347.975,4478 453

Qo

=

NPhenol ∫ CpPhenol ⋅ dT

453

+

NSdm

Phenolate

298

∫ Cp

Sdm Phenolate

⋅ dT +

298

453

453

453

298

298

298

NH2O ∫ CpH 2 O ⋅ dT + NCO2 ∫ CpCO 2 ⋅dT + NSdm salisilat ∫ CpSdm salisilat ⋅ dT + 453

Nimpuritis ∫ Cp impuritis ⋅ dT 298

Qo

=( 1.389,3253 + 2.229,5702 + 37.000,0985 + 128.334,0820 + 229.465,7805 + 7.886,4) = 406.305,2565 kJ/jam

ΔHr(298)

= (ΔHofSdm salisilat) – (ΔHofSdm phenolate + ΔHofCO2) = (-812,8000) – (-329,2000 + (-393,5)) = -90,1000 kJ/kmol

r

= 4,5876 kmol/jam

dQ/dt = r . ΔHr(453) + Qo – Qi = [4,5876 kmol/jam (-90,1000 kJ/kmol)] + (347.975,4478 kJ/jam – 406.305,2565 kJ/jam) = -58.743,1473 kJ/jam (melepas panas) Oleh karena itu dibutuhkan air pendingin (m) sebagai sistem penerima panas yang dilepaskan oleh reaksi di dalam reaktor (R-201), Qair pendingin

= - (dQ/dt) = - (-58.743,1473 kJ/jam) = 58.743,1473 kJ/jam

m

= 58.743,1473 kJ / (H(50 C) – H(30 C)) = 58.743,1473 kJjam / [(209,3 –125,7)]kJ/kg = 702,6692 kg/jam


Tabel LB.16 Neraca Energi pada Reaktor II (R-201) Komponen

Masuk (kJ/jam)

Umpan

Keluar (kJ/jam) -

406.305,2565 -

Produk Panas Reaksi

347.975,4478

413,3386

Air pendingin

58.743,1473

Total

406.718,5951

406.718,5951

LB.8 Tangki pencuci (WT-201) H2O Phenol Sodium phenolate Sodium salisilat H2O

Phenol Sodium phenolate Sodium salisilat H2O

WT-201

Panas masuk (Qi), 453

Qi

453

= NPhenol ∫ CpPhenol ⋅ dT

+ NSdm

Phenolate

298

salisilat

Qi

∫ Cp

Sdm Phenolate

⋅ dT + NSdm

298

453

303

453

298

298

298

∫ CpSdm salisilat ⋅ dT +NH2O ∫ CpH 2 O ⋅ dT + Nimpuritis ∫ Cp impuritis ⋅ dT

= (0,0473 x 29.382,1784) + (0,0936 x 23814,2 ) +

(4,5876 x 27.974,4 +

(106,0242 x 385,9236) + (0.0933 x 84.534,1604) = (1.389,3253 + 2.229,5702 + + 128.34,0820 + 40.917,2481 + 7.886,4) = 180.756,6256 kJ/jam Panas keluar (Qo), 307.9988

Qo

=

NPhenol

∫ CpPhenol ⋅ dT

307.9988

+

NSdm

∫ Cp

Phenolate

298

NH2O Qo

307.9988

307.9988

453

298

298

298

∫ CpH 2 O ⋅ dT +NSdmsalisilat

Sdm Phenolate

⋅ dT +

298

∫ CpSdm salisilat ⋅ dT + Nimpuritis ∫ Cp impuritis ⋅ dT

= (156,2080 + 281,9327 + 156.204,0332 + 16.228,0517)


= 172.963,2613 kJ/jam dQ/dt = Qo – Qi = (172.963,2613 kJ/jam –172.963,2613 kJ/jam) = 0 kJ/jam

Tabel LB.17 Neraca Energi pada Tangki pencuci Komponen

Masuk (kJ/jam)

Umpan

Keluar (kJ/jam) -

172.870,2256 -

Produk Total

172.870,2256 172.870,2256

172.870,2256

LB.9 Heater (E-201)

Steam 250 C

Phenol Sodium Phenolate H2O Sodium salisilat

T = 44,60 C P = 1 atm

T = 60 C P = 1 atm


Kondensat 250 C

Panas masuk (Qi), 317,6

Qi

=

NPhenol

∫ CpPhenol ⋅ dT

317,6

+

NSdm

Phenolate

298

NH2O Qi

317,6

317,6

298

298

∫ CpH 2 O ⋅ dT + NSdm salisilat

∫ Cp

Sdm Phenolate

⋅ dT +

298

∫ Cp

Sdm salisilat

⋅ dT

= (0,0473 x 3303,5677) + (0,0019 x 3011,3440) + (2,1205 x 1473,2863) + (4,5876 x 3537,4080) = (156,2080 + 5,6387 + 3.124,0807 + 16.228,0517) kJ/jam = 19.513,9789 kJ/jam


Panas keluar (Qo), 333

Qo

=

333


+

NSdm

Phenolate

298

333

333

298

298

∫ Cp

Sdm Phenolate

⋅ dT +

298

NH2O ∫ CpH 2 O ⋅ dT + NSdm salisilat ∫ CpSdm salisilat ⋅ dT Qo

= (0,0473 x 5,989,1701) + (0,0019 x 5,377,4) + (2.2105 x 2.633,6824) + (4,5876 x 6,316,8) = (283,1957 + 10,0690 + 5.584,6824 + 28,978,6637) kJ/jam = 34.856,6107 kJ/jam

dQ/dt = Qo – Qi = (34.856,6107 kJ/jam – 19.513,9789 kJ/jam) = 15.342,6318 kJ/jam Steam yang dibutuhkan (m), = (dQ/dt) / λ (2500C)

m

= 15.342,6318 kJ/jam / (1.714,7)kJ/kg = 8,9477 kg/jam Tabel LB.18 Neraca Energi pada Heater Komponen

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Umpan

19.513,9789

-

Produk

-

34.856,6107

15.342,6318 34.856,6107

34.856,6107

Steam Total

LB.10 Cooler (E-302) Air pendingin 30

H2O Sodium salisilat

T = 102,2395 C P = 1 atm

T = 60 C P = 1 atm

H2O Sodium salisilat

Air pendingin bekas 50 C


Panas masuk = panas produk bawah evaporator II = 15.510,1193 kJ/jam 333

333

298

298

= NSdm phenolate ∫ CpSdm phenolate ⋅ dT + NH2O ∫ CpH 2 O ⋅ dT +

Qo

333

NSdm salisilat ∫ CpSdm salisilat ⋅ dT 298

= (0,0018 x 5377,4) + (0,5108 x 2,633,6824) + (0,7906 x 6,316,8000) = (9,8676 + 1345,1621 + 4,993,978) = 6.349,0081 kJ/jam

Maka : dQ/dT = Qout – Qin = (6349,0081 kJ/jam – 15.510,1193) kJ/jam = -9.161,1112 kJ/jam Air pendingin yang dibutuhkan adalah :

Qc H(50°C) − H(30°C) 9.161,1113 kJ/jam kJ/jam kJ/jam = (209,3 - 125,7) kJ/kg = 109,5827 kg/jam

m=

Tabel LB,19 Neraca energi Cooler (E-302) Komponen Umpan Produk Air Pendingin Total

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam) -

15.510,1193 -

6.349,0081

-

9.161,1112

15.510,1193

15.510,1193


LB.11 Reaktor III (R-301) Air Pendingin 30oC, 1 atm


H2SO4 H2O

P I

Phenol Sodium Phenolate H2O Sodium salisilat Asam salisilat Na2SO4

L C

R-301

60 oC

60oC, 1 atm


Panas masuk (Qi) 333

333

298

298

Qi = NPhenol ∫ CpPhenol ⋅ dT + NSdm Phenolate

∫ Cp

Sdm Phenolate

⋅ dT +

333

333

333

298

298

298

NH2O ∫ CpH2O ⋅ dT + NSdm salisilat ∫ CpSdm salisilat ⋅ dT + NH2SO4 ∫ CpH2SO4 ⋅ dT Qi

= (0,0473 x 5,989,1701) + (0,0019 x 5,377,4) + (2,1205 x 2,633,6824) + (4,5876 x 6,316,8 + 5,6571 x 7,587,8091) = (283,1957 + 10,0690 + 5.584,6824 + 28,978,6637 + 42,924,6792) kJ/jam = 77.781,2899 kJ/jam

Panas keluar (Qo), 333

Qo

=


333

+

NSdm

Phenolate

298

NSdm

salisilat

Qo

⋅ dT +

∫ Cp

Sdm salisilat

⋅ dT +

Nasam

298

298

salisilat

Sdm Phenolate

333

333

NH2O ∫ CpH2O ⋅ dT +

∫ Cp

298

333

333

298

298

∫ Cpasam salisilat ⋅ dT + NNa2SO4 ∫ CpNa 2SO4 ⋅ dT

= (0,0473 x 5989,1701) + (0,0019 x 5377,4) + (0,8067 x 6316,8) + (4,5714 x 5.631,5) + (2,2857 x 3,906) + (10,4235 x 2,633,6824 = (283,1957 + 10,0690 + 27.452,2874 + 5.095,8963 + 25.743,9517 + 8.927,9832) kJ/jam = 67.513,3833 kJ/jam


ΔHr(298)

= (ΔHofasam salisilat + ΔHof Na2SO4) – ( ΔHofSdm salisilat + ΔHofH2SO4) = (-585,3 – (0,5 x ,356,3800)) – (-812,8000 – (0,5 x 814)) = -43,69 kJ/kmol

r

= 4,5714 kmol/jam

dQ/dt = r , ΔHr+ Qo – Qi = [4,5714 kmol/jam x (-43,69 kJ/kmol)] + (67.513,3833 kJ/jam – 77.781,2899 kJ/jam) = -10.467,6319 kJ/jam (melepas panas) Oleh karena itu dibutuhkan air pendingin (m) sebagai sistem penerima panas yang dilepaskan oleh reaksi di dalam reaktor (R-301), Qair pendingin

= - (dQ/dt) = - (-10.467,6319 kJ/jam) = 10.467,6319 kJ/jam

m

= 10.467,6319 kJ/jam / (H(50 C) – H(30 C)) = 10.467,6319 kJ/jam kJjam / [(209,3 –125,7)]kJ/kg = 125,2109 kg/jam

Tabel LB,20 Neraca Energi pada Reaktor III (R-301) Komponen

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Umpan

77.781,2899

-

Produk

-

67.513,3833

Panas Reaksi

199,7253

Air pendingin

-

10.467,6319

7.7981,0152

7.7981,0152

Total


LB.12 Evaporator II (FE-301)

Air 102,2395C 1 atm

FE-301 102,2395 C 1 atm Sodium salisilat Sodium Phenolate 30.6621 C Air 1 atm

Sodium salisilat Sodium Phenolate 101.5456Air C 1 atm

Steam 250 C

Kondensat 250 C

Panas Masuk

Tabel LB. 21 Panas masuk Evaporator Komponen

N (kmol/jam)

Sodium Phenolate sodium salisilat Air Total

298∫

303,6621

cp dT (kJ/kmol)

Q (kJ/jam)

0,0018

1.289,5296

1.019,4850

0,7906

535,5655

5.470,8375

10,2151

1.097,7578

2,0144

15,5940

2.922,8529

6.492,3369

Titik didih campuran Tb larutan = Tb pelarut + ΔTb campuran

 G  1000 ΔTb campuran =  1  x kB  BM1  P

dimana:

G1

= Berat zat terlarut (massa Na2SO4 + Sodium salisilat), kg

P

= Berat pelarut (air), kg

kb

= Konstanta air = 0,52

BM = Berat molekul zat terlarut = (BM Na2SO4 x % mol Na2SO4) + (BM Sodium salisilat x % mol sodium salisilat


 G  1000 x kB ∆Tbcampuran =  1   BM 1  P 1000  126,7026  = × 0,52 ×  160,0011  183,8712 = 2,2395 0 C

Tblaru tan = Tb pelarut + ∆Tbcampuran = 100 0 C + 2,2395 0 C = 102,2395 0 C = 375,2395 K

Panas Keluar 375,2395  bp Panas keluar = ∑ N senyawa  ∫ Cpl dT + ∆H vl + ∫ Cpg dT  298 bp

  

Tabel LB,22 Panas keluar 298∫

Komponen N (kmol/jam) Air

Panas keluar = ∑

bp

(kJ/kmol)

375,2395

cpg dT

(kJ/kmol)

(J/mol)

5,671,3854

9,7043

bp∫

ΔHvl

cpl dT

40,656,2

Qout (kJ/jam)

52,5213 450.087,0945

375,2395  N Senyawa  ∫ Cpl dT   298 

Tabel LB, 23 Panas keluar Evaporator Komponen sodium salisilat Sodium Phenolate H2O Total

Total panas keluar

N (kmol/jam)

298∫

375,2395

cp dT (kJ/kmol)

Q (kJ/jam)

0,7906

13940,1860

11020,9263

0,0018

11867,0776

21,7763

0,5108

8746,7205

4467,4167

1,3032

34553,9841

15510,1193

= panas keluar alur 30 + panas keluar alur 31 = 465.597,2138 kJ



T


dQ = 465.597,2138 kJ/jam − 6.492,3369 kJ/jam ) dt

dQ = 459.104,8769 kJ/jam dt

dQ/dt. λ (2500 C ) 459.104,8769 kJ/jam kJ/jam = ( 1.1714,7) kJ/kg = 375,2395 kg/jam

m=

Tabel LB.24 Neraca Energi pada Evaporator II (FE-301) Komponen

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Umpan

6.492,3369

-

Produk

-

465.597,2138

Steam

459.104,8769

Total

465.597,2138

465.597,2138

LB.13 Tangki Pencuci II (WT-301) H2O

Phenol Sodium phenolate Sodium salisilat H2O Na2SO4 Asam salisilat

Phenol Sodium phenolate Sodium salisilat H2O Na2SO4 Asam salisilat

WT-301

Panas masuk = 102.333,0692 kJ/jam


305.1450

Qo = NPhenol

∫ CpPhenol ⋅ dT + NSdm Phenolate

298 305.1450

305.1450

298

298

∫ CpH2O ⋅ dT + NSdm salisilat 8 ∫ Cp

NH2O

305.1450

305.1450

298

298

∫ Cp asam salisilat ⋅ dT + NNa2SO4

salisilat

305.1450

∫ Cp

Sdm Phenolate

⋅ dT +

298

⋅ dT + Nasam

Sdm salisilat

∫ CpNa 2SO4 ⋅ dT

= (0,0473 x 940,7968) + (0,000037 x 1097,7578) + (177,7368 x 535,5655) + (0,0161 x 1.289,5296) + (4,5714 x 1.149,6305) + (2,2857 797,3820) = (44,4852 + 0,0411 + 95.189,7092 + 20,8058 + 5.255,4438 + 1.822,5840) = 102.333,0692 kJ/jam

Maka : dQ/dT = QC

= Qout – Qin = (102.333,0692 kJ/jam – 102.333,0692 kJ/jam) = 0 kJ/jam

Tabel LB,25 Neraca energi tangki Pencuci (WT-301) Komponen

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Umpan

102.333,0692

-

Produk

-

102.333,0692

102.333,0692

102.333,0692

Total

LB,14 Water Condenser (E-301) Air Pendingin 30 C

Air T = 102,2395 C P = 1 atm

Air T = 100 C P = 1 atm

Air Pendingin Bekas 50 C

Panas Masuk Panas masuk = 450.087,0944 kJ/jam


Panas Keluar Asumsi suhu keluar kondensor 100 oC Panas keluar = N senyawa [∆H vl ] Tabel LB,26 Panas keluar Komponen

N (kmol/jam)

Air

ΔHvl (Kj/kmol)

9,7043

40,656,2000

Qout (kJ/jam) 394.540,5095


T


dQ = (394.540,5095) − (450.087,0944) dt

dQ = -55.546,5849 kJ/jam dt Tanda Q negatif, berarti sistem melepas panas sebesar -55.546,5849 kJ/jam, Maka

untuk menyerap panas ini digunakan air pendingin, Data air pendingin yang digunakan: T masuk

= 30oC

T keluar

= 50oC

Air pendingin yang diperlukan adalah: dQ/dt. Air pendingin masuk - Air pendingin keluar - 55.546,5849 kJ/jam = 83,6 kJ/kg = 664,4328 kg/jam

m=

Tabel LB,27 Neraca panas Water Condenser (E-301) Komponen Umpan Produk Air Pendingin Total

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam) -

450.087,0944 -

394.540,5095

-

55.546,5849

450.087,0944

450.087,0944


LB.15 Cooler (E-104) Air pendingin 30

H2O CO2

H2O T = 40 C CO2 P = 7 atm

T = 180 C P = 7 atm

Air pendingin bekas 50 C

Panas masuk = 83.425,7249 kJ/jam 313

Qo = NCO2

∫ Cp CO2 ⋅ dT +

298

313

NH2O ∫ CpH2O ⋅ dT 298

= (7,7823 x 563.0523) + (0,7541 x 41.834,4201) = 35.927,4852 kJ/jam Maka : dQ/dT = Qout – Qin = (35.927,4852 kJ/jam – 83.425,7249) kJ/jam = -47.498,2397 kJ/jam

Air pendingin yang dibutuhkan adalah :

Qc H(50°C) − H(30°C) 47.498,2397 kJ/jam = (209,3 - 125,7) kJ/kg = 568,1608kg/jam

m=

Tabel LB.28 Neraca energi Cooler (E-104) Komponen Umpan Produk Air Pendingin Total

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam) -

83.425,7249 -

35.927,4852

-

47.498,2397

83.425,7249

83.425,7249


LB.16 ROTARY DRYER (DD-301) Steam 2500C

Air

Phenol Sodium Phenolate H2O Sodium salisilat Asam salisilat

Phenol Sodium Phenolate H2O Sodium salisilat Asam salisilat

Kondensat 1000C 305,145

Qi

=

NPhenol

305,145

∫ CpPhenol ⋅ dT

+

∫ CpH2O ⋅ dT +

NH2O

298

298

305,145

∫ Cp

salisilat 8

NSdm

305,145 Sdm salisilat

⋅ dT +

Nasam

∫ Cp

salisilat

298

⋅ dT

asam salisilat

+

298

305,145

∫ CpNa 2SO4 ⋅ dT

NNa2SO4

298

= (0,000018 x 940,7969) + (0,0710 x 535,5655) + (0,000006 x 1.289,5296) + (4,5714 x 1,149,6305) + (0,0457 x 797,3820) = (0,0178 + 38,0112 + 0,0083 + 0,0178 + 5255,4438 + 36,4517) = 5.329,9328 kJ/jam Pada alur 33 308

Qo


=

308

+

298

NH2O ∫ CpH2O ⋅ dT + 308

303

salisilat 8

∫ CpSdm salisilat ⋅ dT +

NSdm

298

Nasam

298

salisilat

∫ Cp

asam salisilat

⋅ dT

+

298

308

NNa2SO4 ∫ CpNa 2SO4 ⋅ dT 298

= (0,000018 x 13.312,5803) + (0,0348 x 5.685,4112) + (0,000006 x 13.536) + (4,5714 x 12.067,5) + (0,0457x 8.370) = (0,2518 + 674,7716 + 0,0874 + 197,7227+ 382,6279) = 55.746,3005 kJ/jam Pada alur 34


373

Qo = NAir,

∫

CpldT + ∆HvlAir

298

= 0,0348 x (5.685,4112 + 40656,2) = 1.611,6319 kJ/jam dQ/dT = QC

= QOut - QIn = ((55.746,3005 + 1.611,6319 )– 5.293,4811)) kJ/jam

= 52.027,9996 kJ/jam Steam yang dibutuhkan adalah : = (dQ/dt) / ∆H steam

m

= 52.027,9996 kJ/jam / (1.714,7)kJ/kg = 30,3636 kg/jam Tabel LB.29 Neraca energi Rotary Dryer (DD-301) Komponen Masuk (kJ/jam) Umpan Produk Steam Total

Keluar (kJ/jam) -

5.329,9328 -

57.357,9324

52.027,9996 57.357,9324

57.357,9324


LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN C.1 Gudang Penyimpanan NaOH (TK-101) Fungsi

: Tempat penyimpanan NaOH selama 30hari

Bentuk

: Segi empat beraturan

Bahan konstruksi

: Beton

Kapasitas NaOH : 193,3887 kg/jam Kondisi penyimpanan : Temperatur = 300C Tekanan Kapasitas Gudang

= 1 atm

= 193,3887 kg/jam x 24 jam/hari x 30 hari

= 139.239,8977 kg NaOH dikemas dalam dus berlapis polietilen dengan ukuran : Pxlxt

= 25 cm x 18 cm x 18 cm = 8100 cm3

Setiap dus berisikan 6 package kecil berisikan 1 kg NaOH / package Jumlah dus dalam gudang

=

139.239,8977 10 6 x 1 kg

= 23.207 dus Tinggi gudang (t) Maksimal tumpukan dus = 15 buah Faktor kelonggaran

= 30%

Tinggi gudang yang dibutuhkan = 1,3 x 18 cm x 15 = 351 cm

Panjang gudang (p) Susunan di lantai sebanyak

=

23.207 dus = 1.547 dus 15

Direncanakan dus susunan = 50 dus x 31 dus Faktor kelonggaran

= 25%

Untuk jalan dalam gudang = 5% Panjang gudang yang dibutuhkan = 1,3 x 25 cm x 50 = 1.625 cm


= 16,25 m Lebar gudang (l) Faktor kelonggaran

= 25%

Untuk jalan dalam gudang = 5% lebar gudang yang dibutuhkan = 1,3 x 18 cm x 31 = 726 cm = 7,26 m C.2 Gudang Penyimpanan Phenol (TK-102) Fungsi

: Tempat penyimpanan Phenol selama 30hari

Bentuk


Bahan konstruksi

: Beton

Kapasitas Phenol

: 445,0098 kg/jam

Kondisi penyimpanan : Temperatur = 300C Tekanan Kapasitas Gudang

= 1 atm

= 445,0098 kg/jam x 24 jam/hari x 30 hari = 320.407,0560 kg

Phenol dikemas dalam dus berlapis polietilen dengan ukuran : Pxlxt

= 25 cm x 18 cm x 18 cm = 8100 cm3

Setiap dus berisikan 6 package kecil berisikan 1 kg Phenol / package Jumlah dus dalam gudang

=

320.407,0560 kg 6 x 1 kg

= 53.402 dus Tinggi gudang (t) Maksimal tumpukan dus = 15 buah Faktor kelonggaran

= 30%



=

53.402 dus = 3561 dus 15

Direncanakan dus susunan = 70 dus x 51 dus Faktor kelonggaran

= 25%


Untuk jalan dalam gudang = 5% Panjang gudang yang dibutuhkan = 1,3 x 25 cm x 70 = 2.275 cm = 22.75 m Lebar gudang (l) Faktor kelonggaran

= 25%

Untuk jalan dalam gudang = 5% lebar gudang yang dibutuhkan

= 1,3 x 18 cm x 21 = 1.193,4 cm

= 11,934 m

C.3 Tangki Penyimpanan Karbon dioksida (TK-103) Fungsi

: Tempat menyimpan Karbon dioksida umpan

Bentuk

: Silinder horizontal dengan alas dan tutup hemispherical

Bahan konstruksi

: Low alloy steel SA-318

Jumlah

: 2 unit

Kebutuhan perancangan : 2 hari Kondisi operasi : Temperatur

= 40 °C

Tekanan

= 7 atm

Laju massa Faktor keamanan

= 544,2729 kg/jam = 20 %

Perhitungan: A.Volume Tangki Kebutuhan larutan Karbon dioksida per jam = 544,2729 kg/jam Total massa bahan dalam tangki

= 544,2729 kg//jam×24 jam/hari×2 hari

= 26.125,0996 kg Direncanakan 2 buah tangki, sehingga: Total massa bahan dalam tangki = Densitas Bahan dalam tangki

26.125,0996 = 13.062,5498 kg 2

= 0,0120 kg/liter = 11,9946 kg/m3

13.062,5498 kg = 1.089.039,1945 L 0,0120 = 1089,0392 m3 Faktor kelonggaran = 20 % (Perry dan Green, 1999) Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 1.089.039,1945

Total volume bahan dalam tangki

=


= 1,2 x 1.089.039,1945 = 1306847,0334 liter = 1306,8470 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 5 : 4 1 Volume silinder (Vs) = π Dt2 Hs 4 5 = 16 π Dt3

Vs Tinggi head (Hh) = 1/4 × Dt

(Brownell dan Young, 1959) = π/12 × D3 = π/12 × (1/4 × D)3 (Brownell dan Young, 1959)

Volume tutup (Vh) ellipsoidal

Vt = Vs + 2 Vh Vt = (5π/16 × D3) + (π/48 × D3) Vt = 16π/48 × D3 48 Vt 3 48 × 1.597.836,9261 Diameter tangki (D) = 3 = = 107,6627 dm 16π 16 π = 10,7663 m = 423,8682 in = 5 /4 × D

Tinggi silinder (Hs)

Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/4 × D Tinggi Tangki (HT) = Hs + 2Hh

= 5/4 × 10,7663 m = 13,4578 m = 1/4 x 10,7663 m = 2,6916 m

= 18,8410 m

B. Tekanan Desain Tinggi silinder (Hs)

= 18,8410 m

Tinggi bahan dalam tangki

=

volume bahan dalam tangki × tinggi tangki volume tangki

1089,0392 × 18,8410 m 1.306,8470 = 15,7008 m =

Tekanan hidrostatis

= Densitas bahan × g × tinggi bahan dalam tangki = 11,9946 × 9,8 × 15,7008 = 1846.8128 kPa = 0,0182 atm

Tekanan operasi

= 7 atm

Faktor keamanan tekanan P desain

= 20 % = (1 + 0,2) × (7 atm + 0,0182 atm)


= 8,4219 atm = 123,7678 psia C. Tebal dinding tangki (bagian silinder) Faktor korosi (C) 

: 0,0042 in/tahun

Allowable working stress (S) : 22.500 lb/in2 Efisiensi sambungan (E)



(Chuse,1954) (Brownell, 1959)

: 0,9

Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun

Tebal silinder (d) = dimana : d P R S E

P×D + (C × A ) 4SE − 0,4P

(Brownell, 1959)

tebal dinding tangki bagian silinder (in) tekanan desain (psi) jari-jari dalam tangki (in) = D/2 stress yang diizinkan efisiensi pengelasan 123,7678 × 211,9341 dh = + (0,0042 × 10) (4 × 22.500 × 0,90) − (0,4 × 123,7678 ) = 1,3421 in = 0,0341 m Dipilih tebal silinder standar = 1 ½ in D.

= = = = =

Tebal dinding head (tutup tangki)

Faktor korosi (C)

: 0,042 in/tahun

Allowable working stress (S)

: 22.500 lb/in2

Efisiensi sambungan (E)

: 0,9

Umur alat (A) direncanakan

:10 tahun

Tebal head (dh) = dimana : dh P Di S E

P × Di + (C × A ) 4SE − 0,4P

(Chuse, 1954) (Brownell, 1959)

(Brownell, 1959)

= = = = =

tebal dinding head (tutup tangki) (in) tekanan desain (psi) diameter tangki (in) stress yang diizinkan efisiensi pengelasan 123,7678 × 211,9341 dh = + (0,0042 × 10) (4 × 22.500 × 0,90) − (0,4 × 123,7678 ) = 1,3421 in = 0,0341 m Dipilih tebal silinder standar = 1 ½ in C.4 Tangki Penyimpanan Asam Sulfat (TK-104) Fungsi

: Penyimpanan bahan baku asam sulfat


Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-285 grade C

Jumlah

: 1 unit : 300C

Kondisi Penyimpanan : Temperatur Tekanan

: 1 atm = 14,696 psia

Laju massa asam sulfat

= 224,1824 kg/jam

Densitas asam sulfat

= 1840 kg/m3

Kebutuhan perancangan

= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 %

Perhitungan : a. Volume bahan, 224,1824

=

Vl

kg jam x 24 x30hari jam hari 1840 kg/m3

= 87,7236 m3 Faktor kelonggaran 20% = (1 + 0,2) x 87,7236 m3

Volume tangki, Vt

= 105,2683 m3 b Diameter dan tinggi Tangki - Volume tangki (Vt) : Vt =

105,2683 m3 =

Asumsi: Dt : Ht = 1: 2

1 πDt 3 2

Dt = 4,0626 meter = 159.9428 in Ht = 8.1251 meter c. Tebal shell tangki (Perry,1997) di mana: t = tebal shell (in)


P = tekanan desain (psia) D = diameter dalam tangki (in) S = allowable stress = 13700 psia

(Peters et.al., 2004)

E = joint efficiency = 0,85


C = faktor korosi

= 0,0125 in/tahun


n = umur tangki

= 10 tahun

Volume bahan

= 87,7236 m3

Volume tangki

= 105,2683 m3

Tinggi bahan dalam tangki =

87,7236 m3 x8,1251 m = 6,7709 meter 105,2683 m3

Tekanan Hidrosatatik : =ρxgxh

PHidrostatik

= 1840 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 6,7709 meter = 126,985 kPa = 18,6617 psia Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesain

= 1,2 x (14,696 psia + 18,6617 psia) = 39,1666 psia

Tebal shell tangki:

t=

39,1666 psia x 159,9428 in + (10 tahun x 0,0125 in/tahun) 2 (13700 psia x 0,85 ) - ( 0,6 x 39,1666 psia)

t = 0,3945 in Maka tebal shell yang dibutuhkan

= 0,3945 in = 1,0021 cm

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in

(Brownell,1959)

d. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in

(Brownell,1959)

C.5 Tangki Penyimpanan Natrium Sulfat (TK-402) Fungsi

: Penyimpanan Produk samping natrium sulfat

Bentuk



Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-285 grade C

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Penyimpanan : Temperatur Tekanan

: 300C : 1 atm = 14,696 psia

Tabel LC.1 Komposisi bahan masuk ke gudang penyimpanan Natrium sulfat Bahan

Laju alir (kg/jam)

Natrium Sulfat

Volume (m3/jam)

318,2720

1464

0,2174

62,5990

1000

0,0626

380,8710

1208,4896

0,2800

Air Total

ρ (kg/m3)

Perhitungan : a. Volume bahan, kg jam x 24 x7hari jam hari 1360,2638 kg/m3

380,8710

Vl

=


Volume tangki, Vt

= 56,4476 m3 b Diameter dan tinggi Tangki - Volume tangki (Vt) : Vt =

56,4476 m3 =

Asumsi: Dt : Ht = 1: 2

1 πDt 3 2

Dt = 3,3005 meter = 129,9413 in Ht = 6,6010 meter c. Tebal shell tangki (Perry,1997) di mana: t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia)


D = diameter dalam tangki (in) S = allowable stress = 13700 psia




C = faktor korosi

= 0,0125 in/tahun


n = umur tangki

= 10 tahun

Volume bahan Volume tangki

= 47,0396 m3 = 56,4476 m3

Tinggi bahan dalam tangki =

47,0396 m3 x6,6010 m = 5,5009 meter 56,4476 m3 m3


PHidrostatik

= 1208,4896 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 5,5009 meter = 73,329 kPa = 10,7765 psia Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesain

= 1,2 x (14,696 psia + 10,7765 psia) = 30,5670 psia

Tebal shell tangki:

t=


t = 0,2958 in Maka tebal shell yang dibutuhkan 0,2958 in = 0,7514 cm Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in (Brownell,1959) d. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in

(Brownell,1959)

C.6 Gudang Produk Asam salisilat (TK-401) Fungsi

: Tempat penyimpanan Asam salisilat selama 7hari

Bentuk


Bahan konstruksi

: Beton

Kapasitas Asam salisilat : 445,0098 kg/jam Kondisi penyimpanan : Temperatur = 300C Tekanan

= 1 atm


Tabel LC.2 Komposisi bahan masuk ke gudang Produk Bahan

Laju alir (kg/jam)

Sodium salisilat As.salisilat Phenol Air Na2SO4 Total Kapasitas Gudang

ρ (kg/m3)

0,0010 631,3131 0,0018 2,1363 6,4953

Volume (m3/jam)

320,0000 1443,0000 1070,0000 1000,0000 1464,0000

0,000003 0,4375 0,0000 0,0021 0,0044

639,9476 1441,0691 = 639,9476kg/jam x 24 jam/hari x 7 hari

0,444103

= 107.511,1632 kg Asam Salisilat dikemas dalam dus berlapis polietilen dengan ukuran : Pxlxt = 25 cm x 18 cm x 18 cm = 8100 cm3 Setiap dus berisikan 6 package kecil berisikan 1 kg Asam Salisilat / package

107.511,1632 kg kg 6 x 1 kg = 17.919 dus

Jumlah dus dalam gudang

=

Tinggi gudang (t) Maksimal tumpukan dus = 15 buah Faktor kelonggaran

= 30%



=

17.919 dus = 1.195 dus 15

Direncanakan dus susunan = 40 dus x 30 dus Faktor kelonggaran = 25% Untuk jalan dalam gudang = 5% Panjang gudang yang dibutuhkan = 1,3 x 25 cm x 40 = 1.300 cm = 13 m Lebar gudang (l) Faktor kelonggaran

= 25%

Untuk jalan dalam gudang = 5% lebar gudang yang dibutuhkan

= 1,3 x 18 cm x 30 = 702 cm = 7,02 m


C.7 Mixer (M-101) Fungsi

: Tempat mencampur NaOH dan air hingga komposisi NaOH 50%

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas datar dam tutup elipsoidal

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi

: Temperatur

= 80°C

Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia

Tabel LC.3 Komposisi bahan masuk ke tangki pencampur (M-101) Bahan

Laju alir (kg/jam)

NaOh Air Impuritis

ρ (kg/m3)

187,2003 187,2003 6,1884

2130 1000 2130

Volume (m3/jam) 0,0879 0,1872 0,0029

Laju massa = 380,5891 kg/jam ρ Camp = = 1.369,0591 kg/m3 Waktu tinggal

= 1 jam

Faktor Keamanan

= 20%

Perhitungan : a. Volume bahan, Vl

=

380,5891 kg = 0,2780 m3 1.369,0591kg/m3

Faktor kelonggaran 20% Volume tiap tangki, Vt

= (1 + 0,2) x 0,2780 m3 = 0,3336 m3

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

Asumsi: Ds : Hs = 1: 1

- Volume tutup tangki (Ve) Asumsi: Ds : He = 3 : 1

- Volume tangki (V)


Vt = Vs + Ve

Ds = 0,7518 meter = 29,5992in Hs 0,7518 meter c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 0,7518 m

1 x DS = 0,1880 m 3

Tinggi head, He =

Jadi total tinggi tangki, Ht = Hs + He = 0,9398 m d. Tebal shell tangki (Perry&Green,1999) di mana: t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) D = diameter dalam tangki (in) S = allowable stress = 13700 psia




C = faktor korosi

= 0,0125 in/tahun


n = umur tangki

= 10 tahun

Volume larutan = 0,2751 m3 Volume tangki = 0,3301 m3

0,2780 m33 x0,9398 meter = 0,7831 meter Tinggi larutan dalam tangki = 0,3336 m3 Tekanan Hidrosatatik : PHidrostatik

=ρxgxh = 1.361,0224kg/m3 x 9,8 m/s2 x 0,7831 meter

= 10.507,3276 kPa = 1,5442 psia Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesain

= 1,2 x (14,696 psia + 1,5442 psia) = 19,4882 psia

Tebal shell tangki:


t=


t = 0,1498 in = 0,3804 cm Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1498 in = 0,3804 cm Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959) e. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

(Brownell,1959)

f. Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk : Turbin impeller daun enam Untuk impeller standar (Geankoplis, 2003), diperoleh : Da/Dt = 1/3 L/Da = 1/4 W/Da = 1/5 J/Dt = 1/12

; Da = 1/3 x 0,5790 m = 0,1930 m ; L = 1/4 x 0,1930 m = 0,0482 m ; W = 1/5 x 0,1930 m = 0,0096 m ; J = 1/12 x 0,5790 m = 0,0161 m

Dimana: Dt = diameter tangki Da = Diameter impeller L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle Kecepatan pengadukan, N = 0,1 putaran/detik Densitas campuran = 1.361,0224 Viskositas campuran μc (pada 30oC): Viskositas larutan pada 30 0C adalah 6,8 cp

Bilangan Reynold, NRe =

=

1.361,0224 x(0,1) x(0,1930) 2 = 745,4886 0,0068 (Geankoplis, 2003)


Berdasarkan fig 3.4-5 Geankoplis (2003), untuk Turbin impeller daun enam (kurv1) dan NRe = 745,4886, maka diperoleh Np = 3,9 P = 3,7 .(0,1)3.( 0,1930)5.( 1.361,0224) = 0,0014 hp Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak = 0,0014 hp / 0,8 = 0,0018 Hp Maka dipilih daya motor dengan tenaga 1/10Hp.

C.8 Mixer (M-201) : Tempat mencampur H2SO4 dan air hingga komposisi H2SO4

Fungsi

60% Bentuk

: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup elipsoidal

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi

: Temperatur Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia

Laju massa ρ Camp

= 30°C

= 378,2125 kg/jam =

= 1.394,1097 kg/m3

Waktu tinggal

= 1 jam

Faktor Keamanan

= 20%

Perhitungan : a. Volume bahan, Vl

=

224,1824 kg = 0,2713 m3 1.394,1097 kg/m3

Faktor kelonggaran 20% Volume tiap tangki, Vt

= (1 + 0,2) x 0,2713 m3 = 0,3256 m3

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


- Volume tutup tangki (Ve)


Asumsi: Ds : He = 3 : 1

- Volume tangki (V) Vt = Vs + Ve

Ds = 0,5919 meter = 23,3027 in Hs = 0,5919 meter c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 0,5919 m Tinggi head, He =

1 x DS = 0,1973 m 3

Jadi total tinggi tangki, Ht = Hs + He = 0,7892m d. Tebal shell tangki (Perry,1997) di mana: t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) D = diameter dalam tangki (in) S = allowable stress = 13700 psia




C = faktor korosi

= 0,0125 in/tahun


n = umur tangki

= 10 tahun

Volume larutan = 0,2713 m3 Volume tangki = 0,3256 m3 Tinggi larutan dalam tangki =

0,2713 m33 x1,1838 meter = 0,.9865 m 0,3256 m3

Tekanan Hidrosatatik : PHidrostatik

=ρxgxh = 1.377,2455 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 0,.9865 m = 13,314 kPa


= 1,9567 psia Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesain

= 1,2 x (14,696 psia + 1,9567 psia) = 19,9832 psia

Tebal shell tangki:

t=


t = 0,1450 in = 0,3683 cm Maka tebal shell yang dibutuhkan

= 0,1450 in = 0,3683 cm


(Brownell,1959)

e. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

(Brownell,1959)

f. Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk : Turbin impeller daun enam Untuk impeller standar (Geankoplis, 2003), diperoleh : Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 x 0,5919 m = 0,1973 m

L/Da = 1/4

; L = 1/4 x 0,1973 m = 0,0482 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,1973 m = 0,0099 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,5919 m = 0,0164 m Dimana: Dt = diameter tangki Da = Diameter impeller L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle Kecepatan pengadukan, N = 0,1 putaran/detik Densitas campuran = 1.361,0224 Viskositas campuran μc Viskositas larutan adalah 2,3 cp


Bilangan Reynold,

1.377,2455 x(0,1) x(0,1937) 2 = = 857,3151 0,0023

NRe =

(Geankoplis, 2003) Berdasarkan fig 3.4-5 Geankoplis (2003), untuk Turbin impeller daun enam (kurva 1) dan NRe = 857,3151, maka diperoleh Np = 4,1 P = 4,1 .(0,1)3.( 0,1937)5.( 1.377,2455) = 0,0017 hp Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak = 0,0017 hp / 0,8 = 0,0021 Hp Maka dipilih daya motor dengan tenaga 1/10 Hp.

C.9 Tangki Pencuci (WT-101) Fungsi

: Tempat untuk pencucian campuran sodium salisilat

Jenis

: Continuous Stirred Tank

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan Konstruksi

: Carbon Steel SA-285 grade C

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi

: Temperatur = 30°C Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia

Tabel LC.5 Komposisi bahan masuk ke tangki pencuci (WT-101) Laju alir (kg/jam)

ρ (kg/m3)

10,8700

898

0,0121

4,4501

1070

0,0042

734,4812

320

2,2953

Air pencuci

1.908,4359

1000

1,9084

Jumlah

2.658,2372

Bahan S.penolat Phenol sodium salisilat

Volume (m3/jam)

8,4185

Laju massa = 2.658,2372 kg/jam ρ Camp

=

=


2.658,2372 kg/jam 4,2200 m3/jam

= 629,9210 kg/m3

= 1 jam


Faktor Keamanan

= 20%

Perhitungan : a. Volume bahan,

2.658,2373 kg 4,22 kg/m3

Vl =


Volume tiap tangki, Vt

= 5,0639 m3 b. Diameter dan tinggi Tangki - Volume shell tangki (Vs) : Asumsi: Ds : Hs = 2: 3

Vs =



Ds = 1,5701 m = 61,8143 in Hs = 2,3551 m c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 1,5701 m Tinggi head, He =

1 x DS = 0,3925 m 4

Jadi total tinggi tangki, Ht = Hs + He = 2,7477 m d. Tebal shell tangki (Perry,1997) di mana:


t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) D = diameter dalam tangki (in) S = allowable stress = 13700 psia




C = faktor korosi

= 0,0125 in/tahun


n = umur tangki

= 10 tahun

Volume larutan = 4,2200 m3 Volume tangki = 5,0639 m3

4,22 m33 x 2,7477 meter = 2,2897meter Tinggi larutan dalam tangki = 5,0639 m 3 Tekanan Hidrosatatik : PHidrostatik

=ρxgxh = 629,9210 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 2,2897 m = 14,1348 kPa = 2,0773 psia

Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesain

= 1,2 x (14,696 psia + 2,0773 psia) = 20,1279 psia

Tebal shell tangki:

t=

20,1279 psia x 61,8143 in + (10 tahun x 0,0125 in/tahun) 2 (13700 psia x 0,85 ) - ( 0,6 x 20,1279 psia )


= 0,1784 in = 0,4533 cm


(Brownell,1959)

e. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

(Brownell,1959)

f. Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk : High efficiency impeller Untuk impeller standar (Geankoplis, 2003), diperoleh : Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 x 1,5701 m = 0,5234 m

L/Da = 1/4

; L = 1/4 x 0,5234 m = 0,1308m


W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,5234 m = 0,1047 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 1,5701 m = 0.1308 m Dimana: Dt = diameter tangki Da = Diameter impeller L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle Kecepatan pengadukan, N = 0,2 putaran/detik Densitas campuran = 629,9210 kg/m3 Viskositas campuran μc Viskositas didekati melalui persamaan berikut (Perry,1997) C=1 Qs =

Solid = 0,5478 total

μc = 16,8288 cP = 0,0168 kg/m s Bilangan Reynold, NRe =

=

629,9210 x(0,2) x(0,5234) 2 = 2.050,5382 0,0168

(Geankoplis, 2003) Berdasarkan fig 3.4-5 Geankoplis (2003), untuk High efficiency impeller (kurva 6) dan NRe = 2.050,5382, maka diperoleh Np = 0,38 P = 0,38.(0,2)3.( 0,5234)5.( 629,9210) = 0,0791 hp Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak = 0,0791 hp / 0,8 = 0,0989 Hp Maka dipilih daya motor dengan tenaga 1/8 Hp.

C.10 Tangki Pencuci (WT-301) Fungsi

: Tempat untuk pencucian asam salisilat


Jenis

: Continuous Stirred Tank

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi


= 1 atm = 14,696 psia

Tabel LC.6 Komposisi bahan masuk ke tangki pencuci (WT-301) Bahan

Laju alir (kg/jam)

ρ (kg/m3)

2,5832 3193.8254 631,3131 324,7674 4,4501 0,0043 4.156,9435

320,0000 1000,0000 1443,0000 1464,0000 1070,0000 898,0000

sodium salisilat Air As.Salisilat Na2SO4 Phenol S.penolat Jumlah

Volume (m3/jam) 0,0081 3,1938 0,4375 0,2218 0,0042 0,000005 3,8654

Laju massa = 4.156,9435 kg/jam

4.156,9435 kg/jam = 1075,4245 kg/m3 3,8654 m3/jam Kebutuhan perancangan = 1 jam ρ Camp

=

=

Faktor Keamanan

= 20%

Perhitungan : a. Volume bahan, Vl =

4.156,9435 kg 1075,4245 kg/m3

= 3,8654 m3 Faktor kelonggaran 20% Volume tiap tangki, Vt

= (1 + 0,2) x 3,8654 m3 = 4,6385 m3

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


Vs =




Ds = 1,5248 m = 60,0322 in Hs = 2,2872 m c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 1,5248 m Tinggi head, He =

1 x DS = 0,3812 m 4

Jadi total tinggi tangki, Ht = Hs + He = 2.6684 m d. Tebal shell tangki (Perry,1997) di mana: t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) D = diameter dalam tangki (in) S = allowable stress = 13700 psia




C = faktor korosi

= 0,0125 in/tahun


n = umur tangki

= 10 tahun

Volume larutan = 3,8654 m3 Volume tangki = 4,6385 m3 Tinggi larutan dalam tangki =

3,8654 m 3 x 2,6684 meter = 2,2237 meter 4,6385 m 3



PHidrostatik

= 1.075,4245 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 2,2237 meter = 23,4359 kPa = 3,4441 psia Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesain

= 1,2 x (14,696 psia + 3,4441 psia) = 21,7682 psia

Tebal shell tangki:

t=

21,7682 psia x 60,0322 in + (10 tahun x 0,0125 in/tahun) 2 (13700 psia x 0,85 ) - ( 21,7682 psia )


= 0,1811 in = 0,4601 cm

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959) e. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

(Brownell,1959)

f. Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk : High efficiency impeller Untuk impeller standar (Geankoplis, 2003), diperoleh : Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 x 1,5248 m = 0,5083 m

L/Da = 1/4

; L = 1/4 x 0,5083 m = 0,1271 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,5083 m = 0,1017 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 1,5248 m = 0,1271 m Dimana: Dt = diameter tangki Da = Diameter impeller L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle Kecepatan pengadukan, N = 0,2 putaran/detik Densitas campuran = 1.075,4245 kg/m3


Viskositas campuran μc Viskositas didekati melalui persamaan berikut (Perry,1997) C=1 Qs =

Solid = 0,1163 total

μc = 1,1323 cP = 0,0011 kg/m s Bilangan Reynold,

1.075,4245 kg/m3 x(0,2) x(0,5083) 2 = = 49.073,8277 0,0011

NRe =

(Geankoplis, 2003) Berdasarkan fig 3.4-5 Geankoplis (2003), untuk High efficiency impeller (kurva 6) dan NRe = 49.073,8277, maka diperoleh Np = 0,34 P = 0,34.(0,2)3.( 0,5083)5.( 1.075,4245) = 0,0992 Hp Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak = 0,0992 Hp / 0,8 = 0,1240 Hp Maka dipilih daya motor dengan tenaga ¼ Hp.

C.11 Reaktor (R-101) Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi

Jenis

: plug flow reactor

Bentuk

: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : carbon steel SA-285 Jumlah

: 1 unit

Reaksi yang terjadi: C6H5OH + NaOH →

C6H5ONa + H2O

Temperatur masuk

= 90 oC = 363,15 K

Temperatur keluar

= 90 oC = 363,15 K

Tekanan operasi

= 101,32 kPa


Laju alir massa

= 819.4104 kg/jam

Laju alir molar

= 19.8097 kmol/jam

Waktu tinggal (τ) reactor = 0,3878 jam-1

Perhitungan Desain Tangki Cao =

mol 19,8097 kmol/jam = 28,6687 M = vol 0,6909m 3 / jam

a. Volume reaktor V=

τ FAO C AO

0,4121 jam −1.(19,8097 kmol / jam) = = 0,268 m3 3 28,6687 mol / m

b. Jumlah tube Direncanakan: Diameter tube (OD) = 15cm Panjang tube

= 15 m

Pitch (PT)

= 15 square pitch

Jumlah tube

=

1 4

268,0116 = 12,3=13 π.(0,25) 2 .15

c. Tebal tube Tekanan operasi

= 101,325 kPa

Faktor kelonggaran

= 5%

Maka, Pdesain

= (1,05) (101,325 kPa) = 106,386 kPa

Joint efficiency

= 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress

= 13.700 psia

(Brownell,1959)

PD 2SE − 1,2P (106,3860 kPa) (0,15 m) = 2(13700 kPa)(0,8) − 1,2(106,386 kPa) = 0,000366 m = 0,0142 in

t=

Faktor korosi

= 0,125 in

Maka tebal tube yang dibutuhkan

= 0,0142 in + 0,125 in = 0,13918 in


Tebal tube standar yang digunakan = ¼ in

(Brownell,1959)

d. Diameter dan tinggi shell Diameter shell (D)=

=

(PT × ( tube − 1) × 2 2 × (PT − OD) + 100 100

(15 × (13 − 1) × 2 2 × (13 − 10) + 100 100

= 2,835 m Tinggi shell (H)

= panjang tube = 15 m

e. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 2,835 m

Rasio axis

= 2:1

Tinggi tutup =

(Brownell,1959)

1  2,835   = 0,70875 m  2 2 

f. Tebal shell dan tebal tutup Tekanan operasi

= 101 kPa

Faktor kelonggaran

= 5%

Maka, Pdesain

= (1,05) (101 kPa) = 106.386 kPa

Joint efficiency

= 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress

= 13.700 psia

(Brownell,1959)

PD 2SE − 1,2P (106,386 kPa) (0,6981 m) = 2(13.700 )(0,8) − 1,2(106,386 kPa) = 0,0139 m = 0,5391 in

t=

Faktor korosi

= 0,125 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan

= 0,539 in + 0,125 in = 0,664 in

Tebal shell standar yang digunakan = 3/4 in Tutup shell dan tutup tangki

(Brownell,1959)

= 3/4 in

Perancangan pipa pendingin Fluida panas = Umpan masuk


Laju alir masuk

= 819,4104 kg/jam = 1806.460348 lbm/jam

Temperatur awal

= 90 °C = 194 °F

Temperatur akhir

= 90 °C = 194 °F

Fluida dingin= Air pendingin Laju air

= 142,5130176 kg/jam = 314,1821 lbm/jam

Temperatur awal

= 30 °C = 86 °F

Temperatur akhir

= 50 °C = 122 °F

Panas yang diserap (Q) = 11914,0882 kJ/jam = 11292,3324 Btu/jam

Fluida Panas Temperatur yang lebih

T1 = 194°F

tinggi Temperatur yang lebih

T2 = 194 °F

rendah

T2 – T1= 0 °F

LMTD =

R=

S=

Selisih

Fluida dingin

Selisih

t2 = 122 °F

∆t1 = 72 °F

t1 = 86 °F

∆t2 = 108 °F

t2 – t1 = 36 °F

∆t2 – ∆t1 = -36 °F

Δt 2 − Δt1 36 = 88,7869 °F =  72   Δt 2    ln ln  108   Δt1 

T1 − T2 =0 t 2 − t1

t 2 − t1 36 = = 0,5 T1 − t1 72

FT = 0,99 Maka ∆t = 0,99 x 88,7869 = 87,8990 °F Pipa yang dipilih Ukuran nominal

= 2 in

(Brownell dan Young, 1959)

Schedule

= 40

ID

= 2,067 in = 0,17225 ft


OD

= 2,38 in = 0,1983 ft

Surface perlin ft

= 0,622 ft2/ft

Flow area per pipe

= 3,35 in2

Panjang

= 16 m = 52,496 ft

Fluida panas: sisi pipe, umpan (1) at’ = 0.0232 in2

Gt =

W at

Gt =

1806,4603 = 77650,8328 lbm/jam.ft 2 0,0232

(2) Pada Tc = 194 °F µ = 0,1324 cP = 0,3204 lbm/ft2⋅jam

Re t =

Ret =

D × Gt

µ 0,17225 × 77650,83286 = 41744,7628 0,3204

Dari Gbr. 24, Kern, diperoleh jH = 120 c = 0,37 Btu/lbm.°F k = 0,0535 Btu/jam lbm ft.°F k  c.µ  hi = jH × ×   D  k 

1

3

1/ 3

0,0535  0,37 × 0,3204  × hi = 120 ×  0,17225  0,0535  hio = hi ×

= 48,5914

ID OD

hio = 48,5914 ×

0,17225 = 42.201032 0,1983

Fluida dingin: sisi shell, air pendingin (1’) G’ =

w 314,18213 = 2 L 2 × 352,496

= 8246,6527 lbm/jam.ft (2’) Pada tc = 104 °F µ = 0,72 cp = 1,74244 lbm/jam.ft


Re = 4G’/µ = 4 x 8246,6527/1,74244 = 18.931,7097 Dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 39 1/ 3

 G'  (3’) ho = jH    OD 

  8.246,6527 1 / 3  = 29      0,19833     =1.351,1138

UC =

h io × h o 42,2010 × 1351.1138 = = 40,9228 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅ °F h io + h o 42,2010 + 1351.11386 Rd = 0,003, hd = UD =

A=

1 = 333,3333 0,003

Uc × h d 40,9228 × 333,3333 = 36,4482 = U c + h d 440,9228 + 333,3333

Q 11.292,332 = 3,5247 ft2 = U D × Δt 36,4482 × 87,8990

Panjang yang dibutuhkan =

3,5247 ft 2 = 5,6667 ft 0,622 ft 2 / ft

Panjang 1 tube yang direncanakan = 15 ft

C.12 Reaktor II (R-201) Fungsi

: Tempat Mengkonversi sodium phenolate menjadi sodium salisilat

Jenis

: Reaktor Unggun Fluidisasi

Kondisi Operasi Bahan yang difluidisasi

: Sodium Phenolate

Temperatur

: 1630 C

Tekanan

: 7 atm = 102,2 psia

Laju alir massa (F)

= 1650,0678 kg/jam

Densitas (ρ)

= 315,0762kg/m3

Laju alir volumetrik =

1650,0678 kg/jam = 1,366 m 3 /jam 3 315,0762 kg/m


a. Menghitung Kecepatan Minimum fluidisasi (Umf) - Diameter partikel - Densitas Partikel

: 0,2032 mm = 0,02032 cm

ρs

: 0.898 gr/cm3

- Densitas gas ρg

: 1,8.10-3gr/cm3

- Viskositas Gas µ

: 1,1641.10-3gr/cm.s

- Harga ε saat minimum fluidisasi: Dari tabel 3 Geankoplis untuk round sand , Θs = 0,86 maka ε mf = 0,44

1,75  dp.umf .ρg  150(1 − εmf ) (dp.ρg .umf ) dp 3 ρg (ρs − ρg ).g =  +  . µ µ εmf 3 Θs  εmf 3 .Θs µ2  2

(

)

1,75  0,02032.umf .1,8.10 −3  150(1 − 0,44) 0,02032 x1,8.10 −3.umf =   + . 0,443086  1,1641.10 − 3 0,443.0,86 1,1641.10 − 3  2

(

)

0,020323 x1,8.10−3 0,898 − 1,8.10−3 .980

(1,1641.10 )

−3 2

0,024Umf2 + 36,027 Umf = 8,644 maka : Umf = 0,239 cm/s b. Menghitung kecepatan gas CO2, Uo Kecepatan gas diasumsikan 10 kali dari kecepatan minimum fluidisasi, Maka

Uo = 10 x Umf

= 10 x 0,239 cm/s = 2,39 cm/s

c. Menghitung kecepatan akhir dari partikel pada Reaktor,Ut

g (ρs − ρg )dp 2 18µ

Ut =

=

(

)

980 0,898 − 1,8.10 −3 0,02032 2 18 1,1641.10 −3

(

)

Ut = 17,306 cm/s d. Menghitung diameter gelembung awal,dbo dbo =

2,78 (Uo −Umf )2 g

dbo =

2,78 (2,39 − 0,239)2 = 0,0131cm 980

e. Kecepatan timbul gelombang (Ubr) dengan kecepatan gelembung Ub


asumsi : diameter bubble rata-rata = 22 cm Ubr = 0,711 ( g.db)0,5 = 0,711 ( 980 x 22) = 104,4 cm/s = 1,044 m/s Ub = Uo – Umf + Ubr = 0,0239 – 0,00239 + 1,044 = 1,0655 m/s f. Kecepatan gelembung dan gas.Ub* Ub* = Ub + 3 Umf = 1,0655 m/s + 3(0,00239) = 1,0726 m/s g. Fraksi dari bed pada gelembung, δ

δ= =

Uo − Um Ub

0,0239 − 0,00239 = 0,0202 1,0655

h. Fraksi kosong pada bed saat fluidisasi, ε f

ε f = 1 - (1 - ε mf )(1 − δ ) ε f = 1 - (1 - 0,44)(1 − 0,0202) ε f = 0,4513 i. Menghitung tinggi fluidisasi (Lf) jika diasumsikan diameter bed (Dt) = 1 m maka dapat dihitung:

L mf =

V ( 4 πD )(1 − ε f )

L mf =

5,237 1 π (1 m) 2 (1 − 0,4513) 4

1

2

Lmf = 12,1584 m j. Design dari distributor,


Pada reaktor fluidisasi ini peranan dari distributor sangat penting, dimana distributor digunakan sebagai tempat pendistribusian aliran gas sehingga aliran gas tersebar secara merata pada bed: - minimum pressure drop yang diperbolehkan pada bed,

∆pb =

(1 − εmf )( ρs − ρg ) g.Lf dimana Lf = 3,326 m gc

∆pb =

(1 − 0,44)(898 − 1,8)9,8 x.3,326 1

= 59.799,2131 Pa Maka minimum pressure drop yang diperbolehkan pada distributor ( ∆pd )

∆pd = 0,3 x∆pb = 0,3(59.799,2131 Pa) = 17.939,7639 Pa - Menghitung kecepatan gas melalui orifice(Uor)

 2.∆pd   Uor = 0,6   ρg 

0,5

0,5

 2.21843,46  Uor = 0,6   = 84,7107 m/det  1,365 

k. Menghitung tinggi reaktor: a. Tinggi fluidized bed (Lmf) Lmf = 12,1584 meter b. Tinggi tempat masuk gas fluidisasi: Tinggi gas inlet

= tinggi ellipsoidal = 0,043 x diameter reaktor = 0,043 x 1 m = 0,043 m

- Tinggi total reaktor fluidisasi (H) H

= tinggi fluidized bed (Lmf) + 2 tinggi ellipsoidal = 12,1584 m + 2(0,043) m = 12,2444 m

- Volume Reaktor V

= volume shell + 2 volume ellipsoidal = (πD2T)/4 + π D3/24 = 9,8059 m3

l. Menghitung tebal dinding dan tutup reaktor


Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Casting Stell SA-336, Grade F25 Dari tabel 13.1 (Brownell, 1959), diperoleh data: - Allowable working stress (S): 23750 psi - Efesiensi sambungan (E): 0,8 - Corrosion allowance (C): 0,125 in - Faktor kelonggaran: 20% Tekanan hidrostatik P = ρxgxl = 315,0678 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,412 m = 16.170,0986 Pa = 16,17 psia Maka, Pdesain = (1,2) P operasi = 1,2 ( 16,17 + 102,2) = 118,37 psia Tebal dinding silinder tangki: Diameter tangki, Dt = 1 m = 39,37 in t =

PD + n.C 2SE - 1,2P

t =

(118,37 )(39,37 ) + (10) 0,125 (2 x 23750 x 0,8) − (1,2 x 118,37 )

t = 1,373 in Dari tabel 5.4 (Brownell, 1959) diperoleh tebal tangki 1 1/2 in

Tebal tutup tangki Tutup tangki terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1 1/2 in Menghitung Jaket Pendingin, Jumlah air pendingin (30 oC) = 66,1043kg/jam

(Dari Lampiran B)

= 985,655 kg/m3

(Kern. 1950)

Densitas air pendingin

Laju alir air pendingin (Qw) = Ditetapkan jarak jaket (γ) Diameter reaktor (d)

66,1043 kg/jam = 0,0671 m3/jam 3 985,655 kg/m

= 1 in ≈ 0,025 m sehingga : = diameter dalam + (2 x tebal dinding) = 39,37 in + [2 (1.373 in)] = 42,116 in

= 1,0697 m


Diameter (jaket+reaktor) (D) = 2γ +D1 = 44,116 in

= (2 x 1) in + 42,116 in = 1,2054 m

Luas yang dilalui air pendingin (A), A=

π 4

(D2-d2) =

π 4

(1,2054 2 - 1,0697 2) = 0,2417 m2

Kecepatan air pendingin (v),

0,0671 m3 /jam Qw v= = = 0,2776 m/jam 0,2417 m 2 A Tebal dinding jaket (tj), Tinggi jaket

= tinggi reaktor = 12,2444 m

Phidrostatik

= ρgh = (985,655 kg/m3) (9,8 m/s2) (12,2444 m) = 118,2738 kPa

Pdesain

= (1,2) [(118,2738 + 709,275)] = 993,0585 kPa

Bahan Carbon steel, SA-285, Gr. A Joint efficiency (E)

= 0,8

(Peters, et.al., 2004)

Allowable stress (S)

= 11200 psia = 77221,31 kPa


Umur alat (n)

= 10 tahun

Faktor korosi (c)

= 1/8 in = 0,0032 m

Tebal jaket (dj )

=

(Perry&Green,1999) (Peters & Timmerhaus, 1991)

dj = dj =

= 0,0404 m

Dipilih tebal jaket standar 1 ¾ in. (Brownell & Young, 1959) C.13 Reaktor (R-301) Fungsi

: Mereaksikan Sodium salisilat dengan larutan H2SO4 60 % untuk memperoleh asam alisilat

Jenis

: tangki berpengaduk flat six blade open turbine dengan tutup dan alas ellipsoidal

Kondisi operasi

: Temperatur (T) Tekanan (P)

Bahan konstruksi

: 60oC : 1 atm = 101,325 kPa

: Carbon steel, SA-285, Gr. A


Waktu tinggal (τ)

= 120 menit

= 2 jam

(Moore, W.P, 1964)

Densitas campuran

= (1.277,5301 kg/jam) / (2,9310 m3/jam) = 435,8617 kg/m3

Ukuran tangki, Volume tangki yang ditempati bahan = (τ ) × (Vo) = 2 jam x 2,9310 m3/jam = 5,8621 m3 Faktor kelonggaran

= 20 %

Volume tangki

= (1 + 20%) . (τ ) .(Vo) = (1,2) (2 jam) (5,8621 m3) = 7,0345 m3

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

1 2 1 1 πD 2 (H s ) = πD (D ) = πD 3 4 4 4

Tinggi head (Hh)

=

1 D .................(Halaman 80, Brownell dan Young. 1959) 6

V2 tutup ellipsoidal (Vh)

=

1 4

π 2 1  π 3 π  2  D (H h ) = D  D  = D 4 4  6  24

( )

( )

  π 3 7 D = πD 3   24  24

3 Vt = Vs + Vh =  πD  + 

Diameter tangki (D) =

3

24 xVt = 7π

3

48 x7,0345 = 1,9731 m = 77,6792 in 19π

Tinggi silinder (Hs), Hs

= D = (1,9731 m) 1 1 D = (1,9731 m) = 0,3288 m = 12,9465 in 6 6 = Hs + (Hh .2)

Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = Tinggi tangki (HT)

= 1,9731m + [(0,3288 m).(2)] = 2,6307 m

= 103,5722 in

Tekanan desain, Volume tangki Volume cairan Tinggi tangki

= 7,0345m3 = 5,8621 m3 = 3,2672 m


Tinggi cairan dalam tangki

=

(V

cairan dalam tangki

)(tinggi tangki)

volume tangki

5,8621(2,6307 ) = 2,1923 m 7,0345 = (ρ umpan) (g) (tinggi cairan dalam tangki) =

Tekanan hidrostatis

= (435,8617 kg/m3) (9,8 m/s2) (2,1923 m) = 9,3642 kPa = Po + Phidrostatik

Poperasi

= (101,325 + 9,3642) kPa = 110,6892 kPa Faktor keamanan untuk tekanan = 20% Pdesign

= (1 + fk) Poperasi = (1 + 0,2) (110,6892 kPa) = 132,8271 kPa

Tebal dinding (d) tangki (bagian silinder), Joint efficiency (E)

= 0,8



= 11200 psia = 77221,31 kPa


Umur alat (n)

= 10 tahun

Faktor korosi (c)

= 1/8 in = 0,0032 m

(Perry&Green,1999)

PD + n.C 2SE − 1,2P (132,8271 kPa) (1,9731 m) = + 10 x0,0032 2(77221,31 kPa)(0,8) − 1,2(132,8271 kPa) = 0,0339 m = 1,3336 in

t=

Tebal shell standar yang digunakan = 1 ½ in

(Brownel & Young,1959)

Tebal tutup tangki, Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Tebal tutup atas yang digunakan = 1 ½ in.

Menghitung Jaket Pendingin, Jumlah air pendingin (28oC) = 125,2109 kg/jam Densitas air pendingin = 985,655 kg/m3

(Dari Lampiran B) (Kern. 1950)


Laju alir air pendingin (Qw) = Ditetapkan jarak jaket (γ) Diameter reaktor (d)

125,2109 kg/jam = 0,1270 m3/jam 3 985,655 kg/m

= 1 in ≈ 0,025 m sehingga : = diameter dalam + (2 x tebal dinding)

= 77.6792 in + [2 (1,9731in)] = 80,3464 in = 2,0408 m Diameter (jaket+reaktor) (D) = 2γ +D1 = (2 x 1) in + 80,3464 in = 82,3464 in = 2,0916 m Luas yang dilalui air pendingin (A), A=

π 4

(D2-d2) =

π 4

(2,0916 m 2 – 2,0408 m 2) = 0,1648 m2

Kecepatan air pendingin (v), v=

0,1270 m 3 /jam Qw = = 0,7709 m/jam 0,1648 m 2 A

Tebal dinding jaket (tj), Tinggi jaket

= tinggi reaktor = 2,6307 m

Phidrostatik

= ρgh = (985,655 kg/m3) (9,8 m/s2) (2,6307 m) = 25,4114 kPa

Pdesain

= (1,2) 25,4114 kPa + 101,325 kPa)]

= 152,0837 kPa Bahan Carbon steel, SA-285, Gr. A Joint efficiency (E)

= 0,8



= 11200 psia = 77221,31 kPa


Umur alat (n)

= 10 tahun

Faktor korosi (c)

= 1/8 in = 0,0032 m

Tebal jaket (dj )

=

dj =

(Perry&Green,1999)

(Peters & Timmerhaus, 1991)

(152,0837 kPa) (40,173194m) + 10 x0,0032 = 1,3490 in (77221,31 kPa)(0,8) − 0,6(152,0837 kPa)

Dipilih tebal jaket standar 1 1/2 in. (Brownell & Young, 1959)


Pengaduk (impeller), Jenis

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

Jumlah baffle : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt E/Da L/Da W/Da J/Dt

= = = = =

1

/3 1 ¼ 1 /5 1 /12

; ; ; ; ;

Da = 1/3 × 1,7821 m = 0,5940 m E = 0,5940 m L = ¼ x 0,5940 m = 0,1485 m W = 1/5 × 0,5940 m = 0,0743 m J = 1/12 × 1,7821 m = 0,1485 m

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

= lebar baffle

Asumsi : Kecepatan pengadukan, N = 4 putaran/det ρcamp

= 435,8617 kg/m3

= 27,2107 lbm/ft3

µcamp = 0,03961 lbm/ft det Bilangan Reynold, ρ N (Da ) μ

2

N Re =

N Re =

(27,2107 )(4)(1,9489)2 0,03961

(Geankoplis, 1997)

= 10.437,4077

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: K T .n 3 .D a ρ P= gc KL = 6,3 5

(McCabe,1999) (McCabe,1999)

6,3(4 put/det) 3 .(1,94894 ft) 5 (27,2107 lbm/ft 3 ) 1hp × 2 550 ft.lbf/det 32,174 lbm.ft/lbf.det = 8,7158 hp

P=

Efisiensi motor penggerak = 80%

8,7158 = 10,8948 hp 0,8 Maka daya motor yang dipilih 11 hp.

Daya motor penggerak =


C.14 Evaporator I (FE-101) Fungsi : untuk menaikkan konsentrasi larutan Sodium phenolate dengan menguapkan air. Bentuk

: Long-tube Vertical Evaporator

Tipe

: Single Effect Evaporator

Jenis

: 1-2 shell and tube exchanger

Dipakai

: 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 12 ft

Jumlah

: 1 unit

Fluida panas Temperatur awal (T1) = 250 °C

= 482°F

Temperatur akhir (T2) = 250 °C

= 482°F

Fluida dingin Laju alir cairan masuk = 819,4104 kg/jam = 1.806,4886 lbm/jam Temperatur awal (t1) = 90°C

= 194 °F

Temperatur akhir (t2) = 109,0570°C

= 228,3026 °F

Panas yang diserap (Q)

= 612.919.2474 kJ/jam = 580.935,3436 Btu/jam

(1) ∆t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas

Fluida dingin

T1 = 482°F

Temperatur yang lebih tinggi

T2 = 482°F

Temperatur yang lebih rendah

T1 – T2 = 0°F

Selisih

LMTD =

S=

t2 = 228,3026°F

Selisih ∆t1 = 253,6974 °F

t1 = 194°F

∆t2 = 18°F

t 2 – t1 =

∆t2 – ∆t1 =

34,3026°F

-235,6974°F

- 235,6974 ∆t2 − ∆t1 = 89,0846 F = 18  ∆t 2    ln   ln  253,6974   ∆t1 

t 2 − t1 34,3026 = = 0,1191 T2 − t1 482 - 194

Maka dari grafik 18 (Kern,1965) diperoleh Ft = 0,94


∆t = Ft x LMTD = 83,7395°F (2) Tc dan tc

Tc =

T1 + T2 482 + 212 = = 347 °F 2 2

tc =

t1 + t 2 228,3026 + 194 = = 211,1513 °F 2 2

Dalam perancangan ini digunakan spesifikasi: -

Diameter luar tube (OD) = 1 in

-

Jenis tube = 18 BWG

-

Pitch (PT) = 1 1/4 in triangular pitch

-

Panjang tube (L) = 12 ft

A. Dari Tabel 8 (Kern, 1965) heater untuk fluida panas steam dan fluida dingin heavy organics, diperoleh nilai UD = 6-60 Btu/jam⋅ft2⋅°F dan faktor pengotor (Rd) = 0,003 Diambil UD = 33 Btu/jam⋅ft2⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas,

A=

Q 580.935,3436 = = 197,6111 UD x ∆ t 33x 89,0846

Luas permukaan luar (a″) = 0,2618 ft2/ft

(Tabel 10, Kern, 1965)

Jumlah tube,

N=

A 197,6111 = = 62,9014buah L x a 12 x 0,2618

B. Dari Tabel 9 (Kern, 1965) nilai yang terdekat adalah 66 tube dengan ID shell 13,25 in. C. Koreksi UD

A = L × N t × a" = 12 ft × 66 × 0,2618 ft 2/ft = 207,3456 ft 2

UD =

Q 580.935,3436 = = 33,4582 Ax∆t 207,3456 x 89,0846

Fluida dingin: sisi shell, umpan (3)

Flow area shell


as =

Ds × C' × B 144 × PT

( Pers. (7.1), Kern )

Ds = Diameter dalam shell = 13,25 in B = Baffle spacing = 2 in PT = Tube pitch = 1 1/4 in C′ = Clearance = PT – OD = 1 1/4 – 1 = 1/4 in as =

13, 25 × (1/4) × 2 144 × (1 1/4)

= 0,0368 ft

2

(4) Kecepatan massa Gs =

Gs =

w

( Pers. (7.2), Kern )

as

lbm 1806.4886 = 49.081,9540 0,0368 jam ⋅ ft 2

(5) Bilangan Reynold Pada tc = 211,1513°F µ = 5,5 cP = 13,31 lbm/ft2⋅jam

( Gbr. 15, Kern )

Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1/4 tri. pitch, diperoleh de = 0,72 in. De =0,72/12 = 0,060 ft Re s =

De × Gs

Res = (6)

( Pers. (7.3), Kern )

μ

0,060 × 49.081,9540 = 221,2560 13,31

Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 8 pada Ret = 221,2560

(7) Pada tc = 211,1513°F c = 0,13 Btu/lbm⋅°F

( Fig.2, Kern )

k = 0,145 Btu/jam.ft2.(°F/ft)

( Tabel 4, Kern )

1 1  c ⋅ μ  3  0,13 × 13,31  3 = = 2,2852     k   0,145 

(8)

ho k  c⋅μ  = jH × ×  φs De  k 

1

3


hO

= 8×

φs

0,0145 × 2,2852 0,060

= 44,1795  ϕ   (9) φ s =  ϕ   w

0,14

5,5  =    0,8 

0,14

h h o = o × φs φs ho = 44,1795 × 1,3098 = 57,8681

Fluida panas: sisi tube, steam (3′) Flow area tube, at′ = 0,639 in2 at =

' Nt × at 144 × n

at =

66 × 0,639 = 0,1464 ft 2 144 × 2

( Tabel 10, Kern ) ( Pers. (7.48), Kern )

(4′) Kecepatan massa W

Gt =

Gt =

( Pers. (7.2), Kern )

at

lbm 4.746,2383 = 32.411,3581 0,1464 jam ⋅ ft 2

(5’) Bilangan Reynold Pada Tc = 347°C, µ = 0,017 cP = 0,0411 lbm/ft2⋅jam. Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh ID = 0,902 in = 0,0752 ft Re t =

Re = t

ID × G t μ

( Pers. (7.3), Kern )

0,0752 × 32.411,3581 = 710.623,3599 0,0411

(6′) Taksir jH dari Gbr. 24, Kern, diperoleh jH = 1000 pada Ret = 710.623,3599 (7′) Pada Tc = 347°F c = 0,7 Btu/lbm⋅°F k = 0,81 Btu/jam.ft2.(°F/ft)

( Fig.2, Kern ) ( Tabel 4, Kern )


1 1  c ⋅ μ  3  0,7 × 0.0411  3  = 0,3289   = 0,81  k   

(8’)

1 i = jH × k ×  c ⋅ μ  3 φt ID  k  h

h

i = 1000 × 0,81 × 0,3289 φt 0,0752

= 3543,7833 h

io = h i x ID φt φ t OD = 3543,7833 x

0,902 1

= 3.196,4925 (9′) Karena viskositas rendah, maka φs = 1 h

( Kern, 1965 )

h = io × φ t io φt

hio

= 3.196,4925× 1 = 3.196,4925

(10) Clean Overall coefficient, UC

UC =

h io × h o 3.196,4925 × 57.8681 = = 56,8391 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅ °F h io + h o 3.196,4925 + 57.8681 (Pers. (6.38), Kern)

(11) Faktor pengotor, Rd

Rd =

U C − U D 56,8391 − 33.4582 = = 0,0123 U C × U D 56,8391 × 33.4582 ( Pers. (6.13), Kern )

Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi heater dapat diterima. Pressure drop (1) Untuk Res = 221,2560 f = 0,0042 ft2/in2

( Gbr. 29, Kern )

tc = 211,1513°F ρc =728,151 kg/cm3 ρair = 958,38 kg/cm3


s=

728,151 = 0,7598 958,38

φs = 1,3098 (2) N + 1 = 12 ×

L

( Pers. (7.43), Kern )

B

N + 1 = 12 ×

12 = 72 2

Ds = 13,25/12 = 1,1042 ΔPs =

⋅ D s ⋅ (N + 1) 5,22 ⋅ 1010 ⋅ D e ⋅ s ⋅ φ s

ΔP = s

(0,0043)(49081.9540)2 (1,1042)(72) 5,22⋅1010 (0,0883)(0,7598)(1,3098)

f ⋅ Gs

2

( Pers. (7.44), Kern )

= 0,0140 psi

(1) Untuk Ret = 710.623,3599 f = 0,0001 ft2/in2

( Gbr. 26, Kern )

Tc = 347°F s = 0,92

( Tabel 6, Kern )

φs = 1 (2) ΔP = t ΔP = t

2 f ⋅Gt ⋅ L⋅ n 5,22 ⋅ 1010 ⋅ ID ⋅ s ⋅ φ

( Pers. (7.53), Kern ) t

(0,0001)(32411.3581)2 (12)(2) 5,22 ⋅1010 (0.0752 )(0,92 )(1)

= 0,0007 psi

(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, 1950 pada

Gt = 71.618,9411 diperoleh

V2 =0,0010 2g'

4n V 2 . s 2g' (4).(2) = .0,0010 0,92 = 0,0087 psi

ΔPr =

∆PT = ∆Pt + ∆Pr


= 0,0007 psi + 0,0087 psi = 0,0094 psi ∆PT dan ∆Ps yang diperbolehkan = 10 psi

C.15 Evaporator II (FE-301) Fungsi

: untuk menaikkan konsentrasi larutan Sodium salisilat dengan menguapkan air.

Bentuk

: Long-tube Vertical Evaporator

Tipe

: Single Effect Evaporator

Jenis


Dipakai

: 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 12 ft

Jumlah

: 1 unit

Fluida panas Temperatur awal (T1)

= 250 °C

= 482°F

Temperatur akhir (T2)

= 250 °C

= 482 F

Fluida dingin Laju alir cairan masuk = 310,6596 kg/jam

= 684,8862 lbm/jam

Temperatur awal (t1) = 30,6621°C

= 87,1918°F

Temperatur akhir (t2) = 101,5456 °C

= 214,7821°F

Panas yang diserap (Q) = 459.104,8769 kJ/jam = 435.147,453 Btu/jam (3) ∆t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas T1 = 482°F

Fluida dingin Temperatur yang lebih tinggi

T2 = 482°F


T1 – T2 = 0°F

Selisih

t2 = 214,7821°F

Selisih ∆t1 = 267,2179°F

t1 = 87,1918°F

∆t2 = 124,8082°F

t 2 – t1 =

∆t2 – ∆t1 =

127,5903°F

-142,4097°F


= LMTD

= S

o ∆t2 − ∆t1 -142,4097 = = 187,0646 F  ∆t   124,8082  ln  2  ln    267,2179   ∆t1 

t 2 − t1 127,5903 = = 0,3232 T2 − t1 482-87,1918

Maka dari grafik 18 (Kern,1965) diperoleh Ft = 0,91 ∆t = Ft x LMTD = 170,2288°F (4) Tc dan tc

Tc =

T1 + T2 482 + 212 = = 347 °F 2 2

t1 + t 2 214,7821 + 87,1918 = = 150,9869 0 F 2 2

= tc

Dalam perancangan ini digunakan spesifikasi: -


-

Jenis tube = 18 BWG

-


-


D. Dari Tabel 8 (Kern, 1965) heater untuk fluida panas steam dan fluida dingin heavy organics, diperoleh nilai UD = 6-60 Btu/jam⋅ft2⋅°F dan faktor pengotor (Rd) = 0,003 Diambil UD = 25 Btu/jam⋅ft2⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas,

A=

Q 435.147,453 = = 93,0475 UD x ∆ t 25x 187,0646



Jumlah tube,


N=

A 93,0475 = = 29,6178buah L x a 12 x 0,2618

E. Dari Tabel 9 (Kern, 1965) nilai yang terdekat adalah 32 tube dengan ID shell 13,25 in. F. Koreksi UD

A = L × N t × a" = 12 ft × 32 × 0,2618 ft 2 /ft = 100,5312 ft 2

UD=

Q 435.147,453 = = 25,4274 A x ∆ t 100,5312 x 170,2287

Fluida dingin: sisi shell, umpan (3)

Flow area shell Ds × C' × B as = 144 × PT

( Pers. (7.1), Kern )

Ds = Diameter dalam shell = 13,25 in B = Baffle spacing = 2 in PT = Tube pitch = 1 1/4 in C′ = Clearance = PT – OD = 1 1/4 – 1 = 1/4 in as =

10 × (1/4) × 2 144 × (1 1/4)

= 0,0278 ft

2

(6) Kecepatan massa Gs =

Gs =

w as

( Pers. (7.2), Kern )

lb m 684,8862 lbm/jam = 24.655,9064 0,0278 jam ⋅ ft 2

(7) Bilangan Reynold Pada tc = 150,9869 °F


µ = 5,5 cP = 13,31 lbm/ft2⋅jam

( Gbr. 15, Kern )

Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1/4 tri. pitch, diperoleh de = 0,72 in. De =0,72/12 = 0,060 ft Re s =

De × Gs

Re s = (6)

( Pers. (7.3), Kern )

μ

0,060 × 24.655,9064 = 111,1460 13,31

Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 6 pada Ret = 111,1460

(7) Pada tc = 150,9869°F c = 0,133 Btu/lbm⋅°F

( Fig.2, Kern )


( Tabel 4, Kern )

1 1  cμ⋅  3 0,133 ×13,31  3 = 2,4194   =  0,125  k   

(8)

ho k  c⋅μ  = jH × ×  φs De  k 

1

3

h

0,0125 O = × 2,4194 6× φs 0,060

= 30,2422  ϕ   (9) φ s =  ϕ   w

0,14

5,5  =    0,8 

0,14

h h o = o × φs φs ho = 30,2422× 1,3098 = 39,6124

Fluida panas: sisi tube, steam (3′) Flow area tube, at′ = 0,639 in2 at = at =

' Nt × at 144 × n 32 × 0,639 144 × 2

( Tabel 10, Kern ) ( Pers. (7.48), Kern )

= 0,071


(4′) Kecepatan massa W

Gt =

( Pers. (7.2), Kern )

at

lb m 684,8862 = 48.144,0428 0,071 jam ⋅ ft 2

Gt =

(5’) Bilangan Reynold Pada Tc = 347°C, µ = 0,017 cP = 0,0411 lbm/ft2⋅jam. Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh ID = 0,902 in = 0,0752 ft Re t =

Re t =

ID × G t

( Pers. (7.3), Kern )

μ

0,0752 × 48.144,0428

0,0411

= 1.055.564,575

(6′) Taksir jH dari Gbr. 24, Kern, diperoleh jH = 1000 pada Ret = 1.055.564,575 (7′) Pada Tc = 347°F c = 0,7 Btu/lbm⋅°F

( Fig.2, Kern )


( Tabel 4, Kern )

1 1  c ⋅ μ  3  0,7 × 0.0411  3  = 0,3289   = 0,81  k   

(8’)

1 i = jH × k ×  c ⋅ μ  3 φt ID  k  h

h

i = 1000 × 0,81 × 0,3289 φt 0,0752

= 3543,7833 h

io = h i x ID φt φ t OD = 3543,7833 x

0,902 1

= 3.196,4925 (9′) Karena viskositas rendah, maka φs = 1

( Kern, 1965 )


h

h = io × φ t io φt

hio

= 3.196,4925× 1 = 3.196,4925

(10) Clean Overall coefficient, UC

= UC

h io × h o = h io + h o

3.196,4925 × 39,6124 = 39,1275 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅°F 3.196,4925 + 39,6124

(Pers. (6.38), Kern) (11) Faktor pengotor, Rd

Rd =

U C − U D 39,1275 − 25,4274 = = 0,017 ( Pers. (6.13), Kern ) UC × UD 39,1275 x 25,4274

Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi heater dapat diterima.


(1) Untuk Res = 111,1460 f = 0,0010ft2/in2

( Gbr. 29, Kern )

tc = 150,9869°F ρc =728,151 kg/cm3 ρair = 958,38 kg/cm3

s=

728,151 = 0,7598 958,38

φs = 1,3098 (2) N + 1 = 12 ×

L

( Pers. (7.43), Kern )

B

N + 1 = 12 ×

12 = 72 2

Ds = 10/12 = 0,8333 ΔPs =

⋅ D s ⋅ (N + 1) 10 5,22 ⋅ 10 ⋅ De ⋅ s ⋅ φs f ⋅ Gs

2

( Pers. (7.44), Kern )

ΔPs = 0,00084 Untuk Ret = 1.055.564,575 (4) f = 0,0001 ft2/in2

( Gbr. 26, Kern )

Tc = 347°F s = 0,92

( Tabel 6, Kern )

φs = 1 (5) ΔP = t

2 f ⋅Gt ⋅ L ⋅ n 5,22 ⋅ 1010 ⋅ ID ⋅ s ⋅ φ t

( Pers. (7.53), Kern )

ΔPt = 0,00154

(6) Dari grafik 27, hal:837, Kern, 1950 pada

Gt = 33577,6848 diperoleh

V2 =0,0014 2g'

4n V 2 (4).(2) = ΔPr = . .0,0014 = 0,0122psi s 2g' 0,92

∆PT = ∆Pt + ∆Pr = 0,00154 psi + 0,0122 psi = 0,01374 psi ∆PT dan ∆Ps yang diperbolehkan = 10 psi


C.16 Heater (E-101) Fungsi

: Menaikkan suhu larutan yang masuk ke Reaktor I (R-101)

Jenis

: Double pipe heat exchanger

Dipakai

: Pipa 4 × 3 in IPS

Jumlah

: 1 unit

 Fluida panas Temperatur awal (T1)

= 250 °C

= 482 °F


= 250 °C

= 482 ° F

Laju alir fluida dingin

= 638,399 kg/jam

= 875,412 lbm/jam

Temperatur awal (t1)

= 31,2179 °C

= 188,1922 °F

Temperatur akhir (t2)

= 90 °C

= 194 °F

 Fluida dingin

Perhitungan (1) ∆t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas T1 = 482 °F


T2 = 482 °F


T1 – T2 = 0°F

Selisih

LMTD =

∆t 2 − ∆t1  ∆t ln 2  ∆t 1

  

=

Fluida Dingin

Selisih

t2 = 194 °F

∆t2 = 393,8077 °F

t1 = 188,1922 °F

∆t1 = 288 °F

t 2 – t1 =

∆t2 – ∆t1 = 105,8077

105,8077 °F

°F

105,8077 = 338,1494 °F  393,8077  ln  288  

(2) Neraca energi Ftotal = 875,412 lbm/jam, Cp = 3,974 Btu/lb.oF

(NIST, 2011) 0

o

 Q total = 875,412 (lb/jam) x 3,974 ( Btu/lb. F) x (194 F- 88,1922 oF) = 591.789,3674Btu/jam  Steam, Q = 53.941,0141 Btu/jam

(Lampiran B)

Dari tabel ukuran HE (Tabel 6.2, Kern), luas aliran anulus = 3,14 in2 dan luas aliran pipa = 7,38 in2. Dimana aliran fluida > aliran steam, sehingga fluida dilewatkan melaui pipa dan steam dialirkan melalui anulus.


Fluida panas : anulus, Steam (3’) Luas aliran,

ap =

3,5 D = = 0,2917 ft 1 12

(Tabel 11, Kern, 1965) a

= =

3,068 = 0,25567 ft 12

(3) D =

4,026 = 0,3355 ft 12

D2 =

a

Fluida dingin: pipa, mother liquor

1

= 0,05131 ft 2

(4) Kecepatan massa

(Kern, 1965)

4

π (0,3355 2 − 0,2917 2 ) 4

Gp =

= 0,0216 ft 2

Diameter ekivalen = De (D 2 − D 2 ) 2 1 De = D 1 (0,33552 − 0,2917 2 ) = 0,2917 = 0,0943 ft

(4’) Kecepatan massa Ga =

4

dengan menggunakan persamaan 7.2

π (D 2 − D 2 ) 2

πD 2

W aa

lbm 1407,4134 = 27428,6111 0,05131 jam ⋅ ft 2

(5) Pada tav = 149,03 °F, diperoleh: µ = 1,6 cP = 1,6 × 2,42 = 4,033 lbm/ft, jam

Re = p Re p =

(NIST, 2011)

DG p

(Kern, 1965)

μ

0,25567 × 27428,6111 = 1738,8003 4,0333

(6) Taksir JH dan diperoleh JH = 15

53.941,0141 Ga = 0,0216 = 2499550,895

(Gambar 24, Kern, 1965) lbm jam ⋅ ft 2

(5’) Pada Tav = 482 °F, µsteam = 5,372 x 10 -3 cP = 5,372 x 10 -3 cP x 2,42 = 0,013 lbm/ft, jam (Gambar 15, Kern, 1965)

D ×G a Re a = e μ 0,09425 × 2499550,895 0,013 = 18122549.71

Rea =

(6’) Dari gambar 24 diperoleh

(7) Pada tav = 149,03 °F, c = 1,85 Btu/(lbm)( 0F)

(NIST,

2011) k = 0,3845 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft) (Interpolasi dari Tabel 4, Kern, 1965) 1 1  c ⋅ µ  3  1,85 × 4,033  3 = 2,6658 =     0.3845   k 

(8) Persamaan (6.15a) , jH =20 1 k  c ⋅ µ  3  µ hi = J H D  k   µ  w

hi = 15 ×

   

0 ,14

(Kern, 1965)

0,38446 × 2,6658 × 1 0,2557


= 60,7002Btu/(jam)(ft2)(0F)

JH = 1000 (Kern, 1965) (7’) Pada Tav = 482 °F, maka

(9) Koreksi hio terhadap permukaan Persamaan 6.5 Kern, 1965

c = 0,7 Btu/lbm ,0F

hi0 = hi

(Gambar 2, Kern, 1965)

4,068 ID = 60,7002 × 3,5 OD

= 53,2050 Btu/(jam)(ft2)(0F)

k = 0,0141 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft) (Interpolasi dari Tabel 5, Kern, 1 1  c ⋅ µ  3  0,7 × 0,013  3 =  1965)  k   0,0141  = 0,8637 (8’) Dari pers 6.15b 0 ,14 1 k  c ⋅ µ  3  µ  h0 = J H De  k   µ   w

=1000 ×

0,0141 × 0,8637 × 1 0,0943

= 129,2783 Btu/(jam)(ft2)(0F)

(10) Koefisien Keseluruhan bersih (Clean Overall coefficient, UC)

UC =

h io × h o 129,2783 × 53,2080 = = 37,6940 Btu/jam.ft 2 .°F h io + h o 129,2783 + 53,2080

(11) Koefisien Keseluruhan desain 1 1 1 2 0 = + RD = + 0,003 (jam)(ft )( F)/Btu UD UC 37,6940

UD = 35,0515 Btu/(jam)(ft2)(0F) (13) Luas permukaan yang diperlukan Q = U D × A × ∆t Luas Penampang, A =

Q 1591789.367 2 = = 49,9287 ft U D × ∆t 35,0515 × 338,1494

Dari Tabel 11, Kern untuk pipa 3 in IPS, Luas Permukaan luar per ft panjang Pipa = 0,917 ft2/ft Panjang yang diperlukan =

49,9287 = 54,4479 ft 0,917


Berarti diperlukan 2pipa hairpin 20 ft yang disusun seri Luas sebenarnya

= 2 x 2 x 20 x 0,917 = 73,36 ft2

UD =

Q 594789,367 2 0 = = 23,8560 Btu/(jam)(ft )( F) A × ∆t 73,36 × 338,1494

RD =

U C − U D 37,6940 − 23,8560 = = 0,0153 (jam)(ft2)(0F)/Btu UC × UD 37,6940 x 23,8560

Pressure drop Fluida panas : anulus, Steam

Fluida dingin : inner pipe, Air

(1’) De’ untuk pressure drop berbeda

(1) Untuk Rep = 1738,8, aliran laminar

dengan heat transfer

jadi menggunakan persamaan :

De’ = (D2 – D1)

f = 0,0148

= (0,3355 – 0,2917) ft = 0,0438 ft

S = 1; ρ = 1 × 62,5 = 62,5 lb/ft3

Rea = 8427972,891

2

∆Fp =

Karena nilai Rea’ turbulen, maka menggunakan Persamaan (3.47b) f = 0,0035 +

0,264 = 0,0081 0 , 42 3.463,04

(Kern, 1965) S = 1; ρ = 1 × 62,5 = 62,5 lb/ft

3

(2) =

4fG a L 2gρ 2 De 4 × 0,0148 × 27428,61112 × 120 2 × 4,18.108 × 62,52 × 0,255667

= 0,1783 ft (3) ∆Pp =

0,1783 × 62,5 = 0,0719 psi 144

∆Pp diterima ,

(2’) 2

4fG a L ∆Fa = 2gρ 2 De =

∆Pp yang diperbolehkan < 10 psi

4 × 0,0081 × 2499550,8952 × 120 2 × 4,18.108 × 62,52 × 0,0438

= 0,04963 ft (3’) V =

Ga 2499550,895 fps = 3600 ρ 3600 × 62,5

= 11,1091fps

V2  Fi = 3 ×  '   2g   11,1091 2   = 5,4128 ft = 3 ×   2 × 32,2 


∆Pa =

(0,04963 + 5,4128) × 62,5 psi 144

= 2,5647 psi ∆Pa diterima, ∆Pa yang diperbolehkan < 10 psi C.17 Heater (E-201) Fungsi

: Menaikkan suhu larutan yang masuk ke Reaktor III (R-301)

Jenis

: Double pipe heat exchanger

Dipakai

: Pipa 4 × 3 in IPS

Jumlah

: 1 unit

 Fluida panas Temperatur awal (T1)

= 250 °C

= 482 °F


= 250 °C

= 482 ° F

Laju alir fluida dingin

= 1.020,098 kg/jam

= 2248,9076 lbm/jam

Temperatur awal (t1)

= 44,6 °C

= 112,28 °F


= 60 °C

= 194 °F

 Fluida dingin

Perhitungan (1) ∆t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas T1 = 482 °F


T2 = 482 °F


T1 – T2 = 0°F

Selisih

LMTD =

Selisih

t2 = 194 °F

∆t2 = 369,72 °F

t1 = 112,28

∆t1 = 342°F

°F t2 – t1 = 27,72

∆t2 – ∆t1 = 27,72 °F

°F

∆t 2 − ∆t1  ∆t ln 2  ∆t 1

Fluida Dingin

  

=

27,72 = 355,6799 °F  369,72  ln   342 

(2) Neraca energi Ftotal = 2248,9076 lbm/jam, Cp = 3,974 Btu/lb.oF

(NIST, 2011) 0

o

 Q total = 2248,9076 (lb/jam) x 3,974 ( Btu/lb. F) x (194 F- 112,28 oF)


= 247.738,0431 Btu/jam  Steam, Q = 14.542,0088 Btu/jam

(Lampiran B) 2

Dari tabel ukuran HE (Tabel 6.2, Kern), luas aliran anulus = 3,14 in dan luas aliran pipa = 7,38 in2. Dimana aliran fluida > aliran steam, sehingga fluida dilewatkan melaui pipa dan steam dialirkan melalui anulus.

Fluida panas : anulus, Steam (3’) Luas aliran,

(3) D =

4,026 = 0,3355 ft 12

D2 =

(Tabel 11, Kern, 1965) a

= =

πD 2 4

1

(4) Kecepatan massa

(Kern, 1965)

4

π (0,3355 2 − 0,2917 2 ) 4

G p = 43828,2105

= 0,0216 ft 2

Diameter ekivalen = De (D 2 − D 2 ) 2 1 De = D 1 (0,33552 − 0,2917 2 ) = 0,2917 = 0,0943 ft

(4’) Kecepatan massa Ga =

= 0,05131 ft 2

dengan menggunakan persamaan 7.2

π (D 2 − D 2 ) 2

3,068 = 0,25567 ft 12

ap =

3,5 D = = 0,2917 ft 1 12

a

Fluida dingin: pipa, mother liquor

W aa

lbm jam ⋅ ft 2

(5) Pada tav = 128,219 °F, diperoleh: µ = 1,6 cP = 1,6 × 2,42 = 4,033 lbm/ft, jam

Re = p Re p =

DG p

(NIST, 2011) (Kern, 1965)

μ

0,25567 × 43828.2105 = 2778.43106 4,0333

(6) Taksir JH dan diperoleh

G a = 673856.2803

lbm

JH = 20 (Gambar 24, Kern, 1965)

jam ⋅ ft 2

(5’) Pada Tav = 482 °F, µsteam = 5,372 x 10 -3 cP = 5,372 x 10 -3 cP x 2,42 = 0,013 lbm/ft, jam (Gambar 15, Kern, 1965)

(7) Pada tav = 128,219 °F, c = 1,60 Btu/(lbm)( 0F)

(NIST,

2011) k = 0,375 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft) (Interpolasi dari Tabel 4, Kern, 1965)


Re a =

D ×G e a μ

1 c⋅µ  3 = 2,5806    k 

0,09425 × 673856,2803 0,013 = 4885675,246

Rea =

(8) Persamaan (6.15a) , jH =20 0 ,14

(6’) Dari gambar 24 diperoleh

1 k  c ⋅ µ  3  µ hi = J H D  k   µ  w

JH = 1000

hi = 75,7931Btu/(jam)(ft2)(0F) (Kern, 1965)

   

(9) Koreksi hio terhadap permukaan

(7’) Pada Tav = 482 °F, maka

Persamaan 6.5 Kern, 1965

c = 0,7 Btu/lbm ,0F

hi0 = hi

(Gambar 2, Kern, 1965) k = 0,0141 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

(Kern, 1965)

4,068 ID = 75,7931× 3,5 OD

= 66,438 Btu/(jam)(ft2)(0F)

(Interpolasi dari Tabel 5, Kern, 1 1  c ⋅ µ  3  0,7 × 0,013  3 =  1965)  k   0,0141  = 0,8637 (8’) Dari pers 6.15b 0 ,14 1 k  c ⋅ µ  3  µ  h0 = J H De  k   µ   w

=1000 ×

0,0141 × 0,8637 × 1 0,0943

= 129,2783 Btu/(jam)(ft2)(0F)

(10) Koefisien Keseluruhan bersih (Clean Overall coefficient, UC)

UC =

h io × h o 129,2783 × 66,438 = = 43,8849 Btu/jam.ft 2 .°F h io + h o 129,2783 + 66,438

(11) Koefisien Keseluruhan desain 1 1 1 2 0 = + RD = + 0,003 (jam)(ft )( F)/Btu UD UC 43,8849

UD = 40,3439 Btu/(jam)(ft2)(0F)


(13) Luas permukaan yang diperlukan Q = U D × A × ∆t Luas Penampang, A =

Q 247.738,043 2 = = 17,2645 ft U D × ∆t 40,3439 × 355,6799

Dari Tabel 11, Kern untuk pipa 3 in IPS, Luas Permukaan luar per ft panjang Pipa = 0,917 ft2/ft Panjang yang diperlukan =

17,2645 = 18,8271 ft 0,917

Berarti diperlukan 1 pipa hairpin 20 ft yang disusun seri Luas sebenarnya

= 1 x 2 x 20 x 0,917 = 36,68 ft2

UD =

Q 247.738,043 2 0 = = 18,9890 Btu/(jam)(ft )( F) A × ∆t 36,68 × 355,6799

RD =

U C − U D 43,8849 − 18,9890 = = 0,0298 (jam)(ft2)(0F)/Btu UC × UD 43,8849 x 18,9890

Pressure drop Fluida panas : anulus, Steam

Fluida dingin : inner pipe, Air

(1’) De’ untuk pressure drop berbeda

(1) Untuk Rep = 1738,8, aliran laminar jadi menggunakan persamaan :

dengan heat transfer De’ = (D2 – D1)

f = 0,0148

= (0,3355 – 0,2917) ft = 0,0438 ft

S = 1; ρ = 1 × 62,5 = 62,5 lb/ft3

Rea = 8427972,891

2

Karena nilai Rea’ turbulen, maka menggunakan Persamaan (3.47b) f = 0,0035 +

0,264 = 0,0081 3.463,04 0,42

(Kern, 1965) S = 1; ρ = 1 × 62,5 = 62,5 lb/ft3 2

4fG a L ∆Fa = 2gρ 2 De

(2’)

= 0,0191

(3’) V =

Ga fps 3600 ρ

(2)

∆Fp =

4fG a L 2gρ 2 De

= 0,1324

(3) ∆Pp =

0,1324 × 62,5 = 0,0575 psi 144

∆Pp diterima , ∆Pp yang diperbolehkan < 10 psi


= 2,9949fps

 V2  Fi = 3 ×  '   2g  = 0,3934 ft ∆Pa =

(0,0191 + 0,3934) × 62,5 psi 144

= 0,1790 psi ∆Pa diterima, ∆Pa yang diperbolehkan < 10 psi C.19 Cooler (E-302) Fungsi

: Untuk mendinginkan hasil keluaran Evaporator II

Bentuk

: Horizontal condensor

Jenis


Dipakai

: 3/4 in OD Tube 18 BWG, panjang = 2.5 ft

Jumlah

: 1 unit

Fluida panas Laju alir fluida masuk Temperatur awal (T1) Temperatur akhir (T2)

= 135,98 kg/jam = 102,2395°C = 60°C

= 299,7857 lbm/jam = 216,0311°F = 140°F

Fluida dingin Laju alir pendingin masuk = 109,5885 kg/jam = 3.066,03 lbm/jam = 30°C = 86°F Temperatur awal (t1) Temperatur akhir (t2)

= 50°C

= 122°F

Panas yang diserap (Q)

= 9161,5985 kJ/jam = 8683,6714 Btu/jam

(1) ∆t = beda suhu sebenarnya Fluida

Fluida Panas

T1=216.0311°F

T2 = 140°F

dingin Temperatur yang lebih tinggi Temperatur yang lebih rendah

Selisih

t2 =122°F

∆t1 = 94,0311°F

t1 = 86°F

∆t2 = 54°F


T1 – T2 =

Selisih

76,0311 °F

LMTD =

Δt 2 − Δt1  Δt ln 2  Δt  1

   

=

t 2 – t1

∆t2 – ∆t1

= 36°F

= 40,0311°F

40,0311 = 72,1747 °F  54  ln   94,0311 

R=

T1 − T2 76,0311 = = 2,112 t 2 − t1 36

S=

t 2 − t1 36 = = 0,2769 T1 − t 1 214 − 86

Maka dari grafik 19 (Kern,1965) diperoleh Ft = 0,97 ∆t = Ft x LMTD = 70,0095 °F (2) Tc dan tc Tc =

T1 + T2 216,0311 + 140 = = 178,0156 °F 2 2

tc =

t 1 + t 2 122 + 86 = = 104 °F 2 2

Dalam perancangan ini digunakan spesifikasi:  Diameter luar tube (OD)

= 3/4 in

 Jenis tube

= 18 BWG

 Pitch (PT)

= 1 in triangular pitch

 Panjang tube (L)

= 2,5 ft

a. Dari Tabel 8 (Kern, 1965) cooler untuk fluida panas Heavy organics dan fluida dingin water, diperoleh nilai UD = 5 - 75 Btu/jam⋅ft2⋅°F, faktor pengotor (Rd) = 0,003. Diambil UD = 25 Btu/jam⋅ft2⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas,

A=

Q = U D × Δt

8.683,6714 Btu/jam = 4,9614 ft 2 Btu 25 × 69,5007 o F jam ⋅ ft 2 ⋅ o F




Jumlah tube, N t =

A L × a"

=

4.9614 ft 2 3 ft × 0,1963 ft 2 /ft

= 8,4249 buah = 14buah

b. Dari Tabel 9 (Kern, 1965) nilai yang terdekat adalah 14 tube dengan ID shell 8 in. c. Koreksi UD A = LxNtxa" = 3 ftx14 x0,1963 ft 2 / ft = 8,2446 ft 2

UD =

8.683,6714 Btu/jam Q Btu = = 15,0445 A ⋅ Δt 8,2446 ft 2 × 70,0095 °F jam ⋅ ft 2 ⋅ °F

Fluida dingin: sisi tube, cooling water (3)

Flow area tube, at′ = 0,334 in2

( Tabel 10, Kern )

N t × a 't at = 144 × n at =

(4)

Kecepatan massa Gt =

W at

Gt =

(5)

14 × 0,334 = 0,0081 ft 2 144 × 4

( Pers. (7.2), Kern ) lb m 241,5988 = 29760,6740 0,0081 jam ⋅ ft 2

Bilangan Reynold Pada tc = 104°F, µ = 0,8903 cP = 2,1537 lbm/ft2⋅jam. Dari Tabel 10, Kern, untuk 3/4 in OD, 18 BWG, diperoleh ID = 0,652 in De = 0,652/12 = 0,05433 ft Re t = Re t =

ID × G t μ

( Pers. (7.3), Kern )

0,05433 × 29.760,6740 = 750,7908 2,1537

(6) Taksir jH dari Gbr. 24, Kern, diperoleh jH = 4,5 pada Res = 750,7908 (7) Pada tc = 104°F


c = 1 Btu/lbm⋅°F k = 0,36 Btu/jam.ft2.(°F/ft)

( Fig.2, Kern) ( Tabel 4, Kern )

1 1  c ⋅ μ  3  1× 2,1537  3 = = 1,8154     k   0,36 

(8)

1 i = jH × k ×  c ⋅ μ  3 φt ID  k  h

h

i = 4,5 × 0,36 ×1,8154 φt 0,05433

= 54,1267

h

io = h i x ID φt φ t OD = 54,1267 x

0,652 0,75

= 47,0541 Karena viskositas rendah, maka φs = 1 h

( Kern, 1965 )

h = io × φ t io φ t

hio = 47,0541 × 1 = 47,0541

Fluida panas: sisi shell, Heavy organics (3′) Flow area shell as =

Ds × C ' × B 144 × PT

ft2

( Pers. (7.1), Kern )

Ds = Diameter dalam shell = 8 in B = Baffle spacing = 1,6 in PT = Tube pitch = 1in C′ = Clearance = PT – OD = 1– 3/4 = 1/4 in as =

8 × (1 / 4) ×1,6 = 0,0222 ft 2 144 × (1)

(4′) Kecepatan massa


Gs =

Gs =

w

( Pers. (7.2), Kern )

as

lb m 299,7857 = 13.490,3586 0,0222 jam ⋅ ft 2

(5’) Bilangan Reynold Pada Tc = 203°F µ = 0,8196 cP = 1,9827 lbm/ft2⋅jam

( Gbr. 15, Kern )

Dari Gbr. 28, Kern, untuk 3/4 in dan 1tri. pitch, diperoleh de = 0,73 in = 0,0608 ft Re s =

Re s =

De × Gs μ

( Pers. (7.3), Kern )

0,0608 × 13.490,3586 = 413,9133 1,9827

(6′) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 12 pada Res = 413,9133 (7′) Pada Tc = 177°F c = 0,58 Btu/lbm⋅°F k = 0,099 Btu/jam.ft2.(°F/ft)


1 1  c ⋅ μ  3  0,58 ×1,9827  3 = = 1,687    0,099  k   

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

= 12 ×

0,099 × 1,687 0,0608

= 32,9463 (9′)

Karena viskositas rendah, maka φs = 1

( Kern, 1965 )

h h o = o × φs φs ho = 32,9463× 1 = 32,9463

(10)

Clean Overall coefficient, UC


h × h o 32.9463 × 47.0541 UC = io = = 19,3781 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅ °F h + h o 32.9463 + 47.0541 io ( Pers. (6.38), Kern ) (11)

Faktor pengotor, Rd R

d

=

U

−U

D = 19,3781 − 15,0445 = 0,0149 U × U D 19,3781 × 15,0445 C C

( Pers. (6.13), Kern ) Rd hitung ≤ R d batas, maka spesifikasi cooler dapat diterima. Pressure drop Fluida panas : bahan, shell (1) Untuk Res = 413,9133 f = 0,004 ft2/in2

( Gbr. 29, Kern )

Tc = 177°F s =1 φs = 1 (2) N + 1 = 12 ×

L

( Pers. (7.43), Kern )

B

N + 1 = 12 x

3 1,6

= 22,5 Ds = 8 /12 = 0,666 ft 2 f ⋅ G s ⋅ D s ⋅ (N + 1) (3) ΔPs = 5,22 ⋅ 1010 ⋅ D e ⋅ s ⋅ φ s ΔPs =

( Pers. (7.44), Kern )

(0,0024)(13.490,3586)2 (0,666)(22,5) 5,22 ⋅ 1010 (0,0608)(`1)(1)

= 0,0034 psi

∆Ps yang diperbolehkan = 10 psi Fluida dingin : tube, cooling water Untuk Ret = 750,7908 f = 0,0004 ft2/in2

( Gbr. 26, Kern )

tc = 104°F s=1

( Tabel 6, Kern )


φs = 1 2 f ⋅Gt ⋅L⋅n ΔPt = 5,22 ⋅ 1010 ⋅ ID ⋅ s ⋅ φ

(1) ΔPt

( Pers. (7.53), Kern ) t

2 ( 0,0004 )(29.760,6740 ) (3)(4 ) = 5,22 ⋅ 1010 (0,05433)(1)(1) = 0,0014 psi

(2)

Dari grafik 27, hal:837, Kern, 1950 pada Gt = 29.760,6740 2 diperoleh V =0,0065 2g'

4n V 2 . s 2g' (4).(4) .0,0065 = 1 = 0,104 psi

ΔPr =

∆PT = ∆Pt + ∆Pr = 0,0014 psi + 0,104 psi = 0,1054psi ∆PT yang diperbolehkan = 10 psi

C.20 Cooler (E-104) Fungsi

: Untuk mendinginkan hasil keluaran atas Cyclone

Bentuk

: Horizontal condensor

Jenis


Dipakai

: 3/4 in OD Tube 18 BWG, panjang = 12 ft

Jumlah

: 1 unit

Fluida panas Laju alir fluida masuk Temperatur awal (T1) Temperatur akhir (T2)

= 355,9936 kg/jam = 180°C = 40°C

= 784,8235 lbm/jam = 356 °F = 104°F

Fluida dingin Laju alir pendingin masuk = 935,3475 kg/jam = 2.062,0670 lbm/jam Temperatur awal (t1) = 30°C = 86°F Temperatur akhir (t2)

= 50°C

= 122°F


Panas yang diserap (Q) = 47.498,2397 kJ/jam = 45.052,7336 Btu/jam (3) ∆t = beda suhu sebenarnya Fluida

Fluida Panas T1=356 °F

T2 = 104°F

Temperatur yang lebih tinggi Temperatur yang lebih rendah

T1 – T2 =

Selisih

252 °F

LMTD =

Selisih

dingin

Δt 2 − Δt1  Δt  ln 2   Δt   1

R=

T1 − T2 =7 t 2 − t1

S=

t 2 − t1 = 0,1333 T1 − t1

t2 =122°F

∆t1 = 234°F

t1 = 86°F

∆t2 = 18 °F

t 2 – t1

∆t2 – ∆t1

= 36°F

= 216 °F

= 84,2122 °F

Maka dari grafik 19 (Kern,1965) diperoleh Ft = 0,99 ∆t = Ft x LMTD = 83,3701 °F (4) Tc dan tc Tc =

T1 + T2 = 230 °F 2

tc =

t1 + t 2 = 104 °F 2

Dalam perancangan ini digunakan spesifikasi:  Diameter luar tube (OD)

= 3/4 in

 Jenis tube

= 18 BWG

 Pitch (PT)

= 1 in triangular pitch

 Panjang tube (L)

= 12ft


d. Dari Tabel 8 (Kern, 1965) cooler untuk fluida panas gas dan fluida dingin water, diperoleh nilai UD = 2 - 50 Btu/jam⋅ft2⋅°F, faktor pengotor (Rd) = 0,003. Diambil UD = 10 Btu/jam⋅ft2⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas,

A=

Q = 54,0395 ft 2 U D × Δt

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

A L × a"


= 22,94089 buah = 24buah

e. Dari Tabel 9 (Kern, 1965) nilai yang terdekat adalah 24 tube dengan ID shell 8 in. f. Koreksi UD A = LxNtxa" = 56,5344 ft

UD =

2

Q Btu = 9,5587 A ⋅ Δt jam ⋅ ft 2 ⋅ °F

Fluida dingin: sisi tube, cooling water (3)

Flow area tube, at′ = 0,334 in2

( Tabel 10, Kern )

N t × a 't at = 144 × n a t = 0.0139 ft 2

(4)


W at

G t = 148172,4804

(5)

( Pers. (7.2), Kern ) lbm jam ⋅ ft 2

Bilangan Reynold Pada tc = 104°F, µ = 0,8903 cP = 2,1537 lbm/ft2⋅jam. Dari Tabel 10, Kern, untuk 3/4 in OD, 18 BWG, diperoleh ID = 0,652 in De = 0,652/12 = 0,05433 ft


Re t =

ID × G t

( Pers. (7.3), Kern )

μ

Re t = 3738,0379

(6) Taksir jH dari Gbr. 24, Kern, diperoleh jH = 7,5 pada Res = 3738,0379 (7) Pada tc = 104°F c = 1 Btu/lbm⋅°F k = 0,36 Btu/jam.ft2.(°F/ft)

( Fig.2, Kern) ( Tabel 4, Kern )

1 1  c ⋅ μ  3  1× 2,1537  3 = = 1,8154     k   0,36 

(8)

1 i = jH × k ×  c ⋅ μ  3 φt ID  k  h

h

i = 90,2111 φt

h

io = h i x ID φt φ t OD = 78,4235

Karena viskositas rendah, maka φs = 1 h

( Kern, 1965 )

h = io × φ t io φ t

hio = 78,4235× 1 = 78.4235 Fluida panas: sisi shell, Heavy organics (3′) Flow area shell as =

Ds × C ' × B 144 × PT

ft2

( Pers. (7.1), Kern )

Ds = Diameter dalam shell = 8 in B = Baffle spacing = 1,6 in PT = Tube pitch = 1in


C′ = Clearance = PT – OD = 1– 3/4 = 1/4 in as =

8 × (1 / 4) ×1,6 = 0,0222 ft 2 144 × (1)

(4′) Kecepatan massa Gs =

w

( Pers. (7.2), Kern )

as

Gs = 35317,0560

lbm jam ⋅ ft 2

(5’) Bilangan Reynold Pada Tc = 203°F µ = 0,8196 cP = 1,9827 lbm/ft2⋅jam

( Gbr. 15, Kern )

Dari Gbr. 28, Kern, untuk 3/4 in dan 1tri. pitch, diperoleh de = 0,73 in = 0,0608 ft Re s =

De × Gs μ

( Pers. (7.3), Kern )

Res = 1083,6033

(6′) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 17 pada Res = 1083,6033 (7′) Pada Tc = 177°F c = 0,71 Btu/lbm⋅°F k = 0,024 Btu/jam.ft2.(°F/ft)


1  c⋅μ  3   = 2,8943  k 

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

(9′)

= 19,4119

Karena viskositas rendah, maka φs = 1

( Kern, 1965 )


h h o = o × φs φs ho = 19,4119 × 1 = 19,4119 (10)


h × h o 19,4119 × 78,4135 UC = io = = 15,5603 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅ °F h + h o 19,4119 + 78,4135 io ( Pers. (6.38), Kern )

(11)

Faktor pengotor, Rd U −U D = 15,0445 - 9,5587 = 0,0404 R = C d U ×U D 15,0445 x 9,5587 C ( Pers. (6.13), Kern ) Rd hitung ≤ R d batas, maka spesifikasi cooler dapat diterima.

Pressure drop Fluida panas : bahan, shell (3) Untuk Res = 1.083,6033 f = 0,004 ft2/in2

( Gbr. 29, Kern )

Tc = 177°F s =1 φs = 1 (2) N + 1 = 12 ×

L

( Pers. (7.43), Kern )

B

N + 1 = 12 x

12 1,6

= 90 Ds = 0,608 ft (3) ΔPs =

2 f ⋅ G s ⋅ D s ⋅ (N + 1) 5,22 ⋅ 1010 ⋅ D e ⋅ s ⋅ φ s

( Pers. (7.44), Kern )

ΔPs = 0,0943

∆Ps yang diperbolehkan = 10 psi


Fluida dingin : tube, cooling water (3) Untuk Ret = 3.738,0379 f = 0,0004 ft2/in2

( Gbr. 26, Kern )

tc = 104°F s=1

( Tabel 6, Kern )

φs = 1 2 f ⋅Gt ⋅ L⋅ n ΔPt = 5,22 ⋅ 1010 ⋅ ID ⋅ s ⋅ φ

( Pers. (7.53), Kern ) t

ΔPt = 0,1375 (4)

Dari grafik 27, hal:837, Kern, 1950 pada Gt = 148.172,4804 2 diperoleh V =0,003 2g'

4n V 2 . s 2g' = 0,048

ΔPr =

∆PT = ∆Pt + ∆Pr = 0,1375 psi + 0,048 psi = 0,1855 psi ∆PT yang diperbolehkan = 10 psi

L.C 21 Water Condenser (E-102) Fungsi

: Mengubah fasa uap air menjadi fasa cair

Jenis


Dipakai

: 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 7 ft, 2 pass

Jumlah

: 1 unit

Fluida panas Laju alir umpan masuk = 257,888 kg/jam = 568,550 lbm/jam Temperatur awal (T1) = 109,058 oC = 228,304 °F Temperatur akhir (T2) = 100 °C

= 212 °F

Fluida dingin


Laju alir air pendingin = 1024,734 kg/jam = 2259,163 lbm/jam Temperatur awal (t1)

= 30 °C = 86 °F


= 50 °C = 122 °F

Panas yang diserap (Q) = 85.667,744 kJ/jam = 81.197,035 Btu/jam

(1)

∆t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas

T1 = 228,304 °F

Selisih

t2 = 122 °F

∆t1 = 106,304°F

t1 = 86 °F

∆t2 = 126 °F

Temperatur yang lebih tinggi Temperatur yang

T2 = 212°F

lebih rendah

T1 – T2 = 16,304°F

LMTD =

Fluida dingin

Selisih

t 2 – t1 = 36 °F

∆t2 – ∆t1 = 19,696 °F

Δt 2 − Δt1 19,696 = = 115,873 °F  126   Δt 2   ln  ln 106,304 Δt    1

R=

T1 − T2 16,304 = = 0,453 t 2 − t1 36

S=

t 2 − t1 36 = = 0,253 T1 − t1 212 − 86

Dari Fig 19, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,98 Maka ∆t = FT × LMTD = 0,98 × 115,873 = 113,556 °F

(2)

Tc dan tc Tc =

T1 + T2 228,304 + 212 = = 220,152 °F 2 2

tc =

t 1 + t 2 86 + 122 = = 104 °F 2 2

Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi:


-


-

Jenis tube = 18 BWG

-


-


a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas gas dan fluida dingin air, diperoleh UD = 2-50, faktor pengotor (Rd) = 0,003. Diambil UD =10 Btu/jam⋅ft2⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas, A=

81.197,035 Btu/jam Q = = 71,504 ft 2 Btu U D × Δt 10 × 113,556 o F 2 o jam ⋅ ft ⋅ F


(Tabel 10, Kern)

A 71,504 ft 2 = = 39,018 buah L × a " 7 ft × 0,2618 ft 2 /ft

b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 44 tube dengan ID shell 12 in. c. Koreksi UD

A = L × Nt × a" = 7 ft × 44 × 0,2618 ft 2 /ft = 80,634 ft 2

UD =

Q 81.197,035 Btu/jam Btu = = 8,868 2 A ⋅ Δt 80,634 ft × 113,556 °F jam ⋅ ft 2 ⋅ °F

Fluida dingin : air, tube (3)

(4)

Flow area tube, at′ = 0,639 in2 at =

N t × a 't 144 × n

at =

44 × 0,639 = 0,098 ft 2 144 × 2

(Tabel 10, Kern) (Pers. (7.48), Kern)


w at

(Pers. (7.2), Kern)


Gt = (5)

lbm 2259,163 = 23.141,235 0,098 jam ⋅ ft 2

Bilangan Reynold Pada tc = 104 °F µ = 0,69 cP = 1,669 lbm/ft2⋅jam

(Gbr. 15, Kern)

Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh ID = 0,902 in = 0,0752 ft

Re t =

ID × G t μ

Re t =

0,0752 × 23.141,235 = 1.042,099 1,669

(Pers. (7.3), Kern)

L 7 = = 93,126 D 0,0752 (6)

Taksir jH dari Gbr 24, Kern, diperoleh jH = 6,1

(7)

Pada tc = 104 °F c = 0,92 Btu/lbm°F k = 0,369 Btu/jam.ft°F

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

1 1  c ⋅ µ  3  0,92 × 1,645  3  = 1,601  =    k   0,369 

(8)

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

(Pers. (6.15), Kern)

h

i = 6.1 × 0,369 × 1,601 = 47,890 φs 0,075

h

io = h i x ID φ t OD φt = 47,890 x

0,902 1

= 43,197 (9)

Karena viskositas rendah, maka diambil φt = 1

h h io = io × φ t φt hio = 43,197 × 1 = 43,197


Fluida panas : shell, bahan (3′)

Flow area shell

Ds × C' × B 2 ft as = 144 × PT Ds

= Diameter dalam shell = 12 in

B

= Baffle spacing = 4 in

PT

= Tube pitch = 1 1/4 in

C′

= Clearance = PT – OD

(Pers. (7.1), Kern)

= 1 1/4 – 1 = 1/4 in

as = (4′)

(5′)

12 × 0,25 × 4 = 0,067 ft 2 144 × 1 ,25

Kecepatan massa

Gs =

W as

Gs =

lbm 568,550 = 8.528,245 0,0067 jam ⋅ ft 2

(Pers. (7.2), Kern)

Bilangan Reynold Pada Tc = 220,152°F µ = 0,29 cP = 0,702 lbm/ft2⋅jam

(Gbr. 15, Kern)

Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1/4 tri pitch, diperoleh de = 0,71 in. De =0,71/12 = 0,06 ft

Res =

De × G s μ

Res =

0,06 × 8,528,245 = 948,113 0,702

(6′)

Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 13

(7′)

Pada Tc = 220,152 °F c = 0,5 Btu/lbm⋅°F k = 0,140 Btu/jam.ft.oF

(Pers. (7.3), Kern)


1 1  c ⋅ µ  3  0,5 × 0,702  3  = 1,358  =    k   0,140 


(8′)

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


ho 0,140 = 13 × × 1,358 = 41,779 φs 0,06 (9′)

Karena viskositas rendah, maka diambil φs = 1

h h o = o × φs φs ho = 41,779 × 1 = 41,779 (10)


UC =

h io × h o 43,1197 × 41,779 = = 21,238 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅ °F h io + h o 43,1197 + 41,779 (Pers. (6.38), Kern)

(11)

Faktor pengotor, Rd

Rd =

U C − U D 21,238 − 8,868 = = 0,066 UC × UD 21,238 x8,868 (Pers. (6.13), Kern)

Rd hitung ≥ R d batas, maka spesifikasi condensor dapat diterima. Pressure drop Fluida dingin : air, tube (1)

Untuk Ret = 1042,099 f = 0,00042 ft2/in2

(Gbr. 26, Kern)

s = 0,98

(Gbr. 6, Kern)

φt = 1 (2)

ΔPt =

2 f ⋅Gt ⋅L⋅n


5,22 ⋅ 1010 ⋅ ID ⋅ s ⋅ φ t

2 ( 0,00042 )(23.141,235) (7)(2 ) ΔPt = 5,22 ⋅ 1010 (0,0752 )(0,98)(1) = 0,001 psi (3)

Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh

V

2

2g'

= 0,001


4n V 2 . ΔPr = s 2g' (4).(2) .0,001 = 0,98 = 0,008 psi ∆PT

= ∆Pt + ∆Pr = 0,001psi + 0,008 psi = 0,009 psi

∆Pt yang diperbolehkan = 2 psi

Fluida panas : bahan, shell (1′)

Untuk Res = 948,113 f = 0,001 ft2/in2

(Gbr. 29, Kern)

φs =1 s = 0,98 (2′)

N + 1 = 12 ×

L B

N + 1 = 12 ×


7 = 21 4

Ds = 12 in = 1 ft (3′)

2 1 f ⋅ G s ⋅ D s ⋅ (N + 1) ΔPs = × 2 5,22 ⋅ 1010 ⋅ D ⋅ s ⋅ φ e s

ΔPs =


2 1 (0,001)(8.528,245) (1,438)(21) × 2 5,22 ⋅ 1010 (0,06 )(0,98)(1)

= 0,000512 psi ∆Ps yang diperbolehkan = 2 psi

C 22 Water Condensor (E-301) Fungsi

: Mengubah fasa uap air menjadi fasa cair

Jenis


Dipakai

: 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 8 ft, 2 pass

Jumlah

: 1 unit


Fluida panas Laju alir umpan masuk = 174,6776 kg/jam = 385,1003 lbm/jam Temperatur awal (T1) = 102.2395 oC = 216,0311 °F Temperatur akhir (T2) = 100 °C = 212 °F

Fluida dingin Laju alir air pendingin = 1.550,4835 kg/jam = 3.418,2490 lbm/jam Temperatur awal (t1) = 30 °C = 86 °F Temperatur akhir (t2) (3)

= 50 °C = 122 °F

Panas yang diserap (Q) = 459.104,8769 kJ/jam = 435.145,7518 Btu/jam ∆t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas

Selisih

t2 = 122 °F

∆t1 = 94,0311 °F

t1 = 86 °F

∆t2 = 126 °F

Temperatur yang

T1 = 216,0311 °F

lebih tinggi Temperatur yang

T2 = 212°F

lebih rendah

T1 – T2 = 4,0311 °F

LMTD =

Fluida dingin

Selisih

Δt 2 − Δt 1  Δt ln 2  Δt 1

  

t 2 – t1 = 36 °F

∆t2 – ∆t1 = 31,9689 °F

= 109,2370 °F

R=

T1 − T2 = 0,1120 t 2 − t1

S=

t 2 − t1 36 = = 0,2769 T1 − t 1 212 − 86

Dari Fig 19, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,98 Maka ∆t = FT × LMTD = 0,98 × 109,2370 = 107.0523 °F (4)

Tc dan tc Tc =

T1 + T2 = 214,0156 °F 2


tc =

t1 + t 2 = 104 °F 2

Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi: -


-

Jenis tube = 18 BWG

-


-


d. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas gas dan fluida dingin air, diperoleh UD = 2-50, faktor pengotor (Rd) = 0,003. Diambil UD = 10 Btu/jam⋅ft2⋅°F Luas permukaan untuk perpindahan panas,

A=

Q = 406,4797 ft 2 U D × Δt


(Tabel 10, Kern)

A = 86,2575 buah L × a"

e. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 90 tube dengan ID shell 17,25 in. f. Koreksi UD A = L × Nt × a" = 424,1160

UD =

Q Btu = 9,5842 A ⋅ Δt jam ⋅ ft 2 ⋅ °F

Fluida dingin : air, tube (8)

Flow area tube, at′ = 0,639 in2 at =

N t × a 't 144 × n

(Tabel 10, Kern) (Pers. (7.48), Kern)

a t = 0,1997 ft 2 (9)


w at

(Pers. (7.2), Kern)


G t = 17.117,9917

(10)

lb m jam ⋅ ft 2

Bilangan Reynold Pada tc = 104 °F µ = 0,69 cP = 1,669 lbm/ft2⋅jam

(Gbr. 15, Kern)

Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh ID = 0,902 in = 0,0752 ft

Re t =

ID × G t μ

(Pers. (7.3), Kern)

Re t = 770,8594

L = 239,4678 D

(11)

Taksir jH dari Gbr 24, Kern, diperoleh jH = 6

(12)

Pada tc = 104 °F c = 0,92 Btu/lbm°F k = 0,369 Btu/jam.ft°F


1 1  c ⋅ µ  3  0,92 × 1,645  3  = 1,601  =    k   0,369 

(8)

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


h

i = 47,1051 φs

h

io = h i x ID φ t φ t OD = 47,1051 x

0,902 1

= 42,4888 (10)

Karena viskositas rendah, maka diambil φt = 1

h h io = io × φ t φt hio = 42,4888× 1 = 42,4888


Fluida panas : shell, bahan (3′)

Flow area shell

Ds × C' × B 2 ft as = 144 × PT

(Pers. (7.1), Kern)

Ds

= Diameter dalam shell = 17,25 in

B

= Baffle spacing = 4 in

PT

= Tube pitch = 1 1/4 in

C′

= Clearance = PT – OD = 1 1/4 – 1 = 1/4 in

as = (4′)

17,25 × 0,25 × 4 = 0,096 ft 2 144 × 1 ,25

Kecepatan massa

Gs =

W as

G s = 4.018,4379

(5′)

(Pers. (7.2), Kern) lb m jam ⋅ ft 2

Bilangan Reynold Pada Tc = 213,3910°F µ = 0,29 cP = 0,702 lbm/ft2⋅jam

(Gbr. 15, Kern)

Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1/4 tri pitch, diperoleh de = 0,72 in. De =0,72/12 = 0,06 ft

Res =

De × G s μ

(Pers. (7.3), Kern)

Re s = 524,5671 (6′)

Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 13

(7′)

Pada Tc = 213,3910°F c = 0,3 Btu/lbm⋅°F k = 0,0979 Btu/jam.ft.oF


1 c⋅µ  3  = 1,5267   k 


(8′)

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


ho = 32,3832 φs (9′)

Karena viskositas rendah, maka diambil φs = 1

h h o = o × φs φs ho = 32,3832 × 1 = 32,3832 (10)

Clean Overall coefficient, UC h io × h o 42,4888 × 32,3832 = = 18.3770 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅ °F h io + h o 42,4888 + 32,3832

UC =

(Pers. (6.38), Kern) (12)

Faktor pengotor, Rd

Rd =

U C − U D 18,3770 − 9,5842 = = 0,0499 U C × U D 18,3770 x9,5842 (Pers. (6.13), Kern)

Rd hitung ≥ R d batas, maka spesifikasi condensor dapat diterima. Pressure drop Fluida dingin : air, tube (1)

Untuk Ret = 770,8594 f = 0,00042 ft2/in2

(Gbr. 26, Kern)

s = 0,98

(Gbr. 6, Kern)

φt = 1 (3)

ΔPt =

ΔPt

2 f ⋅Gt ⋅L⋅n


5,22 ⋅ 1010 ⋅ ID ⋅ s ⋅ φ t

2 ( 0,00042 )(17.117,9917 ) (18)(2 ) = 5,22 ⋅ 1010 (0,0752 )(0,98)(1) = 0,0012 psi

(3)

Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh

V

2

2g'

= 0,001


4n V 2 . ΔPr = s 2g' (4).(2) .0,001 = 0,98 = 0,008 psi ∆PT

= ∆Pt + ∆Pr = 0,0012 psi + 0,008 psi = 0,0092 psi

∆Pt yang diperbolehkan = 10 psi

Fluida panas : bahan, shell (1′)

Untuk Res = 524,5671 f = 0,001 ft2/in2

(Gbr. 29, Kern)

φs =1 s = 0,98 (2′)

N + 1 = 12 ×

L B

N + 1 = 12 ×

18 = 54 4


Ds = 17,25 in = 1,438 ft 2 1 f ⋅ G s ⋅ D s ⋅ (N + 1) ΔPs = × 2 5,22 ⋅ 1010 ⋅ D ⋅ s ⋅ φ e s

(3′)

ΔPs =


2 1 (0,001)(4.018,4379 ) (1,438)(54 ) × 2 5,22 ⋅ 1010 (0,06)(0,98)(1)

= 0,0004 psi ∆Ps yang diperbolehkan = 10 psi

C.23

Belt Conveyor (C-101)

Fungsi

: Mengangkut NaOH padat dari gudang penyimpanan (TK101) menuju Mixer (M-101)

Jenis

: horizontal belt conveyor

Bahan konstruksi : carbon steel Jumlah

: 1 unit


Kondisi operasi Temperatur

= 30°C

Tekanan

= 1 atm

Laju alir (W)

= 187,2 kg/jam = 0,1872 ton/jam

Densitas

= 2130 kg/m3 = 132,971 lb/ft3

Direncanakan (Walas, 1988) : Jarak angkut

= 35 ft = 10,668 m

Lebar belt

= 14 in

Angle

= 20 derajat

Inklinasi

= 5 derajat

Slope

= 38,4 untuk 100 ft/min bahan

Kecepatan

= 100 rpm

•

Ukuran konveyor

Velocity (v)

=

0,1872ton/jam x 100 ft/min = 0,4875 ft/min 38,4 ton/jam 35 ft = 35,1337 ft cos 5 o

= 10,71 m

= 35 ft x tan 5o = 3,0621 ft

= 0,93 m

Panjang konveyor desain (L) = Ketinggian konveyor (H) •

Daya conveyor : P = P horizontal + P vertical + P empty P horizontal

= (0,4 + L/300).(W/100)

P vertical

= 0.001HW

P empty

= 1,25 hp (dari tabel 5.5 c Walas)

(walas, 1988)

P = P horizontal + P vertical + P empty = (0,4 + 35,1337/300).( 0,1872/100) + (0.001 x 3,0621 x 0,1872) + 1,25 = 1,25154 hp Efisiensi motor = 80% Maka daya yang dibutuhkan = 1,25154 hp hp / 0,8 = 1,56443 hp Maka dipakai daya 2 hp

C.24 Belt Conveyor (C-102) Fungsi

: Mengangkut Phenol padat dari gudang penyimpanan (TK102) menuju Mix Point (MP-101)


Jenis



: 1 unit


= 30°C

Tekanan

= 1 atm

Laju alir (W)

= 445,01 kg/jam = 0,44501 ton/jam

Densitas

= 1070 kg/m3 = 66,7978 lb/ft3


= 50 ft = 15,24 m

Lebar belt

= 14 in

Angle

= 20 derajat

Inklinasi

= 5 derajat

Slope


Kecepatan

= 100 rpm

•

Ukuran konveyor Velocity (v)

=

0,44501ton/jam x 100 ft/min = 1,15888 ft/min 38,4 ton/jam


50 ft = 50,191ft cos 5o

= 50 ft x tan 5o = 4,3744 ft


= (0,4 + L/300).(W/100)

P vertical

= 0.001HW

P empty


(walas, 1988)

P = P horizontal + P vertical + P empty = (0,4 + 50,191ft/300)( 0,44501/100) + (0.001 x 4,3744 x 0,44501) + 1,25 = 1,2545 hp Efisiensi motor = 80% Maka daya yang dibutuhkan = 1,25154 hp hp / 0,8 = 1,56809 hp


Maka dipakai daya 2 hp

C.25

Belt Conveyor (C-103)

Fungsi

: Mengangkut keluaran bawah dari Cyclone menuju ke tangki pencuci (WT-201)

Jenis



: 1 unit


= 30°C

Tekanan

= 1 atm

Laju alir (W)

= 749,8013 kg/jam = 0,7498 ton/jam

Densitas

= 324 kg/m3

= 20,2501 lb/ft3


= 50 ft = 15,24 m

Lebar belt

= 14 in

Angle

= 20 derajat

Inklinasi

= 5 derajat

Slope


Kecepatan

= 100 rpm

•

Ukuran konveyor Velocity (v)

=

0,7498ton/jam x 100 ft/min = 1,95261 ft/min 38,4 ton/jam


50 ft = 50,191ft cos 5o

= 50 ft x tan 5o = 4,3744 ft


= (0,4 + L/300).(W/100)

P vertical

= 0.001HW

P empty


(walas, 1988)


P = P horizontal + P vertical + P empty = (0,4 + 50,191ft/300)( 0,7498/100) + (0.001 x 4,3744 x 0,7498) + 1,25 = 1,25753 hp Efisiensi motor = 80% Maka daya yang dibutuhkan = 1,25154 hp hp / 0,8 = 1,57192 hp Maka dipakai daya 2 hp

C.26 Screw Conveyor (C-301) Fungsi

: mengangkut asam salisilat ke drier

Jenis

: Screw conveyor

Bahan Konstruksi

: carbon steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi


Laju alir Faktor kelonggaran

= 30°C = 1 atm

: 639,0888 kg/jam : 20%

Kapasitas total conveyor = 1,2 × Laju massa komponen = 1,2 × 639,0888 kg/jam = 766,90655 kg/jam = 1691,08 lbm/jam Densitas Campuran = 1.444,92 kg/m3 = 89,9926 lb/cuft Untuk conveyor dengan kapasitas operasi, dipilih spesifikasi : - Panjang ( L )

= 20 ft

- Tinggi ( Z )

= 6 ft

- Lebar

= 14 in

- Putaran Maksimal

=

45 rpm

(Walas,1990)

- Kapasitas Maksimal = 950 ft3/jam - Efisiensi daya ( η )

= 85%

Perhitungan daya: P = {((S x ω) + (F x Q x ρ)) x L) + (0.51 x Z x m)}/106 dengan : S ω

(Walas,1990)

= bearing factor = 350 = Rpm conveyor


Q

= Laju alir volumetrik (ft3/jam)

Z

= tinggi conveyor (ft)

m

= massa bahan baku (lbm/jam)

Q

= 1.691,08 lbm/jam / 89,9926 lbm/ ft3 = 18,7822 ft3/jam

Dipakai 1 unit conveyor maka laju alir volumetrik bahan yang diangkut oleh conveyor = 18,7822 ft3/jam ω = = 18,7822 ft3/jam x 45 rpm / 950 ft3/jam = 0,88968 rpm Maka : P

= [(350 x 0,88968 rpm + 0,7 x 18,7822ft3/jam x 89,9926) x 100 + {0,51 x 6 ft x ( 1.691,08 lbm/jam)}] /106 = 1,5463 Hp

Pa (Daya aktual) = P / η = 1,5463 Hp / 0,85 = 1,8192 Hp Digunakan daya standar 2 Hp C.27 Screw Conveyor (C-302) Fungsi

: mengangkut Asam salisilat ke gudang asam salisilat

Jenis

: Screw conveyor

Bahan Konstruksi

: carbon steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi


Laju alir

: 638,4373 kg/jam

Faktor kelonggaran

: 20%

= 30°C = 1 atm

Kapasitas total conveyor = 1,2 × Laju massa komponen = 1,2 × 638,4373 kg/jam

= 766,1247 kg/jam = 1.689,36 lbm/jam Densitas Campuran = 1.442,57kg/m3 = 90,0332 lb/cuft Untuk conveyor dengan kapasitas operasi, dipilih spesifikasi :


- Panjang ( L )

= 20 ft

- Tinggi ( Z )

= 6 ft

- Lebar

= 14 in

- Putaran Maksimal

=

45 rpm

(Walas,1990)

- Kapasitas Maksimal = 950 ft3/jam - Efisiensi daya ( η )

= 85%

Perhitungan daya: P = {((S x ω) + (F x Q x ρ)) x L) + (0.51 x Z x m)}/106 dengan : S

(Walas,1990)

= bearing factor = 350

ω

= Rpm conveyor

Q

= Laju alir volumetrik (ft3/jam)

Z

= tinggi conveyor (ft)

m

= massa bahan baku (lbm/jam)

Q

= 1.689,36 lbm/jam / 90,0332 lbm/ ft3 = 18,7546 ft3/jam

Dipakai 1 unit conveyor maka laju alir volumetrik bahan yang diangkut oleh conveyor = 18,7546 ft3/jam ω = = 18,7546 ft3/jam x 45 rpm / 950 ft3/jam = 0,8884 rpm Maka : P

= [(350 x 0,8884 rpm + 0,7 x 18,7546 ft3/jam x 90,0332) x 100 + {0,51 x 6 ft x (1.689,36 lbm/jam)}] /106 = 1,5446 Hp

Pa (Daya aktual) = P / η = 1,5446 Hp / 0,85 = 1,8171 Hp Digunakan daya standar 2 Hp C.28 Sentrifuge (FF-201) Fungsi

: memisahkan Sodium salisilat dengan campuran

Jenis

: Scroll conveyer centrifuge

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi


= 1 atm = 14,696 psia


Tabel LC.7 Komposisi bahan masuk ke Centrifuge (CF-101) Laju alir

Bahan

(kg/jam)

S.penolat

sodium salisilat Jumlah

ρ Camp =

(m3/jam)

898

0,0121

4,4501

1070

0,0042

1908,4359 734,4812

1000 320

1,9084 2,2953

2658,2372

=

Volume

10,8700

Phenol Air

ρ (kg/m3)

4,2200

2658,2372 kg/jam = 629,9210 kg/m3 3 4,2200 m /jam

sg campuran = 0,6299 Perhitungan : Q = 4,2200 m3/jam = 1,1722 l/s = 15,4713 gal/min Spesifikasi dari Tabel 18-12 (Bab 18, Hal. 112, Perry. 1997). Untuk harga Q (gal/min), diperoleh : Tipe yang sesuai : Scroll conveyer Bowl Diameter

= 14 in

Kecepatan

= 4.000 rpm

G/g

= 3180

Menggunakan gambar 18-140 (Bab 18, Hal. 112, Perry. 1997), diperoleh: v

= 400 ft/s = 0,000559 N2 rp

(Perry, 1997)

rp = 0,3555 m Daya centrifuge : P = 5,984 . 10-10 .sg . Q. ( N. rp)2

(Perry,1997)

Dimana: sg

= spesific gravity campuran

Q

= Laju alir volumetrik ( gal/menit)

N

= Laju putar rotor (rpm)

rp

= radius bucket (m)

Diameter bucket

= 14 in


Radius bucket (rp)

= 0,4472 m

Laju putar rotor (N) = 4000 rpm P = 5,984 . 10-10.( 0,6299). (15,4713) .( 4000. 0,3555)2 = 1,1795 hp Maka dipilih centrifuge dengan daya 1 1/4 hp

C.29 Sentrifuge (FF-301) Fungsi

: memisahkan Sodium salisilat dengan campuran

Jenis

: Scroll conveyer centrifuge

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi


= 1 atm = 14,696 psia

Tabel LC.8 Komposisi bahan masuk ke Centrifuge (CF-101) Laju alir

Bahan

(kg/jam)

sodium salisilat As.Salisilat Phenol Air Na2SO4 S.penolat Jumlah

ρ Camp =

ρ (kg/m3)

(m3/jam)

2,5832

320

0,0081

631,3131

1443

0,4375

4,4501

1070

0,0042

3193,8254 324,7674

1000 1464

3,1938 0,2218

0,0043

898

0,000005

4.156,9435

=

Volume

3,8654

4.156,9435 kg/jam = 1.075,4245 kg/m3 3,8654 m3 /jam

sg campuran = 1,0754 Perhitungan : Q = 3,8654 m3/jam = 1,0737 l/s = 14,1714 gal/min Spesifikasi dari Tabel 18-12 (Bab 18, Hal. 112, Perry. 1997). Untuk harga Q (gal/min), diperoleh : Tipe yang sesuai : Scroll conveyer Bowl Diameter

= 14 in


Kecepatan

= 4.000 rpm

G/g

= 3180

Menggunakan gambar 18-140 (Bab 18, Hal. 112, Perry. 1997), diperoleh: v

= 400 ft/s = 0,000559 N2 rp

(Perry, 1997)

rp = 0,3555 m Daya centrifuge : P = 5,984 . 10-10 .sg . Q. ( N. rp)2

(Perry,1997)

Dimana: sg

= spesific gravity campuran

Q

= Laju alir volumetrik ( gal/menit)

N

= Laju putar rotor (rpm)

rp

= radius bucket (m)

Diameter bucket

= 14 in

Radius bucket (rp)

= 0,4472 m

Laju putar rotor (N) = 4000 rpm P = 5,984 . 10-10.( 1,0754). (14,1714) .( 4000. 0,3555)2 = 1,8446hp Maka dipilih cent rifuge dengan daya 1 3/4 hp. C.30 Dekanter (FL-301) Fungsi : memisahkan larutan Sodium salisilat dengan larutan lainnya. Bentuk : horizontal silinder Bahan : Carbon steel, SA – 283, Gr.C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur (T)

: 30 0C

- Tekanan (P)

: 1 atm = 14,696 psia

Tabel LC.9 Komposisi bahan yang masuk ke dekanter (D-101) Ρ Massa Volume Volume Komponen (kg/ (kg/jam) Fasa atas (m3/jam) Fasa bawah (m3/jam) 3 m) Phenol

4,4501

1070

-

0,00416


As,Salisilat

631,3131

Air

187,6237 324,7674

Na2SO4 sodium salisilat

129,1585

Sodium phenolate Total

0,2174 1.277,5301

1443

-

1000

0,18387

0,00375

1464

-

0,22184

0,39555

0,00807

0,00024 0,57966

4,8E-06 0,67532

320 898

0,437500

Laju alir massa (F) =1.277,5301 kg/jam Densitas fasa atas (light) : ρ = 535,93753 kg/m3 Densitas fasa bawah (heavy) : ρ = 1.431,712 1277,5301 kg / m3 = 1.017,9677 kg/m3 3 1,25498 m / jam Penentuan ukuran decanter:

ρ campuran

=

Diameter partikel fasa bawah dalam fasa atas (Dp) = 10-4 m

 gρ ( ρ h − ρ l )  K = Dp   µ2   Keterangan

1

(Ulrich,1984)

3

(Ulrich,1984)

:

Dp = diameter gelembung = 10-4 m g = percepatan gravitasi = 9,8 m/s2 ρh = densitas fasa bawah = 1.431,712 kg/m3 ρl = densitas fasa atas = 535,93753 kg/m3 μ = viskositas medium (fasa atas) = 1,1 cP = 1,1 x 10-3 Pa.s  (9,8 m/s2 )(1017,9677 kg/m3 )(1431,712 − 535,93753)kg/m3  K = 1.10 m   (1,1.10− 3 kg / m.s ) 2   = 1,9474118

1

−4

3

Untuk 0 < K< 3,3 maka persamaan untuk kecepatan terminal : Ut = g

D 2p 18μ

(ρ h − ρ l )

(Ulrich,1984)

Dimana: Ut = kecepatan akhir fasa bawah (m/s) Dp = diameter gelembung = 10-4 m ρh = densitas fasa bawah = 1431,712 kg/m3 ρl = densitas fasa atas = 535,93753 kg/m3


μ = viskositas medium (fasa atas) = 1,1.10-3 Pa.s

Ut = g

D 2p 18μ

(ρ h − ρl )

(10− 4 ) 2 = 9,8 (1431,712 − 535,93753) 18(1,1.10− 3 ) = 0,0004434 m/s Harga perbandingan panjang dengan diameter dekanter pada tekanan 1 atm L/D = 3

(Ulrich,1984)

L 0.5U avg ≥ D Ut 3≥

0.5U avg

0,0004434 U avg ≤ 0,0026602 m/s ≤ 9,57664 m/jam Uavg maksimum harus < 8Ut agar turbulensi pada permukaan dapat dicegah (Ulrich,1984) Uavg < 8(0,0004434) 0,0026602< 0,0035469 Q U avg = total A Σ mi ρi 9,57664 = 0.25π .D 2 1,25498 8,94842 = 0,25πD 2 D = 0,5143556 m

(memenuhi)

L = 3D = 3 (0,5143556) = 1,5430669 m Volume decanter, VDC = 0,25πD2L = 0,25π ( 0,5143556 m)2(1,5430669 m) = 0,3204656 m3 Waktu tinggal (θ):


θ=

D 2U t

(Ulrich, 1984)

0,5143556 m 2(0,0004434 m/s) = 0,4104834 jam =

C.31Dekanter (FL-302) Fungsi : memisahkan larutan Sodium salisilat dengan larutan lainnya. Bentuk : horizontal silinder Bahan : Carbon steel, SA – 283, Gr.C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur (T)

: 30 0C

- Tekanan (P)

: 1 atm = 14,696 psia

Tabel LC.10 Komposisi bahan yang masuk ke dekanter (D-101) Ρ Massa Volume Volume Komponen (kg/ (kg/jam) Fasa atas (m3/jam) Fasa bawah (m3/jam) 3 m) Phenol As,Salisilat Air Na2SO4 sodium salisilat Total

0,0890 631,3131 63,8765 324,7674 0,0517 1020,0978

1070

0,000083

0,000001

1443

-

0,437500

0,062599 0,221836

0,001278 0,004437

1000 1464 320

0,000161 0,284679

0,000001 0,443217

Laju alir massa (F) =1.020,0978 kg/jam Densitas fasa atas (light) : ρ = 1.361,2056 kg/m3 Densitas fasa bawah (heavy) : ρ = 1441,9317 kg/m3 1020,0978kg / m3 ρ campuran = = 1410,0317 kg/m3 3 0,7235 m / jam Penentuan ukuran decanter: Diameter partikel fasa bawah dalam fasa atas (Dp) = 10-4 m

(Ulrich,1984)


 gρ ( ρ h − ρ l )  K = Dp   µ2   Keterangan

1

3

(Ulrich,1984)

:

Dp = diameter gelembung = 10-4 m g = percepatan gravitasi = 9,8 m/s2 ρh = densitas fasa bawah = 1441,9317 kg/m3 ρl = densitas fasa atas = 1.361,2056 kg/m3 μ = viskositas medium (fasa atas) = 1,1 cP = 1,1 x 10-3 Pa.s  (9,8 m/s2 )(1410,0317 kg/m3 )(1441,9317 kg/m3 − 1361,2056)kg/m3  K = 1.10 m   (1,1.10− 3 kg / m.s ) 2   = 0,9733 −4

Untuk 0 < K< 3,3 maka persamaan untuk kecepatan terminal : Ut = g

D 2p 18μ

(ρ h − ρ l )

(Ulrich,1984)

Dimana: Ut = kecepatan akhir fasa bawah (m/s) Dp = diameter gelembung = 10-4 m ρh = densitas fasa bawah = 1441,9317 kg/m3 ρl = densitas fasa atas = 1.361,2056 kg/m3 μ = viskositas medium (fasa atas) = 1,1.10-3 Pa.s

Ut = g

D 2p 18μ

(ρ h − ρ l )

(10− 4 ) 2 (1441,9317 − 1361,2056) 18(1,1.10− 3 ) = 0,000400 m/s = 9,8

Harga perbandingan panjang dengan diameter dekanter pada tekanan 1 atm L/D = 3

(Ulrich,1984)


1

3

L 0.5U avg ≥ D Ut 3≥

0.5U avg

0,000400 U avg ≤ 0,002397 m/s ≤ 8,630355 m/jam Uavg maksimum harus < 8Ut agar turbulensi pada permukaan dapat dicegah (Ulrich,1984) Uavg < 8( 8,630355 )

0,002397 < 0,003196 Q U avg = total A Σ mi ρi 8,630355 = 0.25π .D 2 0,7235 8,630355 = 0,25πD 2 D = 0,3290 m L = 3D = 3 (0,3290) = 0,9871 m

(memenuhi)

Volume decanter, VDC = 0,25πD2L = 0,25π (0,3195 m)2(0,9585 m) = 0,0768 m3 Waktu tinggal (θ): θ=

D 2U t

(Ulrich, 1984)

0,3290 m 2(0,000499 m/s) = 0,2366 jam =

C.32 Pompa Bahan NaOH (J-101) Fungsi

: memompa NaOH ke reaktor (R-101)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan Konstruksi

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit


Kondisi Operasi

: Temperatur = 30°C

Laju massa Asetat anhidrat

= 621,076 kg/jam = 0,2292 lbm/s

Densitas Asetat anhidrat

= 1361,0224 kg/m3 = 84,9435 lbm/ft3

Viskositas Asetat anhidrat

= 6,8 cp = 0,0046 lbm/ft.s

Laju alir volumetrik, = 0,2751 m3/jam = 0,0027 ft3/s

Q

Desain pompa: Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Geankoplis, 2003)

= 3,9(0,0027 ft3/s)0,45(84.9435 lbm/ft3)0,13 = 0,4851 in

Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi:

Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Ukuran nominal

: 1/2 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,622 in = 0,01587 ft = 0,0518 m

Diameter Luar (OD)

: 0,84 in = 0,07 ft

Inside sectional area

: 0,0021 ft2

0,0027 ft 3 /s Kecepatan linier, v = = = 1,2789 ft/s 0,0021 ft 2 Bilangan Reynold: NRe = =

84,9435 lbm/ft.s x 1,2789 ft/s x 0,0518 ft 0,0046lbm / ft.s

= 1232,3427 Friction loss: 1 Sharp edge entrance: hc =0,55 = 0,55 (1-0) = 0,0140 ft.lbf/lbm


2 elbow 90° : hf = n.Kf. 1 check valve: hf = n.Kf.

=2 (0,75)

= 0,0381 ft.lbf/lbm

= 1 (2)

Pipa lurus 10 ft:

= 0,0254 ft.lbf/lbm

Ff

= 4f

= 4 (0,0185)

= 0,2513 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit:

hex

=

= (1-0)

= 0,0254 ft.lbf/lbm Total friction loss :

∑F

= 0,3542 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli: Σ F + Ws =0

(Geankoplis,2003)

dimana: v1 = v2 tinggi pemompaan ∆Z = 30 ft maka: Ws = 30,3542 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 80 % Ws

= η × Wp

30,3542 = 0,8 × Wp Wp = 37,9428 ft.lbf/lbm Daya pompa: P

= m × Wp = 0,2292 lbm / s x 37,9428 ft.lbf/lbm = 14,312 ft. lbf/s . = 0,0158 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/10 hp. Dengan mengikuti perhitungan pompa di atas maka diperoleh hasil perhitungaan untuk semua pompa dalam proses sebagai berikut : Tabel LC.11 Hasil perhitungan untuk semua pompa proses Nama Pompa J-102 J-103 J-201

Laju alir (lbm/s) 0.5017 0.3438 0.5275

Diameter pipa (in) 1 1/4 1/2

∆f (ft.lbf/lbm) 5864.9931 0.9752 153.7970 1.4786 145.9582 1.6299 NRe

Daya (hp) 1/10 1/4 1/10


J-202 J-301 J-302 J-303

0.228749 0.833708 0.171557 0.325728

1/2 1 1/4 1/4

440.1499 368.7474 81.414598 1714.7343

0.6764158 1.2684126 1.3491704 1.292691

1/10 1/10 1/10 1/10

J-304

0.592971

3/4

142.42257

1.2513157

1/10

J-305

0.240736

3/4

198.47389

1.3977008

1/5

J-306

0.6245

1/4

279,3977

1.1202607

1/4

C.33 Rotary Dryer (DD-301) Fungsi

: Menguapkan H2O yang masih terikut pada produk yang keluar dari conveyor yang merupakan produk akhir

Jenis : Co-Current with Rotary Atomizer (FSD-4) Beban panas = 52.064,4513 = 49.350,1908 btu/jam Jumlah steam yang dibutuhkan = 20,3740 kg/jam Jumlah campuran umpan = 642,1711 kg/jam Densitas campuran umpan

= 1.438,8717 kg/m3 = 508,2556 kg/ft3

Volume campuran umpan

=

642,1711 kg/jam 508,2556 kg/ft 3

= 1,2635 ft3 Perhitungan volume rotary Dryer, Faktor kelonggaran

= 8%

(Perry&Green,1999)

Volume rotary dryer

= 0,8508 ft × 1,2635 ft 3

3

= 1,3646 ft3 Perhitungan luas permukaan spray dryer, Temperatur saturated steam = 250 0C = 482 0F Temperatur umpan masuk rotary dryer = 30,66 0C = 87,188 0F Temperatur umpan keluar rotary dryer = 100 0C Ud

= 100 btu/jam.0F.ft2

LMTD =

= 212 0F (Kern, 1950)

(482 − 212) − (482 − 87,188)  482 − 212  ln   482 − 86 

= 328,46323 0F Luas permukaan rotary dryer, A =

Q Ud × LMTD


=

52.222,4238 100 × 328,46323

= 1,5899 ft2 Desain spray dryer Q=

ρ 10,98Kf v 2 / 3 ∆t Ds t 2 ρs Dm

(Perry&Green,1999)

Dimana : Q

= Laju perpindahan panas (Btu/jam)

Kf

= Konduktifitas panas (Btu/(h×ft2)(°F×ft)

V

= Volume Dryer (ft3)

Δt

= Selisih suhu (0 F)

Dm

= Diameter medium (ft)

Ds

= Diamater Nozzel

Ws

= Laju alir umpan masuk (lb/h)

ρs

= Densitas bahan (lbm/ft3)

ρt

= Densitas steam keluar (lbm/ft3)

- Volume Dryer Vm =

1 xπD 2 L 4

Vm =

5 xπD 3 4

1,3646 =

D : L = 1: 5 (Perry&Green,1999)

5 xπDm3 4

Dm = 0,7032 ft L

= 5 x 0,7032 ft = 3,5158 ft

Dari persamaan di atas diperoleh harga Ds, Ds =

QD 2m 10,98 Kf v 2 / 3 ∆t

Ds =

ρt ρs

52.222,4238 x (0,7032) 2 10,98 x15 x (1.3646) 2 / 3 394,812

89,8284 1,8227


Ds = 0,053 ft Ds = 1,6146 cm Perhitungan waktu tinggal (retention time), θ θ

=

0,23 × L SxN 0,9 xD

(Perry&Green,1999)

Dimana : L = panjang rotary dryer (ft) N = rotasi (rpm) S = slope (ft/ft) D = diameter rotary dryer (ft) Maka, θ

=

0,23 × 3,51586 1x 200,9 x0,7032

= 0,0776 jam = 4,655 menit

LC.34 Cyclone (FG-201) Fungsi

:

Memisahkan gas dari padatan

Bahan konstruksi

:

Carbon steel

Bentuk

:

Lapple Conventional Cyclone with 4 inch insulation (Vesuvius Cercast 3300 castable refractory)

Jumlah

:

1 unit

Data desain : •

Aliran massa gas (mg)

= 900,226 kg/jam

•

Aliran massa larutan dalam gas

= 749,801 kg/jam

•

Aliran massa total

= 1.650,068 kg/jam

•

Densitas partikel char

= 520,6 kg/m3

•

Densitas campuran partikel (ρp)

= 324,378 kg/m3

•

Densitas campuran gas (ρg)

= 12.580 kg/m3

•

Diameter partikel larutan

= 200 μm

•

Viskositas gas (μg)

= 1,16 x 10-4 kg/m jam

Langkah-langkah perhitungan:


1. Menghitung laju alir volumetric per detik aliran masuk Cyclone Q = 5,126 m3/jam = 0,00142 m3/s

2. Menentukan dimensi cyclone dengan trial & error sehingga didapatkan efisiensinya 99,9 %. Asumsi dpc = 2 μm. Cyclone yang digunakan adalah standar Lapple. Dimensi cyclone yang di trial adalah lebar inlet cyclone (W) kemudian disubstitusikan ke rumus dibawah ini sehingga nilai dpc nya 2 μm. d pc

  9 µ gW =   2πNeV ( ρ s − ρ g ) 

0,5

Dimana : π

= 3,14

W

= lebar inlet cyclone (m)

V

= kecepatan aliran masuk cyclone (m/s) = Q/(W×H)

H

= tinggi inlet cyclone (m) = 2,5 W

maka : V

= Q/(2,5W2)

Ne

= jumlah putaran di dalam vorteks terluar =

Lb

= panjang badan cyclone (m)

L  1  =  Lb + c  H  2

= 7,5 W Lc

= panjang kerucut cyclone (m) = 12,5 W

Setelah di trial, diperoleh W = 0,29 m V

= 0,007 m/s = 24,379 m/jam

H

= 0,725 m

Lb

= 2,175 m

Lc

= 3,625 m


Ne

= 5,5

9 μg W = 0,000304 2πNeV(ρs – ρg) = 262.548,112 maka : dpc

= 3,402 x10-5 m = 34 μm

5. Menghitung diameter badan cyclone (D)

D=

W = 1,45 m 0,2

6. Menghitung diameter outlet gas (De) De =

D = 0,725 m 2

7. Menghitung pemecah vorteks (S) S

= 0,5 × D = 0,725 m

8. Menghitung diameter outlet partikel (Dd) Dd

= 0,5 × D = 0,544 m

LC.35 Knock Out Drum (FG-202) Fungsi

: Menampung sekaligus memisahkan produk dari reaktor yang berupa gas setelah didinginkan.

Bentuk

: Silinder vertikal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212 grade B Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

Temperatur

= 40°C

Tekanan

= 1 atm


Laju alir gas, Fgas = 342.4205 kg/jam Laju alir cairan, Fcairan = 13,5731 kg/jam = 29,9236 lbm/jam ρ gas = 12,58 kg/m3 = 0,7852 lbm/ft3 ρcairan = 960,4 kg/m3 = 59,9561 lbm/ft

Volume gas, Vgas =

n RT

=

P

7,7823 kmol / jam × 0,0821 atm .l / mol.K × 303 K 1 atm

= 193,69 m3/jam = 1,90003 ft3/detik Volume cairan, Vcairan =

960,4 F = = 0,01413 m3/jam = 0,00014 ft3/detik ρ 14,4797

Kecepatan linear yang diinzinkan : u = 0,14

= 0,14

ρ −1 ρ gas

(Walas,1988; hal 615)

960,4 −1 = 1,2152 ft/detik 12,58

Untuk kecepatan linier pada tangki vertikal: Uvertikal = 1,2152 ft/detik Diameter tangki: D=

=

886,6934 µvertikal × (π / 4) × 60

(Walas,1988; hal 618)

886,6934 = 3,9359 ft 1,2152 × (π / 4) × 60

Tinggi kolom uap minimum = 5,5 ft Waktu tinggal = 3 menit Tinggi cairan , L = Panjang kolom ; L

Vliquid × t (π / 4) D 2

(Walas,1988) (Walas,1988; hal 612)

=

0,014 ft 3 / det ik × 180 det ik = 0,00029 ft (π / 4) × (3,9359 ft ) 2

= Lcairan + Luap


= 0,00029 ft + 5,5 = 5,50029 ft

L 5,50029 = = 1,3974 D 3,93596

LC.36 Kompresor (JC – 101) Fungsi : Menaikkan tekanan CO2 sebelum dimasukkan ke Reaktor (R–210). Jenis

: Reciprocating compressor

Jumlah :1 unit

 P  ( k −1) / k  3,03 × 10 −5 k hp = P1q fmi  2  − 1 (k - 1).η   P1  dimana:

(Timmerhaus,1991)

qfm i

= laju alir (ft3/menit)

P1

= tekanan masuk = 1 atm

P2 k

= tekanan keluar = 5 atm = 14813.57 lbf/ft2 = rasio panas spesifik = 1,4

η

= efisiensi kompresor = 75 %

= 2116,22 lbf/ft2

Data: Laju alir massa = 1.088,54581kg/jam = 269,957 kg/m3 = 16,8529 lbm/ft3 ρ asetilen Laju alir volum (qfm i) =

1.088,54581kg/jam = 4,0323 m3 / jam 3 269,957 kg / m

= 2,3733 ft3/menit = 0,03955 ft3/detik  14.813,57 3,03 × 10 − 5 × 1,4 hp = (2116,22 lbf/ft 2 ) × (2,3733 ft 3 /mnt) (1,4 − 1) × 0,75  2116,22

  

(1, 4 −1) / 1, 4

 − 1 

= 0,396086 hp Jika efisiensi motor adalah 75 %, maka : P=

0,396086 = 0,528116 hp 0,75

Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan : De =3,9(Q)0,45( ρ )0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,039551 ft3/detik)0,45(16,8529 lbm/ft3) 0,13 = 1,3160567 in


Dipilih material pipa commercial steel 1 1/2 inci Sch 40: Diameter dalam (ID) = 1,6100 in = 1,1342 ft Diameter luar (OD)

= 0,900 in = 1,1583 ft

Luas penampang (A) = 0,0141 ft2


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: Temperatur

= 30°C

Densitas air (ρ)

= 995,68 kg/m3

Laju alir massa (F)

= 6.614,1777 kg/jam

Laju alir volume (Q)

=

(Geankoplis, 1997)

6.614,1777 kg/jam × 1 jam/3600s = 0,0018 m3/s 3 995,68 kg/m

Dari tabel 5.1 Physical Chemical Treatment of Water and Wastewater Ukuran bar: Lebar bar = 5 mm; Tebal bar = 20 mm; Bar clear spacing = 20 mm; Slope = 30°

Direncanakan ukuran screening: Panjang screen

= 2m

Lebar screen

= 2m

Misalkan, jumlah bar = x Maka,

20x + 20 (x + 1) = 2000 40x x

= 1980 = 49,5 ≈ 50 buah

Luas bukaan (A2) = 20(50 + 1) (2000) = 2.040.000 mm2 = 2,04 m2 Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,6 dan 30% screen tersumbat.

Head loss (∆h) =

Q2 (0,0018 ) 2 = 1,1595 x 10-7 m dari air = 2 2 2 2 2 (9,8) (0,6) (2,04) 2 g Cd A 2


2000

2000

20

Gambar D.1 Sketsa sebagian bar screen , satuan mm (dilihat dari atas)

D.2 Bak Sedimentasi (BS) Fungsi

: untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air.

Jumlah

: 1 unit

Jenis

: beton kedap air

Data

:

Kondisi penyimpanan

: temperatur tekanan

= 30 oC = 1 atm

Laju massa air, F

: 6.614,1777 kg/jam

= 243,0269 lbm/men

Densitas air

: 995,68 kg/m3

= 62,1599 lbm/ft3

Laju air volumetrik, Q =

F 6.614,1777 kg/jam = = 0,11107 m3 /menit 3 ρ 995,68 kg/m x60 menit/jam = 3,9097 ft3/menit

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

υ 0 = 1,57 ft/min atau 8 mm/s Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi : Kedalaman tangki 10 ft (3,0480 m) Lebar tangki 2 ft (0,6096 m)


Q 3,9097 ft 3 /min = = 0,1955 ft/min Kecepatan aliran v = At 10 ft x 2 ft Desain panjang ideal bak :

 h L = K   υ0

  v 

(Kawamura, 1991)

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

Maka : L = 1,5 x (10/1,57) x 0,1955 = 1.8677 ft = 0,5693 m Diambil panjang bak = 2,5ft = 0,7620 m

Uji desain :

Va Q = panjang x lebar x tinggi laju alir volumetrik (10 x 2 x 2,5) ft 3 = = 12,7887 menit 3,9097 ft 3 / min Desain diterima ,dimana t diizinkan 6 – 15 menit Waktu retensi (t) : t =

Surface loading :

(Kawamura, 1991).

Q laju alir volumetrik = A luas permukaan masukan air

3,9097 ft3/min (7,481 gal/ft3) = 2 ft x 2.5 ft = 5,8497 gpm/ft2 Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 – 10 gpm/ft 2 (Kawamura, 1991). Headloss (∆h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) : ∆h = K v2 2g = 0,12 [0,1955 ft/min. (1min/60s) . (1m/3,2808ft) ]2 2 (9,8 m/s2) = 6,9983 x 10-7 m dari air.


D.3

Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-01)

Fungsi

: Membuat larutan soda abu (Na2CO3)

Bentuk


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

= 0,1768 kg/jam

Densitas Na2CO3 30 %

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

Viskositas Na2CO3 30 % (μ)

= 3,69 10-4 lbm/ft s = 0,549 cP


= 30 hari

Faktor keamanan

= 20%

(Perry, 1999) (Othmer, 1968)

Desain Tangki a. Ukuran tangki Volume larutan, Vl =

0,1768 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari = 0,0969 m3 3 1327 kg/m

Volume tangki, Vt

= 1,2 × 0,0969 m3 = 0,1163 m3

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 1 : 1 1 πD2 H 4 1 0,1163 m3 = πD2 (D ) 4 1 0,1163 m3 = πD3 4 V=

Maka:

D = 0,53 m H = 0,53 m

b. Tebal dinding tangki Tinggi cairan dalam tangki

=

volume cairan × tinggi silinder volume silinder

=

0,0969 × 0,53 = 0,44 m 0,1163


Tekanan hidrostatik, Phid = ρ × g × h = 1327 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,42 m = 5,7339 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 5,7339 kPa + 101,325 kPa = 107,20589 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesain = (1,05) (107,20589 kPa) = 128,4707 kPa Joint efficiency (E)

= 0,8



= 13700 psia = 94458,21 kPa


Umur alat (n)

= 10 tahun

Faktor korosi (c)

= 1/8 in = 0,0032 m

(Perry&Green,1999)

Tebal shell tangki:

PD + nC 2SE − 1,2P (128,4707 kPa) (0,53 m) = + (10 × 0,0032) 2(94459,21 kPa)(0,8) − 1,2(128,4707 kPa) = 0,035 m = 1,3730 in

t=


(Brownell,1959)

c. Daya pengaduk Jenis pengaduk

: flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

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

; Da = 1/3 × 0,53 m = 0,1764 m

E/Da = 1

; E = 0,53 m

L/Da = ¼

; L = ¼ × 0,1764 m = 0,0441 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 × 0,1764 m = 0,0353 m

J/Dt

= 1/12

; J = 1/12 x 0,53 m

= 0,0441 m

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


J

= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 4 putaran/det Bilangan Reynold, N Re = N Re

ρ N (D a )2 μ

(Geankoplis, 1997)

2 ( 82,8423)(4 )(0,5786 ) =

3,69 ⋅10− 4

= 30.066,1602



1hp 5,3(4 put/det)3 .(0,5786 ft)5 (82,8423 lbm/ft3 ) P= × 2 32,174 lbm.ft/lbf.det 550 ft.lbf/det = 0,1029 hp Efisiensi motor penggerak = 80%

0,1029 hp = 0,1287 hp 0,8 Maka daya motor yang dipilih 1/10 hp.

Daya motor penggerak =

D.4

Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-02)

Fungsi

: Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]

Bentuk


Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283, Grade C

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi: Temperatur

= 300C

Tekanan

= 1 atm

Al2(SO4)3 yang digunakan

= 50 ppm

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

= 0,3307 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 30%

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

Viskositas Al2(SO4)3 30 % (μ)= 6,72 10-4 lbm/ft s Kebutuhan perancangan

= 30 hari

Faktor keamanan

= 20%

(Perry, 1997) (Othmer, 1968)

Desain Tangki


a. Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

0,3307 kg/jam kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari = 0,5823 m3 3 1363 kg/m

Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,5823 m3 = 0,6988 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 1 : 1 1 πD 2 H 4 1 m 3 = πD 2 (D ) 4 1 m 3 = πD 3 4 V=

0,6988 0,6988

Maka: D = 0,96 m; H = 0,96 m Tinggi cairan dalam tangki

=

0,5823 × 0,96 = 0,80 m 0,6988

b. Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: P = ρ × g × h = 1363 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,80 m = 10,7078 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa PT = 10,7078 kPa + 101,325 kPa = 112,0327 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign = (1,05) × (112,0327 kPa) = 117,6344 kPa Joint efficiency (E)

= 0,8



= 13700 psia = 94458,21 kPa


Umur alat (n)

= 10 tahun

Faktor korosi (c)

= 1/8 in = 0,0032 m

(Perry&Green,1999)

Tebal shell tangki:

PD + nC 2SE − 1,2P (117,6344 kPa) × (0,96m) = + (10 × 0,0032) 2 × (94459,21 kPa) × (0,8) − 1,2 × (117,6344 kPa) = 0,03250 m = 1,2795 in

t=

Tebal shell standar yang digunakan = 1 1/2 in

(Brownell,1959)

c. Daya pengaduk


Jenis pengaduk

: flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah


; Da

= 1/3 × 0,96 m = 0,3207 m = 1,0520 ft

E/Da = 1

; E

= 0,3207 m

L/Da = 1/4

; L

= 1/4 × 0,3207 m

= 0,0802 m

W/Da = 1/5

;W

= 1/5 0,3207 m

= 0,06416 m

; J

= 1/12 × 0,96 m

= 0,0802 m

J/Dt

= 1/12

dengan: Dt Da E L W J

= = = = = =

diameter tangki diameter impeller tinggi turbin dari dasar tangki panjang blade pada turbin lebar blade pada turbin lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 3 putaran/det Bilangan Reynold, N Re =

N Re =

ρ N (D a )2 μ

(85,0915)(3)(1,0520 )2 6,72 ⋅10− 4

(Geankoplis, 1997) = 420.407,6412



6,3 (3 put/det)3 × (1,0520 ft)5 × (85,0915 lbm/ft3 ) 1 hp × P= 2 32,174 lbm.ft/lbf.det 550 ft lbf/det = 1,0539hp

Efisiensi motor penggerak = 80 %

11,0539 hp = 1,3173 hp 0,8 Digunakan daya motor standar 1 1/2 hp Daya motor penggerak =


D.5

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


= 300C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air (F1)

= 6.614,1777 kg/jam

Laju massa Al2(SO4)3 (F2)

= 0,33307 kg/jam

(Perhitungan BAB VII)

Laju massa Na2CO3 (F3)

= 0,1786 kg/jam


Laju massa total, m

= 6614,6870 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3

= 1,3630 gr/ml

(Perry, 1997)

Densitas Na2CO3

= 1,3270 gr/ml

(Perry, 1997)

Densitas air

= 0,99568 gr/ml

(Perry, 1997)

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

Dari Metcalf & Eddy (1984) diperoleh bahwa untuk clarifier tipe upflow (radial): -

Kedalaman air = 3-5 m

-

Settling time = 1-3 jam

Dipilih : Kedalaman air (H) = 3 m Settling time = 1 jam Diameter dan Tinggi Clarifier Densitas larutan,

ρ=

(6614,6870 ) 6614,6870 0,3307 0,1786 + + 995,68 1363 1327

Volume cairan, V =

= 995,6234 kg/m3

6614,6870 kg/jam × 1 jam = 6,6432m3 995,6234


V = ¼ π D2H 1/2

4V  4 × 6,6432  D = ( )1/2 =   πH  3,14 × 3 

= 1,6795 m

Maka, diameter clarifier = 1,67959 m Tinggi clarifier = 1,5 × D = 2,5193 m

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: Phid

= ρ× g × h

= 995,6235 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 2,5193 m = 24,5814 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,3250 kPa P = 24,5814 kPa + 101,3250 kPa = 125,9064 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign = (1,05) × (125,9064) kPa = 132,2017 kPa Joint efficiency (E)

= 0,8



= 13700 psia = 94458,21 kPa


Umur alat (n)

= 10 tahun

Faktor korosi (c)

= 1/8 in = 0,0032 m

(Perry&Green,1999)

Tebal shell tangki:

PD +nC 2SE − 1,2P (132,2017 kPa) × (1,6795 m) = 2 × (94458,21 kPa) × (0,8) − 1,2 × (132,2017 = 0,04195 m = 1,6517 in

t=

kPa)

+ (10)(0,00318)

Tebal shell standar yang digunakan = 1 ¾ in

(Brownell,1959)

Daya Clarifier P = 0,006 D2 dimana:

(Ulrich, 1984)

P = daya yang dibutuhkan, kW

Sehingga, P = 0,006 × (1,6795)2 = 0,01692 kW = 0,0226 hp Dipilih daya standar 1/20 hp


D.6

Sand Filter (SF)

Fungsi

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

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit


= 300C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 6.614,1777 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3 = 62,1600 lbm/ft3

Faktor keamanan

= 20%

(Geankoplis, 1997)

Sand filter dirancang untuk penampungan 1/4 jam operasi. Sand filter dirancang untuk volume bahan penyaring 1/3 volume tangki. Perhitungan : a. Volume tangki Volume air: Va =

6.614,1777 kg/jam × 0,25 jam = 1,6607 m3 3 995,68 kg/m

Volume air dan bahan penyaring: Vt = (1 + 1/3) × 1,6607 m3= 2,2087 m3 Volume tangki = 1,2 × 2,2087 m3 = 2,6505 m3 b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D : H = 3 : 4

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

2,6505 2,6505 Maka:

D = 1,3630 m H = 4,0891 m

c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 1,3630 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H = 4 : 1


Tinggi tutup

=

1 × 1,3630 m = 0,3408 m 4

Tinggi tangki total = 4,0891 m + 2(0,3408) = 4,7706 m d. Tebal shell dan tutup tangki 1 × 4,0891 = 1,0223 m 4 1,6607 m3 × 4,0891m = 2,5620 m Tinggi cairan dalam tangki = 2,6505 m3 Tinggi penyaring

Phidro

=

= ρ×g×h = 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 2,5620 m = 25,0001 kPa

Ppenyaring

= ρ×g×l = 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,0223 m = 9,9750 kPa

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa PT = 25,0001 kPa + 9,9750 kPa + 101,325 kPa = 136,3001 kPa Faktor kelonggaran

= 5%

Maka, Pdesign

= (1,05) × (136,3001 kPa) = 143,1151 kPa

Joint efficiency (E)

= 0,8



= 13700 psia = 94458,21 kPa


Umur alat (n)

= 10 tahun

Faktor korosi (c) = 1/8 in = 0,0032 m

(Perry&Green,1999)

Tebal shell tangki:

PD + nC 2SE − 1,2P (143,1151 kPa) × (1,3630 m) = + (10 × 0,0032) 2 × (94458,21 kPa) × (0,8) − 1,2 × (143,1151 kPa) = 0,0407 m = 1,6031 in

t=

Tebal shell standar yang digunakan = 1 ¾ in

(Brownell,1959)

Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1 ¾ in.


D.7

Tangki Utilitas 1 (TU-01)

Fungsi

: Menampung air sementara dari Sand Filter (SF)

Bentuk


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit


= 300C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 6.614,1777 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3


= 3 jam

Faktor keamanan

= 20%

(Geankoplis, 1997)

Desain Tangki a. Volume tangki Volume air, Va =

6.614,1777 kg/jam × 3 jam = 19,9286 m3 3 995,68 kg/m

Volume tangki, Vt = 1,2 × 19,9286 m3= 23,9143 m3 b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 1 : 1 1 πD2 H 4 1 23,9143 m3 = πD2 (D ) 4 1 23,9143 m3 = πD3 4 V=

Maka, D = 3,12 m H = 3,12 m c. Tebal tangki Tinggi air dalam tangki =

19,9286m3 × 3,12 m = 2,6026 m 23,9143 m3

Tekanan hidrostatik: P

= ρ×g×h = 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 2,6026 m = 25,3957 kPa


Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 25,3957 kPa + 101,325 kPa = 126,7207 kPa Faktor kelonggaran

= 5%

Maka, Pdesign

= (1,05) × (126,7207 kPa) = 133,0568 kPa


= 0,8


= 13700 psia = 94458,21 kPa (Peters, et.al., 2004)

Umur alat (n)

= 10 tahun

Faktor korosi (c)

= 1/8 in = 0,0032 m


(Perry&Green,1999)

Tebal shell tangki:

PD +nC 2SE − 1,2P (133,0568 kPa) × (3,12 m) = + (10 × 0,0032) 2 × (94458,21 kPa) × (0,8) − 1,2 × (133,0568 kPa) = 0,0508 m = 2,0019in

t=

Tebal shell standar yang digunakan

D.8

= 2 ¼ in

(Brownell,1959)

Tangki Pelarutan Asam Sulfat (H2SO4) (TP-03)

Fungsi

: Membuat larutan asam sulfat

Bentuk


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi pelarutan: Temperatur

= 30°C

Tekanan

= 1 atm

H2SO4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 5% (% berat) Laju massa H2SO4

= 0,0046 kg/hari

Densitas H2SO4 5 % (ρ)

= 1028,86 kg/m3 = 66,2801 lbm/ft3

(Perry, 1997)

Viskositas H2SO4 5 % (μ)

= 3,5 cP

(Othmer, 1968)


= 90 hari

Faktor keamanan

= 20%


Desain Tangki a. Diameter tangki Volume larutan, Vl =

0,0046 kg/hari × 90 hari = 0,0096 m3 0,05 × 1028,86 kg/m3

Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,0096 m3= 0,0116 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 1 : 1. 1 πD2 H 4 1 0,0116 m3 = πD2 (D ) 4 1 0,0116 m3 = πD3 4 V=

Maka:

D = 0,25 m H = 0,25 m

b. Tebal Dinding Tangki

0,0096 m3 × 0,251 m = 0,20 m Tinggi larutan H2SO4 dalam tangki = 0,0116m3 Tekanan hidrostatik: Phid = ρ × g × h = 1061,7 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,20 m = 2,0597 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 2,0597 kPa + 101,325 kPa = 103,3847 kPa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign = (1,05) (103,3847 kPa) = 108,5539 kPa Joint efficiency (E)

= 0,8




Umur alat (n)

= 10 tahun

Faktor korosi (c)

= 1/8 in = 0,0032 m

(Perry&Green,1999)

Tebal shell tangki:

PD + nC 2SE − 1,2P (108,5539 kPa) (0,25 m) = + (10 × 0,0032) 2(94458,21kPa)(0,8) − 1,2(108,5539 kPa) = 0,0329 m = 1,2981 in

t=


Tebal shell standar yang digunakan = 1 ½ in c. Daya Pengaduk Jenis pengaduk Jumlah baffle

(Brownell, 1959)

: flat 6 blade turbin impeller : 4 buah


; Da = 1/3 × 0,25 m = 0,0817 m = 0,2681 ft

E/Da = 1

; E = 0,0817 m

L/Da = ¼

; L = ¼ × 0,0817 m = 0,0204 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 × 0,0817 m = 0,0163 m

J/Dt

= 1/12

; J = 1/12 × 0,25 m = 0,0204 m

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas H2SO4 5% = 0,012 lbm/ft⋅detik

(Othmer, 1967)

Bilangan Reynold: N Re =

N Re =

ρ N (D a )2 μ

(Geankoplis, 1997)

(64,2313)(1) (0,2681 )2 = 1.028,86 0,012

Untuk NRe < 10000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: K .n 2 .Da µ P= L gc 3

(McCabe,1999)

KL = 70

(McCabe,1999)

70(1 put/det) 2 .(0,2681 ft)3 (64,2313 lbm/ft ) 1hp × P= 2 550 ft.lbf/det 32,174 lbm.ft/lbf.det = 0,000357 hp Efisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak =

0,000357 hp = 0,000439 hp 0,8

Maka daya motor yang dipilih 1/20 hp.


D.9

Penukar Kation/Cation Exchanger (CE)

Fungsi

: Mengikat kation yang terdapat dalam air umpan ketel

Bentuk


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit


= 30oC

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 6.614,1777 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3


= 1 jam

Faktor keamanan

= 20%

(Geankoplis, 1997)

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

Diameter penukar kation

-

Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2

Tinggi resin dalam cation exchanger

= 2 ft = 0,6096 m

= 2,5 ft = 0,7620 m

Tinggi silinder = (1 + 0,2) × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,6096 m Direncanakan rasio Tinggi tutup : Diameter tangki = 1 : 4 Tinggi tutup = ¼ × 0,6096 m= 0,1524 m Sehingga, tinggi cation exchanger = 0,9144 m + (2 × 0,1524 m) = 1,2192 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: Phid = ρ × g × h = 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,7620 m = 7,4354 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa PT = 7,4354 kPa + 101,325 kPa = 108,7604 kPa Faktor kelonggaran

= 5%

Maka, Pdesain

= (1,05) (108,7604 kPa) = 114,1984 kPa


= 0,8




= 13700 psia = 94458,21 kPa

Umur alat (n)

= 10 tahun

Faktor korosi (c)

= 1/8 in = 0,0032 m


(Perry&Green,1999)

Tebal shell tangki:


t=


(Brownell, 1959)

Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup

1 ½ in. D.10

Tangki Pelarutan NaOH (TP-04)

Fungsi

: Membuat larutan natrium hidroksida (NaOH)

Bentuk


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Data: Laju alir massa NaOH

= 0,0104 kg/jam


NaOH yang dipakai berupa larutan 4% (% berat) Densitas larutan NaOH 4%

= 1039,76 kg/m3 = 94,7662 lbm/ft3

(Perry, 1999)

Viskositas NaOH 4 % (μ)

= 0,00043 lbm/ft s = 0,64 cP

(Othmer, 1968)


= 60 hari

Faktor keamanan

= 20%

Desain Tangki a. Diameter tangki Volume larutan, V1 = Volume tangki

(0,0104 kg / jam)(24 jam / hari )(60 hari ) = 0,0144 m3 3 (1039,76 kg / m )

= 1,2 × 0,0144 m3= 0,0172 m3

Ditetapkan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki D : H = 1 : 1


1 2 πD H 4 1 0,0172 m3 = πD 2 (D ) 4 1 0,0172 m3 = πD3 4 V=

Maka:

D = 0,28 m H = 0,28 m

b. Tebal dinding tangki Tinggi larutan NaOH dalam tangki =

0,0144m3 × 0,28 m = 0,23 m 0,0172 m3

Tekanan hidrostatik: Phid = ρ × g × h = 1518 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,23 m = 2,3777 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 2,3777 kPa + 101,325 kPa = 103,7027 kPa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign

= (1,05) (103,7027 kPa) = 108,8878 kPa


= 0,8




Umur alat (n)

= 10 tahun

Faktor korosi (c)

= 1/8 in = 0,0032 m

(Perry&Green,1999)

Tebal shell tangki:


t=

Tebal shell standar yang digunakan = 1 ½ in c. Daya pengaduk Jenis pengaduk Jumlah baffle

(Brownell, 1959)


Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:


Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 × 0,28 m = 0,0933 m = 0,3062 ft

E/Da = 1

; E = 0,0933 m

L/Da = ¼

; L = ¼ × 0,0933 m = 0,0233 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 × 0,0933 m = 0,0187 m

= 1/12

J/Dt

; J = 1/12 × 0,28 m

= 0,0233 m

Kecepatan pengadukan, N = 2 putaran/det Bilangan Reynold: ρ N (D a )2 = μ

N Re

N Re =

(Geankoplis, 1997)

(64,9117 )(1) (0,3062 )2 = 30.434,9829 0,0004

Untuk NRe > 10000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: K T .n 3 .D a ρ gc 5

P=

(McCabe,1999)

KT = 6,3

(McCabe,1999)

6,3.(2 put/det)3.(0,5166 ft)5 (64,9117 lbm/ft3 ) 1hp × 2 550 ft.lbf/det 32,174 lbm.ft/lbf.det = 0,1601 hp

P=

Efisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak = 0,1601 = 0,2001 hp Maka daya motor yang dipilih 1/2 hp.

D.11

Penukar Anion/Anion Exchanger (AE)

Fungsi

: Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel

Bentuk


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit


= 300C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 6.614,1777 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3


= 1 jam

(Geankoplis, 1997)


Faktor keamanan

= 20%

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

Diameter penukar anion

= 2 ft = 0,6096 m

-

Luas penampang penukar anion

= 3,14 ft2

-

Tinggi resin dalam anion exchanger

= 2,5 ft = 0,7620

Tinggi silinder = (1 + 0,2) × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 2 ft = 0,6096 m Direncanakan rasio Tinggi tutup : Diameter tangki = 1 : 4 Tinggi tutup

= ¼ × 0,6096 m= 0,1524 m

Sehingga, tinggi anion exchanger = 0,9144 +2( 0,1524) = 1,2192 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: Phid = ρ × g × h = 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,7620 m = 7,4321 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa PT = 7,4321 kPa + 101,325 kPa = 108,7571 kPa Faktor kelonggaran

= 5%

Maka, Pdesain

= (1,05) (108,7571 kPa) = 114,1949 kPa


= 0,8



= 13700 psia = 94458,21 kPa


Umur alat (n)

= 10 tahun

Faktor korosi (c)

= 1/8 in = 0,0032 m

(Perry&Green,1999)

Tebal shell tangki:

PD + nC 2SE − 1,2P (114,1949 kPa) (0,6096 m) = + (10 × 0,0032) 2(94458,21kPa)(0,8) − 1,2(114,1949 kPa) = 0,0475 m = 1,8692 in

t=

Tebal shell standar yang digunakan = 2 in

(Brownell, 1959)

Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 2 in.


D.12

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

Fungsi

: Membuat larutan kaporit untuk klorinasi air domestik

Bentuk


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Data: Kaporit yang digunakan

= 2 ppm

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

= 0,0025 kg/jam


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

(Perry, 1997)

Viskositas Ca(ClO)2 70 % (μ)= 0,00067 lbm/ft s = 1 cP

(Othmer, 1968)


= 90 hari

Faktor keamanan

= 20%

Desain Tangki a. Diameter tangki Volume larutan, V1 = Volume tangki

(0,0025 kg / jam)(24 jam / hari )(90 hari ) = 0,0139 m3 3 (0,7)(1272 kg / m )

= 1,2 × 0,0139 m3 = 0,0167 m3

Ditetapkan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki D : H = 2 : 3

1 πD2 H 4 1 3  0,0167 m3 = πD2  D  4 2  3 0,0167 m3 = πD3 8 V=

Maka: D = 0,24 m H = 0,36 m

b. Tebal dinding tangki Tinggi larutan dalam tangki =

0,0139 m3 × 0,36 m = 0,30 m 0,0167m3

Tekanan hidrostatik: Phid = ρ × g × h = 1272 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,30 m


= 3,7741 kPa Tekanan udara luar, Po

= 1 atm = 101,325 kPa

Poperasi

= 3,7741 kPa + 101,325 kPa = 105,0991 kPa

Faktor kelonggaran

= 5 %.

Maka, Pdesign

= (1,05) (105,0991 kPa) = 110,3541 kPa


= 0,8



Umur alat (n)

= 10 tahun

Faktor korosi (c)

= 1/8 in = 0,0032 m


(Perry&Green,1999)

Tebal shell tangki:

PD + nC 2SE − 1,2P (110,3541 kPa) (0,26m) = + (10 × 0,0032) 2(94458,21 kPa)(0,8) − 1,2(110,3541 kPa) = 0,03298 m = 1,2983 in

t=

Tebal shell standar yang digunakan c. Daya Pengaduk Jenis pengaduk Jumlah baffle

= 1 ½ in

(Brownell, 1959)



; Da = 1/3 × 0,24 m = 0,0807 m = 0,2649 ft

E/Da = 1

; E = 0,0807 m

L/Da = ¼

; L = ¼ × 0,0807 m = 0,0202 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 × 0,0807 m = 0,0161 m

J/Dt

= 1/12

; J = 1/12 × 0,24 m

= 0,0202 m

Kecepatan pengadukan, N = 2 putaran/det

Bilangan Reynold: N Re =

N Re =

ρ N (D a )2 μ

(Geankoplis, 1997)

(79,4104)(2) (0,2649 )2 = 16.631,4386 0,00067


Untuk NRe > 10000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: K T .n 3 .D a ρ gc 5

P=

(McCabe,1999)

KT = 6,3

(McCabe,1999)

6,3.(2 put/det)3 .(0,2649 ft)5 (79,4088 lbm/ft3 ) 1hp × 2 32,174 lbm.ft/lbf.det 550 ft.lbf/det = 0,00948 hp

P=

Efisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak =

0,00948 hp = 0,0118 hp 0,8

Maka daya motor yang dipilih 1/20 hp.

D.13

Tangki Utilitas 2 (TU-02)

Fungsi

: Menampung air untuk didistribusikan ke domestik

Bentuk


Bahan konstruksi



= 300C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 860,4696 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3


= 24 jam

Faktor keamanan

= 20%

(Geankoplis, 1997)

Desain tangki a. Volume tangki Volume air, Va =

860,4696 kg/jam × 24 jam = 20,7409 m3 3 995,68 kg/m

Volume tangki, Vt = 1,2 × 20,7409 m3 = 24,8890 m3 b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3


1 πD2 H 4 1 3  24,8890 m3 = πD2  D  4 2  3 24,8890 m3 = πD3 8 V=

Maka, D = 2,76 m H = 3,32 m Tinggi air dalam tangki =

20,7409 m3 × 3,32 m = 2,7649 m 24,8890 m3

c. Tebal tangki Tekanan hidrostatik: Ph

= ρ×g×h = 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 2,7649 m = 26,9792 kPa

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 26,9792 kPa + 101,325 kPa = 128,3042 kPa Faktor kelonggaran

=5%

Maka, Pdesign

= (1,05) × (128,3042 kPa) = 134,7194 kPa


= 0,8



= 13700 psia = 94458,21 kPa


Umur alat (n)

= 10 tahun

Faktor korosi (c)

= 1/8 in = 0,0032 m

(Perry&Green,1999)

Tebal shell tangki:


t=


D.14 Fungsi

= 2 in

(Brownell,1959)

Menara Pendingin Air /Water Cooling Tower (CT) : Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 50oC menjadi 30oC

Jenis

: Mechanical Draft Cooling Tower


Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA–53 Grade B

Kondisi operasi: Suhu air masuk menara (TL2) = 500C = 122 0F Suhu air keluar menara (TL1) = 300C = 86 0F = 280C = 82,40F

Suhu udara (TG1)

Dari Gambar 12-14, Perry (1999) diperoleh suhu bola basah, Tw = 770F. Dari kurva kelembaban, diperoleh H = 0,02 kg uap air/kg udara kering. Dari Gambar 12-14, Perry (1999) diperoleh konsentrasi air = 2,3 gal/ft2⋅menit Densitas air (50 0C)

= 993,6067 kg/m3

Laju massa air pendingin

= 2700,7440 kg/jam

Laju volumetrik air pendingin

= 2700,7440 / 993,6067 = 2,7181 m3/jam

(Geankoplis, 1997) (Perhitungan Bab VII)

= 2,7181 m3/jam × 264,17 gal/m3 / 60 menit/jam

Kapasitas air, Q

= 11,9674 gal/menit Faktor keamanan

= 20%

Luas menara, A

= 1,2 × (kapasitas air/konsentrasi air) = 1,2 × (11,9674 gal/menit/2,3 gal/ft2.menit) = 6,2439 ft2

Laju alir air tiap satuan luas (L) =

2700,7440 kg/jam × 1 jam × (3,2808 ft)2 6,2439 ft 2 × 3600 s × 1 m 2

= 1,2933 kg/s.m2 Perbandingan L : G direncanakan = 5 : 6 Sehingga laju alir gas tiap satuan luas (G) = 1,0777 kg/s.m2 Perhitungan Tinggi Menara Dari Pers. 9.3-8, Geankoplis (1997): Hy1 = (1,005 + 1,88 × 0,02).103 (28 – 0) + 2,501.106 (0,02) = 79212,8 J/kg Dari Pers. 10.5-2, Geankoplis (1997) diperoleh: 1,0777 (Hy2 – 79212,8) = 1,2933 (4,187.103).(50-30) Hy2 = 179.700,8 J/kg


Gambar D.2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT)

Ketinggian menara, z =

G

Hy 2

.

∫

M.kG.a.P Hy1

dHy Hy * − Hy

(Geankoplis, 1997)

Tabel D.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin Hy

79212,8 100000 120000 140000 160000 179.700,8

Hy*

90000 116000 140000 172000 204000 291794,6

1/(hy*-hy)

9,270E-05 6,250E-05 5,000E-05 3,125E-05 2,273E-05 1,300E-05


0.1 0.09

1/(Hy*-Hy) x E -03

0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

Hy x E-03

Gambar D.3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*–Hy) Luasan daerah di bawah kurva dari Hy = 79,2128 sampai 179.700,8 pada Gambar D.3 adalah

Hy 2

∫

Hy1

dHy Hy * − Hy

= 5,0279

Estimasi kG.a = 1,207.10-7 kg.mol /s.m3 (Geankoplis, 1997). Maka ketinggian menara , z =

1,0777 × 5,0279 29 × 1,207 × 10 −7 × 1,013 × 10 −5

= 15,2818 m Diambil performance menara 98%, maka dari Gambar 12-15, Perry (1999) diperoleh tenaga kipas 0,04 Hp/ft2. Daya yang diperlukan = 0,04 Hp/ft2 × 60,1994 ft2 = 2,4080 hp Digunakan daya standar 2 ½ hp. D.15

Deaerator (DE)

Fungsi

: Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA–283 Grade C


= 300C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 1.049,1954 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3

(Dari Perhitungan Bab 7) (Geankoplis, 1997)



= 1 hari

Faktor keamanan

= 20%

Perhitungan: a. Ukuran tangki Volume air, Va =

1.049,1954 kg/jam × 24 jam = 25,2899 m3 3 995,68 kg/m

Volume tangki, Vt = 1,2 × 25,2899 m3= 30,3479 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3

1 πD2 H 4 1 3  30,3479 m3 = πD2  D  4 2  3 30,3479 m3 = πD3 8 V=

Maka: D = 2,95 m H = 4,43 m Tinggi cairan dalam tangki

=

25,2899 × 7,41m = 3,6923 m 30,3479

b. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 2,95 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1 Tinggi tutup =

1 × 2,95 m = 0,74 m 4

(Brownell,1959)

Tinggi tangki total = 4,43 + 0,74 = 5,17 m c. Tebal tangki Tekanan hidrostatik P = ρ×g×h = 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 5,17 m = 36,0284 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 36,0284 kPa + 101,325 kPa = 137,3534 kPa

Faktor kelonggaran

= 5%


Maka, Pdesign

= (1,05) × (137,3534 kPa) = 144,2211 kPa


= 0,8



Umur alat (n)

= 10 tahun

Faktor korosi (c)

= 1/8 in = 0,0032 m


(Perry&Green,1999)

Tebal shell tangki:

PD + nC 2SE − 1,2P (144,2211 kPa) (2,95m) = + (10 × 0,0032) 2(94458,21 kPa)(0,8) − 1,2(144,2211 kPa) = 0,05134 m = 2,0212 in

t=


= 2 1/2 in

(Brownell,1959) Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 2 1/2 in.

D.16

Ketel Uap (KU)

Fungsi

: Menyediakan uap untuk keperluan proses

Jenis

: Water tube boiler

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Jumlah

: 4 unit

Kondisi operasi : Uap jenuh yang digunakan bersuhu 250 0C dan tekanan 39,776 atm. Dari steam table, Reklaitis (1983) diperoleh panas laten steam 1.714,7 kJ/kg Kebutuhan uap = 807,0734 kg/jam = 1.779,3015 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=

1.714,7 × 1.779,3015 = 91,1407 hp 34,5 × 970,3

Menghitung Jumlah Tube Luas permukaan perpindahan panas, A

= P × 10 ft2/hp = 91,1407 hp × 10 ft2/hp = 911,407 ft2

Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi: -

Panjang tube

= 30 ft

-

Diameter tube

= 3 in

-

Luas permukaan pipa, a’ = 0,9170 ft2 / ft

(Kern, 1965)

Sehingga jumlah tube:

(911,407 ft2) A = ' 30 ft × 0,9170 ft 2 / ft L×a

Nt

=

Nt

= 33,13

Nt

= 34 buah

D.17 Tangki Bahan Bakar (TB) Fungsi

: Menyimpan bahan bakar Solar

Bentuk


Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, grade C Jumlah

: 5 unit

Kondisi operasi

: Temperatur 30°C dan tekanan 1 atm

Laju volume solar Densitas solar

= 285,6666 L/jam = 0,89 kg/l = 55,56 lbm/ft

(Perhitungan Bab VII) 3

(Perry, 1997)

Kebutuhan perancangan = 1 hari Perhitungan Ukuran Tangki : Volume solar (Va) = ((285,6666 L/jam x 1 m 3/1000 L) x7 hari x24jam/hari) / 5 = 9,5984 m3 Volume tangki, Vt = 1,2 × 9,5984 m3= 11,5181 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3


1 2 πD H 4 1 3  11,5181 m3 = πD 2  D  4 2  3 11,5181 m3 = π D3 8 V=

Didapat:

D = 2,14 m H = 3,21 m

Tinggi tutup (hh) = ¼ D = ¼ x 2,14

= 0,53 m

Tinggi tangki total = 3,21 + 0,53 = 3,74 m Tinggi cairan dalam tangki

=

volume cairan x tinggi silinder volume silinder

=

(9,5984)(3,21) = 2,6733 m (11,5181)

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 890,0712 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,6733 m = 23,3185 kPa Tekanan operasi, Po

= 1 atm = 101,325 kPa

Poperasi

= 23,3185 kPa + 101,325 kPa = 124,6435 kPa

Faktor kelonggaran

= 5 %.

Maka, Pdesign

= (1,05)( 124,6435 kPa) = 130,8757 kPa


= 0,8



Umur alat (n)

= 10 tahun

Faktor korosi (c)

= 1/8 in = 0,0032 m


(Perry&Green,1999)

Tebal shell tangki:


t=


= 2 in

(Brownell,1959)


D.18 Pompa Screening (PU-01) Fungsi

: Memompa air dari sungai ke bak pengendapan (BS)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi: - Temperatur

= 300C

- Densitas air (ρ)

= 995,68 kg/m3 = 62,1599 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997)

- Viskositas air (µ)

= 0,8007 cP = 0,00054 lbm/ft⋅jam

Laju alir massa (F)

= 6.614,1777 kg/jam = 4,1165 lbm/detik

Debit air/laju alir volumetrik, Q =

F = ρ

(Geankoplis, 1997)

6.614,1777 kg/jam 995,68 kg/m3 × 3600 s

= 0,00184 m3/s = 0,06516 ft3/s Desain pompa Di,opt

= 0,363 (Q)0,45(ρ)0,13 = 0,363 × (0,06516 ft3/s)0,45 × (62,1599 lbm/ft3)0,13 = 0,1817ft = 2,1804 in

Dari Appendiks A.5 (Geankoplis, 1997), dipilih pipa commercial steel : -

Ukuran nominal

: 2 1/2 in

-

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 2,469 in = 0,2057 ft

Diameter Luar (OD)

: 2,875 in = 0,2395 ft

: 0,03322 ft2 Luas penampang dalam (At) 0,06516 ft 3 /s Q Kecepatan linier: v = = = 1,9615 ft/s A 0,03322 ft 2 Bilangan Reynold : NRe

=

ρ×v×D μ

(62,1599 bm / ft 3 )(1,9615 ft/s )(0,2057 ft ) = 0,0005 lbm/ft.s = 46.625,0438 Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen α = 1.


Dari Gbr. 12.1, Geankoplis (1997): -

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

-

Untuk NRe = 24.736,204 dan ε

D

= 0,00034, diperoleh f = 0,007

Friction loss:  A  v2 1,9615 2 1 Sharp edge entrance: hc =0,5 1 − 2  = 0,5 (1 − 0 ) = 0,9618 ft.lbf/lbm A1  2α 2(1)  1,9615 2 v2 = 3(0,75) = 0, 1345ft.lbf/lbm 3 elbow 90°: hf = n.Kf. 2. g c 2(32,174)

1,9615 2 v2 hf = n.Kf. = 1(2) = 0,0597 ft.lbf/lbm 2. g c 2(32,174)

1 check valve:

( 70 ).1,9615 2 ∆L.v 2 Ff = 4f = 4(0,007) (0,1342).2.(32,174) D.2.g c

Pipa lurus 70 ft:

= 0,5696 ft.lbf/lbm 2

1 Sharp edge exit:

hex

2  A1  v2 2 1,9615   ( ) − 1 0 = n 1 − =1 2(1)(32,174) A2  2.α .g c 

= 0,0597 ft.lbf/lbm Total friction loss: ∑ F

= 1,7856 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli:

(

)

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

(Geankoplis,1997)

v1 = v2

P1 = P2 ∆Z = 50 ft

32,174 ft / s 2 (50 ft ) + 1,7856 + Ws = 0 maka : 0 + 32,174 ft.lbm / lbf .s 2 Ws = -51,7856 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80 %, maka: Ws -51,7856 Wp

Daya pompa : P

= - η × Wp = –0,8 × Wp = 64,7320 ft.lbf/lbm

= m × Wp


= 387,1999lbm / s × 64,7320

ft.lbf / lbm ×

1 hp 550 ft.lbf / s

= 0,4767hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/2 hp.

D.19 Pompa Sedimentasi (PU-02) Fungsi

: Memompa air dari sungai ke bak pengendapan (BS)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Dengan menggunakan perhitungan yang analog pada pompa screening (PU-01), maka dapat ditabulasikan hasil perhitungan sebagai berikut : Tabel D.3 Hasil Perhitungan Pompa Sedimentasi (PU-02) Suhu (T) Densitas ( ) Laju alir masa(F) Jumlah unit Viskositas ( ) Laju alir volume (Q) Spesifikasi Pipa Do Schedul number Ukuran nominal Diameter dalam (Di) Diameter luar (Do) Luas muka Kecepatan linear (v) Nre Dari geankoplis Pipa comercial steel ( ) Relative roughness ( /Di) Friction factor (f) Gravitasi (gc) Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 4 elbow 90 L/D Sharp edge entrance sharp edge exit L/D pipa lurus 30 ft

30 0C 995,68 kg/m3 6.614,1777 kg/jam 1 0,8007 cP 0,002147 m3/s 0,1909 40 2 1/2 2,469 2,875 0,03322 2,1908 52074,2766 0,000046 0,0003 0,0800 32,174 0,0746 0,2238 0,0410 0,0746 3,4801

62,1599 lbm/ft

0,0005 lbm/ft,s 0,07277 ft3/s

ft

2,2916 in

in in in ft2 ft/s

0,205748 ft 0,239581 ft

ft/s2 ft lbf/lbm ft lbf/lbm ft,lbf/lbm ft lbf/lbm ft lbf/lbm


Total ekivalensi pipa (∑ F) delta Z Ws Perhitungan daya pompa Efisiensi P1 P2 Beda tekanan Kerja pompa (Wp) Daya pompa, P Pemilihan Pompa

3,8941 ft lbf/lbm 30 ft 33,8941 ft lbf/lbm 0,8 1 1 0 42,3676 0,3485 1

atm atm ft,lbf/lbm Hp Hp

D.20 Pompa Alum (PU-03) Fungsi

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

Jenis

: Pompa injeksi

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Dengan menggunakan perhitungan yang analog pada pompa screening (PU-01), maka dapat ditabulasikan hasil perhitungan sebagai berikut : Tabel D.4 Hasil Perhitungan Pompa Alum (PU-03) Suhu (T) Densitas ( ) Laju alir masa(F) Jumlah unit Viskositas ( ) Laju alir volume (Q) Spesifikasi Pipa Do Schedul number Ukuran nominal Diameter dalam (Di) Diameter luar (Do) Luas muka Kecepatan linear (v) Nre Dari geankoplis Pipa comercial steel ( ) Relative roughness ( /Di) Friction factor (f)

30 0C 1363 kg/m3 6.614,1777 kg/jam 1 6,72E-07 cP 7,52751E-08 m3/s 0,0736 40 1 1,0490 1,3150 0,0060 1,3313 21.928.387,5925

ft in in in ft2 ft/s

85,0915

lbm/ft

4,516E-07 lbm/ft,s 0,007987 ft3/s 0,8832 in

0,0874 ft 0,1096 ft

0,000046 0,0009 0,004


Gravitasi (gc) Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 2 elbow 90 L/D Sharp edge entrance sharp edge exit L/D pipa lurus 30 ft Total ekivalensi pipa (∑ F) delta Z Ws Perhitungan daya pompa Efisiensi P1 P2 Beda tekanan Kerja pompa (Wp) Daya pompa, P Pemilihan Pompa

32,174 0,0551 0,0413 0,0151 0,0275 0,1512 0,2903 20 20, 2903 0,8 1 1 0 28,0385 0,2306 1/4

ft/s2 ft lbf/lbm ft lbf/lbm ft,lbf/lbm ft lbf/lbm ft lbf/lbm ft lbf/lbm ft ft lbf/lbm


D.21 Pompa Soda Abu (PU-04) Fungsi

: Memompa Larutan soda abu dari Tangki Pelarutan Soda Abu (TP-02) ke Clarifier (CL)

Jenis

: Pompa injeksi

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Dengan menggunakan perhitungan yang analog pada pompa screening (PU-01), maka dapat ditabulasikan hasil perhitungan sebagai berikut : Tabel D.5 Hasil Perhitungan Pompa Alum (PU-04) Suhu (T) Densitas ( ) Laju alir masa(F) Jumlah unit Viskositas ( ) Laju alir volume (Q) Spesifikasi Pipa Do Schedul number Ukuran nominal Diameter dalam (Di) Diameter luar (Do)

30 0C 1327 kg/m3 6.614,1777 kg/jam 1 3,69E-07 cP 4,17513E08 m3/s 0,00153 40 1/8 0,269 0,405

82,8440 lbm/ft

2,48E-07 lbm/ft,s 1,4743E-06 ft3/s

ft

0,01837 in

in in in

0,0104 ft 0,0224 ft


0,0004 ft2 0,00368 ft/s 27604,4061

Luas muka Kecepatan linear (v) Nre Dari geankoplis Pipa comercial steel ( ) Relative roughness ( /Di) Friction factor (f) Gravitasi (gc) Perhitungan ekivalensi

0,000046 0,0021 0,08 32,174

1 check valve fully L/D 2 elbow 90 L/D Sharp edge entrance sharp edge exit L/D pipa lurus 30 ft Total ekivalensi pipa (∑ F) delta Z Ws Perhitungan daya pompa Efisiensi P1 P2 Beda tekanan Kerja pompa (Wp) Daya pompa, P Pemilihan Pompa

4,22274E07 3,16705E07 1,16125E07 2,11137E07 9,04208E05 9,14871E05 30 20 0,8 1 1 0 25,0001 0,2056 1/4



D.22 Pompa Clarifier (PU-05) Fungsi

: Memompa air dari Clarifier (CL) ke Sand Filter (SF)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Dengan menggunakan perhitungan yang analog pada pompa screening (PU-01), maka dapat ditabulasikan hasil perhitungan sebagai berikut :

Tabel D.6 Hasil Perhitungan Pompa Clarifier (PU-05)


30 0C 995,68 kg/m3 6.614,1777 kg/jam 1 0,8007 cP 0,0021 m3/s

Suhu (T) Densitas ( ) Laju alir masa(F) Jumlah unit Viskositas ( ) Laju alir volume (Q) Spesifikasi Pipa Do Schedul number Ukuran nominal Diameter dalam (Di) Diameter luar (Do) Luas muka Kecepatan linear (v) Nre Dari geankoplis Pipa comercial steel ( ) Relative roughness ( /Di) Friction factor (f) Gravitasi (gc) Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D elbow 90 L/D Sharp edge entrance sharp edge exit L/D pipa lurus 30 ft Total ekivalensi pipa (∑ F) delta Z Ws Perhitungan daya pompa Efisiensi P1 P2 Beda tekanan Kerja pompa (Wp) Daya pompa, P Pemilihan Pompa

0,1910 40 2 1/2 2,469 2,875 0,03322 2,1908 52074,2766 0,000046 0,0003 0,008 32,174 0,1492 0,1678 0,0410 0,0746 0,5800 1,0126 30 21,0126 0,8 1 1 0 26,2658 0,2160 1/4

62,1599 lbm/ft

0,0005 lbm/ft,s 0,0728 ft3/s

ft

2,2916 in

in in in in ft/s

0,2057 ft 0,2395 ft



D.23 Pompa Filtrasi (PU-06) Fungsi

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

Jenis

: Pompa sentrifugal


Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Dengan menggunakan perhitungan yang analog pada pompa screening (PU-01), maka dapat ditabulasikan hasil perhitungan sebagai berikut : Tabel D.7 Hasil Perhitungan Pompa Filtrasi (PU-06) Suhu (T) Densitas ( ) Laju alir masa(F) Jumlah unit Viskositas ( ) Laju alir volume (Q) Spesifikasi Pipa Do Schedul number Ukuran nominal Diameter dalam (Di) Diameter luar (Do) Luas muka Kecepatan linear (v) Nre Dari geankoplis Pipa comercial steel ( ) Relative roughness ( /Di) Friction factor (f) Gravitasi (gc) Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 3 elbow 90 L/D Sharp edge entrance sharp edge exit L/D pipa lurus 30 ft Total ekivalensi pipa (∑ F) delta Z Ws Perhitungan daya pompa Efisiensi P1 P2 Beda tekanan Kerja pompa (Wp) Daya pompa, P Pemilihan Pompa

30 0C 995,68 kg/m3 6.614,1777 kg/jam 1 0,8007 cP 0,0021 m3/s 0,1915 40 2 1/2 2,4690 2,8750 0,0332 2,1908 52074,2766 0,000046 0,0003 0,008 32,174 0,0746 0,1678 0,0410 0,0746 0,5800 0,9380 30 30,9380 0,8 1 1 0 38,6725 0,3181 3/4

62,1599 lbm/ft

0,0005 lbm/ft,s 0,0728 ft3/s

ft

2,2916 in

in in in in ft/s

0,0625 ft 0,1583 ft




D.24 Pompa ke Cation Exchanger (PU-07) Fungsi

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

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Dengan menggunakan perhitungan yang analog pada pompa screening (PU-01), maka dapat ditabulasikan hasil perhitungan sebagai berikut : Tabel D.8 Hasil Perhitungan Pompa ke Cation Exchanger (PU-07) Suhu (T) Densitas ( ) Laju alir masa(F) Jumlah unit Viskositas ( ) Laju alir volume (Q) Spesifikasi Pipa Do Schedul number Ukuran nominal Diameter dalam (Di) Diameter luar (Do) Luas muka Kecepatan linear (v) Nre Dari geankoplis Pipa comercial steel ( ) Relative roughness ( /Di) Friction factor (f) Gravitasi (gc) Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 3 elbow 90 L/D Sharp edge entrance sharp edge exit L/D pipa lurus 20 ft Total ekivalensi pipa (∑ F) delta Z Ws Perhitungan daya pompa Efisiensi P1

30 995,68 981,2018 1 0,8007 0,0003 0,0770 40 1 1,049 1,315 0,006 1,6111 16270,6355 0,000046 0,009 0,009 32,174 0,0807 0,0605 0,0222 0,0403 0,3322 0,5359 20 20,5359

0

C kg/m3 kg/jam

62,1599 lbm/ft

cP m3/s

0,0005 lbm/ft,s 0,0097 ft3/s

ft

0,9238 in

in in in ft2 ft/s

0,0874 ft 0,1095 ft


0,8 1 atm


P2 Beda tekanan Kerja pompa (Wp) Daya pompa, P Pemilihan Pompa

1 0 38,1699 0,0417 1/20

atm ft,lbf/lbm Hp Hp

D.25 Pompa ke Menara Pendingin Air (PU-08) Fungsi

: Memompa air dari Tangki Utilitas I (TU-01) ke Menara Pendingin (CT)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Dengan menggunakan perhitungan yang analog pada pompa screening (PU-01), maka dapat ditabulasikan hasil perhitungan sebagai berikut : Tabel D.9 Hasil Perhitungan Pompa ke Menara Air Pendingin (PU-08) Suhu (T) Densitas ( ) Laju alir masa(F) Jumlah unit Viskositas ( ) Laju alir volume (Q) Spesifikasi Pipa Do Schedul number Ukuran nominal Diameter dalam (Di) Diameter luar (Do) Luas muka Kecepatan linear (v) Nre Dari geankoplis Pipa comercial steel ( ) Relative roughness ( /Di) Friction factor (f) Gravitasi (gc) Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 4 elbow 90 L/D Sharp edge entrance sharp edge exit L/D

30 995,68 108,7049 1 0,8007 0,00003 0,0286 40 0,5000 0,6220 0,8400 0,0021 0,5100 3053,8123 0,000046 0,007 0,007 32,174 0,0040 0,0121 0,0022 0,0040

0

C kg/m3 kg/jam

62,1599 lbm/ft

cP m3/s

0,0005 lbm/ft,s 0,0011 ft3/s

ft

0,3432 in

in in in ft2 ft/s

0,0417 0,0874 ft 0,1096 ft

ft/s2 ft lbf/lbm ft lbf/lbm ft,lbf/lbm ft lbf/lbm


pipa lurus 80 ft Total ekivalensi pipa (∑ F) delta Z Ws Perhitungan daya pompa Efisiensi P1 P2 Beda tekanan Kerja pompa (Wp) Daya pompa, P Pemilihan Pompa

0,1747 0,1971 20 20,1971 0,8 1 1 0 25,2464 0,0031 1/20

ft lbf/lbm ft lbf/lbm ft ft lbf/lbm


D.26 Pompa ke Tangki Utilitas 2 (PU-09) Fungsi

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

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Dengan menggunakan perhitungan yang analog pada pompa screening (PU-01), maka dapat ditabulasikan hasil perhitungan sebagai berikut : Tabel D.10 Hasil Perhitungan Pompa ke Tangki Utilitas 2 (PU-09) Suhu (T) Densitas ( ) Laju alir masa(F) Jumlah unit Viskositas ( ) Laju alir volume (Q) Spesifikasi Pipa Do Schedul number Ukuran nominal Diameter dalam (Di) Diameter luar (Do) Luas muka Kecepatan linear (v) Nre Dari geankoplis Pipa comercial steel ( ) Relative roughness ( /Di) Friction factor (f)

30 995,28 860,4696 1 0,8007 0,0002 0,0726 40 1 1,049 1,315 0,006 1,4162 14296,1291

0

C kg/m3 kg/jam cP m3/s ft in in in ft2 ft/s

62,1599 lbm/ft

0,0005 lbm/ft,s 0,0085 ft3/s 0,871755 in

0,087415779 ft 0,10958222 ft

0,000046 0,0005 0,006


Gravitasi (gc) Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 1 elbow 90 L/D Sharp edge entrance sharp edge exit L/D pipa lurus 30 ft Total ekivalensi pipa (∑ F) delta Z Ws Perhitungan daya pompa Efisiensi P1 P2 Beda tekanan Kerja pompa (Wp) Daya pompa, P Pemilihan Pompa

32,174 0,0312 0,0234 0,0171 0,0312 0,2567 0,3596 30 30,3596 0,8 1 1 0 37,9494 0,0364 1/20



D.27 Pompa Asam Sulfat, 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


Tabel D.11 Hasil Perhitungan Pompa Asam Sulfat (PU-10) Suhu (T) Densitas ( ) Laju alir masa(F) Jumlah unit Viskositas ( ) Laju alir volume (Q) Spesifikasi Pipa Do Schedul number Ukuran nominal

30 0C 1061,7 kg/m3 0,0215 kg/jam 1 0,012 cP 6,64809E-09 m3/s 5,55909E-05 ft 40 1/8 in

66,2815 lbm/ft

0,0002 lbm/ft,s 1,17383E09 ft3/s 0,0006671 in


Diameter dalam (Di) Diameter luar (Do) Luas muka Kecepatan linear (v) Nre Dari geankoplis Pipa comercial steel ( ) Relative roughness ( /Di) Friction factor (f) Gravitasi (gc) Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 2 elbow 90 L/D Sharp edge entrance sharp edge exit L/D pipa lurus 30 ft Total ekivalensi pipa (∑ F) delta Z Ws Perhitungan daya pompa Efisiensi P1 P2 Beda tekanan Kerja pompa (Wp) Daya pompa, P Pemilihan Pompa

0,269 0,405 0,0004 2,47856E-06 0,017182844

in in ft2 ft/s

0,000046 0,0021 0,08 32,174 1,90938E-13 2,14805E-13 5,2508E-14 9,5469E-14 4,08853E-11 4,1439E-11 20 20 0,8 1 1 0 25 5,974E-07 1/20

0,0224 ft 0,0337 ft



D.28 Pompa Cation Exchanger (PU-11) Fungsi

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

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit


Tabel D.12 Hasil Perhitungan Pompa Cation Exchanger (PU-11) Suhu (T) Densitas ( )

30 0C 995,68 kg/m3

62,1599 lbm/ft


Laju alir masa(F) Jumlah unit Viskositas ( ) Laju alir volume (Q) Spesifikasi Pipa Do Schedul number Ukuran nominal Diameter dalam (Di) Diameter luar (Do) Luas muka Kecepatan linear (v) Nre Dari geankoplis Pipa comercial steel ( ) Relative roughness ( /Di) Friction factor (f) Gravitasi (gc) Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 3 elbow 90 L/D Sharp edge entrance sharp edge exit L/D pipa lurus 20 ft Total ekivalensi pipa (∑ F) delta Z Ws Perhitungan daya pompa Efisiensi P1 P2 Beda tekanan Kerja pompa (Wp) Daya pompa, P Pemilihan Pompa

981,2018 kg/jam 1 0,8007 cP 0,0003 m3/s 0,0770 40 1 1,049 1,315 0,006 1,6111 16270,6355

ft

0,8 1 1 0 25,6155 0,0280 1/20

0,9238 in

in in in ft2 ft/s

0,000046 0,009 0,009 32,174 0,0807 0,0908 0,0222 0,0403 0,2584 0,4924 20 20,4924

0,0005 lbm/ft,s 0,0097 ft3/s

0,0874 ft 0,1095 ft



D.29 Pompa NaOH (PU-12) Fungsi

: Memompa Larutan Natrium Hidroksida dari tangki pelarutan NaOH (TP-04) ke Anion Exchanger (AE)

Jenis

: Pompa injeksi

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit


Dengan menggunakan perhitungan yang analog pada pompa screening (PU-01), maka dapat ditabulasikan hasil perhitungan sebagai berikut : Tabel D.13 Hasil Perhitungan Pompa NaOH (PU-12) Suhu (T) Densitas ( ) Laju alir masa(F) Jumlah unit Viskositas ( ) Laju alir volume (Q) Spesifikasi Pipa Do Schedul number Ukuran nominal Diameter dalam (Di) Diameter luar (Do) Luas muka Kecepatan linear (v) Nre Dari geankoplis Pipa comercial steel ( ) Relative roughness ( /Di) Friction factor (f) Gravitasi (gc) Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 2 elbow 90 L/D Sharp edge entrance sharp edge exit L/D pipa lurus 30 ft Total ekivalensi pipa (∑ F) delta Z Ws Perhitungan daya pompa Efisiensi P1 P2 Beda tekanan Kerja pompa (Wp) Daya pompa, P Pemilihan Pompa

30 1518 0,0485 1 0,0006 8,87E-09

0

Pas m3/s

0,0423 lbm/ft,s 1,25E-08 ft3/s

1,82E-04 40 1/8 0,269 0,405 0,0004 3,13E-05 1,57E-03

ft

0,002189 in

C kg/m3 kg/jam

94,7681 lbm/ft

in in in ft2 ft/s

0,0224 ft 0,0337 ft

0,000046 0,0021 0,08 32,174

ft/s2

3,05E-11 8,39E-12 1,53E-11 2,14E-11 6,54E-09 6,62E-09 20 20,0000

ft lbf/lbm ft lbf/lbm ft,lbf/lbm ft lbf/lbm ft lbf/lbm ft lbf/lbm ft ft lbf/lbm

0,8 1 1 0 2,50E+01 5,40E-08 1/20



D.30 Pompa Anion Exchanger (PU-13) Fungsi

: Memompa air hasil dari Anion Exchanger (AE) ke Deaeator (DE)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Dengan menggunakan perhitungan yang analog pada pompa screening (PU-01), maka dapat ditabulasikan hasil perhitungan sebagai berikut : Tabel D.14 Hasil Perhitungan Pompa Anion Exchanger (PU-13) Suhu (T) Densitas ( ) Laju alir masa(F) Jumlah unit Viskositas ( ) Laju alir volume (Q) Spesifikasi Pipa Do Schedul number Ukuran nominal Diameter dalam (Di) Diameter luar (Do) Luas muka Kecepatan linear (v) Nre Dari geankoplis Pipa comercial steel ( ) Relative roughness ( /Di) Friction factor (f) Gravitasi (gc) Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 3 elbow 90 L/D Sharp edge entrance sharp edge exit L/D pipa lurus 20 ft Total ekivalensi pipa (∑ F) delta Z Ws Perhitungan daya pompa Efisiensi P1

30 995,68 981,2018 1 0,8007 0,0003 0,0770 40 1 1,049 1,315 0,006 1,6111 16270,6355 0,000046 0,0009 0,007 32,174 0,0807 0,0908 0,0222 0,0403 2,9533 3,1872 20 23,1872

0

C kg/m3 kg/jam

62,1599 lbm/ft

cP m3/s

0,0005 lbm/ft,s 0,0097 ft3/s

ft

0,9238 in

in in in ft2 ft/s

0,0874158 ft 0,1095822 ft


0,8 1 atm


P2 Beda tekanan Kerja pompa (Wp) Daya pompa, P Pemilihan Pompa

1 0 28,9840 0,0317 1/8

atm ft,lbf/lbm Hp Hp

D.31 Pompa Kaporit (PU-14) Fungsi

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

Jenis

: Pompa injeksi

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Dengan menggunakan perhitungan yang analog pada pompa screening (PU-01), maka dapat ditabulasikan hasil perhitungan sebagai berikut : Tabel D.15 Hasil Perhitungan Pompa Kaporit (PU-14) Suhu (T) Densitas ( ) Laju alir masa(F) Jumlah unit Viskositas ( ) Laju alir volume (Q) Spesifikasi Pipa Do Schedul number Ukuran nominal Diameter dalam (Di) Diameter luar (Do) Luas muka Kecepatan linear (v) Nre Dari geankoplis Pipa comercial steel ( ) Relative roughness ( /Di) Friction factor (f) Gravitasi (gc) Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 2 elbow 90 L/D Sharp edge entrance sharp edge exit L/D pipa lurus 30 ft

30 0C 1272 kg/m3 0,0025 kg/jam 1

79,4104 lbm/ft

4,52E-07 lbm/ft,s 2,6593E-14 ft3/s

3

5,37916E-10 m /s 4,98933E-07 40 1/8 0,269 0,405 0,0004 6,64847E-11 0,00026209 0,000046 0,0021 0,08 32,174 1,37385E-22 5,15193E-23 3,77808E-23 6,86924E-23 2,9418E-20

ft

5,9872E-06 in

in in in ft2 ft/s

0,0224 ft 0,0337 ft

ft/s2 ft lbf/lbm ft lbf/lbm ft,lbf/lbm ft lbf/lbm ft lbf/lbm


Total ekivalensi pipa (∑ F) delta Z Ws Perhitungan daya pompa Efisiensi P1 P2 Beda tekanan Kerja pompa (Wp) Daya pompa, P

2,97134E-20 ft lbf/lbm 20 ft 20,0000 ft lbf/lbm 0,8 1 1 0 25 9,59939E-14

Pemilihan Pompa

1/20


D.32 Pompa Domestik (PU-15) Fungsi

: Memompa air dari Tangki Utilitas 2 (TU-02) ke Kebutuhan Domestik

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit


Tabel D.16 Hasil Perhitungan Pompa Domestik (PU-15) Suhu (T) Densitas ( ) Laju alir masa(F) Jumlah unit Viskositas ( ) Laju alir volume (Q) Spesifikasi Pipa Do Schedul number Ukuran nominal Diameter dalam (Di) Diameter luar (Do) Luas muka Kecepatan linear (v) Nre Dari geankoplis Pipa comercial steel ( )

30 995,28 6.295,6337 1 0,8007 0,00175 0,177754544 40 1 1/4 1,38 1,9 0,01414 4,389307359 58291,5387

0

C kg/m3 kg/jam

62,1599 lbm/ft

cP m3/s

0,0005 lbm/ft,s 0,06206 ft3/s

ft in in in ft2 ft/s

2,133076201 in

0,087415779 ft 0,10958222 ft

0,000046


Relative roughness ( /Di) Friction factor (f) Gravitasi (gc) Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 1 elbow 90 L/D Sharp edge entrance sharp edge exit L/D pipa lurus 30 ft Total ekivalensi pipa (∑ F) delta Z Ws Perhitungan daya pompa Efisiensi P1 P2 Beda tekanan Kerja pompa (Wp) Daya pompa, P Pemilihan Pompa

0,0005 0,008 32,174 0,5988 0,0000 0,16467 0,29940 0,8331 1,8960 30 31,8960 0,8 1 1 0 39,8700 0,2796 1/2



D.33 Pompa Water Cooling Tower (PU-16) Fungsi

: Memompa air dari Menara Pendingin Air (CT) ke unit proses

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit


Tabel D.17 Hasil Perhitungan Pompa Domestik (PU-16) Suhu (T) Densitas ( ) Laju alir masa(F) Jumlah unit Viskositas ( ) Laju alir volume (Q) Spesifikasi Pipa Do Schedul number

30 995,68 2700,7440 1 0,8007 0,0008

0

C kg/m3 kg/jam cP m3/s

0,1214 ft 40

62,1599 lbm/ft

0,0005 lbm/ft,s 0,0266 ft3/s 1,457319 in


Ukuran nominal Diameter dalam (Di) Diameter luar (Do) Luas muka Kecepatan linear (v) Nre Dari geankoplis Pipa comercial steel ( ) Relative roughness ( /Di) Friction factor (f) Gravitasi (gc) Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 1 elbow 90 L/D Sharp edge entrance sharp edge exit L/D pipa lurus 30 ft Total ekivalensi pipa (∑ F) delta Z Ws Perhitungan daya pompa Efisiensi P1 P2 Beda tekanan Kerja pompa (Wp) Daya pompa, P Pemilihan Pompa

2,0000 2,0670 2,3750 0,0233 1,1424 ft/s 22724,2686 0,000046 0,0009 0,008 32,174 0,0203 0,0152 0,0112 0,0203 1,1304 1,1973 30 31,1973 0,8 1 1 0 38,9966 0,1173 1/4

in in in ft2

0,0874158 ft 0,1095822 in



D.34 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



Tabel D.18 Hasil Perhitungan Pompa Deaerator (PU-17) Suhu (T) Densitas ( ) Laju alir masa(F) Jumlah unit Viskositas ( ) Laju alir volume (Q) Spesifikasi Pipa Do Schedul number Ukuran nominal Diameter dalam (Di) Diameter luar (Do) Luas muka Kecepatan linear (v) Nre Dari geankoplis Pipa comercial steel ( ) Relative roughness ( /Di) Friction factor (f) Gravitasi (gc) Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 3 elbow 90 L/D Sharp edge entrance sharp edge exit L/D pipa lurus 70 ft Total ekivalensi pipa (∑ F) delta Z Ws Perhitungan daya pompa Efisiensi P1 P2 Beda tekanan Kerja pompa (Wp) Daya pompa, P Pemilihan Pompa

30 995,68 3773,8532 1 0,8007 0,00105 0,14117 40 2 2,0670 2,3750 0,0233 1,59632 31753,4915

0

C kg/m3 kg/jam

62,1599 lbm/ft

cP m3/s

0,0005 lbm/ft,s 0,03719 ft3/s

ft

1,69411 in

in in in ft2 ft/s

0,1722 ft 0,1979 ft

0,000046 0,0003 0,08 32,174

ft/s2

0,07920 0,08910 0,02178 0,03960 0,16553 0,39521 30 30,39521

ft lbf/lbm ft lbf/lbm ft,lbf/lbm ft lbf/lbm ft lbf/lbm ft lbf/lbm ft ft lbf/lbm

0,8 1 1 0 37,9940 0,15965 ¼



D.35 Pompa Air Proses (PU-18) Fungsi

: Memompa air dari Tangki utilitas II (TU-2) ke unit proses

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit


Tabel D.19 Hasil Perhitungan Pompa Deaerator (PU-18) Suhu (T) Densitas ( ) Laju alir masa(F) Jumlah unit Viskositas ( ) Laju alir volume (Q) Spesifikasi Pipa Do Schedul number Ukuran nominal Diameter dalam (Di) Diameter luar (Do) Luas muka Kecepatan linear (v) Nre Dari geankoplis Pipa comercial steel ( ) Relative roughness ( /Di) Friction factor (f) Gravitasi (gc) Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 1 elbow 90 L/D Sharp edge entrance sharp edge exit L/D pipa lurus 70 ft Total ekivalensi pipa (∑ F) delta Z Ws Perhitungan daya pompa

30 0C 995,28 kg/m3 5435,1641 kg/jam 1 0,8007 cP 3 0,001516 m /s

62,1599 lbm/ft

0,0005 lbm/ft,s 3 0,05356 ft /s

0,16635 ft

40 2 2,0670 2,3750 0,0233 1,59632 31753,4915 0,000046 0,0003 0,08 32,174

1,9963 in

in in in ft2 ft/s

0,1722 ft 0,1979 ft

ft/s2

ft lbf/lbm ft lbf/lbm ft,lbf/lbm ft lbf/lbm ft lbf/lbm ft lbf/lbm 20 ft 21,42141246 ft lbf/lbm 0,16428 0,06160 0,04517 0,08214 1,068205 1,421412


Efisiensi P1 P2 Beda tekanan Kerja pompa (Wp) Daya pompa, P Pemilihan Pompa

0,8 1 atm 1 atm 0 26,7767 ft,lbf/lbm 0,1620 Hp ¼ Hp


LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Dalam rencana pra rancangan pabrik

Asam Salisilat digunakan asumsi

sebagai berikut: Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Kapasitas maksimum adalah 5.000 ton/tahun. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchasedequipment delivered (Timmerhaus et al, 2004). Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah : US$ 1 = Rp 8.608,- (Bank Mandiri, 17 juni 2011).

I. Penentuan Besar Modal Investasi 1.

Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment)

1.1

Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)

1.1.1 Modal untuk Pembelian Tanah Lokasi Pabrik Luas tanah seluruhnya = 6.550 m2 Biaya tanah pada lokasi pabrik di Kawasan Industri Kariangau, Balik Papan ,Kalimantan Timur berkisar Rp 350.000,-/m2(www.SuaraBorneo.com,2011). Harga tanah seluruhnya =6.550 m2× Rp 350.000,-/m2 = Rp 2.292.500.000,Biaya perataan tanah diperkirakan 5% Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp 2.292.500.000,- = Rp 114.625.000,Maka modal untuk pembelian tanah (A) adalah Rp 2.407.125.000 Tabel E.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya No

Nama Bangunan

1

Pos keamanan

2

Areal bahan baku

3

Parkir

4

Taman

Luas (m2)

Harga (Rp/m2)

Jumlah (Rp)

20

1250000

25.000.000

300

1250000

187.500.000

100

500000

500.000.000

200

250000

50.000.000


Tabel E.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ................. (lanjutan) No Nama Bangunan Luas (m2) Harga Jumlah (Rp) 2 (Rp/m ) 5 Ruang control 100 1.250.000 125.000.000 6 Areal proses 2000 3.500.000 5.250.000.000 7 Areal produk 200 1.250.000 187.500.000 8 Perkantoran 150 1.250.000 187.500.000 9 Laboratorium 100 1.250.000 125.000.000 10 Quality Control Dept 100 1.250.000 125.000.000 11 Poliklinik 50 1.250.000 62.500.000 Kantin 12 80 500.000 40.000.000 Tempat ibadah 13 50 1.250.000 62.500.000 Gudang peralatan 14 100 1.250.000 125.000.000 Bengkel 15 100 1.250.000 125.000.000 16 Unit pemadam kebakaran 50 1.250.000 62.500.000 17 Unit pengolahan Air 1000 3.500.000 1.400.000.000 18 Unit pembangkit listrik 100 5.000.000 500.000.000 19 Unit pengolahan limbah 300 2.500.000 750.000.000 *) 20 Areal perluasan 400 200.000 60.000.000 *) 21 Jalan 500 500.000 250.000.000 22 Perumahan karyawan 500 1.250.000 625.000.000 23 Perpustakaan 50 1.250.000 62.500.000 TOTAL 6.550 33.950.000 Rp14.557.500.000,Harga bangunan saja

= Rp 14.127.500.000 ,-

Harga sarana

= Rp

430,000,000 ,-

Total biaya bangunan dan sarana (B) = Rp 14.557.500.000 ,-

1.1.2 Perincian Harga Peralatan Harga peralatan yang di impor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut (Timmerhaus et al, 2004) :

X  Cx = Cy  2   X1 

m

Ix     I y 

dimana: Cx = harga alat pada tahun 2011 Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X1 = kapasitas alat yang tersedia X2 = kapasitas alat yang diinginkan


Ix = indeks harga pada tahun 2011 Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat) Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2011 digunakan metode regresi koefisien korelasi:

r=

[n ⋅ ΣX i ⋅ Yi − ΣX i ⋅ ΣYi ] (n ⋅ ΣX i 2 − (ΣX i )2 )× (n ⋅ ΣYi 2 − (ΣYi )2 )

Tabel E.2 Harga Indeks Marshall dan Swift No. Tahun (Xi) Indeks (Yi) Xi.Yi 1 1987 814 1617418 2 1988 852 1693776 3 1989 895 1780155 4 1990 915,1 1821049 5 1991 930,6 1852824,6 6 1992 943,1 1878655,2 7 1993 964,2 1921650,6 8 1994 993,4 1980839,6 9 1995 1027,5 2049862,5 10 1996 1039,1 2074043,6 11 1997 1056,8 2110429,6 12 1998 1061,9 2121676,2 13 1999 1068,3 2135531,7 14 2000 1089 2178000 15 16 Total

2001 2002 31912

1093,9 1102,5 15846,4

2188893.9 2207205 31612010,5

(Montgomery, 1992)

Xi² 3948169 3952144 3956121 3960100 3964081 3968064 3972049 3976036 3980025 3984016 3988009 3992004 3996001 4000000

Yi² 662596 725904 801025 837408,01 866016,36 889437,61 929681,64 986843,56 1055756,25 1079728,81 1116826,24 1127631,61 1141264,89 1185921

4004001 1196617,21 4008004 1215506,25 63648824 15818164,44

Sumber: Tabel 6-2, Timmerhaus et al, 2004 Data :

n = 16

∑Xi = 31912

∑XiYi = 31612010,5 ∑Xi² = 63648824

∑Yi = 15846,4 ∑Yi² = 15818164,44

Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE – 2, maka diperoleh harga koefisien korelasi: r =

(16) . (31612010,5) – (31912)(15846,4) [(16). (63648824) – (31912)²] x [(16)( 15818164,44) – (15846,4)² ]½

≈ 0,9808 = 1


Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier. Persamaan umum regresi linier, Y = a + b ⋅ X dengan:

Y

= indeks harga pada tahun yang dicari (2011)

X

= variabel tahun ke n – 1

a, b = tetapan persamaan regresi Tetapan regresi ditentukan oleh : b=

(n ⋅ ΣX i Yi ) − (ΣX i ⋅ ΣYi ) (n ⋅ ΣX i 2 ) − (ΣX i )2

a =

ΣYi. ΣXi 2 − ΣXi. ΣXi.Yi n.ΣXi 2 − (ΣXi) 2

(Montgomery, 1992)

Maka : b = 16 .( 31612010,5) – (31912)(15846,4) 16. (63648824) – (31912)² = 18,7226 a = (15846,4)( 63648824) – (31912)(31612010,5) 16. (63648824) – (31912)² = -36351,9196 Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y=a+b⋅X Y = 18,7226X – 36351,9196

Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2011 adalah: Y = 18,7226 (2011) – 36351,9196 Y = 1299,32 Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Timmerhaus et al, 2004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Timmerhaus et al, 2004).


Contoh perhitungan harga peralatan: a. Tangki Penyimpanan Larutan Asam sulfat (TK-301) Kapasitas tangki , X2 = 105,2683 m3. Dari Gambar LE.1 berikut, diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X1) 1 m³ adalah (Cy) US$ 6700. Dari tabel 6-4, Timmerhaus, 2004, faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada tahun 2002 (Iy) 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)

103 10-1

P-82 Jan,2002

1

10

10

Capacity, m

2

103

3

Gambar E.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan.(Peters et.al., 2004) Indeks harga tahun 2011 (Ix) adalah 1299,32. Maka estimasi harga tangki untuk (X2) 299,3349 m3 adalah : 105,2683 Cx = US$ 6700 × 1

0 , 49

x

1299,32 1102,5

Cx = US$ $ 77.328 ,Cx = Rp 665,643,342 ,-/unit Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat pada Tabel E.3 untuk perkiraan peralatan proses dan Tabel E.4 untuk perkiraan peralatan utilitas.


Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: - Biaya transportasi - Biaya asuransi - Bea masuk - PPn - PPh - Biaya gudang di pelabuhan - Biaya administrasi pelabuhan - Transportasi lokal - Biaya tak terduga Total

= = = = = = = = = =

5% 1% 15 % 10 % 10 % 0,5 % 0,5 % 0,5 % 0,5 % 43 %

(Rusjdi, 2004) (Rusjdi, 2004) (Rusjdi, 2004)

Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: - PPn - PPh - Transportasi lokal - Biaya tak terduga Total

= = = = =

10 % 10 % 0,5 % 0,5 % 21 %

(Rusjdi, 2004) (Rusjdi, 2004)

Tabel E.3 Estimasi Harga Peralatan Proses No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Kode TK-103 TK-104 TK-401 TK-402 M-101 M-201 R-101 R-201 R-301 FE-101 FE-301 WT-201 WT-301 E-101 E-102

Unit

Ket*)

3 1

I

1

NI

1

I

1

I

1

I

1

I

1 1

I

1

I I I I I I

1 1 1

1 1

I

I

Harga / Unit (Rp) 1.488.901.633 665.643.342 490.480.813 613.827.560 39.487.129 39.219.289 1.079.439.639 936.356.538 894.766.257 201.986.129 173.146.148 201.522.423 190.014.765 30.543.363 36.912.203

Harga Total (Rp) 2.977.803.267 665.643.342 490.480.813 613.827.560 39.487.129 39.219.289 1.079.439.639 936.356.538 894.766.257 201.986.129 173.146.148 201.522.423 190.014.765 30.543.363 36.912.203


Tabel E.3 Estimasi Harga Peralatan Proses...................................(Lanjutan) No. Kode Unit Ket*) Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp) 16 E-103 1 15.035.367 15.035.367 I 1 55.846.759 55.846.759 I 17 E-104 18 E-201 1 14.297.318 14.297.318 I 19 E-301 1 76.629.193 76.629.193 I 20 E-302 1 I 13.533.671 13.533.671 21 FG-201 1 160.135.088 160.135.088 I 22 FG-202 1 514.681.385 514.681.385 I 23 JC-101 1 45.424.008 45.424.008 I 24 FF-201 1 I 42.385.335 42.385.335 25 FF-301 1 60.100.645 60.100.645 I 26 FL-301 1 11.110.558 11.110.558 I 27 FL-302 1 7.681.669 7.681.669 I 28 J-101 1 1.394.694 1.394.694 NI 29 J-102 1 NI 2.047.725 2.047.725 30 J-103 1 1.826.528 1.826.528 NI 31 J-201 1 2.859.137 2.859.137 NI 32 J-301 1 1.388.316 1.388.316 NI 33 J-302 1 2.351.338 2.351.338 NI 34 J-303 1 NI 1.877.370 1.877.370 35 J-304 1 1.863.730 1.863.730 NI 36 J-305 1 2.021.343 2.021.343 NI 37 J-306 1 1.946.149 1.946.149 NI 38 DD-301 1 15.009.700 15.009.700 I 39 C-101 1 I 3.258.066 3.258.066 40 C-102 1 8.279.330 8.279.330 I 41 C-201 1 23.170.852 23.170.852 I 42 C-301 1 8.601.517 8.601.517 I 43 C-302 1 I 8.593.928 8.593.928 Harga Total Rp 9.674.499.583 Import Rp 9.164.442.439 Non import Rp 510.057.144


Tabel E.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Kode No. Unit Ket*) Harga / Unit (Rp) Alat

Harga Total (Rp)

1

SC

1 NI

104.254.285

104.254.285

2

BS

1 NI

146.500.000

146.500.000

3

CL

1 I

245.751.640

245.751.640

4

SF

1 I

195.316.409

195.316.409

5

TU-I

1 I

171.770.676

171.770.676

6

CT

1 I

33.871.723

33.871.723

7

DE

1 I

112.588.460

112.588.460

8

KU

4 I

33.940.011.51

135.760.046

9

CE

1 I

114.846.988

114.846.988

10

AE

1 I

148.446.356

148.446.356

11

TP-01

1 I

60.388.222

60.388.222

12

TP-02

1 I

25.079.035

25.079.035

13

TP-03

1 I

16.272.443

16.272.443

14

TP-04

1 I

19.787.713

19.787.713

15

TP-05

1 I

9.158.955

9.158.955

16

TU-2

1 I

107.923.927

107.923.927

17

TB

5 I

221.991.184

1.109.955.920

18

PU-01

1 NI

2.905.605

2.905.605

19

PU-02

1 NI

2.905.605

2.905.605

20

PU-03

1 NI

2.500.000

2.500.000

21

PU-04

1 NI

2.500.000

2.500.000

22

PU-05

1 NI

2.905.605

2.905.605

23

PU-06

1 NI

1.489.308

1.489.308

24

PU-07

1 NI

2.348.735

2.348.735

25

PU-08

1 NI

813.484

813.484

26

PU-09

1 NI

2.500.000

2.500.000

27

PU-10

1 NI

1.489.308

1.489.308

28

PU-11

1 NI

2.500.000

2.500.000

29

PU-12

1 NI

1.489.308

1.489.308

30

PU-13

1 NI

1.489.308

1.489.308

31

PU-14

1 NI

2.750.950

2.750.950

32

PU-15

1 NI

2.348.735

2.348.735

33

PU-16

1 NI

2.323.277

2.323.277

34

PU-17

1 NI

2.533.391

2.533.391


35

PU-18 Gener 36 ator

1 NI

2.620.488

2.620.488

1 NI

100.000.000

100.000.000

Harga Total

2.898.085.906

Import

2.506.918.513

Non import

391.167.393

*)

Keterangan : I untuk peralatan impor. sedangkan NI untuk peralatan non impor.

Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered) adalah: = 1,43 x ( Rp. 9.164.442.439.- + Rp. 2.506.918.513.- ) + 1.21 x ( Rp. 510.057.144.- + Rp. 391.167.393.- ) =

Rp. 17.780.527.852,Biaya pemasangan diperkirakan 39 % dari total harga peralatan (Timmerhaus 2004). Biaya pemasangan = 0.39 × Rp. 17.780.527.852.= Rp. 6.934.405.862,-

1.1.3 Harga peralatan + biaya pemasangan (C) : = Rp. 17.780.527.852,- + Rp. 6.934.405.862,= Rp 24.714.933.714,-

1.1.4 Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 26% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 2004). Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,26 × Rp. 17.780.527.852,= Rp 4.622.937.241.-

1.1.5 Biaya Perpipaan Diperkirakan

biaya

perpipaan

60%

dari

total

harga

peralatan

(Timmerhaus et al. 2004). Biaya perpipaan (E) = 0,6 × Rp. 17.780.527.852,= Rp. 10.668.316.711.-


1.1.6 Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik 20% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya instalasi listrik (F) = 0,2 × Rp. 17.780.527.852,= Rp 3.556.105.570.1.1.7 Biaya Insulasi Diperkirakan

biaya

insulasi

20%

dari

total

harga

peralatan

(Timmerhaus et al, 2004). Biaya insulasi (G)

= 0,2 × Rp. 17.780.527.852,= Rp 3.556.105.570.-

1.1.8 Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya inventaris kantor 3% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya inventaris kantor (H)

= 0,03 × Rp. 17.780.527.852,= Rp 533.415.836,-

1.1.9 Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 2% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I ) = 0,02 × Rp. 17.780.527.852,= Rp. 355,610,557,1.1.10 Sarana Transportasi Untuk mempermudah pekerjaan, perusahaan memberi fasilitas sarana transportasi ( J ) seperti pada tabel berikut . Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi No. 1 2 3

Jenis Kendaraan Dewan Komisaris General Manager Manajer

Unit

Tipe

Harga/ Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

2 1

Toyota Harrier

500.000.000

1.000.000.000

Mitsubishi Pajero

5

kijang innova

400.000.000 200.000.000

450.000.000 1.250.000.000


4 5 6 7 8

Bus karyawan Mobil karyawan Truk Mobil pemasaran Mobil pemadam kebakaran

2 2 4 4

Bus L-300 Truk minibus L-300

315.000.000 100.000.000 300.000.000 100.000.000

630.000.000 200.000.000 1.200.000.000 400.000.000

2

truk tangki

350.000.000

700.000.000

Total

5.780.000.000

Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J = Rp 70.752.050.199.1.2

Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL)

1.2.1 Biaya Pra Investasi Diperkirakan 7% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 2004). = 0.07 × Rp. 17.780.527.852,-

Biaya Pra Investasi (K)

= Rp. 1.244.636.949.1.2.2 Biaya Engineering dan Supervisi Diperkirakan 30% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 2004). Biaya Engineering dan Supervisi (L) = 0.30 × Rp. 17.780.527.852,= Rp. 5.334.158.355.1.2.3 Biaya Legalitas Diperkirakan 4% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 2004). = 0,04 × Rp. 17.780.527.852,-

Biaya Legalitas (M)

=

Rp. 711.221.114.-

1.2.4 Biaya Kontraktor Diperkirakan 19% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 2004). = 0,19 × Rp. 17.780.527.852,-

Biaya Kontraktor (N)

=

Rp. 3.378.300.292.-

1.2.5 Biaya Tak Terduga Diperkirakan 37% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 2004) . Biaya Tak Terduga (O)

= 0,37 × Rp. 17.780.527.852,=

Rp. 6.578.795.305.-

Total MITTL = K + L + M + N+O = Rp. 17.247.112.016,Total MIT

= MITL + MITTL


2

=

Rp. 70.752.050.199.- + 17.247.112.016.-

=

Rp. 87.999.162.215.-

Modal Kerja Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 1 bulan (= 30 hari).

2.1

Persediaan Bahan Baku

2.1.1

Bahan baku proses 1.

Natrium Hidroksida (NaOH)

Kebutuhan

= 187,2003 kg/jam

Harga C2H2

= Rp 5.250/kg

Harga total

= 330 hari × 24 jam/hr × 187,2003 kg/jam × Rp5.250/kg

(CV. Global Perkasa,2011)

= Rp. 7,783,788,761 ,2. H2SO4 Kebutuhan

= 224,1824 kg/jam = 121,8383 L/jam

Harga

= Rp 37.500-/L

Harga total

= 330 hari × 24 jam x 121,8383L/jam × Rp 37.500-/L


= Rp 36,185,969,341 ,3. Phenol Kebutuhan

= 445,0098 kg/ jam

Harga

= 26.000 ,-/kg

Harga total

= 330 hari × 24 jam/hari x 445,0098 kg/ jam x Rp 26.000,-/kg

(PT.Makasar Global,2011)

= Rp. 91.636.418.016,4.Karbon Dioksida Kebutuhan

= 201,8524 kg/ jam

Harga

= 22.673 ,-/kg

Harga total

= 330 hari × 24 jam/hari x 201,8524 x 22.673 ,-/kg

(PT.Pupuk Kaltim,2011)

= Rp. 36.246.666.675,. 2.1.2 Persediaan bahan baku utilitas 1. Alum, Al2(SO4)3 Kebutuhan

= 0,3718 kg/jam

Harga

= Rp 1.000 ,-/kg

Harga total

= 330 hari × 24 jam/hari × 0,3718 kg/jam × Rp 1.000,- /kg



= Rp 2.944.455 ,2. Soda abu, Na2CO3 Kebutuhan = 0,2008 kg/jam Harga = Rp 6.000,-/kg


Harga total = 330 hari × 24 jam/hari × 0,2008 kg/jam × Rp 6.000,-/kg = Rp 9,540,035 ,3. Kaporit Kebutuhan = 0,0025 kg/jam Harga = Rp 17.000,-/kg

(CV. Global Perkasa, 2011)

Harga total = 330 hari × 24 jam/hari × 0,0025 kg/jam × Rp 17.000,-/kg = Rp 331.649,4. H2SO4 Kebutuhan Harga

= 0,215 kg/jam = 0,0117 L/jam

= Rp 37.500-/L


Harga total = 330 hari × 24 jam x 0,0117 L/jam × Rp 37.500-/L = Rp 3.464.116,5. NaOH Kebutuhan

= 0,0485 kg/jam

Harga

= Rp 5.250,-/kg

Harga total

= 330 hari × 24 jam × 0,0485 kg/jam × Rp 5250,-/kg


= Rp 2.016.318,6.Solar Kebutuhan = 277,6513 L/jam Harga solar untuk industri = Rp.6.860,-/liter

(PT.Pertamina, 2011)

Harga total = 330 hari × 24 jam/hari × 277,6513 L/jam × Rp. 6.860,-/liter = Rp 15,085,128,126 ,-

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun (330 hari) adalah =

Rp

179.172.478.730 .-

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 bulan (30 hari) adalah = Rp

16.996.024.317 .-


2.2

Kas

2.2.1 Gaji Pegawai Tabel E.6 Perincian Gaji Pegawai No Jabatan

Jumlah

Gaji/orang

Total Gaji

1

Dewan Komisaris

2

Rp 18.000.000

Rp 36.000.000

2

General Manager

1

Rp 20.000.000

Rp 20.000.000

3

Manajer Produksi

1

Rp 12.000.000

Rp 12.000.000

4

Manajer Maintenance & Repair

1

Rp 12.000.000

Rp 12.000.000

5

Manajer Keuangan

1

Rp 12.000.000

Rp 12.000.000

6

Manajer Marketing

1

Rp 12.000.000

Rp 12.000.000

7

Manajer Personalia

1

Rp 12.000.000

Rp 12.000.000

8

Supervisor Proses

3

Rp 8.000.000

Rp 24.000.000

9

Supervisor Laboratorium

3

Rp 8.000.000

Rp 24.000.000

2

Rp 8.000.000

Rp 16.000.000

1

Rp 8.000.000

Rp 8.000.000

10 Supervisor Utilitas 11

Supervisor Listrik & Instrumentasi

12

Supervisor Sipil

1

Rp 8.000.000

Rp 8.000.000

13

Supervisor Mekanik

1

Rp 8.000.000

Rp 8.000.000

14

Supervisor Keuangan

1

Rp 6.000.000

Rp 6.000.000

15

Supervisor Pemasaran

1

Rp 6.000.000

Rp 6.000.000

16

Supervisor Gudang

1

Rp 6.000.000

Rp 6.000.000

17

Supervisor HRD

1

Rp 6.000.000

Rp 6.000.000

18

Supervisor General Affair

1

Rp 6.000.000

Rp 6.000.000

19

Karyawan Proses

12

Rp 2.500.000

Rp 30.000.000

20

Karyawan Laboratorium

8

Rp 2.500.000

Rp 20.000.000

21

Karyawan Utilitas

8

Rp 2.500.000

Rp 20.000.000

8

Rp 2.500.000

Rp 20.000.000

22

Karyawan Listrik & Instrumentasi

23

Karyawan Sipil

8

Rp 2.500.000

Rp 20.000.000

24

Karyawan Mekanik

8

Rp 2.500.000

Rp 20.000.000

25

Karyawan Gudang

4

Rp 2.000.000

Rp 8.000.000


26

Karyawan Pemasaran

12

Rp 2.000.000

Rp 24.000.000

25

Karyawan Keuangan

6

Rp 2.000.000

Rp 12.000.000

26

Karyawan HRD

6

Rp 2.000.000

Rp 12.000.000

27

Karyawan General Affair

5

Rp 2.000.000

Rp 10.000.000

28

Dokter

2

Rp 4.000.000

Rp 8.000.000

29

Perawat

3

Rp 1.700.000

Rp 5.100.000

30

Petugas Keamanan

8

Rp 1.500.000

Rp 12.000.000

31

Petugas Kebersihan

3

Rp 1.000.000

Rp 3.000.000

32

Supir

4

Rp 1.500.000

Rp

Jumlah

129

6.000.000

Rp 464.100.000

Diperkirakan seluruh karyawan bekerja lembur, dimana gaji lembur dihitung dengan rumus: 1/173 x gaji per bulan, dimana untuk 1 jam pertama dibayar 1,5 kali gaji perjam dan jam berikutnya 2 kali dari gaji satu jam (Kep. Men, 2003). Diperkirakan dalam 1 tahun 12 hari libur dengan 8 jam kerja untuk tiap harinya, artinya dalam satu bulan memiliki 1 hari libur yang dimanfaatkan sebagai lembur, maka: Gaji lembur untuk 8 jam kerja yaitu: 1 jam pertama

= 1,5 x 1 x 1/173 x Rp. 464.100.000 = Rp. 4.023.988,-

7 jam berikutnya

= 2 x 7 x 1/173 x Rp. 464.100.000

Total gaji lembur dalam 1 bulan

= Rp. 37.557.225,-

= Rp 41.581.214,-

Jadi, gaji pegawai selama 1 bulan beserta lembur = Rp 41.581.214,- + Rp 464.100.000 = Rp 505.681.214,Total gaji pegawai selama 1 tahun beserta lembur = Rp 6.068.174.566,-

2.2.2 Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 6.068.174.566,= Rp 1.213.634.913,2.2.3. Biaya Pemasaran Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 6.068.174.566,= Rp 1.213.634.913,-


Tabel E.7 Perincian Biaya Kas No. Jenis Biaya 1. Gaji Pegawai 2. Administrasi Umum 3. Pemasaran

Jumlah (Rp) Rp 6.068.174.566,Rp 1.213.634.913,Rp 1.213.634.913,Rp 8.495.444.393,-

Total

Biaya kas untuk 1 bulan = Rp 8.495.444.393,-/12 = Rp. 707.953.699,2.2 Biaya Start – Up Diperkirakan 8 % dari Modal Investasi Tetap (Timmerhaus et al, 2004). = 0,08 × Rp. 87.999.162.215.= Rp 7.173.197.709 2.3 Piutang Dagang PD =

IP × HPT 12

dimana:

PD

= piutang dagang

IP

= jangka waktu kredit yang diberikan (1 bulan)

HPT

= hasil penjualan tahunan

Penjualan : 1. Harga jual Asam Salisilat = 53.415 /kg (perhitungan harga jual produk) Produksi Asam Salisilat

= 631,3131 kg/jam

Hasil penjualan Asam Salisilat tahunan = 631,3131 kg/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun × Rp 53.415 /kg = Rp

267.075.124.350 ,-

2. Harga jual Natrium sulfat = Rp.5.018,- /l (perhitungan harga jual produk) Produksi Natrium sulfat

= 279.9979 l/jam

Hasil penjualan Natrium sulfat tahunan = 279.9979 l/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun × Rp.5.018,- /l `

= Rp

11.128.130.181,-

Total = Rp 278.203.254.531,Piutang Dagang =

1 × Rp 278.203.254.531,12

= Rp 23.183.604.544 ,-


Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel E.8 Perincian Modal Kerja No. 1. Bahan baku proses dan utilitas 2. Kas 3. Start up 4.

Piutang Dagang Total

Jumlah Bulanan (Rp) Rp Rp Rp

179.172.478.730,8.495.444.393,7.039.932.977,-

Rp

23.183.604.544 ,-

Rp

217.891.460.645,-

Total Modal Kerja 1 bulan = Rp 217.891.460.645,-/12 = Rp 18.157.621.720,Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 87.999.162.215,- + Rp. 18.157.621.720,-

,-

= Rp 106.156.783.935 ,Modal ini berasal dari: - Modal sendiri

= 60 % dari total modal investasi = 0,6 × Rp 106.156.621.720 ,= Rp. 63.694.070.361,-

- Pinjaman dari Bank

= 40 % dari total modal investasi = 0,4 × Rp 106.156.621.720 ,= Rp. 42.462.713.574,-

II. Penentuan Biaya Produksi 1.

Biaya Produksi Total

1.1

Biaya Tetap (Fixed Cost = FC)

1.1.1 Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga (P) Gaji total = (12 + 2) × Rp 505.681.214,= Rp 7.079.536.994,1.1.2 Bunga Pinjaman Bank Bunga pinjaman bank adalah 1,5 % dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2011).


= 0.015 × Rp. 42.462.713.574 .-

Bunga bank (Q)

= Rp 636.940.704,1.1.3 Depresiasi dan Amortisasi Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan,

menagih,

dan

memelihara

penghasilan

melalui

penyusutan

(Rusdji,2004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straight line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai dengan Undang-undang Republik Indonesia

No. 17 Tahun 2000 Pasal 11

ayat 6 dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel E.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Kelompok Harta Berwujud

Masa Tarif (tahun) (%)

Beberapa Jenis Harta

I. Bukan Bangunan 1.Kelompok 1

4

25

2. Kelompok 2

8

12,5

Mobil, truk kerja

3. Kelompok 3

16

6,25

Mesin industri kimia, mesin industri mesin

20

5

Mesin kantor, perlengkapan, alat perangkat/ tools industri.

II. Bangunan Permanen

Bangunan sarana dan penunjang

Sumber : Waluyo, 2000 dan Rusdji,2004 Depresiasi dihitung berdasarkan tarif (%) penyusutan untuk setiap kelompok harta berwujud sesuai dengan umur peralatan.

D = Px % dimana: D

= Depresiasi per tahun

P

= Harga peralatan

%

= Tarif penyusutan

Tabel E.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 17 Tahun 2000 Umur Komponen Biaya (Rp) Depresiasi (Rp) (tahun) Bangunan 14.557.500.000 20 727.875.000 Peralatan proses dan utilitas 24.714.933.714 17 1.544.683.357


Instrumentrasi dan pengendalian proses Perpipaan Instalasi listrik Insulasi Inventaris kantor Perlengkapan keamanan dan kebakaran Sarana transportasi TOTAL

4.622.937.241 10.668.316.711 3.556.105.570 3.556.105.570 533.415.836 355.610.557 5.780.000.000

5 5 5 5 4 5 10

577.867.155 1.333.539.589 444.513.196 444.513.196 133.353.959 44.451.320 722.500.000 Rp. 5.973.296.772

Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 2000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak berwujud yang dimaksud (Rusdji, 2004). Untuk masa 4 tahun, maka biaya amortisasi adalah 25 % dari MITTL. sehingga : Biaya amortisasi

= 0,25 × Rp 17.247.112.016,= Rp 4.311.778.004,-

Total biaya depresiasi dan amortisasi (R) = Rp. 5,973,296,772,- + Rp 4.311.778.004,= Rp 10.285.074.776.1.1.4 Biaya Tetap Perawatan 1. Perawatan mesin dan alat-alat proses Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20%, diambil 10% dari harga peralatan terpasang di pabrik (Timmerhaus et al,2004). Biaya perawatan mesin

= 0,1 × Rp 24.714.933.714,= Rp 2,471,493,371 ,-

2. Perawatan bangunan Diperkirakan 10 % dari harga bangunan (Timmerhaus et al, 2004).


= 0,1 × Rp 14.557.500.000.-

Perawatan bangunan

= Rp 1.455.750.000 .3. Perawatan kendaraan Diperkirakan 10 % dari harga kendaraan (Timmerhaus et al, 2004). = 0,1 × Rp 5.780.000.000.-

Perawatan kenderaan

= Rp 578.000.000 .4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10 % dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Timmerhaus et al, 2004). = 0,1 × Rp. 4.622.937.241.-

Perawatan instrumen

= Rp 462.293.724,5. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan (Timmerhaus et al, 2004). = 0,1 × Rp. 10,668,316,71,-

Perawatan perpipaan

=

Rp

1.066.831.671,-

6. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 10 % dari harga instalasi listrik (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan listrik

= 0,1 × Rp 3.556.105.570.= Rp 355.610.557,-

7. Perawatan insulasi Diperkirakan 10 % dari harga insulasi (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan insulasi

= 0,1 × Rp 3.556.105.570.=

Rp 355.610.557.-

8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10 % dari harga inventaris kantor (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan inventaris kantor = 0,1 × Rp 533.415.836 = Rp 53.341.584,9. Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 10 % dari harga perlengkapan kebakaran (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan perlengkapan kebakaran = 0,1 × Rp 355.610.557,=

Rp 35,561,056,-


Total biaya perawatan (S)

=

Rp 6.834.492.520.-

1.1.5 Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost) Biaya tambahan industri ini diperkirakan 20 % dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004). Plant Overhead Cost (T)

= 0,2 x Rp 87.999.162.215,= Rp 17.599.832.443,-

1.1.6 Biaya Administrasi Umum Biaya administrasi umum selama 1 tahun (U) = Rp. 1.213.634.913,1.1.7 Biaya Pemasaran dan Distribusi Biaya pemasaran selama 1 tahun

= Rp 1.213.634.913,-

Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran, sehingga : Biaya distribusi = 0,5 x Rp 1.213.634.913 = Rp 606.817.457,Biaya pemasaran dan distribusi (V)

= Rp 1.820.452.370,-

1.1.8 Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan Diperkirakan 5 % dari biaya tambahan industri (Timmerhaus et al, 2004). Biaya laboratorium (W)

= 0,05 x Rp 17.599.832.443,= Rp 879.991.622.-

1.1.9 Hak Paten dan Royalti Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004). Biaya hak paten dan royalti (X) = 0,01 x Rp 87.999.162.215,= Rp 879.991.622.1.1.10 Biaya Asuransi 1. Biaya asuransi pabrik. adalah 3,1 permil dari modal investasi tetap langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2009). = 0,0031 × Rp 70,752,050,199,= Rp 219.331.356.2. Biaya asuransi karyawan. Biaya asuransi pabrik adalah 4,24% dari gaji (PT. Jamsostek, 2007). Maka biaya asuransi karyawan = 0,0424 x Rp 6.068.174.566,= Rp 257.290.602,-


Total biaya asuransi (Y)

= Rp 476.621.957.-

1.1.11 Pajak Bumi dan Bangunan Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut: 

Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).



Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU No.20/00).



Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97).



Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp. 30.000.000,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).



Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).

Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut :

Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Asam Salisilat Nilai Perolehan Objek Pajak •

Tanah

Rp 2.292.500.000,-

•

Bangunan

Rp 14.127.500.000,-

Total NPOP

Rp 16.420.000.000,-

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak

Rp.

Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak

Rp 16.450.000.000,-

Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP) (Z)

Rp 822.500.000,-

30.000.000,-

Total Biaya Tetap = P + Q + R + S + T + U +V + W + X + Y +Z = Rp 48.529.069.922,1.2

Biaya Variabel


1.2.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 330 hari adalah Rp 179.172.478.730,Biaya Variabel Tambahan

1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan Diperkirakan 1% dari biaya variabel bahan baku Biaya variabel Perawatan dan Penanganan Lingkungan: = 0,01 × Rp 179.172.478.730,= Rp 1.791.724.787,2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 10 % dari biaya variabel bahan baku = 0,1 × Rp 1,791,724,787

Biaya Pemasaran dan Distribusi

= Rp 17.917.247.873.Total biaya variabel tambahan

= Rp 19.708.972.660.-

1.2.2 Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 5 % dari biaya variabel tambahan = 0,05 × Rp 19.708.972.660.= Rp 985.448.633,-.Total biaya variabel = Rp. 199.866.900.024,Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 48.529.069.922,.- + Rp 199.866.900.024,= Rp 248.395.969.946,-

III. Penentuan Harga Jual Produk 1. Perhitungan total penjualan Direncanakan target profit Pabrik pembuatan asam salisilat ini adalah sebesar 12 %. Total biaya produksi = Rp 248.395.969.946,Maka : Total penjualan

= 1,12 x Rp 248.395.969.946,-

= Rp. 278.203.486.339,2. Perhitungan harga Produk


Total penjualan sebesar Rp. 278.203.486.339,- merupakan hasil penjualan dari produk utama asam salisilat dengan produk samping natrium sulfat. Di asumsikan 95 % dari total penjualan adalah penjualan untuk asam salisilat maka : Penjualan asam salisilat

= 0,96 x Rp. 278.203.486.339,= Rp 267.075.124.350 ,-

Harga per kilogram

=

Rp 267,075,124,350 ,(631,3131 kg x 330 hari x 24 jam)

= Rp.53.415,-

Penjualan Natrium Sulfat

= (1-0,96) x Rp. 278.203.486.339,= Rp

Harga per kilogram

=

11.128.130.181 .-

Rp 11.128.130.181 . (631,3131 kg x 330 hari x 24 jam)

= Rp.3.689,-

IV. Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan 1. Perhitungan laba/rugi

1.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto) Laba atas penjualan

= total penjualan – total biaya produksi = Rp 278.203.254.531 - Rp 248.395.969.946 = Rp 29.807.284.586,-

Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5 % dari keuntungan perusahaan = 0,005 x Rp 29.807.284.586,= Rp 149,036,423,Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UURI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga : Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 29.807.284.586,- − Rp 149,036,423,= Rp 29.658.248.163.-

1.2 Pajak Penghasilan


Berdasarkan Keputusan Menteri Keuangan nomor: 421/KM.1/2011 Tahun 2011, Tentang Pajak Penghasilan adalah (www.pajak.go.id, 2011):  Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 5%.  Penghasilan diatas Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 250.000.000,dikenakan pajak sebesar 15 %.  Penghasilan diatas Rp 250.000.000,- sampai dengan Rp 500.000.000,dikenakan pajak sebesar 25 %.  Penghasilan di atas Rp 500.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 %.

Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah: - 5 % × Rp 50.000.000

= Rp

2.500.000,-

- 15 % × (Rp 250.000.000- Rp 50.000.000)

= Rp

30.000.000,-

- 25 % × (Rp 500.000.000- Rp 250.000.000)

= Rp

62.500.000,-

- 30% × (Rp 29.658.248.163 – Rp 500.000.000)

= Rp 8.747.474.449.-

Total PPh

= Rp 8.842.474.449 ,-

Laba setelah pajak Laba setelah pajak

= laba sebelum pajak – PPh = Rp 29.658.248.163.- – Rp 8.842.474.449 ,= Rp 20.815.773.714,-

2 2.1

Analisa Aspek Ekonomi Profit Margin (PM) PM =

Laba sebelum pajak × 100 % total penjualan

PM =

Rp 29.658.248.163,x 100% Rp 278.203.254.531

= 10,66%

2.2

Break Even Point (BEP) BEP =

Biaya Tetap × 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel


Rp 48.529.069.922 x 100% Rp. 278.203.254.531 - Rp 199.866.900.024

BEP =

= 61,95 % Kapasitas produksi pada titik BEP

= 61,95 % × 5.000 ton/tahun = 3.097,4807 ton/tahun

2.3

Nilai penjualan pada titik BEP

= 61,95 % x Rp. 278.203.254.531 ,-

`

= Rp 172.345.844.742,-

Return on Investment (ROI) ROI

=

Laba setelah pajak × 100 % Total modal investasi

ROI

=

Rp 20.815.773.714,x 100% Rp 106.156.783.936,-

= 19,61 %

5.4

5.5

Pay Out Time (POT)

1 x 1 tahun 0,1961

POT

=

POT

= 5,1 tahun

Return on Network (RON) RON =

Laba setelah pajak × 100 % Modal sendiri

RON =

Rp 20.815.773.714,x 100% Rp 63.694.070.361 ,-

RON = 32,68 %

5.6

Internal Rate of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut: - Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun - Masa pembangunan disebut tahun ke nol


- Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun - Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10 - Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan. Dari Tabel E.11, diperoleh nilai IRR = 33,0021 %


LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Recommend Documents