tahun DAFTAR PUSTAKA

Laporan Tugas Akhir Prarancangan Pabrik Microcrystalline Cellulose kapasitas 5000 ton/tahun

DAFTAR PUSTAKA Anonim.

(2011,

5

Januari).”Penduduk

Indonesia

menurut

Provinsi”.

. [Diakses 5 Desember 2013]. Anonim..(2011, 2 Februari). “ Biofuel Generasi Kedua Ditemukan Oleh BPPT”. . [Diakses 5 Desember 2013] Anonim.

(2011,

17

Agustus).

“Microcrystalline

Cellulose

Price”.

. [Diakses 5 Desember 2013]. Anonim. (2012, 13 Februari). “Industri Sawit di Kalimantan Barat”. . [Diakses 5 Desember 2013]. Aries, R. S., and Newton, R. D., 1955, “Chemical Engineering Cost Estimation”, McGraw-Hill Book Company, New York. Bergfeld, et al, ” Process for the preparation of level-off DP cellulose”, United States, patent US 5543511 A. Agustus, 6, 1996. Braunstein, et al, ” Crystalline cellulose production”, United States, patent US 5346589 A. Januari, 12, 1994. Brown, G. G., 1950, “Unit Operation”, odern Asia Edition, John Wiley and Sons, Inc., New York Brownell and Young, 1959, “Process Equipment and Design”, John Wiley and Sons, Inc., United States of America. Coulson, J. M. dan Richardson, J.F. 1985, “An Introduction to Chemical Engineering Design”, Vol. 6, Pergamon Press : Oxford. Ditjen PPHP. (2006). Pedoman Pengelolaan Limbah Industri Kelapa Sawit, Direktorat pengolahan Hasil Pertanian, Departemen Pertanian, Jakarta. Ha, et al, ”Method for producing microcrystalline cellulose”, United States, patent US5769934 A. Juni, 23, 1998. Hanna, Milford et al, “Production of microcrystalline cellulose by reactive extrusion”, United States, patent US 6228213 B. Mei, 8, 2001. Kern, D.Q., 1965, “Process Heat Transfer”, McGraw-Hill Book Company, New York.

Luthfi Karbelani Yulian Dwi Purnamasari

(10/302590/TK/37366) (10/304771/TK/37384)

153


Ludwig, E.E., 1984, “Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plant”, 2nd ed., Vol. 3., Gulf Publishing Company, Houston. Perry, R.H., and Green, D.w., 1984. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 6 ed., McGraw Hill Book Co., Singapore. Peters, M.S; Klaus D. Timmerhaus dan Ronald E.West., 2004, “Plant Design and Economics for Chemical Engineer”, 5th Edition, International Edition, Singapura: Mc.Graw-Hill. Smith, J.M., and Vann Ness, H.C., 2001, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamic, 7th ed., McGraw-Hill Book Company, Kogakusha, Tokyo. Toshkov et al, ” Method of producing microcrystalline cellulose”, United States, patent US3954727 A. Mei, 4, 1976. Walas, Stanley M., 1990, “Chemical Process Equipment – Selection and Design”, Boston: Reed Publishing.


(10/302590/TK/37366) (10/304771/TK/37384)

154


LAMPIRAN

1. Reaktor Digester(RD-01) Fungsi

: tempat berlangsungnya pemasakan chip sebanyak 2066,80 kg/batch dengan larutan NaOH 12% dan pemanasan dengan steam.

Jenis

: reaktor dengan injeksi steam

Bentuk

: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Temperatur

= 140oC

= 413,15oC

Tekanan operasi = 10,80 atm

= 158,71 psi

Laju alir massa slurry

= 17179,44 kg/jam

Laju alir massa steam

= 33416,10 kg/jam

Waktu tinggal reaktor( )

= 3 jam

Densitas campuran umpan

= 981,85 kg/m3

Densitas steam

= 886,12 kg/m3

Viscositas campuran

= 0,89 cp

Perhitungan dimensi digester ⁄ ⁄ ⁄ ⁄ ⁄ ⁄


(10/302590/TK/37366) (10/304771/TK/37384)

155


⁄

⁄ (

)

Ukuran standar digester dapat dilihat pada literatur (Modern Pulp and Paper Making) sebagai berikut: Ukuran digester

Tebal

Diameter, Tinggi,

lining,

Volume terhitung, ft3

ft

ft

in

8

24

8

1206,9

8

30

8

1508,6

10

28

8

2200

10

30

8

2357,1

10

37

8

2907,1

11

30

8

2852,1

11

37

8

3517,6

11

40

8

3802,9

11

45

8

4278,2

Berdasarkan tabel di atas, ukuran yang memberikan volume digester mendekati volume yang diperlukan adalah digester dengan diameter 10 ft (3,05 m) dan tinggi 28 ft (8,53 m). 

Tekanan design P0

= 10 atm

= 147 psi

Faktor kelonggaran = 20%


(10/302590/TK/37366) (10/304771/TK/37384)

156




Tebal shell tangki Bahan konstruksi

: Alloy 20

Ukuran

: diameter dalam shell (IDS) = 10 ft = 120 in =

3,05 m jari-jari dalam shell (R)

= 5 ft = 60 in = 1,53

Kondisi operasi

:

Temperatur

= 140oC

= 413,15oC

Tekanan operasi

= 10,8 atm

= 158,71 psi

(Brownell, L.E. and Young, E.H., 1959) Dimana; ts

= tebal shell (in)

P

= tekanan desain (psia)

R

= jari-jari dalam tangki (in)

S

= allowable stress (psia)

E

= joint efficiency

C

= corrosion allowance (in/tahun)

n

= umur alat (tahun)

Bahan konstruksi yang digunakan adalah Stainless Stell SA-240 grade M tipe 316 Allowable working stress (S)

= 9815 psia

Joint efficiency (E)

= 0,80

Corrosion allowance (C)

= 0,002 in

(

)

(

)

Tebal shell standar yang digunakan adalah 1¾ Diameter

luar


shell

total

=

(

)

(1,75 in). (

)

(10/302590/TK/37366) (10/304771/TK/37384)

157




Tebal tutup dan alas tangki Bentuk

: torispherical dished head

Bahan konstruksi

: Alloy 20

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Perhitungan dengan menggunakan persamaan yang sama dengan mencari tebal shell, maka diperoleh tebal tutup dan alas yang sama. Tebal tutup dan alas = 1,7500 in 

Menghitung tinggi tangki Tinggi tutup tangki

Berdasarkan Brownell, L.E. and Young, E.H.(1959): r (IDS) = 11 ft

= 120 in

icr

= 6%.r

= 7,2 in

sf

= 0,375 ft

= 4,5 in

a

= IDS/2

= 60 in

AB

= a-icr

= 52,80 in

BC

= r-icr

= 112,80 in’

AC

=(BC2-AB2)1/2= 99,68 in

B

= r – AC


= 20,32 in (10/302590/TK/37366) (10/304771/TK/37384)

158


Tinggi total tangki digester hs = 28 ft = 336 in ( 

)

(

)

Menghitung pipa injeksi steam Diameter pipa injeksi steam dipilih berdasarkan kisaran kecepatan linier steam di dalam pipa yang diijinkan, yaitu 15-30 m/detik. Laju alir massa steam (FA)

= 33416,10 kg

Laju alir volumetris steam (Fv)

= 37,71 m3

Karakteristik pipa yang digunakan (Brownell, L.E. and Young, E.H., 1959): NPS

= ½ in

Sch

= 80

OD

= 0,840 in

ID

= 0,546 in

A

= 0,00163 ft2 = 1,51 x 10-4 m2

Kecepatan steam (

) ⁄

Kecepatan linier steam di dalam pipa masihh di dalam kisaran yang diperbolehkan sehingga memenuhi kriteria.


(10/302590/TK/37366) (10/304771/TK/37384)

159


Larutan NaOH

Steam keluar

ke blow down (saat pengosongan) ke blow down (saat pembersihan)

Steam masuk

Reaktor Digester


(10/302590/TK/37366) (10/304771/TK/37384)

160


Kondisi operasi

: Suhu steam, t0

= 180oC

Suhu slurry masuk, t1

= 30 oC

Suhu slurry keluar, t2

= 140oC

Diketahui: Bahan isolator: Asbestos, dengan sifat-sifat fisis (Holman, 1988) kis= 0,117 Btu/j.ft.F ρis = 36 lb/ft3 his = 5 Btu/j.ft2.F Bahan shell Alloy 20, dengan sifat fisis: ρ = 537,4 lb/ft3 ks= 7,0833 Btu/j.ft.F hs = 200 Btu/j.ft2.F

r0

ri

ris

ri = jari-jari dalam reaktor r0 = jari-jari luar reaktor ris = jari-jari isolator luar Ta = suhu slurry dalam reaktor T1 = suhu dinding dalam reaktor T2 = suhu dinding luar reaktor T3 = suhu isolator luar Tu = suhu udara luar


(10/302590/TK/37366) (10/304771/TK/37384)

161


Suhu slurry, Ta

= 140 oC

= 284 oF

Suhu isolator luar, T3

= 40 oC

= 104 oF

Suhu udara luar, Tu

= 30 oC

= 86 oF

Perpindahan panas konveksi dinyatakan sebagai: (

)

Perpindahan panas konduksi dinyatakan sebagai:

Perpindahan panas menyeluruh untuk kasus ini adalah: (

)

( (

(

)

)

)

⁄ )

(

(

(

) ( )

( ⁄ )

)

( )

Dengan mensubtitusi persamaan (1) dan (2), maka dapat dipereroleh persamaan sebagai berikut: (

(

(

)

)

(

(

)

⁄ )

( ⁄ )

( ⁄ ) ) ( ⁄ )

( )

Dengan memasukkan semua nilai yang diketahui pada persamaan (3) maka akan diperoleh nilai ris. risdiperoleh sebesar 5,37\ ft Tebal isolator (tis)


(10/302590/TK/37366) (10/304771/TK/37384)

162


Jadi tebal isolator yang dibutuhkan yaitu sebesar 0,22 ft atau 6,86 cm.

2. Screw Conveyor (SC-01) Tugas

:

Tempat

terjadinya

reaksi

pembentukan

microcrystalline cellulose serta pencampuran pulp sebanyak 1119,24 kg/jam dengan larutan HCl 5% Material

: Pulp selulosa

Bahan konstruksi

: Stainless steel

Laju alir massa

= 1.935,21 kg/jam

Densitas bahan

= 1019,9 kg/m3

( )

( )

Screw conveyor ini berperan sebagai reactor dalam proses pembentukan MCC. Penentuan volume screw conveyor didekati dengan persamaan pada reaktor alir pipa sehingga produk keluar reaktor memberikan besar konversi yang diharapkan.

Neraca massa pada reaktor RAP

v

v+Δv

Dibagi


(10/302590/TK/37366) (10/304771/TK/37384)

163


[

]

Maka :

Asumsi reaksi order satu sehingga –rA = k CA

(

)

Maka : ( ( ∫

)

) (

)

[

(

∫

)]

(


)

(10/302590/TK/37366) (10/304771/TK/37384)

164


[

(

)]

Screw conveyor direncanakan memiliki : 

Panjang

= 50 m



Shaft diameter

= 12 cm (0,12 m)



Jari-jari shaft (r)

=0,06 m

Pada screw conveyor,

(

)

√

√

(

)

(

) (

(

)

)

Maka spesifikasi screw conveyor : 

Panjang

= 50 m (164,04 ft)



Diameter screw

= 0,6438 m (2,11 ft)



Diameter shaft

= 0,12 m (0,39 ft)

Material berupa pulp selulosa sehingga berdasarkan tabel B pada Screw Conveyor Component and Design versi 2.20, 2012 diperoleh : 

Material class code

= 62E45



Conveyor loading

= 30A



Component group

= 2A, 2B


(10/302590/TK/37366) (10/304771/TK/37384)

165




Weight

= max 60 lbs/cuft, min 62 lbs/cuft



Material factor

= 1,5

Material class code diatas merupakan spesifikasi dari bahan. Detail bahan dapat dilihat di table A pada Screw Conveyor Component and Design versi 2.20, 2012 sehingga diperoleh : Material Class Code 62E45 

Density

= 62 lbs/cuft



E

= irregular (fibrous, stringy, etc)



4

= sluggish



5

= abrasiveness ( mildly abrasive)

Kapasitas screw conveyor sebesar 67,01 ft3/jam. Berdasarkan tabel D pada Screw Conveyor Component and Design versi 2.20, 2012, diperoleh data standar sbb : 

Capacity at max rpm

= 90 ft3/jam



Capacity per rpm

= 1,5 ft3/jam

a. Menghitung kecepatan putaran conveyor ( (

) )

b. Menghitung Radial Clearance ( )


(10/302590/TK/37366) (10/304771/TK/37384)

166


Bahan termasuk ke dalam class 2 (25% lumps) sehingga memiliki besar class ratio 2,5. Product max lumps size diperoleh dari tabel E sebesar ¾ in. Maka :

c. Menghitung Horse Power -

Friction hp

-

Total HP (

)

Dimana : L

= panjang conveyor, ft

N

= screw speed, rpm

C

= kapasitas, cuft/jam

D

= densitas bahan, lb/cuft

Fd

= conveyor diameter HP factor (table L)

Fb

= hanger bearing HP factor (table M)

Fm

= material factor (table B)

Fr

= flighting modification HP factor (table J)

Fp

= paddle HP factor (table K)

Fo

= overload HP factor (table H)

e

= drive efficiency (table G1 atau G2)

Dari tabel-tabel tersebut diperoleh data sebagai berikut : 

Fd = 940



Fb = 1,7 (bronze)



Fm = 1,5


(10/302590/TK/37366) (10/304771/TK/37384)

167




Fr = 1,0



Fp = 1,0



Fo = 1,0



e

= 0,88 (screw conveyor drive)

maka :

(

)(

)

d. Menghitung besar torsi

Spesifikasi komponen alat 1) Screw

Screw 

Panjang

= 50 m (164,04 ft)



Diameter screw

= 0,64 m (2,11 ft)



Diameter shaft

= 0,12 m (0,39 ft)

2) Coupling bolts / bolts pads  Shaft size = 5 7/16 in  Nominal pipe size = 8 in  Bolts size = 1 ¾ x 12 ½  Max torque = 1050 in.lbs Luthfi Karbelani Yulian Dwi Purnamasari

(10/302590/TK/37366) (10/304771/TK/37384)

168


3) Drive Shaft

Drive Shaft pada Screw Conveyor         

Shaft diameter A B D E (hole diameter) F (coupling bolts) Keyway length Keyway width Keyway depth

= 5 7/16 in = 2 ½ in = 5 in = 3 in = 1 13/16 in =1¾ = 9 7/8 in = 1 ¼ in = 5/8 in

4) Coupling Shaft

Coupling Shaft pada Screw Conveyor  

Shaft diameter A


= 5 7/16 in = 2 ½ in

(10/302590/TK/37366) (10/304771/TK/37384)

169


     

B C H E (hole diameter) Coupling bolt 3-bolt weight

= 5 in = 36 in = 6 in = 1 13/16 in = 1 ¾ in = 214,20 lb

5) End/tail shaft

End / tail Shaft pada Screw Conveyor      

Shaft diameter A B D E (hole diameter) F (Coupling bolt)

= 5 7/16 in = 2 ½ in = 5 in = 3 in = 1 13/16 in = 1 ¾ in

6) Trough (tube)


(10/302590/TK/37366) (10/304771/TK/37384)

170


Trough (tube) pada Screw Conveyor   

A B C


= 25 in = 2 ½ in = 30 ½ in

(10/302590/TK/37366) (10/304771/TK/37384)

171

PROCESS ENGINEERING FLOW DIAGRAM PRARANCANGAN PABRIK MICROCRYSTALLINE CELLULOSE DARI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT KAPASITAS 5000 TON/TAHUN 3 30 1

5

Air

30

6

1

30

4 30 1

FC

LI

LI

LC

Air

2

1

WI

1

1 30

8

30

TP-01

1

PI

30

G-01

P-08

TM-01

P-11

BC-01

1

7 FC

30

P-2

LI

1

9

LI LC

120 5

C-01

13

C-02

TP-02

120

Air

TM-02 P-12

5

P-09 Air

WI

S-01

14 WI

G-02

75

BE-02

1

LC

11

10

29

30

1

150

BC-03

BE-01

31

54 10

BC-02

LC

15

10

RDVF-01

54

30

76 7450,997450,99

1

12

28

P-91

TA-01

150

Air

30

TC

SC-01

RD-01

1 30 FC

P-01

Steam

30

LI LI

P-02 16

1

30

TP-03

TM-03

22

1

P-10

21

35 25

70

35

1

1

1

TKKS (basis kering) α-selulosa Hemiselulosa Lignin Na-lignat MCC HCl H2O2 NaOH NaCl Steam H2O Jumlah

39

37

1

pHC

TW-03

TW-02

S-03

BM-01

S-02

2

3

4

5

P-05 P-04

Ke UPL

Ke UPL

Ke UPL

S-05

6

7

8

9

10

826,72 558,06 330,69

40,80 24,80

510,00 3000,00

351,36 2066,80

155,01 155,01

181,88 206,68

21

22

23

24

12

13

14

702,72 474,33 14,05 271,12

124,00 83,71 2,48 47,85

826,72 558,04 16,53 318,97

810,19 2,79 6,36 1,59

13,96

2,46

16,42

6,35

40,80

24,80

26,87 51,67

708,61 708,61

775,18 815,98

66,57 107,37

25

Arus 26

27

28

7450,99 7450,99

13126,35 14599,14

2316,41 2576,32

30

31

7450,99 7450,99

15442,76 17175,46

291,96 1119,24

*) Satuan : kg/jam

0,28 0,64 0,16 808,56 81,02 3,15

0,03 0,06 002 806,95 8,10 0,32

0,03 0,06 0,02 806,95 8,10 0,32

0,00 0,01 0,00 805,33 0,81 0,03

0,00 0,01 0,00 805,33 0,00

0,93

0,09

0,09

0,01

0,01

0,00

4140,84 5035,58

414,08 1229,65

3488,21 4303,77

348,82 1155,02

6,98 812,33

6,28 731,08

3074,12 3074,12

11

29

0,00 0,00 0,00 724,80 0,00 137,84

137,84 275,67

31,50

62,99 62,99

307,17 338,16

42948,61 42948,61

TW-01

TB-01

P-06

Arus 1 2490,00

LC

LC

BC-04

G-03

Komponen*

17 18

LC

P-07

TKKS (basis kering) α-selulosa Hemiselulosa Lignin Na-lignat MCC HCl H2O2 NaOH NaCl Steam H2O Jumlah

1

1

1 LC

65

Komponen*

37

Air

RoD-01

1

1

35

S-04

27

19

1

1

24

26

30

35

Air

P-13

30

Air

20

23

WI

P-03

TBD-01

10

Ke UPL

15

17

18

19

2,79 6,36 1,59 810,19 810,19

2,90 6,36 1,59 810,19 810,19

2,79 6,36 1,59 810,19 810,19 31,50

0,28 0,63 0,16 808,56 81,02 3,15

9,28

9,28

9,28

0,93

5132,85 6773,25

5440,01 7111,91

544,00 1438,74

294,81 1935,21

16

4838,03 4838,03

20

3596,84 3596,84

tahun DAFTAR PUSTAKA

Recommend Documents