Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Fenil Asetat Dari Benzil Sianida Dan Asam Sulfat Dengan Kapasitas Produksi 1.000 Ton/Tahun

Gratis

0
2
312
8 months ago
Preview
Full text

  

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

  Basis perhitungan = 1 jam operasi Satuan operasi = kg/jam Waktu operasi per tahun = 350 hari Kapasitas produksi = 1.000 ton/tahun 1 . 000 ton

  1 tahun  1 hari  1000 kg      

  Kapasitas per jam =   

         

  tahun 350 hari

  24 jam 1 ton      

   

  • 1

  = 119,0476 kg.jam Kemurnian produk : 99,7903 %

  Tabel LA.1 Berat Molekul Senyawa-Senyawa Kimia -1

No Senyawa Rumus molekul BM (kg.kmol )

  1 Benzil Sianida C H CH CN 117,15

  

6

  5

  2

  2 Asam Sulfat H SO 98,08

  

2

  4

  3 Air H O 18,02

  

2

  4 Asam Fenil Asetat C H CH COOH 136,15

  

6

  5

  2

  5 Ammonium Bisulfat (NH )HSO 115,11

  4

  4 F = Laju alir massa (kg/jam)

  W = Fraksi massa N = Laju alir mol (kmol/jam) X = Fraksi mol

  Mix Point

   Benzil Sianida (C H CH CN)

  6

  5

  2

  19

  1

  1

  4

  14

  1

  15

  20

  4 Neraca massa total : F + F + F = F total benzil air

  F = F + F = 143,7522 kg

  4 F = 0,99 x 143,7522 kg = 142,3177 kg benzil

  19 F = 24,9600 kg

  14 F = 2,8706 kg

  1

  4

  19

  14 F = F

  • – F – F

  1 F = 142,3177 kg- 24,9600 kg

  • – 2,8706 kg

  1 F = 114,4870 kg

   Air Proses

  19

  2

  2

  5

  14

  2

  14

  19

5 Neraca massa total : F + F + F = F

  Di dalam reaktor rasio massa C H CH CN : H O = 1 : 1,643

  6

  5

  2

  2

  5 F = 1,643 x 143,7552 kg = 236,1898 kg

  14 F = 213,8230 kg

  19 F = 12,2889 kg

  2

  5

  14

  19 F = F - F + F

  2 F = 236,1898 kg

  • – 189,2301 kg – 12,2889 kg

  2 F = 34,6708 kg

  SO ) 98%  Asam Sulfat (H

  2

  4

  3

  5

  14

  3

  14

5 Neraca massa total : F + F = F

  Di dalam reaktor rasio massa C H CH CN : H SO = 1 : 2,208

  6

  5

  2

  2

  4

  5 F = 2,208 x 143,7552 kg = 317,4115 kg total as.sulfat air

  F = F + F = 317,4115 kg

  5 F = 0,98 x 317,4115 kg sulfat

  5 F = 311,4115 kg sulfat

  14 F = 213,8230 kg sulfat

  3

  5

  14 F = F - F

  3 F = 311,4115 kg

  • – 213,8230 kg

  3 F = 97,2402 kg A.1 Mixer (M-01)

  Tempat untuk mencampurkan asam sulfat 98% dan air

  Asam Sulfat 98%

2 Air

  3 M-01 Asam Sulfat

  5 Air

  Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :

  • variabel alur

  5

  • persamaan neraca TTSL (2 komponen)

  2

  • alur yang terspesifikasi

  3

  • hubungan pembantu
  • 5 Derajat kebebasan

  • Air (H
  • Asam Sulfat (H

  3 H2O

  = 3,1715 kmol

  2 O) 2 %

  F

  3 H2O

  = F

  3

  3 H2SO4

  F

  3 H2O

  = 317,4115 kg

  = 6,3482 kg N

  = 311,0633 kg : 98,08 kg/kmol N

  3 H2O

  = 6,3482 kg: 18,02 kg/kmol N

  3 H2O

  = 0,3523 kmol Alur 5

  2 SO

  4

  ) F

  5 H2SO4

  = F

  3 H2SO4

  3 H2SO4

  3 H2SO4

  = 311,0633 kg

  = 236,1898 kg : 18,02 kg/kmol N

  Maka Neraca Massa pada Mixer (M-01) Alur 2

  Umpan masuk (F

  2

  ) = 1,643 x F

  1

  2 O)

  F

  2 H2O

  = 236,1898 kg N

  2 H2O

  2 H2O

  = 311,0633 kg N

  = 13,1071kmol Alur 3

  Umpan masuk (F

  3

  ) = 2,208 x F

  1

  2 SO

  4

  ) 98% F

  3 H2SO4

  = 317,4115 kg x 98% F

  3 H2SO4

  • Air (H
    • – F
    • – 311,0633 kg F

  • Asam Sulfat (H

  5 N = 311,0633 kg : 98,08 kg/kmol H2SO4

  5 N = 3,1715 kmol H2SO4

  • Air (H O)

  2

  5

  2

  3 F = F + F H2O H2O

  5 F = 236,1898 kg + 6,3482 kg H2O

  5 F = 242,5380 kg H2O

  5 N = 242,5380 kg : 18,02 kg/kmol H2O

  5 N =13,4594 kmol H2O Tabel LA.2 Neraca Massa Mixer -01 (M-01) Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen Alur 2 Alur 3 Alur 5

  Asam Sulfat 311,0633 311,0633 Air 236,1898 6,3482 242,5380

  Sub Total 236,1898 317,4115 553,6013 Total 553,6013 553,6013

  A.2 Reaktor (R-01)

  Tempat untuk mereaksikan benzil sianida 99%, asam sulfat 98% dan air dengan perbandingan massa asam benzil sianida : asam sulfat : air = 1 : 2,208 : 1,643

  o

  untuk menghasilkan asam fenil asetat pada suhu 90 C selama 3 jam dan koversi reaksi sebesar 80% terhadap benzil sianida (Kamm dan Matthews., 1922), dengan persamaan reaksi :

  2 C H CH CNH OH SOC H CH COOHNH HSO

  6

  5

  2 Benzyl Sianida

  2 4

  2 5 Asam Sulfat 19,0701%

  

4

  6

  5

  2

  4

  4 R-01 6 Ammonium Bisulfat Asam Fenil Asetat Air Asam Sulfat Benzil Sianida

  • variabel alur
  • persamaan neraca TTSL (5 komponen)
  • alur yang terspesifikasi
  • hubungan pembantu
  • 9 Derajat kebebasan
  • Benzil Sianida (C

  4 C6H5CH2CN

  = 143,7522 kg x 0,99 = 142,3177 kg

  Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :

  9

  5

  2

  2

  Maka Neraca Massa pada Reaktor (R-01) Alur 4

  Umpan masuk (F

  4

  ) = 143,7552 kg

  6 H

  5 CH

  2 CN)

  F

4 C6H5CH2CN

  • Air (H
    • – F
    • – 142,3177 kg F

  4 H2O

  = 1,4376 kg: 18,02 kg/kmol N

  = 3,1715 kmol

  5 H2SO4

  = 311,0633 kg : 98,08 kg/kmol N

  5 H2SO4

  = 311,0633 kg N

  5 H2SO4

  ) F

  4

  2 SO

  = 0,0798 kmol Alur 5

  4 H2O

  4 H2O

  N

  = 1,4376 kg N

  4 H2O

  = 143,7552 kg

  4 H2O

  F

  4 C6H5CH2CN

  4

  = F

  F

  2 O) 1 %

  = 142,3177 kg : 117,15 kg/kmol =1,2148 kmol

  • Asam Sulfat (H
  • Air (H

  • Benzil Sianida (C

  • r N
    • – 0,9719 kmol = 0,2430 kmol F

  • Air (H
    • N

  • –2 r N
  • –2 x 0,9719 N
  • Asam Sulfat (H
    • – r N
    • – 0,9719 kmol N

  6 C6H5CH2CN

  = 28,4635 kg

  2 O)

  N

  6 H2O

  = (N

  4 H2O

  5 H2O

  )

  6 H2O

  = (0,0798 + 13,4594)

  6 H2O

  = 11,5954 kmol F

  6 H2O

  6 H2O

  = 11,5954 kmol x 18,02 kg/kmol F

  = 208,9495 kg

  2 SO

  4

  ) N

  6 H2SO4

  = N

  5 H2SO4

  6 H2SO4

  = 3,1715 kmol

  6 H2SO4

  = 2,1997 kmol F

  6 H2SO4

  = 2,1997 kmol x 98,08 kg/kmol F

  6 H2SO4

  = 0,2430 kmol x 117,15 kg/kmol F

  6 C6H5CH2CN

  = 1,2148 kmol

  2

  2 O)

  F

  5 H2O

  = 242,5380 kg N

  5 H2O

  = 242,5380 kg : 18,02 kg/kmol N

  5 H2O

  =13,4594 kmol Alur 6 9719 ,

  1 2148 ,

  1 . 8 ,

  2

  5

  6

  5

  6 C6H5CH2CN

  6

   

   

   

  N x

  X r CN CH H C CN CH H C in

   kmol Neraca massa masing-masing komponen :

  6 H

  5 CH

  2 CN)

  N

  6 C6H5CH2CN

  = N

  4 C6H5CH2CN

  = 215,7426 kg

  • Asam Fenil Asetat (C
    • r N

  • Ammonium Bisulfat (NH

  = 111,8715 kg

  6 NH4HSO4

  = 0 +0,9719 kmol N

  6 NH4HSO4

  = 0,9719 kmol F

  6 NH4HSO4

  = 0,9719 kmol x 115,11 kg/mol F

  6 NH4HSO4

  Tabel LA.3 Neraca Massa Reaktor -01 (R-01) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 4 Alur 5 Alur 6

  = N

  Benzil Sianida 142,3177 28,4635 Asam Sulfat 311,0633 215,7426 Air 1,4367 242,5380 208,9495 Asam Fenil Asetat

  132,3196 Ammonium Bisulfat

  111,8715 Sub Total 143,7552 317,4115 697,3468

  Total 697,3565 697,3468

  A.3 Washing (W-01)

  Tempat untuk melarutkan pengotor-pengotor dan reaktan yang tidak habis bereaksi dengan menambahkan air proses, proses pencucian berlangsung pada suhu

  80

  o

  in NH4HSO4

  6 NH4HSO4

  C dengan perbandingan massa air : keluaran reaktor = 1 : 1,6978 (Kamm dan Matthews., 1922).

  6 C6H5CH2COOH

  6 H

  5 CH

  2 COOH)

  N

  6 C6H5CH2COOH

  = N

  in C6H5CH2COOH

  = 0 +0,9719 kmol N

  ) N

  6 C6H5CH2COOH

  = 0,9719 kmol F

  6 C6H5CH2COOH

  = 0,9719 kmol x 136,15 kg/mol F

  6 C6H5CH2COOH

  = 132,3196 kg

  4 HSO

  4

  • r N

  • variabel alur
  • persamaan neraca TTSL (5 komponen)
  • alur yang terspesifikasi
  • hubungan pembantu
  • 11 Derajat kebebasan
  • Benzil Sianida (C

  F

  7 H2O

  = 208,9495 kg : 18,02 kg/kmol N

  7 H2O

  = 208,9495 kg N

  7 H2O

  F

  2 O)

  = 0,2430 kmol

  7 C6H5CH2CN

  = 28,4635 kg: 117,15 kg/kmol N

  7 C6H5CH2CN

  = 28,4635 kg N

  7 C6H5CH2CN

  2 CN)

  5 CH

  6 H

  Maka Neraca Massa pada Washing (W-01) Alur 7

  1

  5

  5

  11

  Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :

  W-01

  Asam Sulfat Air Asam Fenil Asetat Ammonium Bisulfat

  9 Air Benzil Sianida Asam Sulfat Air Asam Fenil Asetat Ammonium Bisulfat Benzil Sianida

  8

  7

  • Air (H

  = 11,5954 kmol

  • Asam Sulfat (H SO )

  2

  4

  7 F = 215,7426 kg H2SO4

  7 N = 215,7426 kg : 98,08 kg/kmol H2SO4

  7 N = 2,1997 kmol H2SO4

  • Asam Fenil Asetat (C H CH COOH)

  6

  5

  2

  7 F = 132,3196 kg C6H5CH2COOH

  7 N = 132,3196 kg : 136,15 kg/mol C6H5CH2COOH

  7 N = 0,9719 kmol C6H5CH2COOH

  • Ammonium Bisulfat (NH HSO )

  4

  4

  7 F = 111,8715 kg NH4HSO4

  7 N = 111,8715 kg : 115,11 kg/mol NH4HSO4

  7 N = 0,9719 kmol NH4HSO4

  7

  7

  7

  7

  7

  7 F = F + F + F + F + F C6H5CH2CN H2O H2SO4 C6H5CH2COOH NH4HSO4

  7 F = 697,3468 kg

  Alur 8 Perbandingan air dengan hasil keluaran reaktor pada alur 7 adalah 1 : 1,6978

  1

  1

  8

  

7

Air pencuci dibutuhkan (F ) =  F   697 , 3468 kg

  1 , 6978 1 , 6978

  8 F = 410,7355 kg

  8 N = 410,7355 kg: 18,02 kg/kmol H2O

  8 N = 22,7933 kmol H2O

  Alur 9

  • Benzil Sianida

  9

  7 F = F C6H5CH2CN C6H5CH2CN

9 C6H5CH2CN

  • Asam Sulfat F
  • Air F
    • F

  9 C6H5CH2COOH

  = 619,6851 kg : 18,02 kg/kmol N

  9 H2O

  = 34,3887 kmol

  9 C6H5CH2COOH

  = F

  7 C6H5CH2COOH

  F

  9 C6H5CH2COOH

  = 132,3196 kg N

  = 132,3196 kg : 136,15 kg/mol N

  N

  9 C6H5CH2COOH

  = 0,9719 kmol

  9 NH4HSO4

  = F

  7 NH4HSO4

  F

  9 NH4HSO4

  = 111,8715 kg N

  = 111,8715 kg : 115,11 kg/mol

  9 H2O

  = 208,9495 kg + 410,7355 kg = 619,6851 kg

  9 H2SO4

  9 H2O

  9 C6H5CH2CN

  = 28,4635 kg : 117,15 kg/kmol N

  9 C6H5CH2CN

  = 0,2430 kmol

  9 H2SO4

  = F

  7 H2SO4

  F

  = 215,7426 kg N

  F

  9 H2SO4

  = 215,7426 kg : 98,08 kg/kmol N

  9 H2SO4

  = 2,1997 kmol

  9 H2O

  = F

  7 H2O

  8 H2O

  F

  = 28,4635 kg N

  • Asam Fenil Asetat F
  • Ammonium Bisulfat F

9 NH4HSO4

  9 N = 0,9719 kmol NH4HSO4 Tabel LA.4 Neraca Massa Washing -01 (W-01) Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen Alur 7 Alur 8 Alur 9

  Benzil Sianida 28,4635

  28,4635 Asam Sulfat

  215,7426 215,7426

  Air 208,9495 410,7355

  619,6851 Asam Fenil Asetat

  132,3196 132,3196

  Ammonium Bisulfat 111,8715

  111,8715 Sub Total 697,3468 410,7355 1.108,0823 Total 1.108,0823 1.108,0823

  A.4 Filter Press (F-01)

  Selanjutnya, untuk memisahkan endapan garam ammonium bisulfat yang terbentuk dilakukan melalui proses penyaringan dengan menggunakan filter. Filter yang digunakan adalah Horizontal Belt Filter. Kelembaban cake (endapan) akhir yang diperoleh dari hasil penyaringan adalah 7 % (Walas, dkk., 1988). Diasumsikan konsentrasi semua cake tersaring. Selanjutnya endapan ammonium bisulfat yang terbentuk kemudian disimpan di dalam gudang penyimpanan G-01 setelah

  o

  didinginkan pada temperatur 30 C pada alur 12. Sementara itu campuran yang keluar dari filter akan diteruskan ke dalam dekanter untuk proses pemisahan lebih lanjut.

9 F-01

  Benzil Sianida

  10 Benzil Sianida Asam Sulfat Asam Sulfat Air Air Asam Fenil Asetat Asam Fenil Asetat

  11 Ammonium Bisulfat

Benzil Sianida Asam Sulfat Air Asam Fenil Asetat Ammonium Bisulfat Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :

  • variabel alur

  14

  • persamaan neraca TTSL (5 komponen)

  5

  • alur yang terspesifikasi

  6

  • hubungan pembantu

  3

  • 14 Derajat kebebasan

  Maka Neraca Massa pada filter (F-01) Alur-9

  • Benzil Sianida

  9 F = 28,4635 kg C6H5CH2CN

  9 N = 28,4635 kg: 117,15 kg/kmol C6H5CH2CN

  9 N = 0,2430 kmol C6H5CH2CN

  • Asam Sulfat

  9 F = 215,7426 kg H2SO4

  9 N = 215,7426 kg : 98,08 kg/kmol H2SO4

  9 N = 2,1997 kmol H2SO4

  • Air

  9 F = 619,6851 kg H2O

  9 N = 619,6851 kg: 18,02 kg/kmol H2O

  9 N = 34,3887 kmol H2O

  • Asam Fenil Asetat

  9 F = 132,3196 kg C6H5CH2COOH

  9 N = 132,3196 kg : 136,15 kg/mol C6H5CH2COOH

  9 N = 0,9719 kmol C6H5CH2COOH

  • Ammonium Bisulfat

  9 F = 111,8715 kg NH4HSO4

  9 N = 111,8715 kg : 115,11 kg/mol NH4HSO4

  9 N = 0,9719 kmol NH4HSO4

  Alur-11

  • Ammonium Bisulfat

  11

  9 F = F NH4HSO4 NH4HSO4

  11 F = 111,8715 kg NH4HSO4

  11 N = 111,8715 kg : 115,11 kg/mol NH4HSO4

  11 N = 0,9719 kmol NH4HSO4

  Karena kelembaban akhir endapan (cake) adalah 7 % dari total berat keseluruhan cake, maka diasumsikan bahwasanya ada cairan yang terdiri dari benzil sianida, asam sulfat, asam fenil asetat dan air yang tertinggal pada cake dengan konsentrasi yang sama dengan alur 9. Banyaknya cairan yang tertinggal dapat dihitung dengan : 0,07 =

  x

  0,07 = 111 , 8715

  x

  7,83 = 0,93 x berat cairan Berat cairan = 8,4204 kg/jam Untuk menghitung komposisi masing-masing cairan yang tertinggal dapat dilihat pada perhitungan berikut ini :

  Tabel LA.5 Komposisi cairan di alur 9 tanpa kristal -1 Komponen Berat (kg.jam ) Fraksi massa (w)

  Benzil Sianida 28,4635 0,0286 Asam Sulfat 215,7426 0,2166 Air 619,6851 0,6220 Asam Fenil Asetat 132,3196 0,1328

  Total 996,2108 1,0000 Dengan demikian, komposisi cairan yang tertinggal di alur 11 dapat dihitung.

  • Benzil Sianida

  11 F = 0,0286 x 8,4204 kg C6H5CH2CN

  11 F = 0,2406 kg C6H5CH2CN

  11 N = 0,2406 kg: 117,15 kg/kmol C6H5CH2CN

  11 N = 0,0021 kmol C6H5CH2CN

  • Asam Sulfat

  11 F = 0,2166 x 8,4204 kg H2SO4

  11 F = 1,8326 kg H2SO4

  11 N = 1,8326 kg : 98,08 kg/kmol H2SO4

  11 N = 0,0186 kmol H2SO4

  • Air

  11 F = 0,6220 x 8,4204 kg H2O

  11 F = 5,2379 kg H2O

  11 N = 5,2379 kg: 18,02 kg/kmol H2O

  11 N = 0,2907 kmol H2O

  • Asam Fenil Asetat

  11 F = 0,1328 x 8,4204 kg C6H5CH2COOH

  11 F = 1,1184 kg C6H5CH2COOH

  11 N = 1,1184 kg : 136,15 kg/mol C6H5CH2COOH

  11 N = 0,0082 kmol C6H5CH2COOH

  Alur-10

  • Benzil Sianida

  10

  9

  11 F = F - F C6H5CH2CN C6H5CH2CN C6H5CH2CN

  10 F = 28,4635 kg C6H5CH2CN – 0,2406 kg

  10 F = 28,2229 kg C6H5CH2CN

  10 N = 28,2229 kg: 117,15 kg/kmol C6H5CH2CN

  10 N = 0,2409 kmol C6H5CH2CN

  • Asam Sulfat

  10

  9

  11 F = F H2SO4 H2SO4 – F H2SO4

  10 F = 215,7426 kg H2SO4 – 1,8236 kg

  10 F = 213,9191 kg H2SO4

  10 N = 213,9191 kg: 98,08 kg/kmol H2SO4

  10 N = 2,1811 kmol H2SO4

  • Air

  10

  9

  11 F = F H2O H2O – F H2O

  10 F = 619,6851 kg H2O – 5,2379 kg

  10 F = 614,4472 kg H2O

  10 N = 614,4472 kg: 18,02 kg/kmol H2O

  10 N = 34,0981 kmol H2O

  • Asam Fenil Asetat

  10

  9

  11 F = F C6H5CH2COOH C6H5CH2COOH – F C6H5CH2COOH

  10 F = 132,3196 kg C6H5CH2COOH

  • – 1,1184 kg

  10 F = 131,2012 kg C6H5CH2COOH

  10 N = 131,2012 kg: 136,15 kg/mol C6H5CH2COOH

  10 N = 0,9637 kmol C6H5CH2COOH Tabel LA.6 Neraca Massa Filter -01 (F-01) Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen Alur 9 Alur 10 Alur 11

  Benzil Sianida 28,4635 28,2229 0,2406 Asam Sulfat 215,7426 213,9191 1,8236 Air 619,6851 614,4472 5,2379 Asam Fenil Asetat 132,3196 131,2012 1,1184 Ammonium Bisulfat 111,8715 0,0000 111,8715 Sub Total 1.108,0823 987,7904 120,2920 Total 1.108,0823 1.108,0823

  A.5 Dekanter (D-01)

  Tempat untuk memurnikan produk dengan cara memisahkan asam sulfat dari campuran produk alur 10 berdasarkan perbedaan massa jenis dengan efisiensi 98% terhadap air. Sehingga masih terdapat kandungan air sebesar 2 % yang terikut pada produk alur 13. Dan keluaran dari heavy phase dekanter kemudian dialirkan ke pengolahan limbah.

  Air Benzil Sianida Asam Fenil Asetat Benzil Sianida

  13 Asam Sulfat

D-01

  Air

10 Asam Fenil Asetat

  14 Air Asam Sulfat Benzil Sianida

  Asam Fenil Asetat

  Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :

  • variabel alur

  11

  • persamaan neraca TTSL (4 komponen)

  4

  • alur yang terspesifikasi

  3

  • hubungan pembantu

  4

  • 11
Derajat kebebasan Maka Neraca Massa pada dekanter (D-01) :

  Tabel LA.7 Kelarutan Dalam Air Komponen Kelarutan /100 gr H

  2 O

  Benzil Sianida 0.5000 Asam Sulfat Infinity

  • Air Asam Fenil Asetat 1,6600 (Tabel 2-122 Perry, 1997 ) Alur-14
  • Asam Sulfat

  14

  10 F = F H2SO4 H2SO4

  14 F = 213,9191 kg H2SO4

  14 N = 213,9191 kg: 98,08 kg/kmol H2SO4

  14 N = 2,1811 kmol H2SO4

  • Air

  14

  10 F = 98% x F H2O H2O

  14 F = 0,98 x 614,4472 kg H2O

  14 F = 602,1582 kg H2O

  14 N = 602,1582 kg : 18,02 kg/kmol H2O

  14 N = 33,4161 kmol H2O

  • Benzil Sianida

  14 F = 0.5000 x 602,1582 kg /100 C6H5CH2CN

  14 F = 3,0108 kg C6H5CH2CN

  14 N = 3,0108 kg: 117,15 kg/kmol C6H5CH2CN

  14 N = 0,0257 kmol C6H5CH2CN

  • Asam Fenil Asetat

  14 F = 1,6600 x 602,1582 kg /100 C6H5CH2COOH

  14 F = 9,9958 kg C6H5CH2COOH

  14 N = 9,9958 kg: 136,15 kg/mol C6H5CH2COOH

  14 N = 0,0734kmol C6H5CH2COOH

  Alur-13

  • Air –

  13

  10

  14 F = F F H2O H2O H2O

  13 F = 614,4472 kg H2O – 602,1582 kg

  13 F = 12,2889 kg H2O

  13 N = 12,2889 kg: 18,02 kg/kmol H2O

  13 N = 0,6820 kmol H2O

  • Benzil Sianida

  13

  10

  14 F = F - F C6H5CH2CN C6H5CH2CN C6H5CH2CN

  13 F = 28,2229 kg C6H5CH2CN – 3,0108 kg

  13 F = 25,2122 kg C6H5CH2CN

  13 N = 25,2122 kg: 117,15 kg/kmol C6H5CH2CN

  13 N = 0,2152 kmol C6H5CH2CN

  • Asam Fenil Asetat

  13

  10

  14 F = F - F C6H5CH2COOH C6H5CH2COOH C6H5CH2COOH

  13 F = 131,2012 kg - 9,9958 kg C6H5CH2COOH

  13 F = 121,2053 kg C6H5CH2COOH

  13 N = 121,2053 kg: 136,15 kg/mol C6H5CH2COOH

  13 N = 0,8902 km C6H5CH2COOH

  Tabel LA.8 Neraca Massa Dekanter -01 (D-01) Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen Alur 10 Alur 13 Alur 14

  Benzil Sianida 28,2229 25,2122 3,0108 Asam Sulfat 213,9191 0,0000 213,9191 Air 614,4472 12,2889 602,1582 Asam Fenil Asetat 131,2012 121,2053 9,9958

  Sub Total 987,7904 158,7064 829,0839 Total 987,7904 987,7904

  A.6 Menara Destilasi (MD-01)

  Tempat untuk memurnikan asam fenil asetat menjadi 99,76% dengan cara memisahkannya dari air dan benzil sianida. Prinsip peristiwa perpindahan : Perbedaan komposisi fasa cair dan fasa uap setiap zat dalam campuran pada saat kesetimbangan atau perbedaan titik didih (boiling point)/tekanan uap (vapor

  

pressure ) setiap zat dalam campuran pada kondisi operasi alat (Walas, 1988).

  Perpindahan yang terjadi saat campuran mencapai kesetimbangan, zat dengan komposisi fasa cair yang lebih banyak akan berada pada bagian bottom sedangkan zat dengan komposisi fasa uap yang lebih banyak akan berada di bagian atas (menguap) (Geankoplis, 1977). Dimana : Titik didih senyawa pada keadaan tekanan 1 atm (101, 325 kPa ; 760 mmHg)

  o

  Benzil Sianida (C H CH CN) : 234 C

  6

  5

  2 o

  Air (H O) : 100 C

  2 o

  Asam Fenil Asetat (C H CH COOH) : 265,5 C

  6

  5

  2

  18 H O

  2 C H CH CN

  6

  5

  2

  15 C H CH COOH

  6

  5

  2 H O

  2 C H CH CN

  6

  5

  2 C H CH COOH

  6

  5

  2

  22 C H CH CN

  6

  5

  2 C H CH COOH

  6

  5

  2 Analisa derajat kebebasan adalah :

  Banyaknya :

  • variabel alur

  8

  • persamaan neraca TTSL (3 komponen)

  3

  • alur yang terspesifikasi

  2

  • hubungan pembantu

  3

  • 8 Derajat kebebasan

  Maka neraca massa pada destilasi (MD-01)

  Penentuan Titik Didih Umpan

  Titik didih umpan masuk ke kolom destilasi

  o

  Trial T = 196,85 C = 470 K Asumsi : Tekanan (P) = 1 atm = 101,325 kPa Tekanan uap masing

  • – masing komponen, dapat dihitung dengan persamaan Antoine B

  o F

  (Perry, 1997) P (kPa) + + + ln = A DlnT ET

  • T C
Keterangan :

  o

  P = tekanan uap murni komponen (kPa) A,B,C,D,E = konstanta Antoine T = temperatur (K)

  Tabel LA.9 Konstanta Antoine Komponen Konstanta Antoine Komponen A B C D E F

  Benzil Sianida 65,93 -7,23E+03 -7,18E+00 4,03E-06 2,00E+00 Air 67,74 -9,61E+03 -7,11E+00 2,06E-18 6,00E+00 Asam Fenil Asetat 57,98 -9,13E+03 -5,79E+00 1,15E-18 6,00E+00 (Perry, 1997 dan Software Chemcad) Diasumsikan cairan ideal, sehingga mengikuti hukum Roult Dalton

  o

  (Smith, 2001) y .P = x P

  i t i. o

  P y = x = k.x

  i i i

  P

  t

  Ditrial T sehingga ∑yi = 1

  Tabel LA.10 Trial Titik Didih Umpan Kolom Destilasi o o

Komponen Fi, Xi ln P P , kPa yi

kmol/jam

  H O 0,6820 0,3815 6,37E+00 585,2590 4,7510E-01

  2 C H CH CN (LK) 0,2152 0,1204 3,55E+00 34,9810 8,9614E-03

  6

  5

  2 C H CH COOH (HK) 0,8902 0,4981 2,96E+00 19,3128 2,0466E-02

  6

  5

  2

  1,7874 1,0000 1,0000 Σ

   Dipilih Light Key Component = C H CH CN

  

6

  5

  2

   Dipilih Heavy Key Component = C H CH COOH

  

6

  5

  2 o

  C Karena ∑yi = 1 maka titik didih umpan adalah 196,85

  o

  T =196,85 C = 470 K

  umpan

  Penentuan titik embun dan titik gelembung bottom Trial I : Asumsi :

   Tidak ada air dalam bottom  Diinginkan 99% benzil sianida dipulihkan di destilat

   Diinginkan 99% asam fenil asetat dipulihkan di bottom

  Tabel LA.11 Laju Alir Setiap Alur Umpan Destilat Bottom Komponen kg/jam kmol/ kg/jam kmol/ kg/jam kmol/ jam jam jam

  H O

  2

  12,2889 0,6820 12,2889 0,6820 0,0000 0,000 C H CH CN

  6

  5

  2

  25,2122 0,2152 24,9600 0,2131 0,2521 0,0022 C H CH COOH 121,2053 0,8902 1,2121 0,0089 119,9933 0,8813

  6

  5

  2

  158,7064 1,7874 38,4610 0,9039 120,2454 0,8835 ∑

  Penentuan Titik Embun Destilat dan Titik Gelembung Bottom

   Penentuan titik embun destilat

  o

  T = 183,83 C = 456,98 K Asumsi : Tekanan (P) = 0,9 atm = 91,1925 kPa

  Tabel LA.12 Trial Titik Embun Destilat Kolom Destilasi Di, ln o o Komponen Yi o P i K=P i /Pt xi Α yi/α kmol/jam P i

  0,0620 H O 0,6820 0,7544 6,98 1070,2906 11,7366 82,0997 0,0092

  2 C H CH CN 0,2131 0,2357 3,17 23,7677 0,2606 1,8232 0,1293 0,8716

  LK

  6

  5

  2 HK C H CH COOH 0,0089 0,0098 2,57 13,0365 0,1430 1,0000 0,0098 0,0664

  6

  5

  2

  0,9039 1,0000

  0,1483 1,0000 o

  Harga Kc perhitungan C (dew point) ≈ harga Kc pada 183,83

   Penentuan titik gelembung bottom (bubble point)

  o

  T = 267,85 C = 541 K Asumsi : Tekanan (P) = 1,1 atm = 111,4575 kPa

  Tabel LA.13 Trial Titik Gelembung Bottom Kolom Destilasi

Bi, o

o o K=P i / Komponen kmol/ xi ln P i P i yi αixi Α Pt Jam

  LK C H CH CN 0,0022 0,0024 5,2683 194,0951 1,7414 0,0042 1,7418 0,0042

  6

  5

2 HK C H CH COOH 0,8813 0,9976 4,7134 111,4313 0,9998 0,9976 1,0000 0,9958

  6

  5

  2

  0,8835 1,0000 1,0018 1,0000 Kc = 0,9982

  1/∑ αxi = 1/1,0018 = o

  Harga Kc perhitungan C (bubble point) ≈ harga Kc pada 267,85

  Cek Pemilihan LK dan HK

  Dicek apakah komponen terdistribusi atau tidak dengan persamaan Shiras (Walas, 1988)

  1 X D

  X D

  α α 

  i lkD lk i hkD . .

  DK  

  1 Z F - -

  1 Z F α α

  lk lkF lk hkF F F

   

  1

2 Dengan :

  DK = nilai yang menunjukkan komponen terdistribusi atau tidak = relative volatility komponen i terhadap komponen heavy key

  αi = relative volatility komponen light key terhadap komponen heavy key

  αlk XlkD = fraksi mol komponen light key di distilat XlkF = fraksi mol komponen light key di umpan D = jumlah distilat, kmol/jam F = jumlah umpan, kmol/jam XhkD = fraksi mol komponen heavy key di distilat XhkF = fraksi mol komponen heavy key di umpan Ki = koefisien aktivitas komponen i Khk = koefisien aktivitas komponen heavy key engan batasan DK untuk komponen terdistribusi adalah 0,01 < DK < 0,99 dan tidak terdistribusi apabila DK < -0,01 atau DK > 1,01 XlkD. D = 0,2131 ZlkF. F = 0,2152 XhkD. D = 0,0089 ZhkF. F = 0,8902

  Tabel LA.14 Cek Pemilihan LK dan HK Komponen Zi avg F

  1 F

  2 DK αD αB Α

  H O 0,3815 82,0997 0,0000 41,0499 50,6698 -0,5018 50,1680

  2 C H CH CN 0,1204 1,8232 1,7418 1,7825 0,9900 0,0000 0,9900

  6

  5

  2 C H CH COOH 0,4981 1,0000 1,0000 1,0000 0,0000 0,0100 0,0100

  6

  5

  2 Dari hasil perhitungan di atas, pemilihan light key dan heavy key sudah benar

17 Analisa derajat kebebasan adalah :

  18

  Banyaknya :

  A.7 Kondensor (CD-01)

  Untuk menurunkan temperatur destilat yang berasal dari kolom destilasi serta mengubah fasanya menjadi cair.

  CD-01

  16

  • variabel alur

  9

  • persamaan neraca TTSL (3 komponen)
  • alur yang terspesifikasi
  • hubungan pembantu
  • 9 Derajat kebebasan

  3

  3

  Maka neraca massa pada kondensor (CD-01) Mengitung laju refluks destilat (R) : Laju refluks destilat dihitung menggunakan metode Underwood :

  (Geankoplis, 1997) Karena umpan dimasukkan di kondensor adalah zat cair jenuh, maka q = 1 sehingga Dengan cara trial dan eror didapat

  • α
  • α X α
  • X

  θ Trial θ = 1,4649

  ∑ q - 1 = θ

  X α i F i i

  ∑ Rm 1 + = θ

  i D i i

  ∑

  i i 

     F i

  3

  Tabel LA.15 Omega Poin Destilasi

   i

  X i F

   i i D

  X ∑

  Komponen

  X X

  ∑ iF Αi iD

    -

  i

    -

  i

  H O 0,3815 41,0499 0,3957 0,7544 0,7824

  2 C H CH CN 0,1204 1,7825 0,6758 0,2357 1,3229

  6

  5

  2 C H CH COOH 0,4981 1,0000 -1,0713 0,0098 -0,0212

  6

  5

  2 Total 1,0000 1,0000 2,1052

  0,0001≈ 0 Maka: R + 1 = 2,1052

  m

  R = 1,1052

  m

  R = 1,5 x Rm (Geankoplis, 1997)

  D

  R = 1,5 x 1,1052 = 1,6578

  D

  Refluks Destilat : L = R x D (McCabe, 1999)

  D D

  L = 1,6578 x 0,9039 kmol/jam

  D

  L = 1,4985 kmol/jam

  D

  V = L + D

  D D

  V = 1,4985 kmol/jam + 0,9039 kmol/jam

  D

  V = 2,4024 kmol/jam

  D

  Komposisi komponen keluar kondensor sebagai destilat : Alur 18 (D)

  Tabel LA.16 Komposisi Komponen Destilat Komponen BM kmol/jam fr mol

  H O 18,02 0,6820 0,7544

  2 C H CH CN 117,15 0,2131 0,2357

  6

  5

  2 C H CH COOH 136,15 0,0089 0,0098

  6

  5

  2

  0,9039 1,0000 ∑ Komposisi :

  18 Vd Ld

  H O : X = X = X = 0,7544

  2 H2O H2O H2O

  18 Vd Ld

  C H CH CN : X = X = X = 0,2357

  6

  5

  2 C6H5CH2CN C6H5CH2CN C6H5CH2CN

  18 Vd Ld

  C H CH COOH : X = X = X = 0,0098

  6

  5

  2 C6H5CH2COOH C6H5CH2COOH C6H5CH2COOH

  • N

16 C6H5CH2COOH

  • – N

  6 H

  17 C6H5CH2CN

  = 0,2357 x 1,4985 kmol/jam = 0,3532 kmol/jam

  N

  = 0,0098 x 1,4985 kmol/jam = 0,0148 kmol/jam

  Tabel LA.17 Neraca Massa Kondensor (CD-01) Komponen

  V D L D D kg/jam kmol/ jam kg/jam kmol/ jam kg/jam kmol/ jam

  H

  2 O 32,6616 1,8125 20,3726 1,1306 12,2889 0,6820

  C

  2 CN 66,3388 0,5663 41,3787 0,3532 24,9600 0,2131

  5 CH

  C

  6 H

  5 CH

  2 COOH 3,2214 0,0237 2,0093 0,0148 1,2121 0,0089

  ∑ 102,2217 2,4024 63,7607 1,4985 38,6410 0,9039

  A.8 Reboiler (RB-01)

  Untuk menaikkan temperatur campuran sampai ke titik didihnya sebelum dimasukkan ke kolom destilasi.

  21

  22

  N

  = 0,7544 x 1,4985 kmol/jam = 1,1306 kmol/jam

  17 H2O

  = 1,4985 kmol/jam N

  Alur 16 (V

  D

  ) Total : N

  16

  = N

  17

  18

  = 2,4024 kmol/jam N

  16 H2O

  = 0,7544 x 2,4024 kmol/jam = 1,8125 kmol/jam

  N

  16 C6H5CH2CN

  = 0,2357 x 2,4024 kmol/jam = 0,5663 kmol/jam

  N

  = 0,0098 x 2,4024 kmol/jam = 0,0237 kmol/jam

  Alur 17 (L

  D

  ) Total : N

  17

  = N

  16

  18

17 C6H5CH2COOH

20 RB-01

  Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :

  • variabel alur

  6

  • persamaan neraca TTSL (2 komponen)

  2

  • alur yang terspesifikasi

  2

  • hubungan pembantu

  2

  • 6 Derajat kebebasan

  Maka neraca massa pada reboiler (RB-01) : Berdasarkan Geankoplis (1997), untuk kondisi umpan masuk dalam keadaan bubble

  point (cair jenuh) sehingga q = 1

  V = V + (1-q) F

  D B

  V = V = 2,4024 kmol/jam

  D B

  L = V + B

  B B

  L = 2,4024 kmol/jam + 0,8835 kmol/jam

  B

  L = 3,2859 kmol/jam

  B

  Alur 22 (B)

  Tabel LA.18 Komposisi Komponen Bottom Komponen BM kmol/jam fr mol

  C H CH CN 117,15 0,0022 0,0024

  6

  5

2 C H CH COOH 136,15 0,8813 0,9976

  6

  5

  2

  0,8835 1,0000 ∑

  Komposisi :

  22 Vb Lb

  C H CH CN : X = X = X = 0,0024

  6

  5

  2 C6H5CH2CN C6H5CH2CN C6H5CH2CN

  22 Vb Lb

  C H CH COOH : X = X = X = 0,9976

  6

  5

  2 C6H5CH2COOH C6H5CH2COOH C6H5CH2COOH

  Alur 20 (L )

  B

  20

  21

22 Total : N = N + N = 3,2859 kmol/jam

  20 N = 0,0024 x 3,2859 kmol/jam C6H5CH2CN

  = 0,0080 kmol/jam

  20 N = 0,0080 x 97,5972 kmol/jam C6H5CH2COOH

  = 0,9377 kg/jam Alur 21 (V )

  B

  21

  20

22 Total : N = N = 2,4024 kmol/jam

  • – N

  21 N = 0,0024 x 2,4024 kmol/jam C6H5CH2CN

  = 0,0059 kmol/jam

  21 N = 0,9976 x 2,4024 kmol/jam C6H5CH2COOH

  = 2,3966 kmol/jam

  Tabel LA.19 Neraca Massa Reboiler (RB-01) L B

  V B B

Komponen kmol/ kmol/ kmol/

kg/jam kg/jam kg/jam jam jam jam

  C H CH CN 0,9377 0,0080 0,6856 0,0059 0,2521 0,0022

  6

  5

2 C H CH COOH 446,2900 3,2779 326,2967 2,3966 119,9933 0,8813

  6

  5

  2

  447,2277 3,2859 326,9823 2,4024 120,2454 0,8835 ∑

  A.9 Prilling Tower (PT-01)

  Untuk mengkristalkan asam fenil asetat sebanyak 120,2454 kg/jam yang keluar dari menara destilasi pada bottom produk. Menara dengan aliran udara dingin dari bawah.

  

Udara

Basah

23 PT-01

  25 Udara Kering Pendingin

  Analisa derajat kebebasan adalah : Banyaknya :

  • variabel alur

  4

  • persamaan neraca TTSL (2 komponen)
  • alur yang terspesifikasi
  • hubungan pembantu
  • 4 Derajat kebebasan

  6 H

  2

  4

  Banyaknya :

  25 Analisa derajat kebebasan adalah :

  27 BM-01

  Untuk memperkecil ukuran kristal yang terbentuk sebelum dilakukan pengayakan.

  A.10 Ball Mill (BM-01)

  ∑ 120,2454 120,2454

  2 COOH 119,9933 119,9933

  5 CH

  C

  2 CN 0,2521 0,2521

  5 CH

  6 H

  C

  25 Tabel LA.20 Neraca Massa Prilling Tower (PT-01) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 23 Alur 25

  = F

  23

  Maka neraca massa pada prilling tower (PT-01) Asumsi efisiensi pembentukan butiran terbentuk, artinya semua alur 25 akan membentuk butiran asam fenil asetat Neraca Massa : F

  2

  2

  • variabel alur
  • persamaan neraca TTSL (2 komponen)
  • alur yang terspesifikasi

  2

  • hubungan pembantu
  • 4 Derajat kebebasan

  A.11 Screening (SC-01)

  28

  = F

  27

  Maka neraca massa pada screening (SC-01) Neraca Massa : F

  2

  2

  2

  6

  Banyaknya :

  29 Analisa derajat kebebasan adalah :

  27

  

28

  Untuk menghasilkan ukuran produk yang seragam. Ukuran asam fenil asetat yang dijual di pasaran berkisar 0,5 mm.

  ∑ 120,2454 120,2454

  2 COOH 119,9933 119,9933

  5 CH

  6 H

  C

  2 CN 0,2521 0,2521

  5 CH

  6 H

  C

  27 Tabel LA.21 Neraca Massa Ball Mill (BM-01) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 25 Alur 27

  = F

  25

  Maka neraca massa pada ball mill (BM-01) Neraca Massa : F

  • variabel alur
  • persamaan neraca TTSL (2 komponen)
  • alur yang terspesifikasi
  • hubungan pembantu
  • 6 Derajat kebebasan

29 Asumsi : sisa asam fenil asetat dalam ayakan 1 % dari umpan masuk

  • F
Alur 28

  • Benzil Sianida

  28 F = 0.99 x 0,2521 kg C6H5CH2CN

  28 F = 0,2496 kg C6H5CH2CN

  28 N = 0,2496 kg: 117,15 kg/kmol C6H5CH2CN

  28 N = 0,0021 kmol C6H5CH2CN

  • Asam Fenil Asetat

  28 F = 0,99 x 119,9933 kg C6H5CH2COOH

  28 F = 118,7933 kg C6H5CH2COOH

  28 N = 118,7933 kg: 136,15 kg/mol C6H5CH2COOH

  28 N = 0,8725 kmol C6H5CH2COOH

  Alur 29

  • Benzil Sianida

  29

  27

  28 F = F - F C6H5CH2CN C6H5CH2CN C6H5CH2CN

  29 F = 0,2521 kg C6H5CH2CN – 0,2496 kg

  29 F = 0,0025 kg C6H5CH2CN

  29 N = 0,0025 kg: 117,15 kg/kmol C6H5CH2CN

  29 N = 0,00002 kmol C6H5CH2CN

  • Asam Fenil Asetat

  29

  27

  28 F = F C6H5CH2COOH C6H5CH2COOH – F C6H5CH2COOH

  29 F = 119,9933 kg C6H5CH2COOH – 118,7933 kg

  29 F = 1,1999 kg C6H5CH2COOH

  29 N = 1,1999 kg : 136,15 kg/mol C6H5CH2COOH

  29 N = 0,0088 kmol C6H5CH2COOH

  Tabel LA.22 Neraca Massa Screening (SC-01) Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Komponen Alur 27 Alur 28 Alur 29

  0,2496 0,0025 C H CH CN 0,2521

  6

  5

  2

  118,7933 1,1999 C H CH COOH 119,9933

  6

  5

2 Sub Total 120,2454 119,0429 1,2025

  Total 120,2454 120,2454

  

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA ENERGI

  Basis perhitungan = 1 jam Satuan panas = kJ (kiloJoule)

  o

  Temperatur referensi = 25 C (298,15 K) Neraca panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut:

  • Perhitungan panas yang masuk dan keluar

  (Smith, 2005)

  • Perhitungan panas penguapan

  (Smith, 2005) Persamaan untuk menghitung kapasitas panas (Reklaitis, 1983) :

  2

3 Cp = a + bT + cT + dT

  Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi : T

  2 b c d

  2

  2

  

3

  3

  4

  4 ( ) ( ) ( ) ( )

  CpdTa TTTTTTTT

  2

  1

  2

  1

  

2

  1

  2

  1  T

  1

  2

  3

  4 Untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa yang digunakan adalah : T Tb T

  2

2 CpdT  CpldT   Hvl  CpvdT

   T 1  T 1  Tb

  Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi : T T

  2

  2 dQ

   rHr ( T )  N CpdTN CpdT T T out  1  1 in dt

  B.1 Data Perhitungan Cp

  Perhitungan estimasi C (J/mol.K) menggunakan metode Hurst dan Harrison,

  ps

  dimana kontribusi elemen atom dan persamaan yang digunakan dapat dilihat sebagai berikut,

1 Hasil estimasi harga C

  (kal/mol

  C

  6 H

  5 CH

  2 CN = (8 x C) + (7 x H) + N

  = (8 x 10,89) + (7 x 7,56) + (18,74) = 158,78 kJ/kmol K

  Perhitungan estimasi C

  pl

  o

   C

  C) menggunakan metode Chueh dan Swanson, dimana kontribusi gugus dan persamaan yang digunakan dapat dilihat sebagai berikut,

  Tabel LB.2 Nilai ΔE untuk estimasi C pl

  Elemen Atom

  E

  >C= 2,90

  2

  6,20

  ps

  = (8 x 10,89) + (8 x 7,56) + (2 x 13,42) = 174,44 kJ/kmol K

  Tabel LB.1 Nilai ΔE untuk estimasi C ps

  ,  C ps

  Elemen Atom

  E

  C 10,89 H 7,56 O 13,42 N 18,74

  S 12,36 (Perry, dkk. 1999) Cp =

   

    n i Ei Ni

  ps

  (NH

  2 COOH = (8 x C) +(8 x H) +(2 x O)

  4

  )HSO

  4

  = (N)+(5 x H) + (S) +(4 x O) = (18,74) + (5 x 7,56) + (12,36) + (4 x 13,42) = 122,58 kJ/kmol K

   C ps C

  6 H

  5 CH

  • CH= 5,30
  • CH
  • >COOH- 19,10
  • CN 13,60 (Reid, dkk. 1987)

  n

  Cp =

  Ni   Eii

  

1 Hasil estimasi harga C ,

  pl

  C H CH COOH = (5 x -CH=) +(1 x >C=) +(1 x -CH ) + (1 x -COOH-)  C pl

  6

  5

  2

  2

  = (5 x 5,30) + (2,90) + (6,20) + (19,10)

  o

  = 54,7 kal/mol C = 228,8648 kJ/kmol K C H CH CN = (5 x -CH=) +(1 x >C=) +(1 x -CH ) + (1 x

   C pl

  6

  5

  2

  2

  • –CN) = (5 x 5,30) + (2,90) + (6,20) + (13,60)

  o

  = 49,2 kal/mol C = 205,8528 kJ/kmol K

  

Tabel LB.3 Nilai konstanta a, b, c dan d untuk perhitungan Cp cair (kJ/kmol K)

  Komponen A B c D Air 1,82964E+01 4,72118E-01 -1,33878D-03 1,31424E-06 (Reklaitis, 1983)

  SO = 138,900 kJ/kmol K ( CRC PRESS LLC, 2000)  Cpl H

  2

  4 Tabel LB.4 Nilai konstanta a, b, c dan d untuk perhitungan Cp gas (kJ/kmol K)

  Komponen A B c D Air 3,40471E+01 -9,65064E-03 3,29983E-05 -2,04467E-08 (Reklaitis, 1983)

  Tabel LB.5 Kapasitas Panas Udara o

  Komponen Suhu (

  C) Suhu (K) Cp(kJ/kg K) 10,0 283,2 1,0048

  Udara 37,8 311,0 1,0048 65,6 338,8 1,0090

  (Geankoplis, 2003)

  o B.2 Data Panas Pembentukan Standar ( f 298,15) ΔH Tabel LB.6 Data Panas Pembentukan Standar o

  Komponen f Satuan ΔH

  Air -285.800 kJ/kmol Ammonium Bisulfat -1.027.000 kJ/kmol Asam Sulfat -814.000 kJ/kmol Benzil Sianida 86.600 kJ/kmol Asam Fenil Asetat -343.500 kJ/kmol

  ( CRC PRESS LLC, 2000)

  B.3 Data Panas Perubahan Fasa Komponen ( ΔHvl) o Tabel LB.7 Laten Heat of vaporization pada 298, 15 K (25

  C) Komponen Tc (K) Tb (K) Hv (kJ/kmol)

  Air 647,0960 373,15

  40.656,2000 Benzil Sianida 738,5547 507,15

  38.290,4775 Asam Fenil Asetat 693,0000 538,65

  57.026,0000 (Sumber: Geankoplis, 2003, Reklaitis, 1983 dan Perry, dkk. 1999) Estimasi heat of vaporization pada suhu tertentu menggunakan korelasi Watson’s Dimana : Tc = temperatur kritis (K) Tb = normal boiling point

  Tabel LB.8 Data Steam dan Air Pendingin yang Digunakan o T (

C) H (kJ/kmol K) P (kPa) λ (kJ/kg)

  Air 27 - 149,8115 101,325 40 1.125,7906 101,325 - 200 - 1.940,75 1.553,8

  Saturated steam

  300 1.405 8.581 - (Sumber: Geankoplis, 2003)

  o Tabel LB.9 Kapasitas Panas H

  2 SO

  4 Beradasarkan % Mol pada 20 C

  % Mol H SO Cp Satuan

  2

  4 o

  5,16 0,9549 kal/g C

  o

  9,82 0,9177 kal/g C

  o

  15,36 0,8767 kal/g C

  o

  21,40 0,8339 kal/g C

  o

  22,27 0,8275 kal/g C

  B.4 Heater Umpan Benzil Sianida

  Pada heater (HE-01), sebelum masuk ke umpan reaktor terlebih dahulu benzil

  o

  sianida dipanaskan hingga mencapai temperatur 90

  C. Tujuan perhitungan neraca panas ini untuk mengetahui jumlah steam yang diperlukan. Steam 200 o C, 1 Benzil Sianida 27 C o Benzil Sianida 90 C o 4 HE-01 200 C Kondensat o

  Tabel LB.10 Neraca Panas Masuk Heater-01

300 ,

  15

1 N (kJ/kmol) Q (kJ/jam)

  Cp in dT

  

 298 ,

  15 Senyawa

  Benzil Sianida 1,2148 457,7296 556,0499 Air 0,0798 149,8115 11,9550

  Total Panas Masuk 568,0049

  Tabel LB.11 Neraca Panas Keluar Heater-01 363 ,

  15

  4 N Cp (kJ/kmol) Q (kJ/jam)

out dT

 298 ,

  15 Senyawa

  Benzil Sianida 1,2148 13.380,4320 16.254,5488 Air 0,0798 4.909,5336 391,7808

  Total Panas Keluar 16.646,3296 Maka steam yang dibutuhkan :

  dQ

  =

  QQ out in dt

  = 16.646,3296 kJ/jam

  • – 568,0049 kmol/jam = 16.078,3247 kJ/jam

  dQ / dt

  m =  16 . 078 , 3247 kJ / jam

  = 1940 , 7500 kJ / kg = 8,2426 kg/jam

  B.5 Mixer (M-01)

  Fungsi : Untuk mengetahui jumlah air pendingin yang diperlukan pada jaket pendingin T = 27°C

  Air

  2 T= 27°C

  5

  3 Asam Sulfat Asam Sulfat 98%

  M-01

  Air Air 2%

  Tabel LB-12 Panas masuk pada Mixer-1 (M-01) j

  Alur Komponen N T Q (kmol/jam) (K) (kJ/jam)

  2 Air 13,1071 300,15 12.216,8 160.126,464 Asam Sulfat 98% 3,1715 300,15 277,8 881,050

  3 Air 2% 0,3523 300,15 12.216,8 4.303.825 Total panas masuk 165.311,339

  Neraca Panas Keluar Mixer I (M-01)

  5 N = 13,4594 kmol/jam H2O

  5 N = 3,1715 kmol H2SO4

  3 , 1715 3 , 1715 % Mol H SO 100 % 100 % 19 , 0701 %

      

  2

  4

  13 , 4594  3 , 1715 16 , 6309

  o

  Diinterpolasi dari tabel LB-9, diperoleh : Cp H SO 19,0701% mol = 0,8504 kal/g C

  2

  4 o

  = 3,5581 kj/kg C

  Mixer bersifat adiabatis, sehingga

  Q = Q

  in out

  165.311,339 = 553,6013 . 3,5581 . (T

  out

  • – 20) (T = 83,9239

  out – 20) o

  T = 103,9239 C

  out

  Tabel LB.13 Neraca Panas Pada Mixer 377 ,

  07

  5 N Cp (kJ/kmol) Q (kJ/jam)

in dT

  Senyawa 298 ,

  15 Asam Sulfat 3,1715 10.962,5241 34.767,934

  Air 13,4594 29.897,2586 402.398,571 Total Panas Masuk 437.166,505

  Tabel LB.14 Neraca Panas Keluar Mixer 363 ,

  15

  5

  (kJ/kmol) N Cp Q (kJ/jam)

  

out dT

  Senyawa 298 ,

  15 Asam Sulfat 3,1715 9.028,5000 28.633,8878

  Air 13,4594 26.281,4178 353.731,5953 Total Panas Keluar 382.365,7205

  Maka air pendingin yang dibutuhkan :

  dQ

  = QQ out in

  dt

  = 382.365,7205 kJ/jam

  • – 437.166,505 kJ/jam = - 54.800,7841 kJ/jam

  / dQ dt

  m = x 18,02 kg/kmol o o

  H (

  40 C )  H (

  27 C )

  54 . 800 , 7841 /

  kJ jam

  = x 18,02 kg/kmol 1 . 125 , 7906 149 , 8115 / .

   kJ kmol K = 1.011,8149 kg/jam

  B.6 Reaktor o

  Reaktor yang digunakan adalah reaktor tangki berpengaduk pada suhu 90 C dan 1 atm (Kamm dan Matthews, 1922), dimana reaktan berupa zat cair pada suhu

  o o

  90 C. Pendingin yang digunakan pada 27 C dengan menggunakan koil pendingin. Tujuan perhitungan neraca panas reaktor untuk mengetahui jumlah air pendingin

  o

  yang diperlukan untuk mengkondisikan reaktor pada suhu 90 C.

  5 Asam Sulfat Benzil Sianida o Air o

90 C

  4

  90 C Air pendingin o

  27 C o Air pendingin R-01 o

  90 C

  40 C Benzil Sianida 7 Asam Sulfat Air Asam Fenil Asetat Ammonium Bisulfat

  Tabel LB.15 Neraca Panas Masuk Reaktor 363 ,

  15

  4 Senyawa N Cp (kJ/kmol) Q (kJ/jam)

in dT

 298 ,

  15 Benzil Sianida 1,2148 13.380,4320 16.254,5488

  Air 0,0798 4.909,5336 391,7808

  363 ,

  5

  15 Senyawa

  (kJ/kmol) N Cp Q (kJ/jam)

  

in dT

  298 ,

  15 Asam Sulfat 3,1715 9.028,5000 28.633,8878

  Air 13,4594 4.909,5336 66.079,2791 Total Panas Masuk 111.359,3755

  Tabel LB.16 Neraca Panas Keluar Reaktor 363 ,

  15

  6 N Cp (kJ/kmol) Q (kJ/jam)

out dT

 298 ,

  15 Senyawa

  Benzil Sianida 0,2430 13.380,4320 3.251,4450 Air 11,5954 4.909,5336 56.928,0056 Asam Sulfat 2,1997 9.028,5000 19.859,9915 Asam Fenil Asetat 0,9719 14.876,2120 14.458,1904 Ammonium Bisulfat 0,9719 7.967,7000 7.743,8076

  Total Panas Keluar 102.241,4401 Panas Reaksi : Reaksi yang terjadi adalah :

  C H CH CN

2 H O  H SO  C H CH COOH  NH HSO

  6

  5

  2

  2

  2

  4

  6

  5

  2

  4

  4

  Tabel LB.17 Panas Reaksi Standar 298,15 K

  Senyawa σ ΔHf ΔHf

  ΔHf (koefisien reaksi) produk reaktan

  Benzil Sianida 1 - 86.600 86.600 2 -285.800 -571.600

  • Air 1 -814.000 -814.000
  • Asam Sulfat

  1

  • Asam Fenil Asetat -343.500 -343.500 1 -1.027.000 -1.027.000
  • Ammonium Bisulfat Panas reaksi pada keadaan standar :

  o

  = ΔHr Σ σ.ΔHf

  = (-343.500 - 1.027.000)

  • – (86.600-571.600-814.000) = -71.500 kJ/kg mol

  Maka, selisih panas adalah :

  dQ o = .

   H rQQ r out in dt

  = -71.500 + 102.241,4401

  • – 111.359,3755 = - 78.608,7853 kJ/jam

  Q loss = 8.501,6578 kJ/jam (dari Lampiran C) Q = Q reaktor + Q loss = - 70.107,1275 kJ/jam

  T

  Tanda negatif, berarti sistem mengeluarkan panas sebesar 70.107,1275 kJ/jam. Maka dibutuhkan air pendingin.

  Air pendingin yang dibutuhkan adalah :

  / dQ dt

  m = x 18,02 kg/kmol o o

  ( 40 ) ( 27 ) H CH C

  70 . 107 , 1275 /

  kJ jam

  = x 18,02 kg/kmol 1 . 125 , 7906 149 , 8115 / .

   kJ kmol K = 1.294,4237 kg/jam

  Tabel LB.18 Neraca Panas Reaktor (R-01)

  Senyawa Panas masuk Panas keluar (kJ/jam) (kJ/jam)

  Benzil Sianida 16.254,5488 3.251,4450 Air 28.633,8878 56.928,0056 Asam Sulfat 66.079,2791 19.859,9915

  • Asam Fenil Asetat

  14.458,1904

  • Ammonium Bisulfat

  7.743,8076 Panas Reaksi

  • 69.490,8500
  • Air pendingin -70.107,1275 Total 32.750,5901 32.750,5901

  B.7 Heater (HE-02)

  Pada heater (HE-02), untuk memanaskan keluaran reaktor dengan suhu

  o

  137,5 C yang selanjutnya diumpankan ke washing (W-01). Tujuan perhitungan neraca panas ini untuk mengetahui jumlah steam yang diperlukan untuk memanaskan

  o

  keluaran reaktor karena pada washing diperlukan suhu hingga 80 Asam Sulfat Benzil Sianida Air 200 Steam o C, Benzil Sianida Asam Sulfat C. Ammonium Bisulfat Asam Fenil Asetat Asam Fenil Asetat o 6 Air 137,5 C 7 Ammonium Bisulfat HE-02 200 C Kondensat o 90 C o

  Tabel LB.19 Neraca Panas Masuk Heater-02 363 ,

  15

  6

  (kJ/kmol) N Cp Q (kJ/jam)

  

in dT

  Senyawa 298 ,

  15 Benzil Sianida 0,2430 13.380,4320 3.251,4450

  Air 11,5954 4.909,5336 56.928,0056 Asam Sulfat 2,1997 9.028,5000 19.859,9915 Asam Fenil Asetat 0,9719 14.876,2120 14.458,1904 Ammonium Bisulfat 0,9719 7.967,7000 7.743,8076

  Total Panas Masuk 102.241,4401

  Tabel LB.20 Neraca Panas Keluar Heater-02 410 ,

  65

  7 N Cp (kJ/kmol) Q (kJ/jam)

out dT

  Senyawa 298 ,

  15 Benzil Sianida 0,2430 23.158,4400 5.627,5009

  Air 11,5954 8.553,0175 99.175,6591 Asam Sulfat 2,1997 15.626,2500 34.373,0621 Asam Fenil Asetat 0,9719 25.747,2900 25.023,7912 Ammonium Bisulfat 0,9719 13.790,2500 13.402,7440

  Total Panas Keluar 177.602,7573 Maka steam yang dibutuhkan :

  dQ

  =

  QQ out in dt

  = 177.602,7573 kJ/jam

  • – 102.241,4401 kJ/jam = 75.361,3171 kJ/jam

  / dQ dt

  m =  75 . 361 , 3171 kJ / jam

  = 1940 , 7500 kJ / kg = 38,8310 kg/jam

  Tabel LB.21 Neraca Panas Heater (HE-02)

  Senyawa Panas masuk Panas keluar (kJ/jam) (kJ/jam)

  Benzil Sianida 3.251,4450 5.627,5009 Air 56.928,0056 99.175,6591 Asam Sulfat 19.859,9915 34.373,0621 Asam Fenil Asetat 14.458,1904 25.023,7912 Ammonium Bisulfat 7.743,8076 13.402,7440

  75.361,3171 -

  Steam

  Total 177.602,7573 177.602,7573

  B.8 Washing (W-01)

  Tujuan perhitungan neraca panas pada washing (W-01) untuk mengetahui jumlah panas yang keluar, karena proses pencucian berlangsung pada temperatur

  o

  80 C

  Air

  27C Benzil Sianida

  8

7 Asam Sulfat

  Air Asam Fenil Asetat Ammonium Bisulfat 137,5C

  

W-01

  80C Benzyl Sianida Asam Sulfat Air

  

9

Asam Fenil Asetat Ammonium Bisulfat

  Tabel LB.22 Neraca Panas Masuk Washing (W-01)

  7 410 ,

  65 Senyawa N Q (kJ/jam) in

  (kJ/kmol)

  Cp dT

  298 ,

  15 Benzil Sianida 0,2430 23.158,4400 5.627,5009

  Air 11,5954 8.553,0175 99.175,6591 Asam Sulfat 2,1997 15.626,2500 34.373,0621 Asam Fenil Asetat 0,9719 25.747,2900 25.023,7912 Ammonium Bisulfat 0,9719 13.790,2500 13.402,7440

  300 ,

  15

  8 N Cp (kJ/kmol) Q (kJ/jam)

in dT

 298 ,

  15 Senyawa

  Air 22,7933 149,8115 3.414,6995 Total Panas Masuk 181.017,4568

  Tabel LB.23 Neraca Panas Keluar Washing (W-01) 353 ,

  15

9 N (kJ/kmol) Q (kJ/jam)

  Cp

out dT

   298 ,

  15 Senyawa

  Benzil Sianida 0,2430 11.321,9040 2.751,2227 Air 34,3887 4.149,1778 142.684,8291 Asam Sulfat 2,1997 7.639,5000 16.804,6082 Asam Fenil Asetat 0,9719 12.587,5640 12.233,8535 Ammonium Bisulfat 0,9719 6.741,9000 6.552,4526

  Total Panas Keluar 181.026,9660

  B.9 Cooler (HE-03)

  Pada cooler (HE-03), hasil keluaran filter yang berupa kristal ammonium bisulfat (F-01) dan cairannya berasal dari bagian bawah alur 11 didinginkan terlebih dahulu sebelum disimpan ke tangki penyimpanan. Tujuan perhitungan neraca panas pada cooler ini untuk mengetahui jumlah air pendingin yang diperlukan.

  Asam Sulfat Ammonium Bisulfat Benzil Sianida 27 Air Pendingin o C, 1 atm 11 Air Asam Sulfat Benzil Sianida Ammonium Bisulfat Air 30 Asam Fenil Aseat o C, 1 atm 12 Asam Fenil Aseat HE-03 40 Air Pendingin Bekas o C, 1 atm 80 o C, 1 atm

  Tabel LB.24 Neraca Panas Masuk Cooler (HE-03)

  353 ,

  11

  15 Senyawa

  (kJ/kmol) N Cp Q (kJ/jam)

  

in dT

 298 ,

  15 Benzil Sianida 0,0021 11.321,9040 23,7760

  Asam Sulfat 0,0186 7.639,5000 142,0947 Air 0,2907 4.149,1778 1.206,1660 Asam Fenil Asetat 0,0082 12.587,5640 103,2180 Ammonium Bisulfat 0,9719 6.741,9000 6.552,4526

  Total Panas Masuk 8.027,7073

  Tabel LB.25 Neraca Panas Keluar Cooler (HE-03) 303 ,

  15 Senyawa

  12 N Cp (kJ/kmol) Q (kJ/jam)

out dT

 298 ,

  15 Benzil Sianida 0,0021 1.029,2640 2,1615

  Asam Sulfat 0,0186 694,5000 12,9177 Air 0,2907 374,7055 108,9269 Asam Fenil Asetat 0,0082 1.144,3240 9,3835 Ammonium Bisulfat 0,9719 612,9000 595,6775

  Total Panas Keluar 729,0670 Maka air pendingin yang dibutuhkan :

  dQ

  = Q Q out in

  dt

  = 729,0670

  • – 61.729,0801 kJ/jam = - 7.298,6403 kJ/jam

  dQ / dt

  m = x 18,02 kg/kmol o o

  H (

  40 C ) H (

  27 C )  7 . 298 , 6403 kJ / jam

  = x 18,02 kg/kmol 1 . 125 , 7906  149 , 8115 kJ / kmol . K = 134,7585 kg/jam

  Tabel LB.26 Neraca Panas Cooler (HE-03)

  Senyawa Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam) Alur 11 Alur 12

  Benzil Sianida 23,7760 2,1615 Asam Sulfat 142,0947 12,9177 Air 1.206,1660 108,9269 Asam Fenil Asetat 103,2180 9,3835 Ammonium Bisulfat 6.552,4526 595,6775

  • Air Pendingin - 7.298,6403 Total 729,0670 729,0670

  B.11 Heater (HE-04)

  Tujuan perhitungan neraca panas untuk mengetahui jumlah steam yang diperlukan, dimana heater ini berfungsi untuk menaikkan temperatur sebagai umpan destilasi. Benzil Sianida Steam 200 C o Benzil Sianida Air 196,85 Asam Fenil Aseatt HE-04 o o C, 15 200 C Kondensat o 13 Air Asam Fenil Aseat 80 C

  Tabel LB.27 Neraca Panas Masuk Heater (HE-04) 353 ,

  15 Senyawa

13 N (kJ/kmol) Q (kJ/jam)

  Cp

in dT

   298 ,

  15 Benzil Sianida 0,2152 11.321,9040 2.436,4737

  Air 0,6820 4.149,1778 2.829,7392 Asam Fenil Asetat 0,8902 12.587,5640 11.205,4495

  Total Panas Masuk 16.471,6624

  Tabel LB.28 Neraca Panas keluar Heater (HE-04)

  15 470

  Senyawa N Q (kJ/jam)

  out Cp (kJ/kmol) dT

   298 ,

  15 Benzil Sianida 0,2152 35.375,8037 7.612,8730

  Asam Fenil Asetat 0,8902 39.330,4159 35.011,9362

16 BP

  470

  Senyawa N Q (kJ/jam)

  out

  VL

  ΔH ( ) ( )

  Cp l Cp v dT dT  298 ,

15  BP

  (kJ/kmol) (kJ/kmol)

  Air 0,6820 5.671,8679 40.656,2 3.323,5890 33.862,4300 Total Panas Keluar 76.487,2392

  Maka steam yang dibutuhkan :

  dQ

  =

  QQ out in dt

  = 76.487,2392 kJ/jam

  • – 16.471,6624 kJ/jam = 60.015,5768 kJ/jam

  dQ / dt

  m =  60 . 015 , 5768 kJ / jam

  = 1940 , 7500 kJ / kg = 30,9239 kg/jam

  Tabel LB.29 Neraca Panas Heater (HE-04)

  Senyawa Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam) Alur 13 Alur 15

  Benzil Sianida 436,4737 7.612,8730 Air 2.829,7392 39.022,1197 Asam Fenil Asetat 11.205,4495 35.011,9362

  • Steam 65.175,2665 Total 81.646,9289 81.646,9289

  B.11 Kolom Destilasi (MD-01)

  Untuk memisahkan asam fenil asetat dari larutan benzil sianida dan air berdasarkan perbedaan titik didihnya.

  a. Kondensor Umpan masuk kondensor Kondisi : Uap jenuh

  o o

  Temperatur : 183,83 C = 362,8940 F

  Tabel LB.30 Heat of Vaporization pada Titik Didihnya

  Senyawa BM N Fraksi mol Hv (kJ/kmol) (kg/kmol) (kmol/jam)

  Benzil Sianida 117,15 0,5663 0,2357 38.290,4775 Air 18,02 1,8125 0,7544 40.656,2000 Asam Fenil Asetat 136,15 0,0237 0,0099 57.026,0000 Total 2,4025 1,0000

  o Tabel LB.31 Heat of Vaporization pada 183,83 C

  Senyawa Fraksi mol Hv (kJ/kmol) Hv komponen (kJ/kmol)

  Benzil Sianida 41.254,8427 9.724,2945 0,2357

  Air 35.386,7919 26.696,5912 0,7544

  Asam Fenil Asetat 67.013,2893 661,0676 0,0099

  Total 37.081,9532

  1,0000 Komposisi komponen keluar sebagai destilat

  Kondisi : Cair jenuh

  o o

  Temperatur : 183,83 C = 362,8940 F

  Tabel LB.32 Kapasitas Panas Cairan sebagai Destilat (D)

  Senyawa BM N (kmol/jam) Fraksi mol cpL

  o

  (kg/kmol) (kJ/kmol

  C) Benzil Sianida 117,15 0,2131 0,2357 205,8528 Air 18,02 0,6820 0,7544 74,8817 Asam Fenil Asetat 136,15 0,0089 0,0099 228,8646 Total 0,9040 1,0000 H = N x cp x

  L L ΔT

  Pada Benzil sianida H = 0,2357 x ((183,83+273,15)

  L – 298,15) x 205,8528 = 8.972,7215 kJ/kmol

  Pada air H = 0,7544 x ((183,83+273,15)

  L – 298,15) x 74,8817 = 7.707,3367 kJ/kmol

  Pada asam fenil asetat H = 0,0099 x ((183,83+273,15)

  L – 298,15) x 228,8646 = 357,8761 kJ/kmol

  H total = 17.037,9344 kJ/kmol = 4056,6510 kkal/kmol

  L

  Komposisi komponen keluar sebagai Reflux (Lo) Kondisi : Cair jenuh

  o o

  Temperatur : 183,83 C = 362,8940 F

  Tabel LB.33 Entalpi Cairan sebagai Reflux

  Senyawa BM N Fraksi cpL H

  L o

  (kg/kmol) (kmol/jam) mol (kJ/kmol

  C) (kJ/kmol) Benzil Sianida 117,15 0,3533 0,2357 205,8528 7.707,3367 Air 18,02 1,1306 0,7544 74,8817 8.972,7215 Asam Fenil Asetat 136,15 0,0148 0,0099 228,8646 357,8761 Total 1,4986 1,0000 17.037,9344 Beban kondensor Q = Vd.H -L.H

  c v L L

  • – D.H = (2,4025 x 37.081,9532)
  • – (0,9039 x 17.037,9344) – (1,4986 x 17.037,9344) = 48.155,7553 kJ/jam = 11.509,5017 kkal/jam = 45.642,6699 Btu/jam

   t   t 2 1 LMTD =  t 2 ln( )  t 1

  ( 183 , 83  40 )  ( 183 , 83  27 )

  =

    183 ,

  83 40  ln( ) 183 , 83 

  27   o o

  = 150,2363 C = 302,4253 F Kebutuhan air pendingin

  o o

  W = Qc/(LMTD.cp) = 48.155,7553 kJ/jam/(150,2363 C x 107,2715 kJ/kmol

  C) = 127,1464 kg/jam = 280,3114 lb/jam

  b. Reboiler

  o o Preheating dimana suhu umpan dari 196,85 C menjadi 267,85 C

  Kondisi umpan masuk Kondisi : Cair jenuh

  o

  Temperatur : 196,85 C

  Tabel LB.34 Entalpi Cairan sebagai Umpan Preheating

  Senyawa N (kmol/jam) Fraksi mol cpL H

  L o

  (kJ/kmol

  C) (kJ/kmol) Benzil Sianida 0,0080 0,0024 205,8528 86,1275 Asam Fenil Asetat 3,2779 0,9976 228,8646 39.234,6260 Total 3,2859 1,0000 39.320,7535 Kondisi umpan keluar sebagai Bottom

  Kondisi : Uap jenuh

  o o

  Temperatur : 267,85 C = 514,13 F

  o Tabel LB.35 Heat of Vaporization pada 267,85 C

  Senyawa N Fraksi mol Hv Hv komponen (kmol/jam) (kJ/kmol) (kJ/kmol)

  Benzil Sianida 0,0022 38.290,4775 87,8334 0,0024

  Asam Fenil Asetat 0,8813 57.026,0000 56.556,3977 0,9976

  Total 0,8835 56.644,2312

  1,0000 Komposisi komponen masuk Reboiler

  Kondisi : Cair jenuh

  o o

  Temperatur : 267,85 C = 514,13 F

  Tabel LB.36 Entalpi Cairan sebagai Lb

  Senyawa N (kmol/jam) Fraksi cpL H

  L o

  mol (kJ/kmol

  C) (kJ/kmol) Benzil Sianida 0,0080 0,0024 205,8528 121,7112 Asam Fenil Asetat 3,2779 0,9976 228,8646 55.444,4511 Total 3,2859 1,0000 55.566,1623 q = 3,2859 x (55.566,1623

  p – 39.320,7535)

  = 53.380,7887 kJ/jam = 50.595,0266 Btu/jam Kondisi umpan keluar sebagai Vb

  Kondisi : Uap jenuh

  o o

  Temperatur : 267,85 C = 514,13 F

  o Tabel LB.37 Heat of Vaporization pada 267,85 C

  Senyawa N Fraksi mol Hv (kJ/kmol) Hv komponen (kmol/jam)

  (kJ/kmol) Benzil Sianida 0,0059 36.057,0801 89,7856

  0,0024 Asam Fenil Asetat 2,3966 56.694,5030 56.553,3282

  0,9976 Total 2,4024

  56.643,1138 1,0000 qv = 3,2859 x (56.644,2312

  • – 55.566,1623) = 3.542,4264 kJ/jam = 3.357,5592 Btu/jam

  Q = qp + qv = 56.923,2152 kJ/jam = 53.952,5858 Btu/jam Maka steam yang dibutuhkan :

  / dQ dt

  m =  56 . 923 , 2152 kJ / jam

  = 1405 kJ / kg = 40,5147 kg/jam

  B.12 Cooler (HE-05)

  Pada cooler (HE-05), hasil keluaran destilat menara destilasi (MD-01) didinginkan terlebih dahulu sebelum kembali ke reaktor (R-01). Tujuan perhitungan neraca panas pada cooler ini untuk mengetahui jumlah air pendingin yang diperlukan. Benzil Sianida 27 Air Pendingin o C, 1 atm Benzil Sianida Air Asam Fenil Asetat o 18 Air Asam Fenil Aseat 90 o C, 1 atm

19 183,83

HE-05 40 Air Pendingin Bekas o C, 1 atm C, 1 atm

  Tabel LB.38 Neraca Panas Masuk Cooler (HE-05)

  18 456 ,

  Q (kJ/jam)

  98 Senyawa N

  in Cp (kJ/kmol) dT

  

298 ,

  15 Benzil Sianida 0,2131 32.695,6002 6.967,4324

  Asam Fenil Asetat 0,0089 36.350,5962 323,5203

18 BP 470

  Senyawa N Q (kJ/jam)

  in ΔH

  VL Cp ( l ) Cp ( v ) dT dT BP

   298 , 15 

  (kJ/kmol) (kJ/kmol)

  Air 0,6820 5.448,6992 40.656,2 2.972,0894 33.470,5062 Total Panas Masuk 40.761,4589

  Tabel LB.39 Neraca Panas Keluar Cooler (HE-05) 363 ,

  15 Senyawa

  19 N Cp (kJ/kmol) Q (kJ/jam)

out dT

 298 ,

  15 Benzil Sianida 0,2131 13.380,4320 2.851,3701

  Air 0,6820 4.909,5336 3.348,3019 Asam Fenil Asetat 0,0089 14.876,2120 131,3983

  Total Panas Keluar 6.332,0702 Maka air pendingin yang dibutuhkan :

  dQ

  =

  QQ out in dt

  = 6.332,0702 kJ/jam

  • – 40.761,4589 kJ/jam = - 34.429,3887 kJ/jam

  / dQ dt

  m = x 18,02 kg/kmol o o

  ( 27 ) ( 40 ) H CH C

  34 . 429 , 3887 kJ / jam = x 18,02 kg/kmol 1 . 125 , 7906  149 , 8115 kJ / kmol . K = 635,6874 kg/jam

  Tabel LB.40 Neraca Panas Cooler (HE-05)

  Senyawa Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam) Alur 18 Alur 19

  Benzil Sianida 6.967,4324 2.851,3701 Air 33.470,5062 3.348,3019 Asam Fenil Asetat 323,5203 132,3983

  • Air Pendingin - 34.429,3887 Total 6.332,0702 6.332,0702

  B.13 Cooler (HE-06)

  Pada cooler (HE-06), hasil keluaran bottom menara destilasi (MD-01) didinginkan terlebih dahulu sebelum masuk ke dalam prilling tower (PT-01). Tujuan perhitungan neraca panas pada cooler ini untuk mengetahui jumlah air pendingin yang diperlukan. 27 Air Pendingin o C, 1 atm Benzil Sianida Benzil Sianida 100 Asam Fenil Aseat o o HE-06 C, 1 atm 23 Air Pendingin Bekas o 22 Asam Fenil Aseat 267,85 C, 1 atm

  40 C, 1 atm

  Tabel LB.41 Neraca Panas Masuk Cooler (HE-06)

  22 541

  Senyawa N Q

  in

  (kJ/kmol)

  Cp dT

  298 ,

  15

  (kJ/jam) Asam Fenil Asetat

  35.872,0 0,8813 40.703,6047

  868

22 BP

  470

  Senyawa N Q

  in ΔH

  VL Cp ( l ) Cp ( v ) dT dT BP

   298 , 15 

  (kJ/jam) (kJ/kmol)

  (kJ/kmol) Benzil Sianida 0,0022 29.642,8032 38.290,4775 6.968,1173 164,7831

  Total Panas Masuk 36.036,8

  Tabel LB.42 Neraca Panas Keluar Cooler (HE-06) 373 ,

  15

  23

  (kJ/kmol) Senyawa N Cp Q (kJ/jam)

  out dT  298 ,

  15 Benzil Sianida 0,0022 15.438,9600 33,9657

  Asam Fenil Asetat 0,8813 17.164,8600 15.127,3911 Total Panas Keluar 15.161,3568

  Maka air pendingin yang dibutuhkan :

  dQ

  =

  QQ out in dt

  = 15.161,3568 kJ/jam- 36.036,8699 kJ/jam = -20.875,5131 kJ/jam

  / dQ dt

  m = x 18,02 kg/kmol o o

  ( 27 ) ( 40 ) H CH C

  20 . 875 , 5131 kJ / jam = x 18,02 kg/kmol 1 . 125 , 7906  149 , 8115 kJ / kmol . K = 385,4353 kg/jam

  Tabel LB.43 Neraca Panas Cooler (HE-06)

  Senyawa Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam) Alur 22 Alur 23

  Benzil Sianida 164,7831 33,9657 Asam Fenil Asetat 35.872,0868 15.127,3911

  • Air Pendingin -20.875,5131 Total 15.161,3568 15.161,3568

  B.14 Prilling Tower (PT-01)

  Pada prilling tower (PT-01), setelah hasil bottom didinginkan pada HE-06 maka produk diumpankan ke PT-01 untuk membentuk kristal dengan bantuan udara dingin. Tujuan perhitungan neraca panas pada prilling tower ini untuk mengetahui suhu keluaran udara bekas.

  • Panas masuk (Qi),

  373 , 15 373 ,

  15

  23

  23 Qi = N Cp + N Cp asam fenil Benzil as . fenil benzyl  298 , 15  298 ,

  15

  = 15.161,3568 kJ/jam Panas masuk udara

  o

  Asumsi suhu udara masuk 30 C (303,15 K) dan massa udara (F = 100 kg/jam) BM = (79% x BM N ) + (21% x BM O ) = (0,79 x 28) + (0,21 x 32)

  rata-rata

  2

  2

  = 28,84 kg/kmol N = F/BM = 100/28,84 = 3,4674 kmol/jam

  udara rata-rata Tabel LB.44 Neraca Panas Masuk Udara Prilling Tower (PT-01)

  24 303 ,

  15 Komponen N masuk Q udara in

  ( ) (kJ/kmol)

  Cp g dT  298 ,

  15

  (kmol/jam) (kj/jam) Udara 3,4674 5.021,6394 17.412,0646

  Total panas masuk = panas masuk alur 23+ panas masuk udara alur 24 = 15.161,3568 kJ/jam + 174.120,6463 kJ/jam = 32.573,4215 kJ/jam

  • Panas keluar (Qo),

  303 , 15 303 ,

  15

  25

  25 Qo = N + N asam fenil Cp Benzil Cp as benzyl . fenil

   298 , 15  298 ,

  15 Tabel LB.45 Neraca Panas Keluar Prilling Tower (PT-01)

303 ,

  15 Q

25 Senyawa N (kJ/kmol)

  Cp out dT

  

 298 ,

  15

  (kJ/jam) Benzil Sianida 0,0022 793,9000 1,7466 Asam Fenil Asetat 0,8813 872,2000 768,6699 Total

  770,4164 Perhitungan suhu keluar udara pendingin Panas keluar alur 26 Jika diasumsikan Prilling Tower berisfat adiabatik, panas masuk = panas keluar

  dQ

  = = 0

  QQ out in dt

  Q = Q

  out in

  25

  26

  23

  24 Q + Q = Q + Q out out in in T

  ( ) 770,4164 + N [ Cp g ] = 15.161,3568 +17.412,0646

  udara dTT 298 ,

15 N [ ( ) ] = 31.803,0050 kJ/jam

  Cp g udara dT

   298 ,

  15 o

  Dengan cara trial and error diperoleh suhu udara keluar sebesar 34,1322 C Hasil perhitungan udara keluar :

  Tabel LB.46 Neraca Panas Keluar Udara Prilling Tower (PT-01)

  26 315 , 4240

  Komponen N keluar Q

  udara in

  ( )

  Cp g dT

  298 ,

  15

  (kmol/jam) (kj/jam) (kJ/kmol)

  Udara 3,4674 9.171,7231 31.802,0913

  Tabel LB.47 Neraca Panas Prilling Tower (PT-01)

  Senyawa Panas masuk Panas keluar (kJ/jam) (kJ/jam)

  Umpan 15.161,3568

  • Udara Masuk 17.412,0646
  • Produk

  770,4164

  • Udara Keluar

  31.802,0913 Total 32.573,4215

  32.572,5078 ≈ 32.573,4215

  

LAMPIRAN C

PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

  Beberapa persamaan yang digunakan dalam perhitungan perancangan tangki: Tangki penyimpanan cairan disediakan dengan ruang uap tertentu :

   15 % jika volum < 500 galon  10 % jika volum > 500 galon (Walas, 1988)

  • Volume shell tangki (Vs)

  2

  1 Vo  L πD

  4 Vs

  1  sin 

  • Vo

    

   

  2 

  

Tabel LC.1 Perbandingan Panjang dan Diameter Tangki

  P (psig) 0-250 251-500 501 + L/D

  3

  4

  5 (Walas, 1988)

  • Volume tutup tangki (Ve)

  Untuk torispherical (L = D)

  3 Vo = 0,0778 D

  2 Vh H H

  2 1 , 5  (Walas, 1988)    

  Vo D D

  dimana: L = panjang silinder (m) H = tinggi cairan (m) D = diameter silinder (m) Vo

  = volum ”full head” θ = sudut kerucut

  • Tebal shell tangki

  PR t + n. C (Perry&Green,1999) 

  SE  0,6P dimana: t = 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) Tebal tutup tangki untuk flat flanged -

  P

  t , 3 + n. C (Walas, 1988)  D

  S

  Tebal tutup tangki untuk torispherical -

  P  r  M c

  • n. C (Brownell & Young, 1959)

  t 

  2SE 0,2P  1 /

  2 rc

  3 

    icr

  M =

  4 dimana: t = tebal tutup (in) P = tekanan desain (psig) L = crown radius D = diameter tutup (in) S = allowable Stress (psia) E = joint efficiency C = corrosion allowance (in/tahun) n = umur alat (tahun) rc = crown radius (in) icr = inside corner radius (in) sf = straight flange length

  Rumus densitas campuran, ρ campuran :

  (Reid, et all., 1977) Ρcampuran = Σ% berat i .ρ i

  C.1 Tangki Penyimpanan C

  6 H

  5 CH

  2 CN (TK-01)

  Fungsi : Menyimpan C H CH CN untuk kebutuhan selama 15 hari

  6

  5

  2 Bentuk : Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup flat flanged

  Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade A Jumlah : 1 unit Temperatur : 30° C Tekanan : 1 atm = 14,696 psia

  Tabel LC.2 Komposisi bahan pada Tangki Penyimpanan Benzil Sianida F Fraksi Densitas ρ campuran Komponen

  3

  3 (kg/jam) Massa (kg/m ) (kg/m )

  Benzil Sianida 142,3177 0,99 1012,50 1002,3750 Air 1,4376 0,01 995,68 9,9568 Total 143,7552 1,00 1012,3318

  Perhitungan: 143,7522kg /jam x15 hari x 24 jam/hari

  a. Volume larutan, V =

  l

  3

  1012,3318 kg/m

  

3

  = 51,1215 m Faktor kelonggaran = 10 %

  3 Volume tangki, V = (1 + 0,1) . 51,1215 m t

  

3

  = 56,2336 m

  V l

51 , 1215

  Fraksi terisi =

    , 9091

  V t

56 , 2336

  Dari tabel 10.59 pada buku Perry, Chemical Engineering Handbook edisi 8 diperoleh untuk fraksi volum 0,9091 maka H/D = 0,8535 b. Diameter dan tinggi shell

  Volume tangki (V) V = Vs Kapasitas shell dengan H/D = 0,8535

  = 2 arc cos (1-2H/D) θ

  o

  = 2 arc cos (1-2.0,8535) = 269,9827 = 4,7122 rad θ

1 D

  desain

   x g x ZL = 1.012,3318 kg/m

  3

  x 9,8 m/det

  2

  x 2,5367 m = 25.165,8316 Pa = 25,1658 kPa

  Faktor kelonggaran = 10 % P operasi = 1 atm = 101,325 kPa Maka, P

  = (1,1) (P operasi + P hidrostatik) = 1,1 ( 101,325 + 25,1658) = 139,1399 kPa = 20,1806 psia = 5,4846 psig

  R = 1,4860 m = 58,5052 in H = 0 ,8535 x D = 2,5367 m = 99,8683 in L = 3 x D = 8,9162 m = 351,0310 in

  in in C n

  1,2818 ) 125 , .(

  10 0,6(5,4846 psig) ) psia)(0,90 (11.200 58,5062) ( (5,4846psi g)

  . 0,6P SE PR t 

  

  

   

  c. Tebal shell tangki Tinggi larutan dalam tangki = 2,5367 m Tekanan hidrostatik P =

  3 D = 2,9721 m = 117,0103 in

  Vs = Vo (V/Vo) Vs =

  2 

   

 

    

  

  

sin

  2

  4

  L

  = 2,1420 D

  Vs = 0,7140 D

  2 L

  L/D = 3 Vs = 2,1420 D

  3

  56,2336 m

  3

  • Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade A - Allowable working Stress (S) : 11.200 psia (Walas,1988)
  • Joint efficiency (E) : 0,90 (Walas,1988)
  • Corossion allowance (C) : 0,125 in/tahun (Perry&Green,1999)
  • Umur alat : 10 tahun
  • temperatur cairan : 27

  • laju alir massa : 143,7522 kg/jam = 0,0880 lbm/s
  • densitas (ρ)
  • viskositas (µ) : 0,0409 cP = 0,00003 lbm/ft.s
  • tekanan masuk (P

  opt

  2 Laju alir volumetrik,

  

  F Q

  63,1999 bm/ft3 0,0880 lbm/s

   s ft

  / , 3 0014  s m /

  , 3 00004 

  Asumsi N

  Re

  > 2100, aliran turbulen Diameter optimum, D

  = 0,363 (Q)

  2

  0,45

  (ρ)

  0,13

  (Peters, et.al., 2004) = 0,363 x (0,00004)

  0,45

  x (1.012,3318)

  0,13

  = 0,0093 m = 0,3664 in

  Digunakan pipa dengan spsifikasi :

  t

  ) = 0,0007 ft

  ) : 14,696 psi = 2116,23628 lbf/ft

  2

  2

     

  Tebal shell standar yang digunakan = 1

  3/8

  in ( Brownel & Young, 1959)

  d. Tebal tutup tangki

  in in S P D

  6682 ,

  2 ) 125 , .(

  10 200 .

  11 4846 , 5 3 ,

  117 0103 , 3 , t 

  Tebal tutup standar yang digunakan adalah 2

  ) : 14,696 psi = 2116,23628 lbf/ft

  3/4

  in ( Brownel & Young, 1959)

  C.2 Pompa (P-01)

  Fungsi : Untuk memompa benzil sianida menuju heater (HE-01) Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi :

  o

  C

  : 1.012,3318 kg/m

  3

  = 63,1999 lbm/ft

  3

  1

  • tekanan keluar (P
  • Ukuran pipa nominal = 0,25 in
  • Schedule pipa = 40
  • Diameter dalam ( ID ) = 0,3640 in = 0,0303 ft = 0,0092 m
  • Diameter luar ( OD ) = 0,5400 in = 0,0450 ft = 0,0137 m
  • Luas penampang dalam (a

  • Bahan konstruksi = Commercial steel

3 Q , 0014 ft / s

  Kecepatan linear,

  v    1 , 9346 ft / s t

  2 a 0,0007ft

  . . 63,1999x 1 , 9346 , 0303  D v x

  Bilangan reynold, Re 135 . 090 , 7605

  N   

  0,00003  Asumsi N > 2100 sudah benar.

  Re

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk bahan pipa commercial steel

  • 5 diperoleh .

  ɛ = 4,6 x 10

  • 5

  / 0,0092 = 0,0050 ɛ/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk N = 135.090,7605 dan

  Re ɛ/D =

  0,0050, diperoleh f = 0,0085 Instalasi pipa :

  • Panjang pipa lurus, L = 1,6404 ft

  1

  • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 1 x 13 x 0,0303 ft

  2

  = 0,3943 ft

  o

  • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 2 x 30 x 0,0303 ft

  3

  = 1,8200 ft

  • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0303 ft

  4

  = 0,3337 ft

  • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0303 ft

  5

  = 1,6683 ft = 1,6404 + 0,3943 + 1,8200 + 0,3337 + 1,6683

  Panjang pipa total ( ∑L ) = 5,8567 ft.

  Faktor gesekan :

  2

  2 f v L 4 . . .

  4x(0,0085) ( 1 , 9346 ) ( 5 , 8567 ) x x

   F

   , 3818 

  2 .. g . D

  2 . ( 32 , 174 ) ( , 0303 ) x x c

  Tinggi pemompaan ,Δz = 1,6404 ft

  g

  ,   ft lbf lbm

  Static head z 1 , 6404 . / g c 2

   v Velocity head, g 2 . c

   P

  Perssure head

  , 

  2 gvP

  • Ws = z F

  g

  2 . g c c  = 1,6404 + 0 + 0 + 0,3818 = 2,0222 ft.lbf/lbm

  Efisiensi pompa = 80%  Ws Q  . .

  P

  Tenaga pompa, , 0004

   hp

  550 . ,

8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,005 hp.

  C.3 Heater Benzil Sianida (HE-01)

  Fungsi : Menaikkan temperatur sebelum masuk ke reaktor (R-01) Jenis : Double pipe heat exchanger Dipakai : Pipa 2

   1 ¼ in IPS, 15 ft Jumlah : 1 unit Fluida panas : Steam saturated Laju alir fluida masuk (W) : 8,2846 kg/jam = 18,2642 lb /jam

  m o o

  Temperatur masuk (T ) : 200 C = 392 F

  1 o o

  Temperatur keluar (T ) : 200 C = 392 F

  2 Fluida dingin : Benzil sianida 99% Laju alir fluida masuk (w) : 143,7552 kg/jam = 316,9206 lb /jam

  m o o

  Temperatur masuk (t ) : 27 C = 86 F

  1 o o

  Temperatur keluar (t ) : 90 C = 194 F

  2 R yang diizinkan : 0,003 D

  Perhitungan : (1) Neraca Panas

  Panas yang diserap (Q) : 16.078,3247 kJ/jam = 15.239,2515 Btu/jam (2) t = beda suhu sebenarnya

   Tabel LC.3 Data Suhu Heater (HE-01) o o o Fluida panas (

F) Keterangan Fluida dingin (

  F) Selisih (

  F)

  Temperatur yang T = 392 t = 194 = 198,0

  1 2 t

  2

  lebih tinggi Temperatur yang

  T = 392 t = 80,60 t = 311,4

  2

  1

  1

  lebih rendah T = 0 Selisih t = 113,4 = 113,4 -

  1 – T

  2 2 – t 1 t t

  1

  2  t   t 1 2 LMTD =  t 1 ln( )

   t 2 311 , 4  198 ,

  =

  311 ,

  4 ln( ) 198 , o o

  = 250,4355 F = 121,3530 F (3) Temperatur kalorik (T dan t )

  av av T  T 392  392 1 2 T =  = 392 F av

  2

  2 80 , 60  194 t  t 1 2

  t =  = 137,3

  av

  F

  2

2 Fluida panas : anulus Fluida dingin: pipa

  ( 4’) Luas aliran,

  Dari tabel 11 Kern, 1965 (4) ID = ft

  1,38  , 1150

  12 2,067 D   , 1723 ft

  2

  12

  2  D 2 a   0,0104 ft p

  1,66

  4 ft

  D   , 1383

  1

  12

  (5) Kecepatan massa

  2

  2  (D  D )

  2

  1

  dengan menggunakan persamaan 7.2

   a a

  4 2 (Kern, 1965)  ft 0,0083

  w Diameter ekivalen = De

   G p a p

  2

  2 (D D ) 

  2

  1 De  D lb 316,9206 m

1 G   30.527,075

  1

p

2 0,0104

   0,0761 ft jam  ft

  ( 5’) Kecepatan massa

  (6) Pada t = 137,3 F, diperoleh viskositas

  c W

  /ft, jam  = 0,1905 lb m

   G a a a

  (Estimasi dari Reid, dkk. 1987)

  18,2642 G 

  DG

  a

  p

  0,0083

   Re p

  μ

  lb (Kern, 1965) m 

  2 . 208 , 7168

  2 jam  ft

  , 1150  30.527,075

  1 Re 18 . 429 , 0562   p

  0,1905 (6 = 392

  F ’) Pada T c

  (7) Taksir J dan diperoleh

  H

  = 0,0387 lb /ft, jam (fig.15) 

  steam m

  J = 60

  H

  (Fig. 24, Kern, 1965)

  D G e a 

  Re

  a

  (8) Pada t = 137,3

  c F,

  μ c = 0,4197 Btu/(lb )( F)

  m 0,0761 2 . 208 , 7168 

  Re  a

  (Estimasi dari Reid, dkk. 1987)

  0,0387

  2

  k = 0,0002 Btu/(jam)(ft )( F/ft)

  4 . 343 , 7933 

  ( Estimasi Yokohama National University, 2011)

  1

  3

  c

     (9)

   

  k

   

  1

  1

  3

  3 c   1 , 7572  0,1905 

  

  

7 , 4999    

 

  0,0002

k

     

  (10 ) Dari persamaan 6.15 1 , 14

  1   k c

  3

   

      

  h =

  i J  

  ( o untuk condensing steam 10’ ) h

  H   D k    w

   

  2

  = 1500 Btu/(jam)(ft )(

  F)

  ,

  14  

  (Kern, 1965, hal. 204) 

    = 1

  Asumsi

   

  

   w

  , 0002 h = 60   7 , 4999 

  1

  i

  , 1150

  2

  = 0,7416 Btu/(jam)(ft )(

  F) (11) Koreksi h terhadap permukaan

  io

  Persamaan 6.5 Kern, 1965

  ID , 1150

  h = h 0,7416  

  i0 i OD , 1383

  2

  = 0,6165 Btu/(jam)(ft )(

  F) (12) Koefisien keseluruhan bersih (Clean Overall coefficient, U

  C )

  h h , 6165 1500  

  2 io o

  U , 6162 Btu/jam . ft . F    

  C

  h h , 6165 1500  

  io o

  (13) Koefisien keseluruhan desain

  1

  1

  1

  2

  (jam)(ft )( F)/Btu

    R   , 003 D U U 0,6162 D C

2 U = 0,6151 Btu/(jam)(ft )(

  F)

  D

  (14) Luas permukaan yang diperlukan Q = U  A   t

  D Q 15.239,251

  5

  2 Luas Penampang, A =   98 , 9290 ft U   t 0,6151  250 , 4355 D

  Panjang yang diperlukan = 227 , 4230 ft 98,9290 

  , 435 Berarti diperlukan 8 pipa hairpin 15 ft yang disusun seri

  2 Luas sebenarnya = 2 x 8 x 15 x 0,435 = 104 ft

  Panjang pipa sebenarnya = 2 x 8 x 15 = 240 ft Q 15.239,251

  5

  2 U = , 5829 Btu/(jam)(ft )(

  F)  

  D

  A   t 104  250 , 4355

   U U , 6162  0,5829 C D

  2 R = (jam)(ft )( F)/Btu   , 0929

  D U  U , 6162  0,5829

  C D Pressure drop

  Fluida panas : anulus Fluida dingin : inner pipe

  ’

  (1 untuk pressure drop berbeda (1) Untuk Re =

  18 . 429 , 0562 aliran

  ’) D e

  p

  dengan heat transfer turbulen, jadi menggunakan persamaan

  ’

  D = (D )

  e

  2

  1

  • – D 3.47b, Kern, 1965 diperoleh : = (0,1723
  • – 0,1383) ft = 0,0339 ft

  , 264 f  , 0035  ,

  42 

  D G Re e a

  p

   Re

  a

  μ 0,264 f = 0,0035 +

  Re = 1.934,7188, aliran laminar

  a

  ,

  42 18.429,056

  2 Dengan menggunakan persamaan 3.46 f = 0,0078 Kern, 1965, diperoleh :

  Pada tc = 137,30 F diperoleh

  16 f 

  3

  (Merck, 2012) ρ = 63,3259 lb/ft

  DG2

  (2)

  4fGp L

  = 0,0083

   Fp = 2 2 g  D

  3

  = 0,4903 lb/ft (tabel 7) ρ steam

  = 0,0180 ft

  2 4fG L a

  Fa = 5 , 6820   2 0,0023  63 , 3259

  (2 ’)

  2 g  D (3) =

  P

  e p 144

  = 0,0079 psi

  G a 2 . 208 , 7168

  (3 fps

  

  ’) V =

  3600  3600  , 4903

  = 1,2513 fps

  2  

  V F

  8 i   '

    2 g  

  2  1,2513  8 , 1945 ft

       2 32 ,

  2   

    (5,6820 0,1945 ) , 4903

  = psi P

  a

  144 = 0,0200 psi Kesimpulan :

  1.500 h outside 0,9936 U 0,6162

  c

  U 0,6151

  D

  R hitungan 0,0929

  D

  R ditetapkan 0,0030

  D

  0,0200 0,0079 ∆P hitungan

  2

  10 ∆P ditetapkan

  

Rancangan 2 x 1 ¼ in IPS dapat diterima

C.4 Tangki Penyimpanan H

2 SO 4 (TK-02)

  Fungsi : menyimpan H SO untuk kebutuhan selama 10 hari

  2

  

4

Bentuk : silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup flat flanged

  Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade A Jumlah : 1 unit Temperatur : 30°C Tekanan : 1 atm = 14,696 psia

  

Tabel LC.4 Komposisi bahan pada Tangki Penyimpanan Asam Sulfat (TK-02)

F Fraksi Densitas ρ campuran Komponen

  3

  3 (kg/jam) Massa (kg/m ) (kg/m )

  Asam Sulfat 311,0633 0,98 1.826,10 1.789,5780 Air 6,3482 0,02 995,68 19,9136 Total 317,4115 1,00 1.809,4916 Perhitungan:

  a. Volume larutan, V

  2 L

  

  

sin

  2

  4

  2  L

  Vs = 0,7140 D

  L/D = 3 Vs = 2,1420 D

   

 

  3

  43,3095 m

  3

  = 2,1420 D

  3 D = 2,7858 m = 109,6770 in

  R = 1,3929 m = 54,8385 in H = 0 ,8535 x D = 2,3777 m = 93,6093 in L = 3 x D = 8,3574 m = 329,0310 in

  c. Tebal shell tangki Tinggi larutan dalam tangki = 2,3777 m Tekanan hidrostatik

    

  = 4,7122 rad Vs = Vo (V/Vo) Vs =

  l

  3

  = 3

  1.809,4916 kg/m jam/hari /jam 24 x hari x10 317,4115kg

  = 42,0995 m

  

3

Faktor kelonggaran = 10 %

  Volume tangki, V

  t

  = (1 + 0,1) . 42,0995 m

  = 46,3095 m

  o

  

3

Fraksi terisi = 9091 , 3095 ,

  46 0995 , 42

 

t l

  V V

  Dari tabel 10.59 pada buku Perry, Chemical Engineering Handbook edisi 8 diperoleh untuk fraksi volum 0,9091 maka H/D = 0,8535 b. Diameter dan tinggi shell

  Volume tangki (V) V = Vs Kapasitas shell dengan H/D = 0,8535 θ

  = 2 arc cos (1-2H/D) θ

  = 2 arc cos (1-2.0,8535) = 269,9827

1 D

  P =  x g x ZL

  3

  

2

  = 1012m,3318 kg/m x 9,8 m/det x 2,3777 m = 42.163,4706 Pa = 42,1635 kPa

  Faktor kelonggaran = 10 % P operasi = 1 atm = 101,325 kPa Maka, P = (1,1) (P operasi + P hidrostatik)

  desain

  = 1,1 ( 101,325 + 42,1635) = 157,8373 kPa = 22,8924 psia = 8,1964 psig

  • Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade A - Allowable working Stress (S) : 11.200 psia (Walas,1988)
  • Joint efficiency (E) : 0,90 (Walas,1988)
  • Corossion allowance (C) : 0,125 in/tahun (Perry&Green,1999)
  • Umur alat : 10 tahun

  PR t   n . C SE 0,6P 

  (8,1964psi

  g) ( 54,8385in)   10 .( , 125 in ) (11.200 psia)(0,90 ) ( 0,6 8,1964 psig)

     1,2946 in 3/8

  Tebal shell standar yang digunakan adalah 1 in ( Brownel & Young, 1959)

  d. Tebal tutup tangki

  , 3 ,

  

3

8 , 1964 P  t 109 , 6770 10 .( , 125 )

Dinin

  S 11 . 200  3 in

  Tebal tutup standar yang digunakan adalah 3 in ( Brownel & Young, 1959)

  C.5 Pompa (P-02)

  Fungsi : Untuk memompa asam sulfat ke mixer (M-01) Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi :

  o

  • temperatur cairan : 27 C - laju alir massa : 317,4115 kg/jam = 0,1944 lbm/s

  3

  3

  • viskositas (µ) : 18,6201 cP = 0,0125 lbm/ft.s

  : 1.809,4916 kg/m = 112,9666 lbm/ft densitas (ρ)

  = 0,0186 Pa.s

  2

  • tekanan masuk (P ) : 14,696 psi = 2116,23628 lbf/ft

  1

  2

  • tekanan keluar (P ) : 14,696 psi = 2116,23628 lbf/ft

  2

  0,1944 lbm/s

  F

  Laju alir volumetrik, Q   , 0017

  3 / , 00005 3 /  ft sm s

  112,9666 lbm/ft3 

  Asumsi N < 2100, aliran laminar

  Re

  Diameter optimum,

  0,40 0,20

  D = 0,133 (Q) (µ ) (Peters, et.al., 2004)

  opt f 0,40 0,20

  = 0,113 x (0,0005) x (0,0186) = 0,0011 m = 0,0445 in

  Digunakan pipa dengan spsifikasi :

  • Ukuran pipa nominal = 0,125 in
  • Schedule pipa = 40
  • Diameter dalam ( ID ) = 0,26900 in = 0,02242 ft = 0,006833 m
  • Diameter luar ( OD ) = 0,40500 in = 0,03375 ft = 0,010287 m

  2

  • Luas penampang dalam (a ) = 0,0004 ft

  t

  • Bahan konstruksi = Commercial steel

  , 0017 3 /

  Q ft s

  Kecepatan linear,

  4 , 3017 / v    ft s t

  0,0004 ft2

  a

  . . 112,9666x 4 , 3017 , 02242  D v x

  Re

  Bilangan reynold, N   870 , 6109

  

  0,0125  Asumsi N < 2100 sudah benar.

  Re

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk bahan pipa commercial steel

  • 5 diperoleh .

  ɛ = 4,6 x 10

  • 5

  / 0,0068 = 0,0067 ɛ/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk N = 870,6109 dan

  Re ɛ/D =

  0,0067, diperoleh f = 0,0184

  Instalasi pipa :

  • Panjang pipa lurus, L = 1,6404 ft

  1

  • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 1 x 13 x 0,0224 ft

  2

  = 0,2914 ft

  o

  • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 2 x 30 x 0,0224 ft = 1,3450 ft

  3

  • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0224 ft

  4

  = 0,2466 ft

  • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0224 ft

  5

  = 1,2329 ft = 1,6404 + 0,2914 + 1,3450 + 0,2466 + 1,2329

  Panjang pipa total ( ∑L ) = 4,7563 ft.

  Faktor gesekan :

  2

  2

  4 . f . v . L

  4x(0,0184) x ( 4 , 3017 ) x ( 4 , 7563 ) 

  F    4 , 4854

  2 .. g . D

  2 . x ( 32 , 174 ) x ( , 0224 ) c

  Tinggi pemompaan ,Δz = 1,6404 ft

  g Static head ,  z  1 , 6404 ft . lbf / lbm g c 2 v

   Velocity head,

  2 . g c

   P

  Perssure head

  , 

  2 gvP

  • Ws = z F
    •  2 .

  g gc c

  = 1,6404 + 0 + 0 + 4,4854

  = 6,1258 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80%

   Ws Q . . 

   Tenaga pompa, P , 027

   hp

  550 . ,

8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,005 hp.

  C.6 Mixer - 01 (M-01)

  Fungsi : Mengencerkan H SO 98% menjadi 19,0701%

  2

  4 Tipe : Tangki berpengaduk dengan tutup dan alas torispherical

  dengan jaket pendingin Bahan Konstruksi : High alloy steel SA 240 Grade 304 Jumlah : 1 unit

  Tabel LC.5 Komposisi Bahan pada Mixer (M-01)

  Laju alir Komponen % berat Densitas Densitas x % berat

  (kg/jam) 242,5380 0.4381 995,6800 436,2169

  H O

  2

  311,0633 0.5619 1.826,100 1.026,0682 H SO

  2

  4

  • Total 553,6013 1,0000 1.462,2851 Perhitungan Dimensi Pencampur : Waktu tinggal 1 jam

  553,6013kg /jam x1 jam

  3

  a. V = = 0,3786 m

  larutan

  3 1.426,2851 kg/m

  Faktor keamanan 15% = 0,15

  3

  3 Volume mixer = (1+0,15) x 0,3786 m = 0,4381 m

  V , 3786 l

   

  Fraksi terisi = , 8696

  V , 4381 t b. Diameter (D) dan Tinggi Mixer (H )

  M

  Direncanakan : Dari tabel 10.59 pada buku Perry, Chemical Engineering Handbook edisi 8 diperoleh untuk fraksi terisi 0,8696 maka H/Ds = 0,8119 Volume silinder, Vs : Kapasitas shell dengan Hs/D = 0,8119

  = 2 arc cos (1-2H/D) θ

  o

  = 2 arc cos (1-2.0,8119) = 257,1883 = 4,4888 rad θ Vs = Vo (V/Vo)

  

  2

  1 Vs = D L    sin    

  2 

  4

  2 Vs = 0,6830 D L

  L/D = 3

  3 Vs = 2,0490 D

  Volume tutup mixer, Vh Dari tabel 10.60 pada buku Perry, Chemical Engineering Handbook edisi 8 diperoleh untuk fraksi volum 0,8696 maka H/Dt = 0,7739 2 head torispherical, maka :

  

2

  3

  3

   

  Vh H H

  Vh =

  2 Vo 2 , 0778 D

  2 1 , 5 = 0,1353 D  

        Vo D D

    Volume mixer (V) = volume tutup dan alas + volume silinder

  3

  3

  3

  0,4354 m = 2,0490 D + 0,1353 D

  3

  3

  0,4354 m = 2,1843 D D = 0,5841 m = 22,9960 in R = ½ x 0,5841 m = 0,2921 m = 11,5000 in

  Maka : Tinggi cairan dalam shell = 0,8119 x D = 0,4743 m Tinggi cairan dalam tutup = 0,7739 x D = 0,4521 m Tinggi cairan dalam mixer = 0,4743 + (2 x 0,4521) = 1,3784 m Tinggi mixer (L) = 3 x D = 1,7524 m = 68,9928 in

  c. Tebal silinder (t ) dan tebal head (t )

  s h

  Tekanan rencana (P ) = 1 atm x 14,6960 psi/atm = 14,6960 psi

  o

  • P

  s

  Tinggi jaket = tinggi mixer = 1,7524 m = 68,9928 in Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter dalam jaket = 24,4960 in + (2 x 5 in)

  = 22,9960 in + (2 x 2,75 in) = 24,4960 in

  in ( Brownel & Young, 1959) Mengitung jaket pendingin Pendingin yang digunakan berupa air Air pendingin yang dibutuhkan sebanyak 1.011,8149 kg/jam Diameter luar mixer (d) = diameter dalam + (2 x tebal dinding)

  3/4

  = 2,5072 inci Tebal shell standar yang digunakan adalah 2

   

   x

  6

  , 11 3771

  ) 6 , )( 8 , 650 . 12 ( 50 ,

  = ) , 20 125 ( ) 3771 , 6 (

   

  CxA P SE PxR

  ) = ) ( 6 ,

  Efisiensi sambungan (E) = 0,8 (Brownell and Young, 1959) Faktor Korosi (C) = 0,125 in/tahun (Perry and Green, 1999) Umur alat (A) = 20 tahun Tebal silinder (t

  Tekanan hidrostatik (P

  2

  h

  ) = ρ g ZL = 1.462,2851 kg/ m

  3

  x 9,8 m/s

  2

  x 1,3784 m = 19.753.0151 N/m

  = 2,8649 psi Tekanan desain (P

  Stress yang diijinkan (S) = 12.650 psi (Brownell and Young, 1959)

  desain

  ) = P

  o

  h

  = 14,6960 psi +2,8649 psi = 17,5609 psi

  Faktor keamanan 20 %, maka tekanan desain = (1+0,2) x 17,5609 psi = 21,0731 psi = 6,3771 psig Dimana bahan konstruksi reaktor adalah High Alloy SA-240 grade 304 dengan data sebagai berikut :

  = 34,4960 in Luas perpindahan panas pada jaket :

  2

  2 A =

  = 36,8517 ft π . D . h = π . 34,4960 in . 68,9928 in = 5.306,7496 in

  Luas perpindahan panas yang diperlukan : Q = 54.800,7841 kJ/jam = 51.940,9172 Btu/jam

  o o

  T = 40 C = 80,6 F

  2 o o

  T = 27 C = 104 F

  1 Dari tabel 8, Kern, 1965 diperoleh UD = 250-500 2 o

  Diambil UD = 2500 Btu/jam. Ft . F

  51 . 940 , 9172

  2 A = = 8,8788 ft ( 250 )( 104 80 , 60 ) 

  Luas perpindahan panas jaket > luas yang dibutuhkan, maka rancangan jaket mixer sudah layak Tebal dinding jaket (t )

  ij

  Dimana bahan konstruksi mixer adalah High Alloy SA-240 grade 304 dengan data sebagai berikut : yang diijinkan (S) = 12.650 psi (Brownell and Young, 1959)

  Stress

  Efisiensi sambungan (E) = 0,8 (Brownell and Young, 1959) Faktor Korosi (C) = 0,125 in/tahun (Perry and Green, 1999) Umur alat (A) = 20 tahun

  PxR

  Tebal silinder (t ) = ( )  CxA

  s SE  ,

  6 P 6 , 3771 17 , 248

   = ( , 125 20 )

   x ( 12 . 650 )( , 8 ) , 6 ( 6 , 3771 )

   = 2,5108 inci

  3/4

  Tebal jaket standar yang digunakan adalah 2 in ( Brownel & Young, 1959)

  d. Perencanaan sistem pengaduk Jenis pengaduk : Turbin daun 6 datar J Jumlah baffle : 4 H Da Dd L Dt C W

  Untuk turbin standar (Tabel 3.4-1 Geankoplis, 1997) diperoleh : Da/Dt = 0,3 Da = 0,3 Dt = 0,3 x 0,5841 m = 0,1752 m W/Da = 1/5 W = 1/5 x Da = 1/5 x 0,1752 m = 0,0350 m Dd/Da = 2/3 Dd = 2/3 x Da = 2/3 x 0,1752 m = 0,1168 m H/Dt = 1 H = 0,5841 m L/Da = 1/4 L = 1/4 x Da = 1/4 x 0,1752 m = 0,0438 m C/Dt = 1/3 C = 1/3 Dt = 1/3 x 0,5841 m = 0,1947 m J/Dt = 1/12 J = 1/12 x Dt = 1/12 x 0,5841 m = 0,0487 m Dimana : Da = diameter impeller Dt = diameter tangki W = lebar blade pada turbin Dd = lebar disk H = tinggi tangki L = panjang blade pada turbin C = tinggi pengaduk terhadap dasar tangki J = lebar baffle

  = 9,1243 cp =0,0091 Pa.s Viskositas campuran (μ) Kecepatan pengadukan (N) = 1 putaran/detik

  2

  ( )( )( )

  DaN

  Bilangan Reynold (N ) =

  Re

  

  2

  ( , 1752 )( 1 . 462 , 2851 )( 1 ) =

  , 0086 = 4.920,9553

  3

  5 Daya pengaduk (P) .Da

  = Np.ρ.N Np diperoleh dari gambar 3.4-5 Geankoplis, 1977 untuk kurva 1 = 6,2

  3

  5 Daya pengaduk (P) = (4,8) . (1.462,2851) . (1 ).(0,1752 )

  = 1,4978 J/s = 0,0015 kW = 0,0020 hp Efisiensi motor pengaduk = 80 %

  , 0020 Maka, daya motor pengaduk = hp = 0,0025 hp

  ,

  8 C.7 Pompa (P-03) Fungsi : Untuk memompa benzil sianida dari HE-01 ke reaktor .

  Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercal steel Kondisi operasi :

  o

  • temperatur cairan : 90 C - laju alir massa : 143,7552 kg/jam = 0,0880 lbm/s

  3

  3

  • viskositas (µ) : 0,0827 cP = 0,0001 lbm/ft.s

  : 1.014,1498 kg/m = 63,3134 lbm/ft densitas (ρ)

  = 0,0001 Pa.s

  2

  • tekanan masuk (P ) : 14,696 psi = 2116,23628 lbf/ft

  1

  2

  • tekanan keluar (P ) : 14,696 psi = 2116,23628 lbf/ft

2 F 0,0880 lbm/s

  3

  3 Laju alir volumetrik,  Q   , 0014 ft / s  , 00004 m / s

  3

  63,3134 lbm/ft  Asumsi N >2100, aliran turbulen.

  Re

  Diameter optimum,

  0,45 0,13

  D = 0,363 (Q) (Peters, et.al., 2004)

  opt (ρ) 0,45 0,13

  = 0,363 x (0,00004) x (1.014,1498) = 0,0093 m = 0,3662 in

  Digunakan pipa dengan spsifikasi :

  • Ukuran pipa nominal = 0,25 in
  • Schedule pipa = 40
  • Diameter dalam ( ID ) = 0,3640 in = 0,0303 ft = 0,0092 m
  • Diameter luar ( OD ) = 0,5400 in = 0,0450 ft = 0,0137 m

  2

  • Luas penampang dalam (a ) = 0,0007 ft

  t

  • Bahan konstruksi = Commercial steel

  3

  , 0014 /

  Q ft s

  Kecepatan linear,

  1 , 9312 / v    ft s t

  2 a 0,0007 ft

  . . 63,3134 x 1 , 9312 , 0303  D v x

  Re

  Bilangan reynold, N  

  66 . 717 , 3343 

  0,0001  Asumsi N >2100 sudah benar.

  Re

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk bahan pipa commercial steel

  • 5 diperoleh .

  ɛ = 4,6 x 10

  • 5 / 0,0092 = 0,0050.

  ɛ/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk N = 66.717,3343 dan

  Re ɛ/D = 0,0050, diperoleh f = 0,008.

  Instalasi pipa :

  • Panjang pipa lurus, L = 10 ft

  1

  • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 1 x 13 x 0,0303 ft

  2

  = 0,3943 ft

  o

  • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 2 x 30 x 0,0303 ft = 1,8200 ft

  3

  • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0303 ft

  4

  = 0,3337 ft

  • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0303 ft

  5

  = 1,6683 ft = 10 + 0,3943 + 1,8200 + 0,3337 + 1,6683

  Panjang pipa total ( ∑L ) = 14,2163 ft.

  Faktor gesekan :

  2

  2 f v L 4 . . .

  4x(0 , 0080 ) (

1 , 9312 ) ( 14,2163 )

x x

   F

   , 8692 

  2 .. g . D

  2 . ( 32 , 174 ) ( , 0303 ) x x c

  Tinggi pemompaan ,Δz = 15 ft

  g

  ,   ft lbf lbm

  Static head z 15 . / g c 2

   v Velocity head, g 2 . c

   P

  Perssure head

  , 

  2 gvP

  • Ws = z F

  g

  2 . g c c  = 15 + 0 + 0 + 0,8692 = 15,8692 ft.lbf/lbm

  Efisiensi pompa = 80%  Ws Q

  . . 

  P

  Tenaga pompa, , 0032

   hp

  550 . ,

8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,005 hp.

  C.8 Pompa (P-04)

  Fungsi : Untuk memompa larutan asam sulfat dari mixer (M-01) ke reaktor (R-01) Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercal steel Kondisi operasi :

  o

  • temperatur cairan : 90 C - laju alir massa : 317,4115 kg/jam = 0,1944 lbm/s

  3

  3

  • : 1.349,5588 kg/m = 84,2530 lbm/ft densitas (ρ)
  • viskositas (µ) : 3,7303 cP = 0,0025 lbm/ft.s

  = 0,0037 Pa.s

  2

  • tekanan masuk (P ) : 14,696 psi = 2116,23628 lbf/ft

  1

  2

  • tekanan keluar (P ) : 14,696 psi = 2116,23628 lbf/ft

  2

  0,1944 lbm/s

  F

  3

  3 Laju alir volumetrik, Q  , 0023 /  , 0001 /

    ft s m s

  3

   84,2530 lbm/ft Asumsi 2100< N < 4100, aliran transisi.

  Re

  Diameter optimum,

  0,45 0,13

  D = 0,363 (Q) (Peters, et.al., 2004)

  opt (ρ) 0,45 0,13

  = 0,363 x (0,0001) x (1.349,5588) = 0,0121 m = 0,4773 in

  Digunakan pipa dengan spsifikasi :

  • Ukuran pipa nominal = 0,3750 in
  • Schedule pipa = 40
  • Diameter dalam ( ID ) = 0,4930 in = 0,0411 ft = 0,0125 m
  • Diameter luar ( OD ) = 0,6750 in = 0,0562 ft = 0,0171 m

  2

  • Luas penampang dalam (a ) = 0,0013 ft

  t

  • Bahan konstruksi = Commercial steel

  3

  , 0023 /

  Q ft s

  Kecepatan linear,

  1 , 7347 / v    ft s t

  2 a 0,0013 ft

  . . 84,2530 x 1 , 7347 , 0411  D v x

  Bilangan reynold, Re

  2 . 395 , 3060 N   

  0,0025  Asumsi N >2100 sudah benar.

  Re

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk bahan pipa commercial steel

  • 5 diperoleh .

  ɛ = 4,6 x 10

  • 5 / 0,0125 = 0,0037.

  ɛ/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk N = 2.395,3060 dan

  Re

  ɛ/D = 0,0037, diperoleh f = 0,0067.

  Instalasi pipa :

  • Panjang pipa lurus, L = 10 ft

  1

  • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)
  • 2 buah standar elbow 90

  • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22
  • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

  Perssure head

  2 x x x x

    4778 ,

  Tinggi pemompaan ,Δz = 15 ft

  Static head

  , lbm lbf ft

  g g c / .

   15 z  Velocity head, .

  2 2   c g v

  , 

  ) 0411 , ( ) 174 , . 32 ( 2 ) 15,7105 ( ) 7347 ,

  P

  

  g g  z

  g v

  .

  2

  2

  

  ) 1 ( 0067 , 4x(0

  

  P

  4

  L

  2

  = 1 x 13 x 0,0411 ft = 0,5341 ft

  o

  ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980) L

  3

  = 2 x 30 x 0,0411 ft = 2,4650 ft

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L

  = 0,5 x 22 x 0,0411 ft = 0,4519 ft

  2 

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L

  5

  = 1,0 x 55 x 0,0411 ft = 2,2596 ft

  Panjang pipa total ( ∑L ) = 10 + 0,5341 + 2,4650 + 0,4519 + 2,2596 = 15,7105 ft.

  Faktor gesekan :

  D g L v f F c . ..

  2 . . .

  4

  • c
    • Ws = c

  • F = 15 + 0 + 0 + 0,4778 = 15,4778 ft.lbf/lbm
Efisiensi pompa = 80%  Ws Q  . .

  P

  Tenaga pompa, , 0068

   hp

  550 . ,

8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,05 hp.

  C.9 Reaktor Hidrolisis (R-01)

  Fungsi : Tempat terjadinya reaksi membentuk asam fenil asetat Tipe : Reaktor alir berpengaduk dengan tutup dan alas torispherical Bahan Konstruksi : High alloy steel SA 240 Grade 304 Jumlah : 3 unit

  o

  Temperatur : 90 C Tekanan : 1 atm Untuk reaksi ini diambil asumsi sebagai berikut :

  1. Reaksi berlangsung dalam keadaan isotermal

  2. Semua komponen teraduk sempurna

  3. Komposisi keluar reaktor sama dengan komposisi dalam reaktor

  4. Reaktor dilengkapi dengan pengaduk agar suhu, tekanan dan komposisi dalam reaktor selalu sama

  5. Bahan reaktor dipilih High Alloy SA-240 grade 304 karena larutan bersifat korosif

  6. Untuk mengurangi gaya berat dan mempertinggi tingkat turbulensi dipasang

  baffle agar vortex tidak terjadi selama pengadukan

  7. Agar suhu reaktor tetap maka dilengkapi dengan koil pendingin Reaksi pembentukan asam fenil asetat memerlukan waktu 3 jam (180 menit), agar terjadi proses kontinu direncanakan proses ini dilakukan dalam 3 reaktor. Data perhitungan : a. Volume reaktor (V )

  R Tabel LC.6 Komposisi Umpan Masuk Reaktor Hidrolisis

  Laju alir Komponen % berat Densitas Densitas x % berat

  (kg/jam) 142,3177 0.2041 1.012,3318 206,5983

  C H CH CN

  6

  5

  2

  243,9747 0.3499 995,6800 348,3464 H O

  2

  311,0633 0.4461 1.809,4916 807,1429 H SO

  2

  4

  • Total 697,3557 1,000 1.362,0876

  Tabel LC.7 Komposisi Umpan Keluar Reaktor Hidrolisis

  Laju alir Komponen % berat Densitas Densitas x % berat

  (kg/jam) 28,4635 0,0408 991,1111 40,4541

  C H CH CN

  6

  5

  2

  208,9495 0,2996 965,3400 289,2497 H O

  2

  215,7426 0,3094 1.795,3000 555,4234 H SO

  2

  4

  132,3196 0,1897 1.055,7598 200,3274 C H CH COOH

  6

  5

  2

  111,8715 0,1604 1.780,0000 285,5556 NH HSO

  4

  4

  697,3467 1,0000 1.371,0103

  • Total 697 , 3557

  3 V = = 0,5120 m /jam o

  1 . 362 , 0876 Dalam hal ini terjadi perubahan densitas (ρ) karena perubahan jumlah mol selama reaksi, yaitu :

  

3

  ρ campuran masuk = 1.362,0876 kg/ m

  

3

  ρ campuran keluar = 1.371,0103 kg/ m Perubahan densitas sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Harga faktor volume (ε) = 0 Reaktor dirancang dengan space time

  (τ) yaitu 3 jam

  V

  = τ

  V V

  = τ x V o

  3

  3

  = 3 jam x 0,5120 m /jam = 1,5359 m Faktor keamanan 15% = 0,15

  3

  3 Volume reaktor = (1+0,15) x 1,5359 m = 1,7663 m

  V 1 , 5359 l

    , 8986

  Fraksi volum =

  V 1 , 7663 t

  b. Diameter (D) dan Tinggi Reaktor (H )

  R

  Direncanakan : Dari tabel 10.59 pada buku Perry, Chemical Engineering Handbook diperoleh untuk fraksi volum 0,8696 maka H/Ds = 0,8119 Tinggi cairan (H) : Diameter (Ds) = 0,8119  Volume silinder, Vs : Kapasitas shell dengan Hs/D = 0,8119

  = 2 arc cos (1-2H/D) θ

  o

  = 2 arc cos (1-2.0,8119) = 257,1883 = 4,4888 rad θ Vs = Vo (V/Vo)

  

  2

1 Vs = D L   sin 

     

  2 

  4

  2 Vs = 0,6830 D L

  L/D = 3

  3 Vs = 2,0490 D

   Volume tutup reaktor, Vh Dari tabel 10.60 pada buku Perry, Chemical Engineering Handbook diperoleh untuk fraksi volum 0,8696 maka H/Dt = 0,7739 2 head torispherical, maka :

  

2

  3

  3

   

  Vh H H

  Vh =

  2 2 , 0778

  2 1 , 5 = 0,1353 D

  VoD       

  Vo D D

    Volume reaktor (V ) = volume tutup dan alas + volume silinder

  R

  3

  3

  3

  1,7663 m = 2,0490 D + 0,1353 D

  3

  3

  1,7663 m = 2,1843 D D = 0,9317 m = 36,6791 in R = ½ x 0,9317 m = 0,4658 m = 18,3395 in

  • r
  • r

   c c

  B

  =  B Bo

   c c

  =

  3 7970 , , 22 4449

  26 

  = 1,2159 kmol/ m

  3

  .jam Komponen : Asam Sulfat = C

  C

  =  C Co

  =

  3

  3 3246 , , 4 1947 6 

  = 0,6234 kmol/ m

  3

  .jam Komponen : Asam Fenil Asetat = D

  D

  =  D Do

  c c

  =

  3 9107 , 1 

  = - 0,6369 kmol/ m

  3

  .jam Komponen : Air = B

  = 0,6317 kmol/ m

  .jam = Komponen : Ammonium Bisulfat = E

  = konsentrasi awal (kmol/m

  Maka : Tinggi cairan dalam shell = 0,8119 x D = 0,6565 m Tinggi cairan dalam tutup = 0,7739 x D = 0,6258 m Tinggi cairan dalam reaktor = 0,6565 + (2 x 0,6258) = 1,9081 m Tinggi reaktor (L) = 3 x D = 2,4259 m = 95,5074 in

  Kecepatan reaksi untuk masing-masing komponen yaitu :

  i

  = 

   ci c io

  Dimana : -r

  i

  = kecepatan reaksi (kmol/m

  

3

  .jam) c

  io

  

3

  2 

  ) c

  i

  = konsentrasi akhir (kmol/m

  3

  ) τ = space time (jam)

  Komponen : Benzil Sianida = A

  A

  =  A Ao

   c c

  =

  3 . 3728 4777 ,

  • r
  • r
  • r

  cc Eo E

  • r =

  E

  

   1 , 9107

  3

  = = - 0,6369 kmol/ m .jam

  3

  c. Tebal silinder (t ) dan tebal head (t )

  s h

  Tekanan rencana (P ) = 1 atm x 14,6960 psi/atm = 14,6960 psi

  o

  3

  2 Tekanan hidrostatik (P ) x 9,8 m/s x 1,9081 m h = ρ g ZL = 1.362,0876 kg/ m

  2

  = 25.470,5539 N/m = 3,6942 psi Tekanan desain (P ) = P + P = 14,6960 psi +3,6942 psi

  desain o h

  = 18,3902 psi Faktor keamanan 20 %, maka tekanan desain = (1+0,2) x 18,3902 psi = 22,0682 psi = 7,3722 psig Dimana bahan konstruksi reaktor adalah High Alloy SA-240 grade 304 dengan data sebagai berikut : yang diijinkan (S) = 12.650 psi (Brownell and Young, 1959)

  Stress

  Efisiensi sambungan (E) = 0,8 (Brownell and Young, 1959) Faktor Korosi (C) = 0,125 in/tahun (Perry and Green, 1999) Umur alat (A) = 20 tahun

  PxR

  Tebal silinder (t ) = ( )  CxA

  s SE  ,

  6 P 7 , 3722  18 , 3395

  = ( , 125 20 )  x

  ( 12 . 650 )( , 8 )  , 6 ( 7 , 3722 ) = 2,5134 inci

  3/4

  Tebal shell standar yang digunakan adalah 2 in ( Brownel & Young, 1959) Gambar LC-1 Sketsa Tutup Reaktor

  Dari tabel 5.7 Brownell & Young, 1959 diperoleh : Perancangan head

  ID = 36,6791 in = 3,0566 ft OD = ID + (2 x ts) = 36,6791 + (2 x 2 ¾) = 42,1791 in t = 2 ¾ in icr = 8 ¼ in rc = 42 in

      1 rc

  1

42 M

  3

  3 1 , 3184      in 1 /

  4     4 icr

  4

  8     P r M  

  7 , 3722  42  1 , 3184 c t

  2 , 5202   nC   in

  2SE  0,2P  2  12 . 650  , 8    , 2  7 , 3722 

  Diambil tebal plat standar = 2 ¾ in dan dari tabel 5.8 Brownell & Young untuk th = 2 ¾ didapatkan sf = 1 ½ - 4 ½ in, dipilih 3 in a = ID/2 = 36,6791/2 = 18,3395 in AB = a-icr = 18,3395 = 29,8569 in

  • – 8 ¼ BC = rc = 42 = 33,8750 in
  • – icr – 8 ¼

  2

  2

  b = rc - = 9,7017 in

      BCAB

  2

2 AC = = 51,7017 in

      BCAB

  OA = th + b + sf = 15,2219 in

  d. Perhitungan tebal isolasi reaktor

  o

  Direncanakan lapisan bata Sil-o-cel dengan konduktivitas termal 0,08 Btu/ft-jam- F

  o o

  Ts = 60 C = 140 F

  o o

  T udara = 30 C = 86 F

  

o

  Tf = 0,5 (Ts + T udara) = 113 F

  o

  = Ts F ΔT – Tudara = 54

  o

  = 1/Tf = 0,0017 R β

  o

  dengan : Tf = suhu lapisan film (

  F)

  o

  = koefisien muai volume ( R) β o

  Sifat-sifat udara pada Tf = 113 F dari tabel A.3-3 Geankoplis, 1997 = 0,0695 lb/cuft

  ρf

  o

  Cpf = 0,2403 Btu/lb. F = 0,0467 lb/ft.jam

  μf

  o

  kf = 0,0159 Btu/jam.ft. F N = 0,7042

  Pr

  3

  2 N = L Gr .ρf2.g. β. ΔT/ μf

  Dimana : L = tinggi reaktor + tinggi bottom + tinggi head = l + 2 (b+sf) = 2,4259 m+ 2 (9,7017 in x 2,54/100 + 3 in x 2,54/100) = 3,0711 m = 10,0759 ft o o

  3

  2 10 , 0759 , 0659 /

32 ,

2 / 3600 , 0017

  54 ftlb cuftft sjamRF

  N =

  Gr , 0467 / . lb ft jam

  = 8,9080E + 10 N .N = (8,9080E + 10) x (0,7042) = 6,2730E + 10

  Gr Pr

  9 Dari tabel 4.72 Geankoplis, 1997 untuk N .N > 10 , maka : Gr Pr 1 /

  3 1 / 3 o

  h = ,

  18 ,

  18 54 , 6804 / . .

  

   T     Btu jam ft F

  dimana : h = koefisien perpindahan panas Perpindahan panas radiasi dapat diabaikan dengan anggapan suhu dinding isolasi

  o

  cukup rendah = 60 C

  ID = 3,0566 ft OD = 3,056 ft+ (2,75 in/12) = 3,2858 ft ri

  o o

  T1 = 90 C = 194 F

  o o

  ro Ts = 60 C = 140 F

  o

  Tf = 113 F Misal tebal isolasi Xis (ft)

  T T T Tu

  1 2 s

   Perpindahan panas karena konveksi Qs = h.π.(OD+2xis).L.ΔT = 0,6804 x 3,14 x 10,0759 x (140-113) x (3,2858 + 2Xis)

  = 1909,6402 + 1162,3271 Xis  Perpindahan panas karena konduksi melaluhi dinding reaktor dan isolasi

  T

  1  Ts Qk =

  1

  1

  2 ODODXis  ln ln 

  2

  2  kL

  IDkisL

  ID

  Dinding reaktor berupa stainless-steel, dari tabel 3 Kern diperoleh k = 26

  o

  Btu/jam.ft. F

  194 140

  2 3 ,

  14 10 , 0759      

  Qk =

  1 3 , 2858 1  3 , 2858 

  2 Xis  ln ln 

  26 3 , 0566 ,

  08 3 , 0566

  Perpindahan panas karena konveksi = konduksi, dengan cara trial and error nilai Xis dapat dicari :

  Tabel LC.8 Penentuan Nilai Xis

  Xis Qs Qk Qs-Qk 0,10522 2.031,9450 1031,9352

  0,0098≈0 Jadi: Xis = 0,1052 ft Qs ≈ Qk = 2.031,9450 Btu/jam Menghitung panas hilang sebelum dan sesudah isolasi : Reaktor sebelum diisolasi :

  o o

  T dinding (Tw) = 90 C = 194 F

  o o

  T udara = 30 C = 86 F

  o

  Tf = 0,5 (Tw + T udara) = 140 F

  o

  = Tw F ΔT – T udara = 108 Perpindahan panas konveksi dari dinding ke udara : Qc

  = h.π.(OD).L.ΔT

  o

  Sifat F dari tabel A.3-3 Geankoplis, 1997

  • – sifat udara pada Tf 140

  = 0,0663 lb/cuft ρf o

  Cpf = 0,2408 Btu/lb. F = 0,0484 lb/ft.jam

  μf

  o

  kf = 0,0166 Btu/jam.ft. F N = 0,7026

  Pr

  3

  2 N = L = 1,4419E+ 11 Gr .ρf2.g. β. ΔT/ μf

  N .N = (1,4419E+ 11) x (0,7026) = 1,0131E + 11

  Gr Pr

  9 Dari tabel 4.72 Geankoplis, 1997 untuk N .N > 10 , maka : Gr Pr 1 /

  3 1 /

  

3

o

  h = ,

  18 , 18 108 , 8572 / . .

     T     Btu jam ft F

  Qc = h.π.(OD).L.ΔT = 0,8572 x 3,14 x 3,2858 x 10,0759 x 108 = 9.632,7405 Btu/jam

  Panas yang hilang sebelum diisolasi (Qc) = 9.632,7405 Btu/jam

  ’

  Panas yang hilang setelah diisolasi (Qc ) = 2.031,9450 Btu/jam Persentase panas yang hilang setelah isolasi terhadap panas yang hilang sebelum diisolasi :

  ' Qc

  =  100 %  21 , 0942 % η

  Qc

  e. Perancangan Koil Pendingin Kebutuhan air pendingin (W) = 1.467,8985 kg/jam

  o

  3 Densitas air pendingin pada suhu 27

  C (ρ) = 996,5200 kg/m

  3

  /jam Kecepatan volumetris (Q) = W/ρ = 1,4730 m Untuk aliran pendingin dalam tabung koil batasan kecepatan = 15-30 m/s (Coulson, 1983), maka dipilih v = 15 m/s

  2 Luas permukaan aliran (A) = Q/v = 1,4730/15 = 2,7278 m

  4

  4 2 , 7278 A

  ID = = = 0,0059 m = 0,2321 in 

  3 ,

14 Dari tabel 11 Kern, 1983 diambil ukuran pipa standar :

  Tabel LC.9 Ukuran Pipa Koil Pendingin

  2

  2 NPS OD (in)

  ID (in) ) /ft) A’ (in a”(ft

  1/8 schedule 40 0,4050 0,2690 0,0580 0,1060 , 2690

  ID

  r = = 0,1345 in = 0,0034 m

  1 

  2

  2

  , 4050 OD

  r =  = 0,2025 in = 0,0051 m

  2

  2

2 A

  1 = 2.π.L.r

  1 A 2 = 2.π.L.r

2 Tebak L = 13,46 m

  2 A = 2 x 3,14 x 13,46 x 0,0034 = 0,2888 m 1 = 2.π.L.r

  1

  2 A = 2 x 3,14 x 13,46 x 0,0051 = 0,4348 m

  2

  2

  = 2.π.L.r

  , 4348 , 2888 AA

  2

  2

1 A = , 3568 m

  lm      , 4348 

  A

  2 ln ln  

    , 2888 A

   

  1  

  T T

  

  1

  2

  q = kA  (Geankoplis,1997) lm

  rr

  2

  1 o

  Dari Appendix A.3 k air pada 27 C = 0,6109 W/m.K 300 , 15 313 ,

  15  q = , 6109 , 3568

  1 . 640 , 6214 W    

  , 0034 , 0051 

  = -5.598,0529 Btu/jam= -5.906,2817 kJ/jam Tanda negatif menunjukkan aliran panas dari r pada OD ke r pada ID

  2

  1

  79 . 502 , 6738 /

  dQkJ jam

  Panjang koil = 13 , 4607 m   5 . 906 , 2817 / .

  qkJ jam m

  Panjang koil 13,4607 m ≈ 13,46 m (trial dapat diterima)

  f. Perencanaan sistem pengaduk Jenis pengaduk : Turbin daun 6 datar Jumlah baffle : 4

  J

Da

H Dd

  W C L

Dt

  Untuk turbin standar (Tabel 3.4-1 Geankoplis, 1997) diperoleh : Da/Dt = 0,3 Da = 0,3 Dt = 0,3 x 0,9317 m = 0,2795 m W/Da = 1/5 W = 1/5 x Da = 1/5 x 0,2795 m = 0,0559 m Dd/Da = 2/3 Dd = 2/3 x Da = 2/3 x 0,2795 m = 0,1863 m H/Dt = 1 H = 0,9317 m L/Da = 1/4 L = 1/4 x Da = 1/4 x 0,2795 m = 0,0699 m C/Dt = 1/3 C = 1/3 Dt = 1/3 x 0,9317 m = 0,3106 m J/Dt = 1/12 J = 1/12 x Dt = 1/12 x 0,9317 m = 0,0776 m Dimana : Da = diameter impeller Dt = diameter tangki W = lebar blade pada turbin Dd = lebar disk H = tinggi tangki L = panjang blade pada turbin

  C = tinggi pengaduk terhadap dasar tangki J = lebar baffle

  = 8,5941 cp =0,0086 Pa.s Viskositas campuran (μ) Kecepatan pengadukan (N) = 1 putaran/detik

  2 ( Da )( )( N )

   Bilangan Reynold (N ) =

  Re

  

  2

  ( , 2795 )( 1362 , 0876 )( 1 ) =

  , 0086 = 12.380,8612

  3

  5 Daya pengaduk (P) .Da

  = Np.ρ.N Np diperoleh dari gambar 3.4-5 Geankoplis, 1977 untuk kurva 1 = 4,8

  3

  5 Daya pengaduk (P) = (4,8) . (1.362,0976) . (1 ).(0,2795 )

  = 11,1511 J/s = 0,0112 kW = 0,0150 hp Efisiensi motor pengaduk = 80 %

  , 0150 Maka, daya motor pengaduk = hp = 0,0187 hp

  ,

  8 C.10 Pompa (P-05) Fungsi : Untuk memompa produk dari reaktor ke heater (HE-02).

  Jenis : Screw Pump Bahan konstruksi : Commercal steel Kondisi operasi :

  o

  • temperatur cairan : 90 C - laju alir massa : 697,3468 kg/jam = 0,4270 lbm/s

  3

  3

  • viskositas (µ) : 1,4150 cP = 0,0010 lbm/ft.s

  : 959,2190 kg/m = 59,8841 lbm/ft densitas (ρ)

  = 0,0014 Pa.s

  2

  • tekanan masuk (P ) : 14,696 psi = 2116,23628 lbf/ft

  1

  2

  • tekanan keluar (P ) : 14,696 psi = 2116,23628 lbf/ft

2 F 0,4270 lbm/s

  3

  3 Laju alir volumetrik, Q    , 0071 ft / s  , 0002 m / s

  3

  59,8841lbm /ft  Asumsi N >2100, aliran turbulen.

  Re Diameter optimum,

  0,45 0,13

  D = 0,363 (Q) (Peters, et.al., 2004)

  opt

  (ρ)

  0,45 0,13

  = 0,363 x (0,0002) x (959,2199) = 0,0193 m = 0,7587 in

  Digunakan pipa dengan spsifikasi :

  • Ukuran pipa nominal = 0,7500 in
  • Schedule pipa = 40
  • Diameter dalam ( ID ) = 0,8240 in = 0,0687 ft = 0,0209 m
  • Diameter luar ( OD ) = 1,0500 in = 0,0875 ft = 0,0267 m

  2

  • Luas penampang dalam (a ) = 0,0037 ft

  t

  • Bahan konstruksi = Commercial steel

  3

  , 0002 /

  Q ft s

  Kecepatan linear,

  1 , 9222 / v    ft s t

  2 a 0,0037 ft

  . . 59,8841 x 1 , 9222 , 0687  D v x

  Re

  Bilangan reynold, N  

  8 . 312 , 5869 

  0,0010  Asumsi N >2100 sudah benar.

  Re

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk bahan pipa commercial steel

  • 5 diperoleh .

  ɛ = 4,6 x 10

  • 5 / 0,0209 = 0,0022.

  ɛ/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk N = 8.312,5869dan

  Re ɛ/D = 0,0022, diperoleh f = 0,011.

  Instalasi pipa :

  • Panjang pipa lurus, L = 20 ft

  1

  • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 1 x 13 x 0,0687 ft

  2

  = 0,8927 ft

  o

  • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 2 x 30 x 0,0687 ft = 4,1200 ft

  3

  • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0687 ft

  4

  = 0,7553 ft

  • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0687 ft

  5

  = 3,7766 ft = 20 + 0,8927 + 4,1200 + 0,7553 + 3,7766

  Panjang pipa total ( ∑L ) = 29,5446 ft

  Faktor gesekan :

  2

  2

  4 . f . v . L

  4x(0 , 0110 ) x ( 1 , 9222 ) x ( 29,5446 ) 

  F    1 , 0870 g D 2 .. . 2 . x ( 32 , 174 ) x ( , 0687 ) c

  Tinggi pemompaan ,Δz = 10 ft

  g Static head ,  z  10 ft . lbf / lbm g c 2 v

   Velocity head,

  2 . g c

   P

  Perssure head

  , 

  2

   v P

  g

  • Ws =  z F + + + 2 . g

  gc c

  = 10 + 0 + 0 + 1,0870 = 10,0870 ft.lbf/lbm

  Efisiensi pompa = 80%  Ws Q

  . .  

  Tenaga pompa, P , 0108

   hp

  550 . ,

8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,05 hp.

  C.11 Heater (HE-02)

  Fungsi : Menaikkan temperatur keluaran reaktor sebelum masuk ke washing (W-01) Jenis : Double pipe heat exchanger Dipakai : Pipa 2

   1 ¼ in IPS, 12 ft Jumlah : 1 unit Fluida panas : Steam saturated Laju alir fluida masuk (W) : 38,8360 kg/jam = 85,6173 lb /jam

  m o o

  Temperatur masuk (T ) : 200 C = 392 F

  1 o o

  Temperatur keluar (T ) : 200 C = 392 F

2 Fluida dingin : Keluaran reaktor

  Laju alir fluida masuk (w) : 410,7355 kg/jam = 905,5015 lb /jam

  m o o

  Temperatur masuk (t ) : 27 C = 80,6 F

  1 o o

  Temperatur keluar (t ) : 137,5 C = 279,5 F

  2 R yang diizinkan : 0,003 D

  Perhitungan : (1) Neraca Panas

  Panas yang diserap (Q) : 75.371,0142 kJ/jam = 71.437,6568 Btu/jam (2)

  t = beda suhu sebenarnya

   Tabel LC.10 Data Suhu Heater (HE-02) o o o Fluida panas (

F) Keterangan Fluida dingin (

  F) Selisih (

  F)

  Temperatur yang T = 392 t = 279,5

  = 112,5

  1 2 t

  2

  lebih tinggi Temperatur yang

  T = 392 t = 80,60 = 311,40

  2 1 t

  1

  lebih rendah T = 0 Selisih t = 78,9649

  t t - = 78,9649

  1 – T

  2 2 – t

  1

  1

  2  t   t 1 2 LMTD =  t 1 ln( )

   t 2

  311 , 4000  232 , 4351

  =

  311 ,

  40 ln( ) 232 , 4351 o o

  = 269,9957 F = 132,2198 C (3) Temperatur kalorik (T dan t )

  av av T  T 392  392 1 2 T = = 392  F av

  2

  2  80 , 60  159 , 5649 t t 1 2

  t =  = 120,0825

  av

  F

  2

  2 Fluida panas : anulus Fluida dingin: pipa

  ( 4’) Luas aliran,

  (4) ID =

  1,38  , 1150 ft

  12 Dari tabel 11 Kern, 1965

  2 2,067 D

   2 D   , 1723 ft a   0,0104 ft p

  2

  12 4 1,66

  (5) Kecepatan massa

  ft D   , 1383

  1

  12

  dengan menggunakan persamaan 7.2

  2

  2  (D  D )

  2

  1

  (Kern, 1965)

   a a

  4

  2

  w

   ft 0,0083

  G  p a p

  Diameter ekivalen = De

  2

  2

  lb

  m

  (D D ) 905,5015 

  2

  1

    G 87.221,561

  5 De  p

  2 D 0,0104

   jam ft

  1  0,0761 ft

  (6) Pada t = 120,0825 F, diperoleh viskositas

  c

  ( 5’) Kecepatan massa

  /ft, jam (fig.14)  = 1,4520 lb

  m W G  a

  DG p

  a a Re

   p μ

   (Kern, 1965) 85,6173 G  a 0,0083

  , 1150 87.221,561

  5 

  Re   6 . 908 , 0438 p

  lb m 1,4520  10 . 353 , 8234

  2 jam  ft

  (7) Taksir J dan diperoleh

  H

  (6 = 392

  c F

  ’) Pada T J = 25

  H

  = 0,0387 lb /ft, jam (fig.15) 

  

steam m (Fig. 24, Kern, 1965)

  (8) Pada t = 120,0825 F,

  c c = 0,1 Btu/(lb )(

  F) (fig.2 Kern) 

  m

  D G e a 

  Re

  2 a

  k = 0,3718 Btu/(jam)(ft )( F/ft) (tabel 4 Kern) μ

  1

  3

  0,0761 10 . 353 , 8234 

  c

    

  Re  a (9)

   

  0,0387 k

   

  20 . 362 , 4425 

  1

  1

  3

  

  3 1 1,4520 c   

     1 , 5748       0,3718 k

     

  (10 ) Dari persamaan 6.15 1 , 14

  1   k c

  3

   

      

  h =

  i J  

  H   D k    w

    ,

  14

    

    Asumsi = 1

    

   w  , 3718

  ( untuk condensing steam

  o

  10’ ) h h = 25 1 , 5748

  1   

  

i

  2

  , 1150 = 1500 Btu/(jam)(ft )(

  F)

  2

  = 127,2783 Btu/(jam)(ft )(

  F) (Kern, 1965, hal. 204)

  (11) Koreksi h terhadap permukaan

  io

  Persamaan 6.5 Kern, 1965 , 1150

  ID

  h = h 127,2783

  i0 i  

  , 1383

  OD

  2

  = 105,8096 Btu/(jam)(ft )(

  F) (12) Koefisien Keseluruhan bersih (Clean Overall coefficient, U )

  C

   h h 105,8096  1.500

  2 io o

  U    98 , 8376 Btu/jam . ft .  F

  C

    h h 105,8096 1.500

  io o

  (13) Koefisien keseluruhan desain

  1

  1

  1

  2 R , 001 (jam)(ft )( F)/Btu    

  D U U 98,8376

  D C

2 U = 89,9475 Btu/(jam)(ft )(

  F)

  D

  (14) Luas permukaan yang diperlukan Q = U  A   t

  D

Q 71.437,656

  8

  2 Luas Penampang, A = 2 , 9416 ft   U   t 89,9475  269 , 9957

  D

  Panjang yang diperlukan = 6 , 7623 ft 2,9416 

  , 4350 Berarti diperlukan 1 pipa hairpin 12 ft yang disusun seri

  2 Luas sebenarnya = 1 x 2 x 12 x 0,435 = 5,2200 ft

  Panjang pipa sebenarnya = 1 x 2 x 12 = 12 ft Q 71.437,656

  8

  2 U =

  50 , 6874 Btu/(jam)(ft )(

  F)  

  D

  A   t 5,2200  269 , 9957

  2 C D

  U U 98 , 8376 50,6874  

  R = , 0096 (jam)(ft )( F)/Btu

    D U U

  98 , 8376 50,6874   C D

  Pressure drop

  Fluida panas : anulus Fluida dingin : inner pipe

  ’

  (1 untuk pressure drop berbeda (1) Untuk Re =

  6 . 908 , 0438 aliran e

  ’) D

  p

  dengan heat transfer turbulen, jadi menggunakan persamaan

  ’

  D = (D )

  e 2 – D

  1

  3.47b, Kern, 1965 diperoleh : = (0,1723

  • – 0,1383) ft = 0,0339 ft

  , 264   f , 0035

  ,

  42 D  G Re e a

  p

  Re 

  a

  μ 0,264 f = 0,0035 +

  Re = 9.069,4002, aliran turbulen

  a

  ,

  42 6.908,0438

  Dengan 3.47b, Kern, 1965 diperoleh : f = 0,0099 , 264 f  , 0035 

  Pada tc = 120,0825 F diperoleh ,

42 Re

  p

  3

  (Geankoplis,1997) ρ = 61,7130 lb/ft

  2

  0,264

  4fGp L

  f = 0,0035 + (2)

   Fp = 2

  ,

  42

  2 g D

   9.069,4002

  = 0,0099 ft f = 0,0092

  3 0,0099  61 , 7130

  = 0,4903 lb/ft (tabel 7) ρ steam

  (3) P =

   p 144

  2 4fG L a

   Fa = 

6 , 9803 = 0,0042 psi

  2

  (2

  2 g  D

  ’)

  e G a 10 . 353 , 8234

  (3  fps ’) V =

   3600  3600 , 4903

  = 5,8658 fps

  2  V

  Fi '

    2 g  

  2  5,8658  , 5343 ft

      2  32 ,

  2  

  (6,9803  0,5343 )  , 4903 = psi

  P a 144

  = 0,0256 psi Kesimpulan :

  1.500 105,8096

  

h outside

  U 98,8376

  c

  U 89,9475

  D

  R hitungan 0,0096

  D

  R ditetapkan 0,003

  D

  0,0256 0,0042 ∆P hitungan

  2

  10 ∆P ditetapkan

  

Rancangan 2 x 1 ¼ in IPS dapat diterima

C.12 Washing (W-01)

  Fungsi : Melarutkan pengotor-pengotor dan reaktan yang tidak bereaksi Bentuk : Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup flat flanged Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade A Jumlah : 1 unit

  Temperatur : 80° C Tekanan : 1 atm = 14,696 psia

    

  Volume tangki (V) V = Vs Kapasitas shell dengan H/D = 0,8119 θ

  = 2 arc cos (1-2H/D) θ

  = 2 arc cos (1-2.0,8119) = 257,1883

  o

  = 4,4888 rad Vs = Vo (V/Vo) Vs =

   

 

  

   Tabel LC.11 Komposisi bahan pada Washing (W-01) Komponen F (kg/jam) Fraksi Massa Densitas (kg/m

  

sin

  2

  4

  2 

  L

  Vs = 0,6830 D

  L/D = 3

  Dari tabel 10.59 pada buku Perry, Chemical Engineering Handbook diperoleh untuk fraksi volum 0,8696 maka H/D = 0,8119 b. Diameter dan tinggi shell

  V V

  1 2174 , 1   t l

  =

  3 ) ρ campuran (kg/m

  3 )

  Benzil Sianida 28,4635 0,0257 991,2500 25,4624 Asam Sulfat 215,7426 0,1947 1.794,5333 349,3940 Air 619,6851 0,5592 971,8300 543,4872 Asam Fenil Asetat 132,3196 0,1194 1.055,9004 126,0884 Ammonium Bisulfat 111,8715 0,1010 22.9569 2,3177 Total 1.108,0823 1,0000 1.046,7497

  Perhitungan:

  a. Volume larutan, V

  l

  3 1.046,7497 kg/m 1.108,0823 jam x1 kg/jam

  

3

Fraksi volum = 8696 , 0586 ,

  = 1,0586 m

  

3

Faktor kelonggaran = 15 %

  Volume tangki, V

  t

  = (1 + 0,15) . 1,0586 m

  3

  = 1,2174 m

1 D

2 L

3 Vs = 2,0490 D

  3

  3

  1,2174 m = 2,0490 D D = 0,8407 m = 33,0974 in R = 0,4203 m = 16,5487 in H = 0 ,8119 x D = 0,6825 m = 15,2701 in L = 3 x D = 2,5220 m = 99,2922 in

  c. Tebal shell tangki Tinggi larutan dalam tangki = 0,6825 m Tekanan hidrostatik P =

   x g x ZL

  3

  2

  = 1.046,7497 kg/m x 9,8 m/det x 0,6825 m = 7.001,0125 Pa = 7,0016 kPa

  Faktor kelonggaran = 10 % P operasi = 1 atm = 101,325 kPa Maka, P = (1,15) (P operasi + P hidrostatik)

  desain

  = 1,15 ( 101,325 + 7,0016) = 112,9233 kPa = 16,3782 psia = 1,6822 psig

  • Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade A - Allowable working stress (S) : 11.200 psia (Walas,1988)
  • Joint efficiency (E) : 0,90 (Walas,1988)
  • Corossion allowance (C) : 0,125 in/tahun (Perry&Green,1999)
  • Umur alat : 10 tahun

  PR t   n . C SE 0,6P 

  (1,6822psi

  g) ( 16,5487)   10 .( , 125 in ) (11.200 psia)(0,90 ) 0,6(1,6822 psig)

    1,2528 in 3/8

  Tebal shell standar yang digunakan = 1 in ( Brownel & Young, 1959)

  d. Tebal tutup tangki

  • temperatur cairan : 80
  • laju alir massa : 1.108,0823 kg/jam = 0,6786 lbm/s
  • densitas (ρ)
  • viskositas (µ) : 1,2347 cP = 0,0008 lbm/ft.s

  • tekanan masuk (P

  • tekanan keluar (P
  • Ukuran pipa nominal = 1 in
  • Schedule pipa = 40
  • Diameter dalam ( ID ) = 1,0490 in = 0,0874 ft = 0,0266 m
  • Diameter luar ( OD ) = 1,3150 in = 0,1096 ft = 0,0334 m
  • Luas penampang dalam (a

  F Q

  65,3486 lbm/ft 0,6786 lbm/s

  3

  

  s ft / 0104 ,

  3  s m

  / 0003 ,

  3 

  Asumsi N

  Re >2100, aliran turbulen.

  Diameter optimum, D

  = 0,363 (Q)

  opt

  0,45

  (ρ)

  0,13

  (Peters, et.al., 2004) = 0,363 x (0,0003)

  0,45

  x (1.046,7497)

  0,13

  = 0,0231 m = 0,9087 in

  Digunakan pipa dengan spsifikasi :

  t

  ) = 0,0060 ft

  

  ) : 14,696 psi = 2116,23628 lbf/ft

  2 Laju alir volumetrik,

  in ( Brownel & Young, 1959)

  in in S P D

  4722 ,

  1 ) 125 , .(

  10

200 .

  11 6822 , 1 3 ,

  0974 ,

  33 3 , t 

     

  Tebal tutup standar yang digunakan adalah 1

  1/2

  C.13 Pompa (P-07) Fungsi : Untuk memompa produk dari washing ke filter (F-01).

  2

  Jenis : Screw Pump Bahan konstruksi : Commercal steel Kondisi operasi :

  o

  C

  : 1.046,7497 kg/m

  3

  = 65,3468 lbm/ft

  3

  = 0,0012 Pa.s

  1

  ) : 14,696 psi = 2116,23628 lbf/ft

  2

  2

  • Bahan konstruksi = Commercial steel

  3

  , 0104 ft / s

  Q

  Kecepatan linear, v  

  2

  1 , 7307 ft / st

  0,0060 ft

  a

  . v . 65,3486 x 1 , 7307 x , 0874  D

  Bilangan reynold, Re

  N    11 . 915 , 4980

  0,0008  Asumsi N >2100 sudah benar.

  Re

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk bahan pipa commercial steel

  • 5 diperoleh .

  ɛ = 4,6 x 10

  • 5 / 0,0266 = 0,0017.

  ɛ/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk N = 11.915,4980 dan

  Re ɛ/D = 0,0017, diperoleh f = 0,0075.

  Instalasi pipa :

  • Panjang pipa lurus, L = 10 ft

  1

  • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 1 x 13 x 0,0874 ft

  2

  = 1,1364 ft

  o

  • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 2 x 30 x 0,0874 ft = 5,2449 ft

  3

  • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0874 ft

  4

  = 0,9616 ft

  • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0874 ft

  5

  = 4,8079 ft = 10 + 1,1364 + 5,2449 + 0,9616 + 4,8079

  Panjang pipa total ( ∑L ) = 22,1508 ft.

  Faktor gesekan :

  2

  2 f v L 4 . . .

  4x(0 , 0075 ) ( 1 , 7307 ) ( 22,1508 ) x x

   F

   , 3538 

  2 .. g . D

  2 . ( 32 , 174 ) ( , 0874 ) x x c

  Tinggi pemompaan ,Δz = 5 ft

  g

  ,   ft lbf lbm

  Static head z 5 . / g c 2

   v Velocity head, g 2 . c

   P

  Perssure head

  , 

  2 gvP

  • Ws = z F

  g

  2 . g c c  = 5 + 0 + 0 + 0,3538 = 5,3538 ft.lbf/lbm

  Efisiensi pompa = 80%  Ws . Q . 

  Tenaga pompa, P  

  , 0083 hp

  550 . ,

8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,05 hp.

  C.14 Filter Press dan Plate Frame (F-01)

  Fungsi : Memisahkan ampas ammonium bisulfat dari campurannya Jenis : Plate and frame filter press Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 A

  o

  Temperatur : 80 C Tekanan : 1 atm

  Tabel LC.12 Komponen Dalam Filtrat

  3 Komponen Laju Alir (kg/jam) % berat Densitas (kg/m )

  C H CH CN 28,2229 0,0286 991,2500

  6

  5

  2 H SO 213,9191 0,2166 1794,5333

  2

  4 H O 614,4472 0,6220 971,8300

  2 C H CH COOH 131,2012 0,1328 1055,9004

  6

  5

  2

  • Total 987,7904 1,0000 Laju alir filtrat = 987,7904 kg/jam Densitas filtrat : ρ campuran = (0,0286 x 991,2500) + (0,2166 x 1.794,5333) + (0,6220 x 971,8300)

  3

  • (0,1328 x 1.055,9004) = 1.161,7186 kg/m Volume filtrat hasil penyaringan :

  3 3/

  v = 987,7904 kg/jam/ 1.161,7186 kg/m = 0,8503 m jam Jumlah umpan yang harus ditangani = 1.108,0823 kg/jam

3 Densitas umpan 1.211,5604 kg/m

  Laju cake pada filter press dengan waktu tinggal 1 jam = 120,2920 kg/jam

3 Densitas cake = 1.736,7203 kg/m

  120 , 2920

  3/

  Volume cake pada filter press = = 0,0693 m jam 1 . 736 , 7203 Luas penyaringan efektif dihitung dengan menggunakan persamaan : L x A x (1-

  E) x ρs = ρ x { V + (E x L x A) x ( W/ (1-W)} (Foust, 1979) Dimana : L = tebal cake pada frame (m)

  2 A = luas penyaringan efektif (m )

  E = poros partikel Ρs =densitas solid Ρ =densitas filtrat W = fraksi massa cake dalam umpan

  3 V = volume filtrat hasil penyaringan (m )

  Direncanakan luas penyaringan efektif filter press untuk waktu proses 1 jam : W = laju alir massa cake/laju alir massa umpan

  120 , 2920 = = 0,1086 1 . 108 , 0823

  filtrat

  1 . 161 , 7186 

  Porositas partikel pada cake (E) =

  1

  1   

  campuran

  1 . 211 , 5604 

  = 0,0411 Tebal cake, L = < 200 mm (20 cm) (Ulrich, 1984) Tebal cake pada frame diasumsikan = 10 cm = 0,01 m

  2 Bila direncanakan setiap plate mempunyai luas 1 m maka luas efektif penyaringan =

  3 3 3/

  0,01 m x A x (1-0,0411) x 1.736,7203 kg/m = 1.161,7186 kg/m x {0,0693 m jam + (0,0411 x 0,01 x A) x (0,1086/(1-0,1086)}

2 A = 4,8489 m

  Jumlah plate yang dibutuhkan (n) = 4,8489/1 = 4,8489 buah Faktor keamanan = 10% Luas penyaringan efektif = 1,1 x 4,8489 = 5,3338 buah ≈ 6 buah

  C.15 Pompa (P-08)

  Fungsi : Untuk memompa produk dari filter tanpa garam Ammonium Bisulfat ke dekanter (D-01) Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi :

  o

  • temperatur cairan : 80 C - laju alir massa : 29.338,8810 kg/jam = 17,9668 lbm/s

  3

  3

  • viskositas (µ) : 1,3594 cP = 0,0009 lbm/ft.s

  : 1.161,7186 kg/m = 72,5261 lbm/ft densitas (ρ)

  = 0,0014 Pa.s

  2

  • tekanan masuk (P ) : 14,696 psi = 2116,23628 lbf/ft

  1

  2

  • tekanan keluar (P ) : 14,696 psi = 2116,23628 lbf/ft

  2

  17,9668 lbm/s

  F

  Laju alir volumetrik, Q   , 0083

  3 / , 0002 3 /  ft sm s

  75,5261 bm/ft3  Asumsi N > 2100, aliran turbulen.

  Re Diameter optimum,

  0,45 0,13

  D = 0,363 (Q) (Peters, et.al., 2004)

  opt

  (ρ)

  0,45 0,13

  = 0,363 x (0,0002) x (1.161,7186) = 0,0212 m = 0,8346 in

  Digunakan pipa dengan spsifikasi :

  • Ukuran pipa nominal = ¾ in
  • Schedule pipa = 40
  • Diameter dalam ( ID ) = 0,8240 in = 0,0687 ft = 0,0209 m
  • Diameter luar ( OD ) = 1,0500 in = 0,0875 ft = 0,0267 m

  2

  • Luas penampang dalam (a ) = 0,0037 ft

  t

  • Bahan konstruksi = Commercial steel

3 Q , 0083 ft / s

  Kecepatan linear,

  v    2 , 2481 ft / s t

  2 a

  0,0037 ft . . 75,5261x 2,2481 , 0687

   D v x Bilangan reynold, Re

  12 . 256 , 3431 N   

  0,0009  Asumsi N > 2100 sudah benar.

  Re

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk bahan pipa commercial steel

  • 5 diperoleh .

  ɛ = 4,6 x 10

  • 5

  / 0,0687 = 0,0022 ɛ/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk N = 78.523,9308 dan

  Re ɛ/D = 0,0022, diperoleh f = 0,0080.

  Instalasi pipa :

  • Panjang pipa lurus, L = 3,2808 ft

  1

  • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 1 x 13 x 0,0687 ft

  2

  = 0,8927 ft

  o

  • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 2 x 30 x 0,0687 ft

  3

  = 4,1200 ft

  • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0687 ft

  4

  = 0.7553 ft

  • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0687 ft

  5

  = 3,7766 ft = 3,2808 + 0,8927 + 4,1200 + 0,7553 + 3,7766

  Panjang pipa total ( ∑L ) = 12,8254 ft.

  Faktor gesekan :

  2

  2 f v L 4 . . .

  4x(0,0080) x ( 2 , 2481 ) x ( 12 , 8254 ) 

  F    , 4695

  2 .. g . D

  2 . ( 32 , 174 ) ( , 0687 ) x x c

  Tinggi pemompaan ,Δz = 9,8424 ft = 3 m

  g Static head ,  z  9 , 8424 ft . lbf / lbm g c 2 v

   Velocity head,

  2 . g c P

  

  Perssure head

  , 

  2 gvP

  • Ws = z F
    •  2 .

  g gc c

  = 9,8424 + 0 + 0 + 0,4695 = 10,3119 ft.lbf/lbm

  Efisiensi pompa = 80%  Ws . Q . 

  Tenaga pompa, P

   , 0142 hp

  550  ,

8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,05 hp.

  • temperatur cairan : 80
  • laju alir massa : 120,2920 kg/jam = 0,0737 lbm/s
  • densitas (ρ)
  • viskositas (µ) : 0,2110 cP = 0,0001 lbm/ft.s
  • tekanan masuk (P
  • tekanan keluar (P

  0,13

  Re >2100, aliran turbulen.

  Diameter optimum, D

  opt

  = 0,363 (Q)

  0,45

  (ρ)

  0,13

  (Peters, et.al., 2004) = 0,363 x (0,0003)

  0,45

  x (102,6083)

  = 0,0179 m = 0,7035 in

  3 

  Digunakan pipa dengan spsifikasi :

  t

  ) = 0,0030 ft

  2

  a Q v

  0,0030 ft / 0115 ,

  2

  3 s ft

   s ft

  / 8332 ,

  Asumsi N

  / 0003 ,

  

3

  ) : 14,696 psi = 2116,23628 lbf/ft

  C.16 Pompa (P-09)

  Fungsi : Untuk memompa produk garam ammonium bisulfat dari filter ke cooler (HE-03) Jenis : Pompa pneumatic diaphragm Bahan konstruksi : Commercal steel Kondisi operasi :

  o

  C

  : 102,6083 kg/m

  3

  = 6,4058 lbm/ft

  3

  = 0,0002 Pa.s

  1

  2

  3  s m

  2

  ) : 14,696 psi = 2116,23628 lbf/ft

  2 Laju alir volumetrik,

  

  F Q

   6,4058lbm/ ft

  0,0737lbm/ s

  3

   s ft

  / 0115 ,

  • Ukuran pipa nominal = 0,75 in
  • Schedule pipa = 80
  • Diameter dalam ( ID ) = 0,7420 in = 0,0618 ft = 0,0188 m
  • Diameter luar ( OD ) = 1,0500 in = 0,0875 ft = 0,0267 m
  • Luas penampang dalam (a
  • Bahan konstruksi = Commercial steel Kecepatan linear, t

  . v . 6.4058 x 3 , 8332 x , 0618  D

  Re

  Bilangan reynold, N  

  10 . 706 , 1610 

  0,0001  Asumsi N >2100 sudah benar.

  Re

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk bahan pipa commercial steel

  • 5 diperoleh .

  ɛ = 4,6 x 10

  • 5 / 0,0618 = 0,0024.

  ɛ/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk N = 10.706,1610 dan

  Re ɛ/D = 0,0024, diperoleh f = 0,0090.

  Instalasi pipa :

  • Panjang pipa lurus, L = 10 ft

  1

  • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 1 x 13 x 0,0618 ft

  2

  = 0,8038 ft

  o

  • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 2 x 30 x 0,0618 ft = 3,7100 ft

  3

  • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0618 ft

  4

  = 0,6802 ft

  • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0618 ft

  5

  = 3,4008 ft = 10 + 0,8038 + 3,7100 + 0,6802 + 3,4008

  Panjang pipa total ( ∑L ) = 18,5947 ft. Faktor gesekan :

  2

  2

  4 . f . v . L

  4x(0 , 0090 ) x ( 3 , 8332 ) x ( 18,5947 ) 

  F    2 , 4721

  2 .. g . D

  2 . x ( 32 , 174 ) x ( , 0618 ) c

  Tinggi pemompaan ,Δz = 0 ft

  g Static head ,  z  ft . lbf / lbm g c 2 v

   Velocity head,

  2 . g c

   P

  Perssure head

  , 

  2 v g   P

  • Ws = z F

   2 .

  g gc c

  = 0 + 0 + 0 + 2,4721 = 2,4721 ft.lbf/lbm

  Efisiensi pompa = 80%  Ws Q

  . .  

  Tenaga pompa, P , 0004

   hp

  550 . ,

8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,005 hp.

  C.17 Cooler Garam Ammonium Bisulfat dari Filter (HE-03)

  Fungsi : Menurunkan temperatur sebelum disimpan dalam G-01 Jenis : Double pipe heat exchanger Dipakai : Pipa 2

   1 ¼ in IPS, 12 ft Jumlah : 1 unit Fluida panas : Campuran dari garam Ammonium Bisulfat Laju alir fluida masuk (W) : 120,2920 kg/jam = 265,1939 lb /jam

  m o o

  Temperatur masuk (T ) : 80 C = 392 F

  1 o o

  Temperatur keluar (T ) : 30 C = 392 F

2 Fluida dingin : Air pendingin

  Laju alir fluida masuk (w) : 134,7585 kg/jam = 297,0867 lb /jam

  m o o

  Temperatur masuk (t ) : 27 C = 80,6 F

  1 o o

  Temperatur keluar (t ) : 40 C = 104 F

  2 R yang diizinkan : 0,003 D

F) Keterangan Fluida dingin ( o

  • – T
  • – t
    • t

  ) T

  av

  t

    = 131 F

  2 1  2 86 176

  =

  av

  av

  2 t t 2 1

  dan t

  av

  F (3) Temperatur kalorik (T

  o

  = 25,7116

  72 

  =

  

  2

104

60 , 80 

  Fluida dingin: pipa (4) ID =

  (5) Kecepatan massa dengan menggunakan persamaan 7.2 (Kern, 1965)

  

  2 D p a  

  4

  12 1,38  2 0,0104 ft

  , 1150 ft

  12 1,66

  Perhitungan : (1) Neraca Panas

  1383 ,

  2 D   ft

  12 2,067

  ft 1723 ,

  4’) Luas aliran, Dari tabel 11 Kern, 1965

  Fluida panas : anulus (

  = 92,3 F

  5

  72 ln( 4 ,

  5

  2

  1

  = 86 Temperatur yang lebih rendah t

  2

  = 72 T

  2

  = 104 t

  = 176 Temperatur yang lebih tinggi t

  ) 4 ,

  1

  T

  F)

  F) Selisih ( o

  Tabel LC.13 Data Suhu Cooler (HE-03) Fluida panas ( o

  t = beda suhu sebenarnya

  Panas yang diserap (Q) : 7.298,6403 kJ/jam = 6.917,7490 Btu/jam (2)

  = 80,60 t

  1

  = 5,4 T

  ) ln(

     =

   

  2 t t t t

  1

  2

  1

  = 66,6 LMTD =

  1

  1

  2

  = 23,4 t

  1

  2

  = 90 Selisih t

  2

2 T T

1 D  

1 D

  2 0,0083 4 )

  2

  2 ft jam m lb

  8 28.616,588 0,0104

  297,0867 p G

    

  (6) Pada t

  2 (D  

  2

  p a w p

  2

  Diameter ekivalen = De

  

   ft  

  2 (D a a

  2

  G 

1 D

  265,1939 a G

  1   

  1    

  3

  1 0,3300 2,0086 45 ,

  3

  1

  3991 ,

  

  k c

     

  3

     

  )( F/ft) (tabel 4 Kern) (9)

  2

  F) (fig.2 Kern) k = 0,33 Btu/(jam)(ft

  )(

  m

  = 92,3 F, c = 0,45 Btu/(lb

  c

  = 3,8 (Fig. 24, Kern, 1965) (8) Pada t

  H

  dan diperoleh J

     

  

 

k c

  (7) Taksir J

     

  0,0761 ft

  3   

  1 1150 , 33 , 8 ,

  = , 1 3991

  

i

  h

  = 1

   

  w

     

  (10 ) Dari persamaan 6.15 1 h

  14 ,

  Asumsi

    

  J

        w k c D k H

     

  1     

  3

  = 14 ,

  

i

  H

   

   

  . 644 0719 ,

  8’) Pada T c = 131 F, c = 0,3853 Btu/(lb

  = 11 (Fig. 24, Kern, 1965) (

  H

  J

  ( 7’) Taksir J H dan diperoleh

   

  Re 

  . 070 2658 , 32 0,0761 a

  3 0,6702

   

  )(

  a

  Re

  G e D

  /ft, jam μ a

  m

  = 0,6702 lb

  campuran

  F 

  ’) Pada T c = 131

   (6

  m

  F) (Reid, dkk. 1987, Perry. 1999) k = 0,0201 Btu/(jam)(ft

  Re 

   De

  1 2,0086 8 28.616,588 1150 , p

  . 638 4087 ,

   (Kern, 1965)

  

  DG p Re

  /ft, jam (fig.14) μ p

  m

  1 D )

  c

  ( 5’) Kecepatan massa

  2

  a a W a

  G 

  2 ft jam m lb

  . 070 2658 ,

  32 0,0083

  k c

     

  1   

  3

  )( F/ft) (9’)

  = 92,3 F, diperoleh viskositas  = 2,0086 lb

  2 1 = 15,2568 Btu/(jam)(ft )(

  F)

  1

  3

  3 c , 3853 0,6702

         2 , 3416       k 0,0201

     

  (11) Koreksi h terhadap permukaan

  io

  Persamaan 6.5 Kern, 1965

  ID , 1150

  (10 ) Dari persamaan 6.15 1 h = h 15,2568   , 14 i0 i

  OD , 1383

  1   k c  3 

      

  2

  h =

  o J  

  = 12,6834 Btu/(jam)(ft )(

  F)

  H   D k

  

    w

    ,

  14  

  

   

  Asumsi = 1

   

  

   w

  , 0201 h = 11 2 , 3416

  1

  o   

  , 0761

  2

  = 6,8034 Btu/(jam)(ft )(

  F) (12) Koefisien Keseluruhan bersih (Clean Overall coefficient, U )

  C

  h  h 12,6834 6,8034 

  io o

  2 U   

  4 , 4281 Btu/jam . ft .  F

  C

  h h 12,6834 6,8034  

  io o

  (13) Koefisien keseluruhan desain

  1

  1

  1

  2 R , 003 (jam)(ft )( F)/Btu    

  D U U 4,4281

  D C

2 U = 4,3071 Btu/(jam)(ft )(

  F)

  D

  (14) Luas permukaan yang diperlukan Q =

  U  A   t

  D

  Q 6.917,7490

  2 Luas Penampang, A =

  61 , 5669 ft  

  U t 4,3071 25 , 7116   

  D

  Panjang yang diperlukan = 61,5669  141 , 5332 ft , 4350

  Berarti diperlukan 6 pipa hairpin 12 ft yang disusun seri

  2 Luas sebenarnya = 2 x 6 x 12 x 0,435 = 62,6400 ft Panjang pipa sebenarnya = 2 x 6 x 12 = 144 ft Q 6.917,7490

  2 U =

  4 , 2952 Btu/(jam)(ft )(

  F)

  D  

  A t 62,6400 25 , 7116   

  U  U 4 , 4281 4,2952 

  C D

  2 R =   , 0070 (jam)(ft )( F)/Btu D

  U U 4 , 4281 4,2952  

  C D Pressure drop

  Fluida panas : anulus Fluida dingin : inner pipe

  ’

  (1 untuk pressure drop berbeda (1) Untuk ) Untuk Re =

  1 . 638 , 4087 aliran

  ’) D e

  p

  dengan heat transfer laminar, jadi menggunakan persamaan

  ’

  D = (D )

  e

  2

  1

  • – D 3.46, Kern, 1965 diperoleh : = (0,1723
  • – 0,1383) ft = 0,0339 ft

  16 f 

  DG

   

  D G e a 

  Re

  a

  f = 0,0153 μ

  Pada tc = 92,3 Re = 1.623,0640, aliran laminar F diperoleh

  a

  3

  (Geankoplis, 1997) jadi menggunakan persamaan 3.46, ρ = 62,0854 lb/ft 2 Kern, 1965 diperoleh :

  4fGp L  Fp = 2

  (2)

  2 g  D

  16 f 

  DG

   = 0,0195 ft f = 0,0099

  3 0,0195  62 , 0854

  = 6,5730 lb/ft (tabel 7) ρ campuran

  (3) = P

  p 144

  2

  4fG L

  a

  Fa = 4 , 7672  

  = 0,0084 psi

  2

  (2 2 g D ’) 

  e G 32 . 070 , 2658 a

  (3 fps

  

  ’) V =

  3600 3600 6 , 5730

    = 1,3553 fps

  2

  

  V

  6 F   i

  '

    2 g  

  2

   1,3553   6   , 1711 ft

   

  2 32 ,

  2 

   

  (4,7672 0,1711 ) 6 , 5730  

  = psi P

  a 144

  = 0,2254 psi Kesimpulan :

  6,8034 12,6834

  

h outside

  U 4,4281

  c

  U 4,3701

  D

  R hitungan 0,0070

  D

  R ditetapkan 0,0030

  D

  0,2254 0,0084 ∆P hitungan

  10

  10 ∆P ditetapkan

  

Rancangan 2 x 1 ¼ in IPS dapat diterima

C.18 Gudang Penyimpanan NH

4 HSO 4 (G-01)

  Fungsi : Tempat menyimpan NH HSO untuk kebutuhan 120 hari

  4

  4 Bentuk : Prisma segi empat beraturan

  Bahan konstruksi : Beton Kondisi penyimpanan : T = 30 C

  P = 1 atm

   Tabel LC.14 Komposisi bahan pada Gudang Penyimpanan (G-01) F Fraksi Densitas ρ campuran Komponen

  3

  3 (kg/jam) Massa (kg/m ) (kg/m )

  Benzil Sianida 0,2406 0,0020 1.012,5000 2,0251 Asam Sulfat 1,8236 0,0152 1.826,1000 27,6833 Air 5,2379 0,0435 995,6800 43,3551 Asam Fenil Asetat 1,1184 0,0093 1.080,9000 10,0495 Ammonium Bisulfat 111,8715 0,9300 1.780,0000 1.655,3991 Total 120,2920 1,0000 1.738,5122

  Lama penampungan = 120 hari = 120 x 24 jam = 2.880 jam Faktor keamanan = 50% Total jumlah masuk = 24 jam x 120,2920 kg/jam = 2.887,0080 kg

  1   f   W k

  Volume bak (Vb) = 

  

  1  , 5   2 . 887 , 0080

  3

  2 , 4909  m 1 . 738 , 5122

  = Gudang direncanakan berukuran : panjang (p) = lebar (l) = 1/2  tinggi (t)

  1

  1

  1

  3 Volume gudang (V) p l t t t t t       

  2

  2

  4

  3

  4  9 , 9637  2 , 1518 m Panjang gudang (p) = lebar gudang (l) = 0,5 x 2,1518 = 1,0759 m

  V x 3 Tinggi gudang (t) 

  C.19 Dekanter (D-01)

  Fungsi : Memisahkan komponen organik dengan non organik Tipe : Tangki silinder vertikal Bahan Konstruksi : Carbon steel SA 285 grade C Jumlah : 1 unit

  o

  Temperatur : 80 C Tekanan : 1 atm

  Tabel LC.15 Komposisi Umpan Dekanter

  3

  )  (kg/m  (cP)

  Fraksi Komponen F (kg/jam) berat

   komp  camp  komp xi.ln(  ) 28,2229 0,0286 991,2500 28,3218 0,0392 -0,0926

  C H CH CN

  6

  5

  2

  614,4472 0,6220 971,8300 604,5192 0,3565 -0,6416 H O

  2

  213,9191 0,2166 1.790,4444 387,7444 4,8000 0,3397 H SO

  2

  4

  131,2012 0,1328 1.055,9004 140,2477 0,7305 -0,0417 C H CH COOH

  6

  5

  2

  1,0000 1.160,8331 -0,4362 

  • 987,7904 μ campuran = exp (xi.ln(  )) = exp (-0,4362) = 0,6465 cp = 0,0006 kg/m.s Komposisi hasil : akan terbentuk dua fasa yaitu heavy phase dan light fase

  Tabel LC.16 Komposisi Heavy Phase (Solvent)

  3

  3

   camp (kg/m ) xi.ln(  ) Komponen F (kg/jam) Fraksi berat Q (m /s)

  H

  C H CH CN 3,0108 0,0036 8,4371E-07 3,5997 -0,0118

  6

  5

  2 H O 602,1582 0,7263 1,7211E-04 705,8338 -0,7491

  2 H SO 213,9191 0,2580 3,8188E-05 461,9679 0,4047

  2

  4 C H CH COOH 9,9958 0,0121 2,6296E-06 12,7304 -0,0038

  6

  5

  2

  829,0839 1,0000 1.160,8331 -0,3599  2,0878E-04

  = 0,6977 cp = 0,0007 kg/m.s μ campuran = exp (xi.ln(  )) = exp (-0,3599)

  3

  3 Q 2,0878E-04 x 35,3147 ft /s = 0,0074 ft /s =

  H Tabel LC.17 Komposisi Light Phase (Product)

  3

  3

   camp (kg/m ) xi.ln(  ) Komponen F (kg/jam) Fraksi berat Q (m /s)

  L

  C H CH CN 25,2122 0,1589 7,0652E-06 157,4703 -0,5147

  6

  5

  2 H O

  3,5125E-06 12,2889 0,0774 75,2507 -0,0799

  2 C H CH COOH 121,2053 0,7637 3,1886E-05 806,3994 -0,2399

  6

  5

  2

  4.713,8229 1,0000 1.039,1203 -0,8345 

  4,2463E-05 = 0,4341 cp = 0,0004 kg/m.s

  μ campuran = exp (xi.ln(  )) = exp (-0,8345)

  3

  3 Q = 4,2463E-05 x 35,3147 ft /s = 0,0015 ft L

  a. Cek fase terdispersi

  ,

  3

   

  Q   L L H .

  = ψ  

  Q   H H L  

  ,

  3

  4 , 2463 E

  05 1 . 039 , 1203  , 0007  

  =  

  2 , 0878 E

  04 1 . 184 , 1319  , 0004  

  = 0,2255 < 0,3 (fase ringan selalu terdispersi) (Walas, 1988)

  • – 1000 μm

  = area (luas antar muka) Untuk dekanter yang berbentuk silinder tegak : A

  = kecepatan fasa kontinu, dimana u

  c ≤ u d

  u

  c

  = L

  c

  /A

  i

  A

  i

  i = π r

  /s u

  2 A i

  = L

  c

  /u

  c

  = 0011 , 0002 ,

  = 0,1719 m

  2

  r =  I A

  4 =

   1719 , 4 

  c

  3

  Kecepatan pengendapan tetesan fase terdispersi d

  0007 ,

  d

  (diameter tetesan) dalam rentang 100

  (Walas, 1988) trial 1 : dd = 100 μm = 0,0001 m u

  d

  = H d c d

  d g

    

  18 ) (

  2

   =

  18 ) 0001 , )( 1319 , 184 .

  = 0,0002 m

  , 1 1203 039 . 1 ( 8 ,

  9

  2  

  = -0,0011 m/s = -1,1316 mm/s (light phase naik ke atas) Karena lajunya kecil, gunakan bejana silinder tegak Kecepatan fasa light (ringan) L

  c

  = laju volumetrik fasa kontinu (m

  3

  /s) =

  3600

  1 . 184 1319 ,

  1 829 0839 , 

  = 0,2340 m = 9,2111 inci D = 2 x r = 2 x 0,2340 = 0,4679 m = 18,4222 in Misal, H/D = 3 H = 3 x D = 3 x 0,4679 = 1,4038 m = 4,6055 ft Misalkan daerah dispersi 10% dari tinggi silinder = 0,1404 m Waktu tinggal tetesan dalam daerah dispersi , 1404

  m

  t =

  d

  , 0011 /

  m s

  = 124,0575 sekon = 2,0676 menit (yang direkomendasikan 2-5 menit)

  b. Periksa ukuran tetesan heavy phase yang dapat terbawa dengan light phase Kecepatan fase ringan (light phase) : 4 . 713 , 8229

  1

  1 =

    1 . 039 , 1203 3600 , 1719 = 0,0002 m/s

  1 /

  2  ud c 18   

  d =

  d   g      d c

    1 /

  2

   , 0002  18  , 0004  =

    9 , 8  1 . 184 , 1319  1 . 039 , 1203 

    = 0,00003 m = 28,5392 μm

  (28,5392 μm < 100 μm cukup memusakan)   vD

  N =

  Re

   1 . 039 , 1203 , 0002 , 4679  

  = , 0004

  = 276,4769 ( N < 5.000 sedikit masalah) (Walas, 1988)

  Re

  c. Rancangan perpipaan

  Cairan ringan Cairan berat Z1

  Z2 Z3

  Gambar LC-2 Sketsa Perpipaan Dekanter

  (Z -Z g + Z g

  1 3 ) ρ L 3 ρHg = Z 2 ρ H

  Z = (Z -Z ) + Z

  2

  1

3 L H

  3

  ) ρ /(ρ Dimana = densitas cairan ringan

  : ρ L = densitas cairan berat

  : ρ H Untuk meminimumkan entrainment oleh semburan cairan yang masuk ke bejana, kecepatan masuk ke dekanter harus < 1 m/s

   F Fas . sulfat benzyl F Fas . fenil air

  1

  3  

  Laju masuk = m /s

       3600

      as . sulfat benzyl air as . fenil

   

  3

  = 0,0003 m /s

  3

  2 Luas penampang pipa = (0,0003 m /s) / (1 m/s) = 0,0003 m 1 /

  2 , 0003

  4   

  Diameter pipa =

   

  

   

  = 0,0179 m = 0,7043 inci = 17,89 mm Dari Apependix A.5-1 Geankopis, 1997 dimensi dari pipa maka dipilih :

  Tabel LC.18 Dimensi Pipa Dekanter

  2 Noninal Pipe Size (NPS) (in) OD (in)

  ID (in) A (ft ) ¾ schedule 80 1,050 0,742 0,0030

  Misalkan interface terletak di tengah silinder dan cairan ringan keluar pada 90% dari tinggi silinder (bejana) : Z = 0,9 x 1,4038 m = 1,2634 m

1 Z = 0,5 x 1,4038 m = 0,7019 m

  3

   1 . 039 , 1203  Z = 1 , 2634 , 7019 , 7019

     

  2

    1 . 184 , 1319  

  = 1,1946 m

  d. Tebal silinder (t ) dan tebal head (t )

  s h

  Tekanan rencana (P ) = 1 atm = 101,3250 kPa

  o

  3

  2 Tekanan hidrostatik (P ) x 9,8 m/s x 1,4038 m h

  = ρ g H = 1.160,8331 kg/ m = 15.969,5653 Pa= 15,9696 kPa

  Tekanan desain (P ) = P + P = 101,3250 kpa +15,9696 kPa

  desain o h

  = 117,2946 kPa Faktor keamanan 20 %, maka tekanan desain = (1+0,2) x 117,2946 kPa

  = 140,7535 kPa = 20,4146 psia = 5,7186 psig Dimana bahan konstruksi reaktor adalah carbon steel SA 285 grade C dengan data sebagai berikut : Stress yang diijinkan (S) = 13.700 psi (Brownell and Young, 1959) Efisiensi sambungan (E) = 0,8 (Brownell and Young, 1959) Faktor Korosi (C) = 0,125 in/tahun (Perry and Green, 1999) Umur alat (A) = 10 tahun

  PxR

  Tebal silinder (t ) =  ( CxA )

  s

  ,

  6 SEP 5 , 7186 9 , 2111

   =  ( , 125 x 10 )

  ( 13 . 700 )( , 8 ) , 6 ( 5 , 7186 ) 

  3/8

  = 1,2548 in (dipilih tebal standar 1 in) Untuk head dekanter digunakan jenis flat flanged dished karena tekanan operasi yang rendah (atmosferis)

  ,

  3 P Tebal head (th) = + (CxA) (Walas, 1988)

  D S

  , 3  5 , 7186 = 18 , 4222 + (0,125 x 10) 13 . 700

  1/2

  = 1,4562 inci (dipilih tebal standar 1 inci) Gambar LC-3 Sketsa Tutup Dekanter

  1/2

  Untuk th = 1 in, berdasarkan tabel 5.4 Brownell & Young, 1959 diperoleh : sf = 1 ½ - 4 ½ in dipilih 3 in icr = 4 ½ in OD = ID + (2 x th) = 21,4222 in

  

   

  2 Volume dekanter total = H D

  

4

 

  3

  3

  = 8,5247 ft = 0,2414 m

  3

  3 Faktor kelonggaran 15 % = (1+0,15) x 0,2414 m = 0,3621 m

  FV = F/ρ

  987 , 7904 kg / jam

  3

  = = 0,8509 m /jam

  3 1 . 160 , 8331 kg / m

  

FV

  Waktu tinggal dalam dekanter =

  V

total

  3

  , 8509 m = =0,4255 jam = 25,5313 menit

  3

  , 3621 m / jam

  C.20 Pompa (P-10) Fungsi : Untuk memompa produk ringan dari dekanter ke HE-04.

  Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercal steel Kondisi operasi :

  o

  • temperatur cairan : 80 C - laju alir massa : 158,7064 kg/jam = 0,0972 lbm/s

  3

  3

  • viskositas (µ) : 0,5917 cP = 0,0004 lbm/ft.s

  : 1.039,1203 kg/m = 64,8723 lbm/ft densitas (ρ)

  = 0,0006 Pa.s

  2

  • tekanan masuk (P ) : 14,696 psi = 2116,23628 lbf/ft

  1

  2

  • tekanan keluar (P ) : 14,696 psi = 2116,23628 lbf/ft

  2

  0,0972lbm/ s

  F

  3

  3 Laju alir volumetrik, Q  , 0015 / , 00004 /

    ft sm s

  3

   64,8723lbm /ft Asumsi N >2100, aliran turbulen.

  Re

  Diameter optimum,

  0,45 0,13

  D = 0,363 (Q) (Peters, et.al., 2004)

  opt (ρ) 0,45 0,13

  = 0,363 x (0,00004) x (1.039,1203) = 0,0096 m

  • Ukuran pipa nominal = 0,3750 in
  • Schedule pipa = 80
  • Diameter dalam ( ID ) = 0,4230 in = 0,0352 ft = 0,0107 m
  • Diameter luar ( OD ) = 0,6750 in = 0,0562 ft = 0,0171 m
  • Luas penampang dalam (a
  • Bahan konstruksi = Commercial steel Kecepatan linear, t

  = 10 ft

  Re >2100 sudah benar.

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ɛ = 4,6 x 10

  ɛ/D = 4,6 x 10

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk N

  Re

  = 8.792,5705 dan ɛ/D = 0,0043, diperoleh f = 0,0090.

  Instalasi pipa :

  1

  L

  8 

  2

  = 1 x 13 x 0,0352 ft = 0,4582 ft

  o

  ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980) L

  3

  = 2 x 30 x 0,0352 ft = 2,1150 ft

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L

  4

  Asumsi N

  . 792 5705 ,

  = 0,5 x 22 x 0,0352 ft = 0,3877 ft

   s ft

  = 0,3799 in Digunakan pipa dengan spsifikasi :

  t

  ) = 0,0010 ft

  2

  a Q v

  0,0010 ft / 0015 ,

  2

  3 s ft

  / 5288 ,

  

  

1

  Bilangan reynold, 

   D v

  N . .

  Re

   0,0004

  , 5288 0352 , 65,8723 1 x

  x

  • 5 .
  • 5 / 0,0107 = 0,0043.
  • Panjang pipa lurus, L
  • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)
  • 2 buah standar elbow 90
  • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

  • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0352 ft

  5

  = 1,9387 ft = 10 + 0,4582 + 2,1150 + 0,3877 + 1,9387

  Panjang pipa total ( ∑L ) = 14,8997 ft.

  Faktor gesekan :

  2

  2 f v L 4 . . .

  4x(0 , 0090 ) (

1 , 5288 ) ( 14,8997 )

x x

   F

   , 5527 

  2 .. g . D

  2 . ( 32 , 174 ) ( , 0352 ) x x c

  Tinggi pemompaan ,Δz = 2 ft

  g

  ,   ft lbf lbm

  Static head z 2 . / g c 2

   v Velocity head, g 2 . c

   P

  Perssure head

  , 

  2 gvP

  • Ws = z F
    •  2 .

  g g c c

  = 2 + 0 + 0 + 0,5527 = 2,5527 ft.lbf/lbm

  Efisiensi pompa = 80%  Ws . Q . 

  P

  Tenaga pompa, , 0006 hp

  

  550 . ,

8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,005 hp.

  C.21 Preheater Umpan Destilasi (HE-04)

  Fungsi : Menaikkan temperatur sebelum masuk ke menara destilasi (MD-01) Jenis : Double pipe heat exchanger Dipakai : Pipa 2  1 ¼ in IPS, 12 ft

  Jumlah : 1 unit Fluida panas : Steam saturated Laju alir fluida masuk (W) : 30,9239 kg/jam = 68,1744 lb /jam

  m o o

  Temperatur masuk (T ) : 200 C = 392 F

  1 o o

  Temperatur keluar (T ) : 200 C = 392 F

2 Fluida dingin : campuran asam fenil asetat, benzil sianida dan air

  Laju alir fluida masuk (w) : 158,7064 kg/jam = 349,8819 lb /jam

  m o o

  Temperatur masuk (t ) : 80 C = 176 F

  1 o o

  Temperatur keluar (t ) : 196,85 C = 386,33 F

  2 R yang diizinkan : 0,003 D

  Perhitungan : (1) Neraca Panas

  Panas yang diserap (Q) : 60.015,5768 kJ/jam = 56.883,5675 Btu/jam (2)

  t = beda suhu sebenarnya

   Tabel LC.19 Data Suhu Heater (HE-04) o o o Fluida panas (

F) Keterangan Fluida dingin (

  F) Selisih (

  F)

  Temperatur yang T = 392 t = 386,33 = 5,67

  1 2 t

  2

  lebih tinggi Temperatur yang

  T = 392 t = 176 = 216

  2 1 t

  1

  lebih rendah T = 0 Selisih t = 210,33 = 210,33 -

  1 – T

  2 2 – t 1 t 1 t

  2  t   t 1 2 LMTD =  t 1 ln( )

   t 2

  216 5 ,

  67 

  = 216 ln( )

  5 ,

  67

  o

  = 57,7815 F (3) Temperatur kalorik (T dan t )

  av av 392  392 T  T 1 2 T = = 392  F av

  2

  2

  176 386 ,

  

33

t  t  1 2

  t = = 281,1650

   F av

  2

2 Fluida panas : anulus Fluida dingin: pipa

  ( 4’) Luas aliran,

  (4) ID =

  1,38  ft , 1150

  12 Dari tabel 11 Kern, 1965

  2 2,067  D 2

    ft D , 1723 a   0,0104 ft p

  2

  12 4 1,66

  (5) Kecepatan massa

  D , 1383 ft  

  1

  12

  dengan menggunakan persamaan 7.2

  2

  2   (D D )

  2

  1

  (Kern, 1965)

  a  a

  4

  2

  w

   0,0083 ft

   G p a p

  Diameter ekivalen = De

  2

  2

  lb 349,8819

  (D  D )

  m

  2

1 G 33.702,034

  4  

  De

  p

  2 0,0104

  D

  jam ft 

  1 0,0761 ft 

  (6) Pada t = 281,1650 F, diperoleh viskositas

  c

  ( 5’) Kecepatan massa

  /ft, jam  = 0,7469 lb

  m W G  (Reid, dkk. 1987 dan Kern.1965) a a a

  DG p 68,1744 Re  p

  G  μ a

   (Kern, 1965)

  0,0083 lb , 1150  33.702,034

  4 m 8 . 244 , 4251 Re 5 . 189 , 2039

     p

  2 0,7469 jam ft

   (7) Taksir J dan diperoleh

  H

  (6 = 392 F ’) Pada T c

  J = 18

  H

  = 0,0387 lb /ft, jam (fig.15)  steam m

  (Fig. 24, Kern, 1965) (8) Pada t = 281,1650

  F,

  c

  D  G e a Re  c = 0,4709 Btu/(lb )(

  F)

  a m

  μ

  2

  k = 0,0875 Btu/(jam)(ft )( F/ft) 0,0761 8 . 244 , 4251

   Re

   1 a

  0,0387

  3

  c

     (9)

    16 . 213 , 9749 

  k

   

  1

  1

  3

  3 c , 4709 0,7469

         1 , 5897       k 0,0875

     

  (10 ) Dari persamaan 6.15 1 , 14

  1   k c

  3       

  h =

  J i

    H   D k

  

     w  ,

  14  

  

   

  Asumsi = 1

   

  

   w

  ( o untuk condensing steam 10’ ) h

  , 0875

  2

  = 1500 Btu/(jam)(ft )(

  F) h =

  18 1 , 5897

  1   

  i

  , 1150 (Kern, 1965, hal. 204)

  2

  = 21,7838 Btu/(jam)(ft )(

  F) (11) Koreksi h terhadap permukaan

  io

  Persamaan 6.5 Kern, 1965 , 1150

  ID

  h = h 21,7838

  i0 i  

  , 1383

  OD

  2

  = 18,1094 Btu/(jam)(ft )(

  F) (12) Koefisien Keseluruhan bersih (Clean Overall coefficient, U )

  C

  h  h 18 , 1094 1500 

  io o

  2 U   

  17 , 8934 Btu/jam . ft .  F

  C

  h h 18 , 1094 1500  

  io o

  (13) Koefisien Keseluruhan desain

  1

  1

  1

  2   R   , 003 (jam)(ft )( F)/Btu

  D U U 17,8934

  D C

2 U = 16,9818 Btu/(jam)(ft )(

  F)

  D

  (14) Luas permukaan yang diperlukan Q =

  U  A   t

  D

  

Q 56.883,567

  5

  2 Luas Penampang, A = 57 , 9714 ft   U   t 16,9818 

  57 , 7815 D

  Panjang yang diperlukan = 133 , 2676 ft 57,9714 

  , 435 Berarti diperlukan 6 pipa hairpin 12 ft yang disusun seri

  2 Luas sebenarnya = 2 x 6 x 12 x 0,435 = 62,64 ft

  Panjang pipa sebenarnya = 2 x 6 x 12 = 144 ft Q 56.883,567

  5

  2 U =

  15 , 7161 Btu/(jam)(ft )(

  F)

  D  

  A t 62,64 57 , 7815   

  U U 17 , 8934 15,7161  

  2 C D

  R = , 0077 (jam)(ft )( F)/Btu

  D  

  U U 17 , 8934 15,7161  

  C D Pressure drop

  Fluida panas : anulus Fluida dingin : inner pipe

  ’

  (1 untuk pressure drop berbeda (1) Untuk Re = 5 . 189 , 2039 aliran ’) D e

  p

  dengan heat transfer turbulen, jadi menggunakan persamaan

  ’

  D = (D )

  e

  2

  1

  • – D 3.47b, Kern, 1965 diperoleh : = (0,1723
  • – 0,1383) ft = 0,0339 ft

  , 264 f  , 0035  ,

  42 

  D G Re e a

  p

   Re

  a

  μ

  0,264

  f = 0,0035 + Re = 7.221,6792, aliran turbulen, jadi

  a ,

  42 5.189,2039

  menggunakan persamaan 3.47b, Kern, f = 0,0108 1965 diperoleh :

  Pada tc = 281,1650 F diperoleh

  , 264

  3

    f , 0035 = 66,2151 lb/ft (Merck, 2012,

  ρ campuran ,

42 Re

  p

  Perry. 1999, Kern. 1965 dan Geankoplis,

  0,264

  1997) f = 0,0035 +

  ,

  42 2 7.221,6792

  (2)

  4fGp L  Fp = 2 2 g  D

  f = 0,0098 = 0,0167 ft

  3

  = 0,4903 lb/ft (tabel 7)

  0,0023  63 , 3259

  ρ steam (3) P =

  p 144

  2

  4fG L

  a

  Fa = 56 , 4243  

  2

  = 0,0077 psi (2 2 g D

  ’) 

  e G 8 . 244 , 4251 a

  (3 fps ’) V = 

  3600 3600 , 4903

    = 4,6708 fps

  2

  

  V

  6 F   i

  '

    2 g  

  2

   4,6708 

  6 2 , 0326 ft   

   

  2 32 ,

  2 

   

  (56,4243 2,0326 ) , 4903  

  = psi P

  a 144

  = 0,1990 psi Kesimpulan :

  1.500 18,1094

  

h outside

  U 17,8934

  c

  U 15,7161

  D

  R hitungan 0,0077

  D

  R ditetapkan 0,0030

  D

  0,1990 0,0077 ∆P hitungan

  2

  10 ∆P ditetapkan

  

Rancangan 2 x 1 ¼ in IPS dapat diterima

C.22 Pompa (P-11)

  Fungsi : Untuk memompa produk berat dari dekanter ke pengolahan limbah Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercal steel Kondisi operasi :

  o

  • temperatur cairan : 80 C - laju alir massa : 829,0839 kg/jam = 0,5077 lbm/s

  3

  3

  : 1.184,1319 kg/m = 73,9254 lbm/ft densitas (ρ)

  • viskositas (µ) : 1,5064 cP = 0,0010 lbm/ft.s

  = 0,0015 Pa.s

  2

  • tekanan masuk (P ) : 14,696 psi = 2116,23628 lbf/ft

  1

  2

  • tekanan keluar (P ) : 14,696 psi = 2116,23628 lbf/ft

  2

  0,5077lbm/ s

  F

  3

  3 Laju alir volumetrik, , 0069 / , 0002 / Q    ft sm s

  3

  73,9254lbm /ft  Asumsi N >2100, aliran turbulen.

  Re

  Diameter optimum,

  0,45 0,13

  D = 0,363 (Q) (Peters, et.al., 2004)

  opt (ρ) 0,45 0,13

  = 0,363 x (0,0002) x (1.184,1319) = 0,0195 m = 0,7667 in

  Digunakan pipa dengan spsifikasi :

  • Ukuran pipa nominal = 0,75 in
  • Schedule pipa = 40
  • Diameter dalam ( ID ) = 0,8240 in = 0,0687 ft = 0,0209 m
  • Diameter luar ( OD ) = 1,0500 in = 0,0875 ft = 0,0267 m

  2

  • Luas penampang dalam (a ) = 0,00371 ft

  t

  • Bahan konstruksi = Commercial steel

3 Q , 0069 ft / s

  Kecepatan linear,

  v    1 , 8512 ft / s t

  2 a 0,00371 ft

  . v . 73,9254 x 1 , 8512 x , 0687  D

  Bilangan reynold, Re

  N    9 . 283 , 5238

  0,0010  Asumsi N >2100 sudah benar.

  Re

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk bahan pipa commercial steel

  • 5 diperoleh .

  ɛ = 4,6 x 10

  • 5 / 0,0209 = 0,0022.

  ɛ/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk N = 9.283,5238 dan

  Re

  ɛ/D = 0,0022, diperoleh f = 0,009. Instalasi pipa :

  • Panjang pipa lurus, L = 40 ft

  1

  • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 1 x 13 x 0,0687 ft

  2

  = 0,8927 ft

  o

  • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 2 x 30 x 0,0687 ft = 4,1200 ft

  3

  • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0687 ft

  4

  = 0,7553 ft

  • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0687 ft

  5

  = 3,7766 ft = 40 + 0,8927 + 4,1200 + 0,7553+ 3,7766

  Panjang pipa total ( ∑L ) = 45,5446 ft.

  Faktor gesekan :

  2

  2

  4 . f . v . L

  4x(0 , 0090 ) ( 1 , 8512 ) ( 45,5446 ) x x

   F

   1 , 3834  g D 2 . ( 32 , 174 ) ( , 0687 )

  2 .. . x x

  c

  Tinggi pemompaan ,Δz = 10 ft

  g Static head ,  z  10 ft . lbf / lbm g c 2 v

   Velocity head,

  2 . g c

   P

  Perssure head

  , 

  2 gvP

  • Ws = z F
    •  2 .

  g gc c

  = 10 + 0 + 0 + 1,3834

  = 11,3834ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80%

   Ws Q . . 

   Tenaga pompa, P , 0131

   hp

  550 . ,

8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,05 hp.

  C.23 Pompa (P-12) Fungsi : Untuk memompa produk dari HE-04 ke menara destilasi .

  Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercal steel Kondisi operasi :

  o

  • temperatur cairan : 196,85 C - laju alir massa : 158,7064 kg/jam = 0,0972 lbm/s

  3

  3

  • viskositas (µ) : 0,1963 cP = 0,0001 lbm/ft.s

  : 1.060,7579 kg/m = 66,2231 lbm/ft densitas (ρ)

  = 0,0002 Pa.s

  2

  • tekanan masuk (P ) : 14,696 psi = 2116,2362 lbf/ft

  1

  2

  • tekanan keluar (P ) : 14,696 psi = 2116,2362 lbf/ft

  2

  0,0972lbm/ s

  F

  3

  3 Laju alir volumetrik, Q    , 0015 / , 00004 / ft sm s

  3

   66,2231lbm /ft Asumsi N >2100, aliran turbulen.

  Re

  Diameter optimum,

  0,45 0,13

  D = 0,363 (Q) (Peters, et.al., 2004)

  opt (ρ) 0,45 0,13

  = 0,363 x (0,00004) x (1.060,7579) = 0,0096 m = 0,3774 in

  Digunakan pipa dengan spsifikasi :

  • Ukuran pipa nominal = 0,3750 in
  • Schedule pipa = 40
  • Diameter dalam ( ID ) = 0,4230 in = 0,0352 ft = 0,0107 m

  • Diameter luar ( OD ) = 0,6750 in = 0,0562 ft = 0,0171 m

  2

  • Luas penampang dalam (a ) = 0,0010 ft

  t

  • Bahan konstruksi = Commercial steel

  3

  , 0015 ft / s

  Q

  Kecepatan linear, v

  2 a 0,0010 ft

  1 , 4976 /   ft s t

  . v . 66,2231 x 1 , 4976 x , 0352  D

  Re

  Bilangan reynold, N  

  26 . 499 , 7638 

  0,0001  Asumsi N >2100 sudah benar.

  Re

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk bahan pipa commercial steel

  • 5 diperoleh .

  ɛ = 4,6 x 10

  • 5 / 0,0107 = 0,0043.

  ɛ/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk N = 26.499,7638 dan

  Re ɛ/D = 0,0043, diperoleh f = 0,0075.

  Instalasi pipa :

  • Panjang pipa lurus, L = 30 ft

  1

  • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 1 x 13 x 0,0352 ft

  2

  = 0,4582 ft

  o

  • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 2 x 30 x 0,0352 ft = 2,1150 ft

  3

  • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0352 ft

  4

  = 0,3877 ft

  • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0352 ft

  5

  = 1,9387 ft = 30 + 0,4582 + 2,1150 + 0,3877 + 1,9387

  Panjang pipa total ( ∑L )

  = 34,8997 ft. Faktor gesekan :

  2

  2

  4 . f . v . L

  4x(0 , 0075 ) x (

1 , 4976 ) x ( 34,8997 )

  F    1 , 0352 g D 2 .. . 2 . x ( 32 , 174 ) x ( , 0352 ) c

  Tinggi pemompaan ,Δz = 35 ft

  g Static head ,  z  35 ft . lbf / lbm g c 2 v

   Velocity head,

  2 . g c

   P

  Perssure head

  , 

  2

   v P

  g

    • Ws =  z F 2 . g

  gc c

  = 35 + 0 + 0 + 1,0352 = 36,0352 ft.lbf/lbm

  Efisiensi pompa = 80%  Ws Q

  . .  

  Tenaga pompa, P , 0080

   hp

  550 . ,

8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,05 hp.

  C.24 Menara Destilasi (MD-01)

  Fungsi : Memisahkan asam fenil asetat dari campurannya Jenis : Menara Distilasi Packing Bentuk : Silinder vertikal dengan tutup alas dan tutup torispherical Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 Grade A Jumlah : 1 unit

  o

  Kondisi Operasi : Umpan : P = 1 atm , T = 196,85 C

  o

  Puncak : P = 0,9 atm , T = 183,83 C o

  Dasar : P = 1,1 atm, T = 267,85 C Recycle Distilat (D) Qc

  Umpan (F) Bottom (B) Prilling Tower Q R

  Gambar LC-4 Sketsa Peralatan Destilasi Asumsi-asumsi yang digunakan pada perancangan menara distilasi ini adalah sebagai berikut :

  1. Pada setiap plate terjadi keseimbangan fase uap-cair.

  2. Tidak ada panas yang masuk dari atau ke lingkungan.

  3. Penurunan tekanan tiap plate tetap. Dari perhitungan neraca massa dan neraca panas diperoleh data : R = 1,6578 X = 0,4981

  D HF

  R = 1,1052 X = 0,1204

  M LF

  X = 0,0024 D = 0,9039 kmol/jam

  LW

  X = 0,9976 W = 0,8835 kmol/jam

  HW

  X = 0,0664 = 1,8232

  HD α LD

  X = 0,8716 = 1,7418

  LD LW

  α

  Menentukan Jumlah Plate Minimum

  Untuk menentukan jumlah plate minimum dengan persamaan Fenske (Geankoplis, 1997)

  =      

  1 , 8232 1 , 7418 1 , 7825

  α L,av

LD LW

  log 

  X D /

  X D 

  X W /

  X W   

LD HD HW LW

   14 , 8605

  Nm =

  log   

  L , av

  Dari Fig. 11.7-3 Geankoplis pada R/(R + 1) = 0,6238 dan Rm/(Rm + 1) = 0,5250 diperoleh : Nm/N = 0,62 N = 23,9686 = 24 Maka, jumlah tahap = 24 dan jumlah tray = 24 -1 = 23 piring

  Penentuan Lokasi Umpan Masuk

  Lokasi umpan ditentukan dengan persamaan Kirkbride

  x N B f x e HK bLK

  2 log 206 log

  ( )= , ( )( )( ) N D x x s f dHK LK

  Dengan : Ne = jumlah plat teoritis di atas feed plate Ns = jumlah plat teoritis di bawah feed plate B = jumlah produk bottom D = jumlah produk destilat X = konsentrasi heavy key di feed

  fHK

  X = konsentrasi light key di feed

  fLK

  X = konsentrasi heavy key di destilat

  dHK

  X = konsentrasi light key di bottom

  bLK

  Log (Ne/Ns) = -0,4664 Ne/Ns = 0,3416 Ne + Ns = 24 Ns = 17,8887 = 18 Ne = 6,1113 = 6 Jadi, umpan masuk pada tray ke 6 dari atas.

  • Enriching section Mass Flow Rate L/D = R = 1,6578 L = 1,4986 kmol/jam V = (R+1) D = 2,4025 kmol/jam P = 0,9 atm

  o

  T = 456,98 K = 1183,83 C

  Tabel LC.20 Komposisi Enriching

  • – section

  Komponen BM Xi yi xi,BM yi.BM H O 18,02 0,0620 0,7544 1,1164 13,5951

  2 C H CH CN 117,15 0,8716 0,2357 102,1132 27,6131

  6

  5

  2 C H CH COOH 136,15 0,0664 0,0098 9,0403 1,3409

  6

  5

  2 Total 1,0000 1,0000 112,2699 42,5491

  3

  = 1,0212 kg/m ρ

  V

  3

  = 982,0671 kg/m ρ L

  Vw=V(BM ) /3600 = 0,0284 kg/s

  avg v

  Lw=L(BM ) /3600 = 0,0467 kg/s

  avg L

  • Stripping section Mass Flow Rate = 2,4025 kmol/jam

  V’ = V = 3,2860 kmol/jam

  L’ = L + umpan P = 1,1 atm

  o

  T = 541 K = 267,85 C

  Tabel LC.21 Komposisi Stripping

  • – section

  Komponen BM Xi yi xi.BM yi.BM C H CH CN 117,15 0,0024 0,0042 0,2854 0,4962

  6

  5

2 C H CH COOH 136,15 0,9976 0,9958 135,8183 135,5734

  6

  5

  2

  1,0000 1,0000 136,1037 136,0695

  3

  = 3,3717 kg/m

  V

  ρ

  3

  = 1.054,8943 kg/m ρ L

  = 0,0001 Ns/m2 μ L

  Vw=V(BM ) /3600 = 0,0908 kg/s

  avg v

  Lw=L(BM ) /3600 = 0,1242 kg/s

  avg L

  Menentukan K4

  F diperoleh dari persamaan 11.42 Sinnot, 2005

  lv

  

  L W V F = lv

  

  V W L

  F untuk top = 0,0531

  lv

  F untuk bottom = 0,0773

  lv

  yang diijinkan untuk destilasi atmosferis adalah 40-80 mmH O

  Pressure drop

  2

  (halaman 602 Sinnot, 2005) maka diambil pressure drop 42 mmH O. Kemudian K4

  2

  ditentukan dari Fig.11.44 Sinnot, 2005 dan diperoleh: K4 = 1,5

  Top

  K4 = 1,4

  Bottom

  Pada saat flooding : K4 = 4,20

  Top

  K4 = 3,95

  Bottom 1/2

  Persentase flooding = (K4 dari rancangan pressure drop/K4 pada saat flooding) dari persamaan 11.112 Sinnot, 2005

  1 /

  2  1 , 5 

  Untuk top = , 5976

     4 ,

  2   1 /

  2 1 ,

  4  

  Untuk bottom =  , 5953

    3 , 95  

  Persentase flooding memenuhui syarat karena < 0,8

  Penentuan jenis packing

  Jenis packing yang dipilih adalah intalox saddle dengan pertimbangan:

  1. Bernilai ekonomis

  2. Efisiensi tinggi

  3. Menyediakan bidang kontak yang cukup besar antara gas-cair Estimasi awal diameter menara adalah 0,3 - 0,9 meter (1 samapi 3 ft), maka diameter

  packing yang diijinkan 25

  • – 38 mm ( 1 sampai 1,5 in) dari Sinnot, 2005. Diambil Dp 1 in (25 mm). Berdasarkan tabel 11.2 Sinnot, 2005 spesifikasi intallox saddles :

  Tabel LC.22 Spesifikasi Intallox Saddles

  faktor

  Bulk density Surface Area Packing

  Material Ukuran (mm)

  3

  2 3 -1

  (kg/m ) (m /m ) F m

  p

  25 673 253 300

  Ceramic Mengecek diameter menara

  Perhitungan memakai kondisi bottom, Vw dikoreksi menggunakan persamaan 11.118 (Coulson, 1986).

  • =

  2 Vw 

  K 4    v l v   

  2 , 4918 kg / m . s

,

  

1

13 , 1  / 

  F   p L L

  Luas penampang menara :

  V , 0908 kg / s w

  2 A = , 0364

  m

  • 2

  V w 2 , 4918 kg / m . s

  4 Diameter kolom = A , 6769 m  

   Nilai yang diperoleh masih dalam rentang estimasi awal, maka diambil diameter kolom = 0,7 m

  Menentukan tinggi bahan isian

  Tinggi bahan isian dihitung dengan persamaan : z = n. HETP Dengan : z = tinggi bahan isian (m) n = jumlah stage jika digunakan media plate sebagai media kontak HETP = high equivalent of theoretical plate Dari halaman 593 Sinnot, 2005 untuk diameter packing bed 25 mm (1 in) maka HETP 0,4

  • – 0,5 m, maka diambil HETP 0,4 m z = 24 x 0,4 m = 9,6 m

  Menghitung Hold-up (Hw) L w

  2

  =  , 3228 kg / s . m L’

  A

  d = 25 mm

  ,

  6 ;

  3

  3 L

  H = , 143 , 0105 /

   m liquid m kolom w

    d

  Semakin kecil Hw, maka waktu untuk drainase saat shut down akan semakin singkat.

  Tebal menara dan head

  Tekanan rencana (P ) = 1 atm x 14,6960 psi/atm = 14,6960 psi

  o

  Faktor keamanan 20 %, maka tekanan desain = (1+0,2) x 14,6960 psi = 17,6352 psig Dimana bahan konstruksi reaktor adalah Carbon Stell 285 grade A dengan data sebagai berikut : yang diijinkan (S) = 11.200 psi (Brownell and Young, 1959)

  Stress

  Efisiensi sambungan (E) = 0,8 (Brownell and Young, 1959) Faktor Korosi (C) = 0,125 in/tahun (Perry and Green, 1999) Umur alat (A) = 10 tahun

  PxR

  Tebal silinder (t ) = ( )  CxA

  s SE  ,

  6 P = 1,2772 inci

  3/8

  Tebal shell standar yang digunakan adalah 1 in ( Brownel & Young, 1959) Jenis head digunakan adalah torispherical dished head Dari tabel 5.7 Brownell & Young, 1959 diperoleh : Perancangan head

  0,885P  D t

  1 , 2740   nCin

  2SE 0,2P 

  3/8

  Diambil tebal plat standar = 1 in dan dari tabel 5.8 Brownell & Young untuk th =

  3/8

  1 in didapatkan sf = 1 ½ - 4 ½ in, dipilih 2 in dan icr 4,1250 in a = ID/2 = 22,5591 in r = OD = 30,3090 in AB = a-icr = 9,6545 in BC = rc = 9,6545 in

  • – icr

  2

  2

  b = rc - = 5,9699 in

      BCAB

  2

2 AC = = 24,3391 in

      BCAB

  OA = th + b + sf = 9,2439 in

  Tinggi Menara Total

  Tinggi bahan isian = 9,6 m Tinggi ruang kosong antar tumpukan =0,2 m Tinggi ruang kosong di atas enriching = 0,5 m Tinggi ruang kosong di bawah stripping = 0,5 m Tinggi head (atas dan bawah) = 2 x OA = 0,4696 m Maka tinggi menara total = 11,2696 m

  ≈ 11,3 m

  C.25 Kondensor (CD-01)

  Fungsi : Mengkondensasikan campuran uap asam fenil asetat, benzil sianida dan air Jenis : Double pipe heat exchanger Dipakai : Pipa 2 x 3 in IPS, 12 ft Jumlah : 1 unit Fluida panas : Asam fenil asetat, benzil sianida dan air Laju alir fluida masuk (W) : 102,2301 kg/jam = 225,3749lb /jam

  m o o

  Temperatur masuk (T ) : 183,83 C = 362,8940 F

  1 o o

  Temperatur keluar (T ) : 183,83 C = 362,8940 F

  2

  : 0,1251 cp Viskositas campuran (μ) Fluida dingin : Air pendingin Laju alir fluida masuk (w) : 127,1464 kg/jam = 280,3114 lb /jam

  m

C) Keterangan Fluida dingin ( o

  • – T
  • – t
    • t

  o

  av

  ) T

  c

  dan t

  c

  F (3) Temperatur kalorik (T

  o

  C = 302,4253

  2

  = 150,2363

  2 1

  1

  2

  1

  Δt Δt

  13 Δt Δt ln

  143,83 156,83 ln

   

LM TD

  =

  = 362,894 F t

  2 , 894 362 894 , 362

  1383 ,

  (5) Kecepatan massa

  

  2 D p a  

  4

  12 1,38  2 0,0104 ft

  , 1150 ft

  Fluida dingin: pipa (4) ID =

  12 2,66

  2 D   ft

     

  12 2,067

  ft 1723 ,

  4’) Luas aliran,

  F Fluida panas : anulus (

   = 92,30

  2

104

60 , 80 

  2 t t 2 1

  =

  av

    

    

  Temperatur masuk (t

  o

  C)

  C) Selisih ( o

   Tabel LC.23 Data Suhu Condensor Fluida panas ( o

  t = beda suhu sebenarnya

  

  (1) Panas yang diserap (Q) = 48.155,7553 kJ/jam = 11.509,5017 Btu/jam (2)

  F Perhitungan

  o

  C = 104

  40

    

  ) :

  2

  F Temperatur keluar (t

  o

  C = 80,6

  o

  27

  ) :

  1

  T

  1

  = 183,83 Temperatur yang lebih tinggi t

  2

       

  ) ln( 1 2 1 2 t t t t LMTD

  = 13

  1

  2

  = 13 t

  1

  2

  = 0 Selisih t

  2

  1

  = 156,83 T

  2

  = 27 t

  1

  = 183,83 Temperatur yang lebih rendah t

  2

  = 143,83 T

  1

  = 40 t

2 T T

1 D  

  dengan menggunakan persamaan 7.2

  2

  2

  (Kern, 1965)

   (D  D )

  2

  1  a a

  4

  w

  2 G   ft p 0,0083

  a p Diameter ekivalen = De lb

  280,3114 m

  2

  3

2 G   27.000,721

  (D  D ) p

  2

  1

  2 0,0104

  De

  jam  ft

  D

  1

  (6) Pada t = 92,30

  

 0,0761 ft c F, diperoleh viskositas

  /ft, jam (

   = 0,8 cP = 1,9360 lb

  m

  5’) Kecepatan massa (Fig. 14 Kern, 1965)

  W G  a a a

  DG p Re

   p

  225,3749

  μ

  G  (Kern, 1965) a 0,0083

  1150 27.000,721

  3 

  lb m Re

  1 . 603 , 8562   p

   27 . 254 , 8980

  1,9630

  2 jam  ft

  (7) Taksir J dan diperoleh

  H W '' G 

  J = 4

  2/3 H LN t

  (Fig. 24, Kern, 1965)

  225,3749 ' ' G  2/3 (8) Pada t = 92,30

  F,

  c 12 

  1 lb c = 0,8 Btu/(lb )(

  F)

  m m 

  18 , 7489 jam  ft

  (Fig. 2, Kern, 1965)

  2

  = 200 Asumsi ĥ = h o k = 0,3589 Btu/(jam)(ft )( F/ft) Dari tube side h = 16,8964

  io

  (Tabel 4, Kern, 1965)

  h

  1

  1 o t  ta  ( Tt )

  3

  3 c   , 8  1 , 9360 

     w v a

   h h

       io o

  0,3589 k

     

  = 1,6280

  200 92 , 3  ( 362 , 894  92 , 3 ) , 14

  1 16 , 8964  200

    k c

  3       

  (9)h =

  J i  

  H   D k

  

     w  ,

  14

   

  o

   = 341,8145 F  

  = 1

  Asumsi  

  

  1

  1 w

   

  t T t ( 362 , 894 341 , 8145 )       f v w

  2

  2

  , 3589

  4 1 , 6280

  1 h =   

  i

  , 1150

  2

  = 20,3246 Btu/(jam)(ft )(

  F)

  o

  = 352,3543 F (10) Koreksi h terhadap permukaan k = 0,3778 Btu/(jam)(ft)(

  F) io

  f

3 Persamaan 6.5 Kern, 1965

  = 62,3051 lb/ft ρ f

  = 0,3744 lb/ft. jam

  ID , 1150

  μ f h = h 2 , 3246

   

  i0 i OD , 1383

  Dari persamaan 12.42

  2

  = 16,8964 Btu/(jam)(ft )(

  F)  1 /

  3  1 /

  3  2 

     '

    -

4 G f

    h  1 , 5  

  3

  2 

     

  kfg f

   

  f

   

  • 2

  Btu/(jam)(ft )(

  F) h  ho  2 . 067 , 4573

  (11) Koefisien Keseluruhan bersih (Clean Overall coefficient, U C )  h h 2.067,4573  16,8964

  io o

  2 U   

  16 , 7594 Btu/(jam)(ft )(

  F)

  C

    h h 2.067,4573 1 6 , 8964

  io o

  (12) Koefisien Keseluruhan desain

  1

  1

  1

  2 R , 003 (jam)(ft )( F)/Btu    

  D U U 16,7594

  D C

2 U = 15,9571Btu/(jam)(ft )(

  F)

  D

  (13) Luas permukaan yang diperlukan Q =

  U  A   t

  D

Q 45.642,669

  9

  2 Luas Penampang, A = 9 , 4580 ft  

U   t 15,9571  302 , 425

  D

  Panjang yang diperlukan = 21 , 7425 ft 9,4580 

  , 4350 Berarti diperlukan 1 pipa hairpin 12 ft yang disusun seri

  2 Luas sebenarnya = 1 x 2 x 12 x 0,435 = 10,4400 ft

  Panjang pipa sebenarnya = 1 x 2 x 12 = 24 ft

  27 3600 G a

       

  2

  0,0002 62 ) (0,0042

  = 144 3051 ,

  a

  P

  V F i

       g

      

  2  

   Fluida dingin : inner pipe (1) Untuk Re

  2 '

  1

  2

  1

  2 0,1215

  32

  , 0002 ft 2 ,

   fps = 0,1215 fps

  

  1  

  p

  • – 0,1383) ft = 0,0339 ft μ a

  2 L 4fGp = Fp 2 2

  144 5 ,  62 0,0019

  =

  p

  P

  

  = 0,0019 ft (4)

  

  

  3051 , 62 3600 . 254 8980 ,

  =

  (2)

  3

  (Fig 6, Kern, 1965) ρ = 0,9945  62,5 = 62,0862 lb/ft

  Pada tc = 93,74 F diperoleh s = 0,9945

  16 f  f = 0,0100

   DG

  aliran laminar. Jadi menggunakan persamaan 3.46, Kern, 1965 diperoleh :

  1

  . 603 8652 ,

  D g

   (3) V =

  U

  D

  2

  (jam)(ft

    

    

  D C D C

  16 U U U U

  16 14,4561 7594 ,

  = 0095 , 14,4561 7594 ,

  F) R

  Pressure drop

  )(

  2

  Btu/(jam)(ft

    

   

  A t Q

  14 10,44 302 425 , 9 45.642,669

  = 4561 ,

  D

  )( F)/Btu

  Fluida panas : anulus (1) D

  2 a  

  Re

  2

  2 L 4fG = Fa e

  0042 , D g

  (2)

  3

  16 f  f = 0,0065 ρ = 0,998  62,5 = 62,3051 lb/ft

   DG

  = 2.469,1760, aliran transisi jadi menggunakan persamaan 3.46, Kern, 1965 diperoleh :

  a

   

  e ’

  a

  Re

  G e D

  ) = (0,1723

  1

  2 – D

  = (D

  e ’

  untuk pressure drop berbeda dengan heat transfer D

  = 0,0008 psi

  = 0,0019 psi Kesimpulan

  2.067,4573 h outside 16,8964 U 16,7594

  c

  U 14,4561

  D

  R hitungan 0,0095

  D

  R ditetapkan 0,003

  D

  0,019 0,0008 ∆P hitungan

  10

  10 ∆P ditetapkan

  

Rancangan 2 x 1 ¼ in IPS dapat diterima

C.26 Accumulator (TK-03)

  Fungsi : Menampung sementara kondensat dari kondensor 1 jam Bentuk : Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup flat flanged Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade A Jumlah : 1 unit Temperatur : 183,830° C Tekanan : 0,9 atm = 13,2264 psia

   Tabel LC.24 Komposisi bahan pada Tangki Accumulator (TK-03) F Fraksi Densitas ρ campuran Komponen

  3

  3 (kg/jam) Massa (kg/m ) (kg/m )

  Air 32,6616 0,3195 961,3652 307,1725 Benzil Sianida 66,3388 0,6490 990,5440 642,8325 Asam Fenil Asetat 3,2214 0,0315 1.055,1857 33,2529 Total 102,2218 1,0000 983,2580

  Perhitungan:

  

102,2218kg /jam x1jam

  a. Volume larutan, V =

  l 3

983,2580 kg/m

  

3

  = 0,1040 m Faktor kelonggaran = 15 %

  3 Volume tangki, V = (1 + 0,15) . 0,1040 m t

  

3

  = 0,1196 m Fraksi volum =

  8696 , 1196 , 1040 ,   t l

  

  Dari tabel 10.59 pada buku Perry, Chemical Engineering Handbook diperoleh untuk fraksi volum 0,8696 maka H/D = 0,8119 b. Diameter dan tinggi shell

  Volume tangki (V) V = Vs Kapasitas shell dengan H/D = 0,8119 θ

  = 2 arc cos (1-2H/D) θ

  = 2 arc cos (1-2.0,8119) = 257,1883

  o

  = 4,4888 rad Vs = Vo (V/Vo) Vs =

  V V

  2  L

1 D

  

sin

  R = 0,1939 m = 7,6351 in H = 0 ,8119 x D = 0,3149 m = 15,2701 in L = 3 x D = 1,1636 m = 45,8104 in

  = (1,15) (P operasi + P hidrostatik) = 1,15 ( 91,1925 + 3,0344) = 108,3609 kPa

  desain

  Faktor kelonggaran = 10 % P operasi = 0,9 atm = 91,1925 kPa Maka, P

  x 0,3149 m = 3.034,4040 Pa = 3,0344 kPa

  2

  x 9,8 m/det

  3

  = 983,2580 kg/m

  c. Tebal shell tangki Tinggi larutan dalam tangki = 0,3149 m Tekanan hidrostatik P =  x g x ZL

  3 D = 0,3879 m = 15,2701 in

  2

  = 2,0490 D

  3

  0,1196 m

  3

   

 

  2 L

  Vs = 0,6830 D

    

  4

  L/D = 3 Vs = 2,0490 D

  = 15,7165 psia = 1,0205 psig

  • Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade A - Allowable working stress (S) : 11.200 psia (Walas,1988)
  • Joint efficiency (E) : 0,90 (Walas,1988)
  • Corossion allowance (C) : 0,125 in/tahun (Perry&Green,1999)
  • Umur alat : 10 tahun

  PR t .   n C SE  0,6P

  (1,0205psi

  g) ( 7,6351in)   10 .( , 125 in ) (11.200 psia)(0,90 ) ( 0,6 1,0205 psig)

     1,2508 in 1/4

  Tebal shell standar yang digunakan adalah 1 in ( Brownel & Young, 1959)

  d. Tebal tutup tangki

  ,

  3 P , 3  1 , 0205 t  D

15 , 2701 in

10 .( , 125 in )

  S 11 . 200 1 , 3298  in

  3/8

  Tebal tutup standar yang digunakan adalah 1 in ( Brownel & Young, 1959)

  C.27 Pompa (P-13) Fungsi : Untuk memompa keluaran akumulator menuju destilasi.

  Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercal steel Kondisi operasi :

  o

  • temperatur cairan : 183,83 C - laju alir massa : 63,7607 kg/jam = 0,0390 lbm/s

  3

  3

  • densitas : 982,0671 kg/m = 61,3105 lbm/ft

  (ρ)

  • viskositas (µ) : 0,1251 cP = 0,0001 lbm/ft.s

  = 0,0001 Pa.s

  2

  • tekanan masuk (P ) : 13,2264 psi = 1904,6127 lbf/ft

  1

  2

  • tekanan keluar (P ) : 14,696 psi = 2116,2362 lbf/ft

  2

  0,0390lbm/ s

  F

  3

  3 Laju alir volumetrik, Q  , 0006 / , 00002 /

    ft sm s

  3

   61,3105lbm /ft Asumsi N >2100, aliran turbulen.

  Re

  Diameter optimum,

  0,45 0,13

  D = 0,363 (Q) (Peters, et.al., 2004)

  opt (ρ) 0,45 0,13

  = 0,363 x (0,00002) x (982,0671) = 0,0065 m = 0,2566 in

  Digunakan pipa dengan spsifikasi :

  • Ukuran pipa nominal = 0,125 in
  • Schedule pipa = 40
  • Diameter dalam ( ID ) = 0,2690 in = 0,0224 ft = 0,0068 m
  • Diameter luar ( OD ) = 0,4050 in = 0,0337 ft = 0,0103 m

  2

  • Luas penampang dalam (a ) = 0,0004 ft

  t

  • Bahan konstruksi = Commercial steel

  3

  , 0006 ft / s

  Q

  Kecepatan linear, v  

  2

  1 , 5922 ft / s

t

  0,0004 ft

  a

  . v . 61,3105 x 1 , 5922 x , 0224  D

  Re

  Bilangan reynold, N  

  26 . 038 , 4045 

  0,0001  Asumsi N >2100 sudah benar.

  Re

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk bahan pipa commercial steel

  • 5 diperoleh .

  ɛ = 4,6 x 10

  • 5 / 0,0068 = 0,0067.

  ɛ/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk N = 26.038,4045 dan

  Re ɛ/D = 0,0067, diperoleh f = 0,0095.

  Instalasi pipa :

  • Panjang pipa lurus, L = 5 ft

  1

  • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 1 x 13 x 0,0224 ft

  2

  = 0,2914 ft

  o

  • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 2 x 30 x 0,0224 ft = 1,3450 ft

  3

  • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0224 ft

  4

  = 0,2466 ft

  • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0224 ft

  5

  = 1,2329 ft = 5 + 0,2914 + 1,3450 + 0,2466 + 1,2329

  Panjang pipa total ( ∑L ) = 8,1159 ft.

  Faktor gesekan :

  2

  2 f v L 4 . . .

  4x(0 , 0095 ) x ( 1 , 5922 ) x ( 8,1159 ) 

  F    , 5420

  2 .. g . D

  2 . ( 32 , 174 ) ( , 0224 ) x x c

  Tinggi pemompaan ,Δz = 0 ft

  g Static head ,  z  ft . lbf / lbm g c 2 v

   Velocity head,

  2 . g c P

  

  Perssure head

  , 

  2 gvP

  • Ws = z F
    •  2 .

  g gc c

  2116 , 2362 1904 , 6127 

  = 0 + 0 + + 1,3065 61 , 3105 = 3,9937 ft.lbf/lbm

  Efisiensi pompa = 80%  Ws Q

  . . 

  P

  Tenaga pompa, , 0004

   hp

  550 . ,

8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,005 hp.

  • temperatur cairan : 183,83
  • laju alir massa : 38,4610 kg/jam = 0,0236 lbm/s
  • densitas (ρ)
  • viskositas (µ) : 0,1251 cP = 0,0001 lbm/ft.s
  • tekanan masuk (P
  • tekanan keluar (P

  = 0,0052 m = 0,2044 in

  opt

  = 0,363 (Q)

  0,45

  (ρ)

  0,13

  (Peters, et.al., 2004) = 0,363 x (0,00001)

  0,45

  x (982,0671)

  0,13

  Digunakan pipa dengan spsifikasi :

  Re >2100, aliran turbulen.

  t

  ) = 0,0003 ft

  2

  a Q v

  0,0003 ft / 0004 ,

  2

  3 s ft

  

  s ft / 5366 ,

  Diameter optimum, D

  Asumsi N

  

1

  1

  C.28 Pompa (P-14) Fungsi : Untuk memompa keluaran destilat menuju cooler (HE-05).

  Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercal steel Kondisi operasi :

  o

  C

  : 982,0671 kg/m

  3

  = 61,3105 lbm/ft

  3

  = 0,0001 Pa.s

  ) : 13,2264 psi = 1904,6127 lbf/ft

  3 

  2

  2

  ) : 14,696 psi = 2116,2362 lbf/ft

  2 Laju alir volumetrik,

  

  F Q

  /ft 61,3105lbm /s 0,02355lbm

  3

   s ft / 0004 ,

  3  s m / 00001 ,

  • Ukuran pipa nominal = 0,125 in
  • Schedule pipa = 80
  • Diameter dalam ( ID ) = 0,2150 in = 0,0179 ft = 0,0055 m
  • Diameter luar ( OD ) = 0,4050 in = 0,0337 ft = 0,0103 m
  • Luas penampang dalam (a
  • Bahan konstruksi = Commercial steel Kecepatan linear, t

  . v . 61,3105 x 1 , 5366 x , 0179  D

  Re

  Bilangan reynold, N  

  20 . 085 , 7659 

  0,0001  Asumsi N >2100 sudah benar.

  Re

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk bahan pipa commercial steel

  • 5 diperoleh .

  ɛ = 4,6 x 10

  • 5 / 0,0055 = 0,0084.

  ɛ/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk N = 20.085,7659 dan

  Re ɛ/D = 0,0084, diperoleh f = 0,0092.

  Instalasi pipa :

  • Panjang pipa lurus, L = 40 ft

  1

  • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 1 x 13 x 0,0179 ft

  2

  = 0,2329 ft

  o

  • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 2 x 30 x 0,0179 ft = 1,0750 ft

  3

  • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0179 ft

  4

  = 0,1971 ft

  • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0179 ft

  5

  = 1,2329 ft = 40 + 0,2329 + 1,0750 + 0,1971 + 0,9854

  Panjang pipa total ( ∑L ) = 42,4904 ft.

  Faktor gesekan :

  2

  2

  4 . f . v . L

  4x(0 , 0092 ) x (

1 , 5366 ) x ( 42,4904 )

  F    3 , 2026 g D 2 .. . 2 . x ( 32 , 174 ) x ( , 0179 ) c Tinggi pemompaan ,Δz = 10 ft

  g

  , ft lbf lbm

  Static head  z  10 . / g c 2

   v Velocity head, g 2 . c

   P

  Perssure head

  , 

  2 gvP

  • Ws = z F

  g

  2 . g c c  2116 , 2362 1904 , 6127 

  = 10 + 0 + + 3,2026 61 , 3105 = 16,6542 ft.lbf/lbm

  Efisiensi pompa = 80%  Ws Q  . .

  P

  Tenaga pompa,  , 0009

  

hp

  550 . ,

8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,005 hp

  C.29 Cooler (HE-05)

  Fungsi : Menurunkan temperatur destilat sebelum kembali ke reaktor (R-01) Jenis : Double pipe heat exchanger Dipakai : Pipa 2  1 ¼ in IPS, 15 ft Jumlah : 1 unit Fluida panas : Campuran dari asam fenil asetat, benzil sianida dan air Laju alir fluida masuk (W) : 38,4610 kg/jam = 84,7906 lb /jam

  m o o

  Temperatur masuk (T ) : 183,83 C = 362,8940 F

  1 o o

  Temperatur keluar (T ) : 90 C = 194 F

2 Fluida dingin : Air pendingin

  Laju alir fluida masuk (w) : 635,6874 kg/jam = 1.401,4272 lb /jam

  m o o

  Temperatur masuk (t ) : 27 C = 80,6 F

  1 o o

  Temperatur keluar (t ) : 40 C = 104 F

  2

F) Keterangan Fluida dingin (

  • t

  av

  2

, 194 8940 362 

  2 1

  =

  av

  ) T

  av

  dan t

  av

  F (3) Temperatur kalorik (T

  o

  = 176,2501

  , 8940 113 4000 , 258 

  ) 113 4000 , 258 8940 , ln(

  = 278,447 F t

  2 t t 2 1

  =

  Fluida dingin: pipa (4) ID = ft

  (5) Kecepatan massa

  

  2 D p a  

  4

  12 1,38  2 0,0104 ft

  1150 ,

  2 D  

      

  12 2,067

  ft 1723 ,

  4’) Luas aliran, Dari tabel 11 Kern, 1965

   = 92,3 F Fluida panas : anulus (

  80 

  2 104 60 ,

  =

  2 t t t t

  R

  F)

  2

  = 104 t

  2

  = 362,8940 Temperatur yang lebih tinggi t

  1

  T

  F) Selisih ( o

  2

  o

   Tabel LC.25 Data Suhu Cooler (HE-05) Fluida panas ( o

  t = beda suhu sebenarnya

  Panas yang diserap (Q) : 34.429,3887 kJ/jam = 32.632,6357 Btu/jam (2)

  yang diizinkan : 0,003 Perhitungan : (1) Neraca Panas

  D

  = 258,894 T

  = 194 Temperatur yang lebih rendah t

  1

  = 23,4 t

  2

  1

  ) ln(

  = 145,494 LMTD =

  1

  2

  1

  1

  2 – t

  = 168,894 Selisih t

  2

  1 – T

  = 113,400 T

  1

  = 80,60 t

2 T T

  1,66

  dengan menggunakan persamaan 7.2

  D   , 1383 ft

  1

  12

  (Kern, 1965)

  2

  2  (D  D )

  2

  1

  w

   a a

  G 

  4

  p a

  2 p  ft 0,0083

  1.401,4272 lb Diameter ekivalen = De m

  G   134.991,12

  40 p

  2 0,0104 jam ft

  2

  2

  

  (D  D )

  2

  1 De  D

  (6) Pada t = 92,3 F, diperoleh viskositas

  c

  1  0,0761 ft

  /ft, jam (fig.14)  = 2,0086 lb

  m

  ( 5’) Kecepatan massa

  DG p Re 

  W

  p

   G

  μ

  a (Kern, 1965) a a

  , 1150 134.991,12

  40 

  Re   7 . 728 , 7560 84,7906 p

  G 

  2,0086 a 0,0083

  (7) Taksir J dan diperoleh

  H

  lb m 10 . 253 , 8405

  

  2 J = 28

  H

  jam  ft (Fig. 24, Kern, 1965)

  (6 = 278,4470 F ’) Pada T c

  (8) Pada t = 92,3 F,

  c

   = 0,4456 lb /ft, jam

  campuran m

  c = 0,45 Btu/(lb )(

  F) (fig.2 Kern)

  m

  D  G

  2

  e a k = 0,33 Btu/(jam)(ft )( F/ft) (tabel 4 Kern) Re 

  a

  μ

  1

  3

  c

      0,0761  10 . 253 , 8405

  (9)  

  Re  a

  k

    0,4456 1 . 752 , 4080

  

  1

  (7 dan diperoleh

  1

  ’) Taksir J H

  3

  3 c   , 45  2,0086 

     1 , 3991      

  J = 4,5

  H 0,3300 k

     

  (Fig. 24, Kern, 1965) ( = 278,4470

  F, 8’) Pada T c

  (10 ) Dari persamaan 6.15 1 c = 0,5579 Btu/(lb )( F) , 14

  m 1  

  3 k c  

      

  (Reid, dkk. 1987, Perry. 1999) h =

  i J  

  H  

  D k   

  2 w

   

  k = 0,1310 Btu/(jam)(ft )( F/ft)

  ,

  14

  1  

  

  3

  c

      

  Asumsi = 1 (9’)

     

  

  k

     w

  ,

  33 h = 28 1 , 3991

  1   

  i

  , 1150

  1

  1

  3 3 , 5579 0,4456

  c    

    

  2

  1 , 2379    

    = 112,4186 Btu/(jam)(ft )(

  F) 0,1310

  k

      (11) Koreksi h terhadap permukaan

  io

  Persamaan 6.5 Kern, 1965 (10 ) Dari persamaan 6.15 1 , 14

  , 1150

  ID

  1  

  h = h 112,4186

  i0 i  

  3 k c  

      

  , 1383 h =

  OD o J

    H

    D k

    w

  2  

  = 93,4564 Btu/(jam)(ft )(

  F)

  ,

  14  

  

   

  Asumsi = 1

   

  

   w

  , 1310 h = 4 , 5   1 , 2379 

  1

  o

  , 0761

  2

  = 9,5854 Btu/(jam)(ft )(

  F) (12) Koefisien Keseluruhan bersih (Clean Overall coefficient, U )

  C

  h  h 93,4564 9,5854 

  io o

  2 U   

  8 , 6937 Btu/jam . ft .  F

  C

  h h 93,4564 9,5854  

  io o

  (13) Koefisien Keseluruhan desain

  1

  1

  1

  2 R , 003 (jam)(ft )( F)/Btu    

  D U U 8,6937

  D C

2 U = 8,4727 Btu/(jam)(ft )(

  F)

  D

  (14) Luas permukaan yang diperlukan Q =

  U  A   t

  D

  Q 32.632,635

  7

  2 Luas Penampang, A =

  21 , 8525 ft  

  U t 8,4727 176 , 2501   

  D

  Panjang yang diperlukan = 21,8525  50 , 2355 ft , 4350

  Berarti diperlukan 2 pipa hairpin 15 ft yang disusun seri

  2 Luas sebenarnya = 2 x 2 x 15 x 0,435 = 26,1000 ft

  2 a

  2

   

    

    

    

    

     

  2

  2 '

  2

  2

  V F i

  2 0,0457

  32

  , 0001 ft 2 ,

   fps = 0,0457 fps

   

  10 3600 G a

  3280 , 62 3600 . 253 8405 ,

  (3 ’) V =

    

  g

  Fluida dingin : inner pipe (1) Untuk ) Untuk Re

  • – D
  • – 0,1383) ft = 0,0339 ft μ a

  (Geankoplis, 1997) (2)

  144 0854 ,  62 0,1138

  =

  p

  P

  = 0,1138 ft (3)

  

  

  2 L 4fGp = Fp 2 2

  D g

  2

  p = 7560 , 728 .

  F diperoleh ρ = 62,0854 lb/ft

  0,264 f = 0,0096 Pada tc = 92,3

  42 , 7.728,7560

  0,0035 +

    f =

  p

  Re 264 , 0035 , f

  aliran turbulen, jadi menggunakan persamaan 3.47b, Kern, 1965 diperoleh : 42 ,

  7

  3

  e

  Panjang pipa sebenarnya = 2 x 2 x 15 = 60 ft U

  D

  2

  (jam)(ft

   

   

   

  D C D C

  U U 8 U U

  8 7,0939 6937 ,

  = 0259 , 7,0939 6937 ,

  F) R

  Pressure drop

  )(

  2

  Btu/(jam)(ft

    

   

  A t Q

  7 26,1000 176 2501 , 7 32.632,635

  = 0939 ,

  D

  )( F)/Btu

  Fluida panas : anulus (1

  2 L 4fG = Fa

  Re

  ’) 0047 , D g

  (tabel 7) (2

  3

  = 62,3280 lb/ft

  16 f  f = 0,0205 ρ campuran

  DG

  

  = 780,5198, aliran laminar jadi menggunakan persamaan 3.46, Kern, 1965 diperoleh :

  a

   

  ’) D e

  a

  Re

  G e D

  ) = (0,1723

  1

  2

  = (D

  e ’

  untuk pressure drop berbeda dengan heat transfer D

  ’

  = 0,0491 psi

  (0,0047 0,0001 ) 62 , 3280  

  = psi P

  a 144

  = 0,0021 psi Kesimpulan :

  9,5854 93,4564

  

h outside

  U 8,6937

  c

  U 8,4727

  D

  R hitungan 0,0259

  D

  R ditetapkan 0,0030

  D

  0,0021 0,0491 ∆P hitungan

  10

  10 ∆P ditetapkan

  

Rancangan 2 x 1 ¼ in IPS dapat diterima

C.30 Pompa (P-15)

  Fungsi : Untuk memompa keluaran destilat dari HE-05 ke reaktor. Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercal steel Kondisi operasi :

  o

  • temperatur cairan : 90 C - laju alir massa : 38,4610 kg/jam = 0,0236 lbm/s

  3

  3

  • viskositas (µ) : 0,1733 cP = 0,0001 lbm/ft.s

  : 1.000,9660 kg/m = 62,4903 lbm/ft densitas (ρ)

  = 0,0002 Pa.s

  2

  • tekanan masuk (P ) : 14,696 psi = 2116,2362 lbf/ft

  1

  2

  • tekanan keluar (P ) : 14,696 psi = 2116,2362 lbf/ft

  2

  0,02355lbm /s

  F

  3

  3 Laju alir volumetrik, Q  , 0004 /  , 00001 /

    ft s m s

  3

   61,3105lbm /ft Asumsi N >2100, aliran turbulen.

  Re

  Diameter optimum,

  0,45 0,13

  D = 0,363 (Q) (Peters, et.al., 2004)

  opt (ρ) 0,45 0,13

  = 0,363 x (0,00001) x (1.000,9660)

  • Ukuran pipa nominal = 0,125 in
  • Schedule pipa = 80
  • Diameter dalam ( ID ) = 0,2150 in = 0,0179 ft = 0,0055 m
  • Diameter luar ( OD ) = 0,4050 in = 0,0337 ft = 0,0103 m
  • Luas penampang dalam (a
  • Bahan konstruksi = Commercial steel Kecepatan linear, t

  = 10 ft

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ɛ = 4,6 x 10

  ɛ/D = 4,6 x 10

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk N

  Re

  = 14.492,0533 dan ɛ/D = 0,0084, diperoleh f = 0,0095.

  Instalasi pipa :

  1

  L

  Asumsi N

  2

  = 1 x 13 x 0,0179 ft = 0,2329 ft

  o

  ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980) L

  3

  = 2 x 30 x 0,0179 ft = 1,0750 ft

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L

  4

  Re >2100 sudah benar.

  14 

  = 0,5 x 22 x 0,0179 ft

  3 s ft

  = 0,0052 m = 0,2032 in

  Digunakan pipa dengan spsifikasi :

  t

  ) = 0,0003 ft

  2

  a Q v

  0,0003 ft / 0004 ,

  2

  

  x  0533 , 492 .

  s ft / 5076 ,

  

1

  Bilangan reynold, 

   D v

  N . .

  Re

   0,0001

  , 5076 0179 , 62,4903 1 x

  • 5 .
  • 5 / 0,0055 = 0,0084.
  • Panjang pipa lurus, L
  • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)
  • 2 buah standar elbow 90
  • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

  = 0,1971 ft

  • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0179 ft

  5

  = 0,9854 ft Panjang = 10 + 0,2329 + 1,0750 + 0,1971 + 0,9854 pipa total ( ∑L )

  = 12,4904 ft. Faktor gesekan :

  2

  2

  4 . f . v . L

  4x(0 , 0095 ) x ( 1 , 5076 ) x ( 12,4904 ) 

  F    , 9358

  2 .. g . D

  2 . x ( 32 , 174 ) x ( , 0179 ) c

  Tinggi pemompaan ,Δz = 10 ft

  g Static head ,  z  10 ft . lbf / lbm g c 2 v

   Velocity head,

  2 . g c

   P

  Perssure head

  , 

  2 gvP

  • Ws = z F
    •  2 .

  g gc c

  = 10 + 0 + 0 + 0,9358 = 10,9358 ft.lbf/lbm

  Efisiensi pompa = 80%  Ws . Q . 

  Tenaga pompa, P

   , 0006 hp

  550 . ,

8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,005 hp.

  C.31 Pompa (P-16)

  Fungsi : Untuk memompa produk dari menara destilasi ke reboiler Jenis : Pompa sentrifugal

  • temperatur cairan : 196,85
  • laju alir massa : 447,2277 kg/jam = 0,2739 lbm/s
  • densitas (ρ)
  • viskositas (µ) : 0,2098 cP = 0,0001 lbm/ft.s
  • tekanan masuk (P
  • tekanan keluar (P

  / 9240 ,

  x (1.080,6135)

  0,13

  = 0,0152 m = 0,5980 in

  Digunakan pipa dengan spsifikasi :

  t

  ) = 0,0021 ft

  2

  a Q v

  0,0021 ft / 0041 ,

  2

  3 s ft

   s ft

  

1

  (Peters, et.al., 2004) = 0,363 x (0,0001)

  Bilangan reynold, 

   D v

  N . .

  Re

   0,0001

  , 9240 0518 , 67,4627 1 x x

  

  . 730 1328 ,

  47 

  Asumsi N

  Re >2100 sudah benar.

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ɛ = 4,6 x 10

  0,45

  0,13

  ɛ/D = 4,6 x 10

  ) : 16,1656 psi = 2.327,8599 lbf/ft

  Bahan konstruksi : Commercal steel Kondisi operasi :

  o

  C

  : 1.080,6135 kg/m

  3

  = 67,4627 lbm/ft

  3

  = 0,0002 Pa.s

  1

  ) : 14,696 psi = 2116,2362 lbf/ft

  2

  2

  2 Laju alir volumetrik,

  (ρ)

  

  F Q

/ft 67,4627lbm

0,2739lbm/ s

3

s ft

  / 0041 ,

  3  s m

  / 0001 ,

  3 

  Asumsi N

  Re >2100, aliran turbulen.

  Diameter optimum, D

  opt

  = 0,363 (Q)

  0,45

  • Ukuran pipa nominal = 0,50 in
  • Schedule pipa = 40
  • Diameter dalam ( ID ) = 0,6220 in = 0,0518 ft = 0,0158 m
  • Diameter luar ( OD ) = 0,8400 in = 0,0700 ft = 0,0213 m
  • Luas penampang dalam (a
  • Bahan konstruksi = Commercial steel Kecepatan linear, t
  • 5 .
  • 5 / 0,0158 = 0,0029.

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk N = 47.730,1328 dan

  Re ɛ/D = 0,0029, diperoleh f = 0,0065.

  Instalasi pipa :

  • Panjang pipa lurus, L = 5 ft

  1

  • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 1 x 13 x 0,0518 ft

  2

  = 0,6738 ft

  o

  • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 2 x 30 x 0,0518 ft = 3,1100 ft

  3

  • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0518 ft

  4

  = 0,5702 ft

  • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0518 ft

  5

  = 2,8508 ft = 5 + 0,6738 + 3,1100 + 0,5702 + 2,8508

  Panjang pipa total ( ∑L ) = 12,2048 ft.

  Faktor gesekan :

  2 2

  4 . f . v . L

  x x 4x(0 , 0065 ) ( 1 , 9240 ) ( 12,2048 )

   F  

   , 3522 g D x x 2 .. . 2 . ( 32 , 174 ) ( , 0518 ) c

  Tinggi pemompaan ,Δz = 0 ft

  g Static head ,  z  ft . lbf / lbm g c 2 v

   Velocity head,

  2 . g c

   P

  Perssure head

  , 

  2 v g   P

  • Ws = z F
    •  2 .

  g gc c

  2327 , 8599 2116 , 2363 

  = 0 + 0 + + 0,3522 67 , 4627 = 3,4891 ft.lbf/lbm

  Efisiensi pompa = 80%  Ws Q  . .

  P

  Tenaga pompa, , 0022

   hp

  550 . ,

8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,005 hp.

  C.32 Reboiler (RB-01)

  Fungsi : Menguapkan sebagian hasil bawah menara destilasi (MD-01) Jenis : Kettle Reboiler, Double Pipe Heat Exchanger Dipakai : Pipa 2  1 ¼ in IPS, 12 ft Jumlah : 1 unit Fluida panas :

  Steam saturated

  Laju alir fluida masuk (W) : 40,5147 kg/jam = 89,3202 lb /jam

  m o o

  Temperatur masuk (T ) : 300 C = 572 F

  1 o o

  Temperatur keluar (T ) : 300 C = 572 F

2 Fluida dingin : Asam fenil asetat dan benzil sianida

  Laju alir fluida masuk (w) : 447,2277 kg/jam = 985,9517 lb /jam

  m o o

  Temperatur masuk (t ) : 196,85 C = 386,33 F

  1 o o

  Temperatur keluar (t ) : 267,85 C = 514,13 F

2 Perhitungan

  (1) Neraca panas :

  • q

F) Keterangan Fluida dingin ( o

  • t

  461 5200 , 109 6269 , 6 50.595,026  

  Δt =

        v v p t q

      , 0190 519 5930 , , 58 5200 461 t q p

  57 3.357,5592  

  58 8700 ,

  0190 ,

    v t q v

  F

    p t q p

  o

  = 572

  2

  1 – t

  = T

  F (Δt) v

  o

  F q o t 103 8470 , 519 5930 ,

  53 / Q  

  . 952 5858 ,

  F T

  Fluida panas: pipa

  Preheating

  Fluida dingin : annulus

  2 386 33 , 514 13 ,   = 450,23 F

  2 t t 2 1

  =

  a

  2  572 572  = 572,00

   

  2 1

  =

  s

  ) T

  a

  dan T

  s

  (3) Temperatur kalorik (T

  = 109,6269

  ) 87 , 57 185 67 , ln( 87 ,

  57 185 67 , 

   Tabel LC.26 Data Suhu Reboiler Fluida panas ( o

  = 514,13 t

  2

  = 572 Temperatur yang lebih tinggi t

  1

  T

  F)

  F) Selisih ( o

  t = beda suhu sebenarnya

  =

  = 53.952,5858 Btu/jam (2)

  v

  p

  = 3.357,5592 Btu/jam Panas yang diserap (Q) = q

  v

  = 50.595,0266 Btu/jam q

  p

  q

  2

  = 57,87 T

  2

  = 127,8 t

      

  ) ln( 2 1 2 1 t t t t

  =

  p

  = 127,8 (Δt)

  2

  1

  1

  = 572 Temperatur yang lebih rendah t

  2 – t

  = 0 Selisih t

  2

  1 – T

  = 185,67 T

  1

  = 386,33 t

  1

  • – 514,13 = 57,87

2 T T

  ( 4’) Luas aliran,

  (4) ID = ft

  1,38  , 1150

  12 Dari tabel 11 Kern, 1965

  2 2,067  D 2

    D , 1723 ft a   0,0104 ft p

  2

  12 4 1,66

  (5) Kecepatan massa

  ft D   , 1383

  1

  12

  dengan menggunakan persamaan 7.2

  2

  2   (D D )

  2

  1

  (Kern, 1965)

  a  a

  4

  2

  w

   0,0083 ft

   G p a p

  Diameter ekivalen = De

  2

  2

  89,3144

  (D  D )

  G

  2 1 

  p

  De

  0,0104

  D

  1

  lb

   0,0761 ft

  m 8 . 603 , 1259 

  2 jam  ft (

  5’) Kecepatan massa (6) Pada t = 572

  F, diperoleh viskositas

  W c

  G  a a a

  /ft, jam (Fig.15)  = 0,0484 lb

  m

  985,9517 DG p

  G  a 

  Re 0,0083 p

  μ

   (Kern, 1965)

  lb m  119 . 232 , 5123

  , 1150 8.603,1259 

  2 jam ft  Re 20 . 441 , 3115

    p 0,0484

  (6 = 450,23 F (suhu rata-rata

  ’) Pada T c dari 514,13 F dan 386,33F)

  = 0,3920 lb /ft, jam 

  campuran m

   D G e a

   Re

  a

  μ

  0,0761 119 . 232 , 5123  Re  a 0,3920

   23 . 159 , 4789

  dan diperoleh

  H

  (7’) Taksir J J = 80

  H

  (Fig. 24, Kern, 1965) ( = 450,23

  c F,

  8’) Pada T c = 0,5555 Btu/(lb )( F)

  m

  (Reid, dkk. 1987, Perry. 1999)

  2

  k = 0,1061 Btu/(jam)(ft )( F/ft)

  1

  3

  c

     (9’)

    (10) hio untuk condensing steam

  k

   

  2

  = 1500 Btu/(jam)(ft )(

  F)

  1

  1

  3

  

  3 , 5555 0,3920 c   

    

  (Kern, 1965, hal. 204)

  1 , 2708       0,1061 k

     

  ( 10’ ) Dari persamaan 6.15 1 , 14

  1   k c

  3

   

      

  h =

  o J  

  H   D k    w

    ,

  14  

  

   

  Asumsi = 1

   

  

   w

  , 5555 h = 80   1 , 2708 

  1

  o

  , 0761

  2

  = 141,6911 Btu/(jam)(ft )(

  F) Koefisien Keseluruhan bersih untuk preheating (Clean Overall coefficient, U )

  p

  h  h 1500 141 , 6911 

  io o

  2 U    129 , 4621 Btu/jam . ft .  F p

  h h 1500 141,6911  

  io o

  Luas keseluruhan bersih untuk preheating (Clean surface required, A p )

  q p 461 , 5200

  2 A 3 , 5649 . ft   

  P U (  t ) 129,4621 p p

  Fluida dingin : annulus Fluida panas: pipa

  Vaporization

  (6 = 267,85 F

  ’) Pada T c = 0,3098 lb /ft, jam

  

  campuran m

   D G e a

  Re 

  a

  μ

  0,0761  119 . 232 , 5123 Re  a

  0,3098  29 . 311 , 2154

  dan diperoleh

  H

  7’) Taksir J J = 90

  H

  (Fig. 24, Kern, 1965) ( = 267,85

  c F,

  8’) Pada T c = 0,5980 Btu/(lb )( F)

  m

  (Reid, dkk. 1987, Perry. 1999) (10) hio untuk condensing steam

  2

  2

  k = 0,0981 Btu/(jam)(ft )( F/ft) = 1500 Btu/(jam)(ft )(

  F)

  1

  (Kern, 1965, hal. 204)

  3  , 5980  0,3098  1 , 2362   

  (9’)

  0,0981  

  ( 10’ ) Dari persamaan 6.15 1

  , 5980 h = 90   1 , 2362 

  1

  o

  , 0761

  2

  = 143,2769 Btu/(jam)(ft )(

  F) Koefisien Keseluruhan bersih untuk vaporization (Clean Overall coefficient, U )

  v

  h  h 1500 143 , 2769 

  io o

  2 U    130 , 7846 Btu/jam . ft .  F v

  h h 1500 143,2769  

  io o

  Luas keseluruhan bersih untuk vaporization (Clean surface required, A

  v )

  q 57 , 9589

  v

  2 A , 4432 ft

    

  v

  U (  t ) 130,7846

  v v

  Total luas keseluruhan bersih A :

  c

  2

  

2

  2 A = A + A = 3,5649 ft + 0,4432 ft = 4,0081 ft c p v

  (11) Koefisien Keseluruhan bersih (Clean Overall coefficient, U

  C )

  U U  A    A

  UA  pv  p v

  2 U    129 , 6083 Btu/jam . ft .  F C

  A A

  c c

  (12) Koefisien Keseluruhan desain

  1

  1

  1

  2 R , 003 (jam)(ft )( F)/Btu    

  D U U 129,6083

  D C

2 U = 93,3223 Btu/(jam)(ft )(

  F)

  D

  (13) Luas permukaan yang diperlukan Q =

  U  A   t

  D

  Q 53.952,585

  8

  2 Luas Penampang, A =

  5 , 5671 ft  

  U   t 93,3223  103 , 8470

  D

  Panjang yang diperlukan = 12 , 7980 ft 5,5671 

  , 435 Berarti diperlukan 1 pipa hairpin 12 ft yang disusun seri

  2 Luas sebenarnya = 1 x 2 x 12 x 0,435 = 10,44 ft

  Panjang pipa sebenarnya = 1 x 2 x 12 = 24 ft Q 53.952,585

  8

  2 U =

  49 , 7643 Btu/(jam)(ft )(

  F)

  D  

  A t 10,44 103 , 8470   

  2 o

  Koefisien menyeluruh rancangan = 129,6083 Btu/jam(ft )(

  F)

  2 Total luas permukaan yang dibutuhkan = 4,0081 ft

  2 Total luas permukaan untuk penguapan = 0,4432 ft

  2 Luas permukaan yang tersedia = 10,4400 ft , 4432

  2 Luas permukaan untuk penguapan (A) =  10 , 4400  1 , 1543 ft 4 , 0081 q v 50 . 595 , 0266 Btu / jam

  2

  2 . 905 , 6592 /( )( )    Btu jam ft

  Check maximum flux

  2 A

  1 , 1543

  ft

  U U  129 , 6083 49,7585

  

  C D

  2

  , 0124 R =   (jam)(ft )( F)/Btu

  D

  U U 129 , 6083 49,7585  

  C D Pressure drop

  Fluida dingin : anulus Fluida panas : inner pipe

  Preheating (1) Untuk Re = 20 . 441 , 3115 aliran p ’

  (1 untuk pressure drop berbeda ’) D e turbulen, jadi menggunakan persamaan dengan heat transfer

  3.47b, Kern, 1965 diperoleh :

  ’

  D = (D )

  e

  2

  1

  • – D

  = (0,1723

  • – 0,1383) ft = 0,0339 ft , 264

    f , 0035 ,

  42 D  G Re e a

  p

  Re 

  a

  μ 0,264 f = 0,0035 +

  Re = 10.315,1958 aliran turbulen, jadi

  a

  ,

  42 20.441,311

  5 menggunakan persamaan 3.47b, Kern, f = 0,0076 1965 diperoleh : Pada tc = 572 F diperoleh

  , 264

  3

  f  , 0035  = 2,8757 lb/ft (tabel 7)

  ρ steam ,

42 Re

  2

  p

  (2)

  4fGp L  Fp = 2 2 g  D

  , 264 f  , 0035  ,

  42 = 0,0678 ft 10 . 315 , 1958

  f = 0,0089 (3) =

  0,0678 2 , 8757 

  P

  p 144

  3

  = 67,4653 lb/ft ρ campuran

  = 0,0014 psi (2

  ’) Panjang preheating L = L A /A = 21,3464 ft

  p v c

  2

  4fG L

  a

  Fa = , 0841  

  2

  2 g D 

  e G 119 . 232 , 5123 a

  (3 fps

  

  ’) V =

  3600  3600 67 , 4653 

  = 0,4909 fps

  2  

  V Fi 1  '

   

  2 g

   

  2  0,4909  1 , 0037 ft

       2 32 ,

  2    (0,0841 0,0037 )

  67 , 4653  

  = psi P

  a 144

  = 0,0412 psi

  Vaporization

  (1 untuk pressure drop berbeda

  e

  ’) D dengan heat transfer

  ’

  D = (D )

  e 2 – D

  1

  = (0,1723

  • – 0,1383) ft = 0,0339 ft D  G e a

  Re 

  a

  μ Re = 13.055,1697 aliran turbulen, jadi

  a

  menggunakan persamaan 3.47b, Kern, 1965 diperoleh : , 264 f  , 0035 

  ,

42 Re

  p

  , 264 f  , 0035  ,

  42 13 . 055 , 1697 f = 0,0084

  3

  = 67,4642 lb/ft ρ campuran (2

  ’) Panjang preheating L = L - L = 2,6536 ft

  v p

  2

  4fG L

  a

  Fa = , 0099  

  2

  2 g D 

  e G 119 . 232 , 5123 a

  (3 fps

  

  ’) V =

  3600  3600 67 , 4642 

  = 0,4909 fps

  2  

  V Fi 1  '

   

  2 g

   

  2  0,4909  1 , 0037 ft

       2 32 ,

  2    (0,0099 0,0037 )

  67 , 4642  

  = psi P

  a 144

  = 0,0064 psi = 0,0412 + 0,0064 = 0,0475 psi

  P

  a total Kesimpulan :

  141 , 6911

  1.500

  h outside 143 , 2769

  Fluks 2.905,6592 Fluks maksimum 20.000 U 129,6083

  c

  U 49,7643

  D

  R hitungan 0,0124

  D

  R ditetapkan 0,0030

  D

  0,0475 0,0014 ∆P hitungan

  10

  2 ∆P ditetapkan

  

Rancangan 2 x 1 ¼ in IPS dapat diterima

C.33 Pompa (P-17)

  Fungsi : Untuk memompa keluaran bottom menuju cooler (HE-06). Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercal steel Kondisi operasi :

  o

  • temperatur cairan : 267,85 C - laju alir massa : 120,2454 kg/jam = 0,0736 lbm/s

  3

  3

  • viskositas (µ) : 0,1279 cP = 0,0001 lbm/ft.s

  : 1.054,8943 kg/m = 65,8570 lbm/ft densitas (ρ)

  = 0,0001 Pa.s

  2

  • tekanan masuk (P ) : 16,1656 psi = 2.327,8599 lbf/ft

  1

  2

  • tekanan keluar (P ) : 14,696 psi = 2116,2362 lbf/ft

2 F 0,0736lbm/ s

  3

  3 Laju alir volumetrik,  , 0011 / , 00003 / Q   ft sm s

  3

  65,8570lbm /ft  Asumsi N >2100, aliran turbulen.

  Re

  Diameter optimum,

  0,45 0,13

  D = 0,363 (Q) (Peters, et.al., 2004)

  opt (ρ) 0,45 0,13

  = 0,363 x (0,00003) x (1.054,8943) = 0,0085 m = 0,3337 in

  • Ukuran pipa nominal = 0,25 in
  • Schedule pipa = 40
  • Diameter dalam ( ID ) = 0,3640 in = 0,0303 ft = 0,0092 m
  • Diameter luar ( OD ) = 0,5400 in = 0,0450 ft = 0,0137 m
  • Luas penampang dalam (a
  • Bahan konstruksi = Commercial steel Kecepatan linear, t

  = 20 ft

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ɛ = 4,6 x 10

  ɛ/D = 4,6 x 10

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 88), untuk N

  Re

  = 36.086,9940 dan ɛ/D = 0,0050, diperoleh f = 0,0080.

  Instalasi pipa :

  1

  L

  Asumsi N

  2

  = 1 x 13 x 0,0303 ft = 0,3943 ft

  o

  ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980) L

  3

  = 2 x 30 x 0,0303 ft = 1,8200 ft

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L

  4

  Re >2100 sudah benar.

  36 

  = 0,5 x 22 x 0,0303 ft = 0,3337 ft

  , 5530 0303 , 65,8570 1 x x  9940 , 086 .

  Digunakan pipa dengan spsifikasi :

  t

  ) = 0,0007 ft

  2

  a Q v

  0,0007 ft / 0011 ,

  2

  3 s ft

   s ft / 5530 ,

  

1 

  Bilangan reynold, 

   D

  v N

  . .

  Re

   0,0001

  • 5 .
  • 5 / 0,0303 = 0,0050.
  • Panjang pipa lurus, L
  • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)
  • 2 buah standar elbow 90
  • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

  • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0303 ft

  5

  = 1,6683 ft = 20 + 0,3943 + 1,8200 + 0,3337 + 1,6683

  Panjang pipa total ( ∑L ) = 24,2163 ft.

  Faktor gesekan :

  2

  2 f v L 4 . . .

  4x(0 , 0080 ) ( 1 , 5530 ) ( 24,2163 ) x x

   F

   , 9575  g D 2 . ( 32 , 174 ) ( , 0303 )

  2 .. . x x

  c

  Tinggi pemompaan ,Δz = 35 ft

  g

  , ft lbf lbm

  Static head  z  35 . / g c 2

   v Velocity head,

  2 . g c

   P

  Perssure head

  , 

  2 gvP

    • Ws = 

  z F g

  2 . g c c  2116 , 2362 2327 , 8599 

  = 35 + 0 + + 0,9575 65 , 8570 = 32,7441 ft.lbf/lbm

  Efisiensi pompa = 80%  Ws . Q . 

  Tenaga pompa, P

   , 0055 hp

  550 . ,

8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,05 hp.

  C.34 Cooler (HE-06)

  Fungsi : Menurunkan temperatur keluaran bottom sebelum masuk ke Prilling Tower (PT-01) Jenis : Double pipe heat exchanger

  Dipakai : Pipa 2  1 ¼ in IPS, 12 ft

  Jumlah : 1 unit Fluida panas : Campuran dari asam fenil asetat dan benzil sianida Laju alir fluida masuk (W) : 120,2454 kg/jam = 265,0913 lb /jam

  m o o

  Temperatur masuk (T ) : 267,85 C = 514,13 F

  1 o o

  Temperatur keluar (T ) : 100 C = 212 F

2 Fluida dingin : Air pendingin

  Laju alir fluida masuk (w) : 385,4353 kg/jam = 849,7250 lb /jam

  m o o

  Temperatur masuk (t ) : 27 C = 80,6 F

  1 o o

  Temperatur keluar (t ) : 40 C = 104 F

  2 R yang diizinkan : 0,003 D

  Perhitungan : (1) Neraca Panas

  Panas yang diserap (Q) : 20.875,5131 kJ/jam = 19.786,0909 Btu/jam (2)

  t = beda suhu sebenarnya

   Tabel LC.27 Data Suhu Cooler (HE-06) o o o Fluida panas (

F) Keterangan Fluida dingin (

  F) Selisih (

  F)

  Temperatur yang T = 514,13 t = 104 = 410,13

  1 2 t

  2

  lebih tinggi Temperatur yang

  T = 212 t = 80,60

  2 1 t = 131,40

  1

  lebih rendah

  • T = 302,13 Selisih t = 23,4 = 278,73

  1 – T

  2 2 – t 1 t t

  2

  1  t   t

  2

1 LMTD =

   t

  2 ln( )  t

  1 410 , 13 131 ,

  40 

  =

  410 ,

  13 ln( ) 131 ,

  40 o

  = 244,8806 F (3) Temperatur kalorik (T dan t )

  av av

  514 , 13 212 ,

  00 T  T  1 2 T = = 363,0650  F av

  2

  2 80 , 60 104 t  t  1 2

  t =  = 92,3 F

  av

  2

2 Fluida panas : anulus Fluida dingin: pipa

  ( 4’) Luas aliran,

  (4) ID = ft

  1,38  , 1150

  12 Dari tabel 11 Kern, 1965

  2 2,067  D 2

    D , 1723 ft a   0,0104 ft p

  2

  12 4 1,66

  (5) Kecepatan massa

  ft D   , 1383

  1

  12

  dengan menggunakan persamaan 7.2

  2

  2   (D D )

  2

  1

  (Kern, 1965)

   a a

  4

  2

  w

   ft 0,0083

  G  p a p

  Diameter ekivalen = De

  2

  2

  849,7250 lb

  (D  D )

  m

  2

1 G 81.848,940

  1  

  

  p

  De

  2 0,0104

  D

  jam ft 

  1 0,0761 ft 

  (6) Pada t = 92,3 F, diperoleh viskositas

  c

  ( 5’) Kecepatan massa

  /ft, jam (fig.14)  = 2,0086 lb

  m W G 

  DG

  a

  p

  a a Re 

  p μ

   (Kern, 1965)

  265,0913 G

   a , 1150 81.848,940

  1 

  0,0083 Re   4 . 686 , 1636 p

  2,0086 lb m

   32 . 057 , 8549

  2 (7) Taksir J dan diperoleh jam ft H

   J = 15

  H

  (6 = 363,0650 F

  ’) Pada T c (Fig. 24, Kern, 1965)

  = 0,7679 lb /ft, jam 

  campuran m

  (8) Pada t = 92,3 F,

  c

   D G e a

   Re c = 0,45 Btu/(lb )(

  F) (fig.2 Kern)

  a m

  μ

  2

  k = 0,33 Btu/(jam)(ft )( F/ft) (tabel 4 Kern) 0,0761 32 . 057 , 8549

   Re 

  1 a 0,7679

  3

  c

      (9)

    3 . 179 , 0654 

  k

    ( dan diperoleh

  H

  7’) Taksir J J

  H

  15   

  1383 , 1150 , 60,2242

  i

  = h

  i0

  terhadap permukaan Persamaan 6.5 Kern, 1965 h

  io

  F) (11) Koreksi h

  )(

  2

  = 60,2242 Btu/(jam)(ft

  1 1150 , 33 ,

  OD

  = , 1 3991

  i

  h

  = 1

   

  w

     

     

  14 ,

  Asumsi

    

   

  ID

        w k c D k H

  003 , 11,0886

  F) (14) Luas permukaan yang diperlukan

  )(

  2

  = 10,7316 Btu/(jam)(ft

  D

  )( F)/Btu U

  2

  (jam)(ft

  1 D C D    

  1 R U

   (13) Koefisien Keseluruhan desain

  = 50,0659 Btu/(jam)(ft

   

   

    

  2 o io o io C

  U

  11 14,2432 50,0659 14,2432 50,0659 h h h h

  F . ft . Btu/jam 0886 ,

  C )

  F) (12) Koefisien Keseluruhan bersih (Clean Overall coefficient, U

  )(

  2

  J

     

  = 9 (Fig. 24, Kern, 1965) (

  1 0,0067 0,7679 4975 ,

     

  1     

  3

  = 14 ,

  o

  (10 ) Dari persamaan 6.15 1 h

        k c

      

  1     

  3

  3

  J

  1

  k c  7805 ,

     

  1   

  3

  )( F/ft) (9’)

  2

  F) (Reid, dkk. 1987, Perry. 1999) k = 0,0067 Btu/(jam)(ft

  )(

  m

  8’) Pada T c = 363,0650 F, c = 0,4975 Btu/(lb

        w k c D k H

    

  1     

  1

  3

  = 14 ,

  i

  (10 ) Dari persamaan 6.15 1 h

      k c

     

     

  1    

  3

  1 0,3300 2,0086 45 ,

  3

  3991 ,

  Asumsi

  F)

  )(

  2

  = 14,2432 Btu/(jam)(ft

  1 0761 , 0677 , 9   

  = , 1 7805

  o

  = 1 h

   

      w

  14 ,    

1 U

  Q = U  A   t

  D

Q 19.786,090

  9

  2 Luas Penampang, A = ft   7 , 5291 U t 10,7316 244 , 8806

     D

  Panjang yang diperlukan = 17 , 3082 ft 7,5291 

  , 4350 Berarti diperlukan 1 pipa hairpin 12 ft yang disusun seri

  2 Luas sebenarnya = 1 x 2 x 12 x 0,435 = 10,4400 ft

  Panjang pipa sebenarnya = 1 x 2 x 12 = 24 ft Q 19.786,090

  9

  2 U =

  7 , 7394 Btu/(jam)(ft )(

  F)

  D  

  A t 7,5291 244 , 8806   

  U U 11 , 0886 7,7394  

  2 C D

  R = , 0390 (jam)(ft )( F)/Btu  

  D

  U U 11 , 0886 7,7394  

  C D Pressure drop

  Fluida panas : anulus Fluida dingin : inner pipe

  ’

  (1 untuk pressure drop berbeda (1) Untuk Re =

  4 . 686 , 1636 aliran e

  ’) D

  p

  dengan heat transfer turbulen, jadi menggunakan persamaan

  ’

  D = (D )

  e 2 – D

  1

  3.47b, Kern, 1965 diperoleh : = (0,1723

  • – 0,1383) ft = 0,0339 ft

  , 264   f , 0035

  ,

  42 D  G Re e a

  p

  Re 

  a

  μ 0,264 f = 0,0035 +

  Re = 1.415,9508, aliran laminar

  a

  ,

  42 4.686,1636 jadi menggunakan persamaan 3.46, f = 0,0111

  Kern, 1965 diperoleh : Pada tc = 92,3 F diperoleh

  16 

  3

  f (Geankoplis, 1997)

  ρ = 62,0854 lb/ft

  DG2 4fGp L

  f = 0,0113

   Fp = 2

  (2)

  2 g D

  

  3

  = 63,3656 lb/ft ρ campuran (Perry, 1999)

  = 0,0192 ft

  2 0,0192 62 , 0854 

  4fG L

  a

  (3) = P

  p

  Fa = , 0098  

  2 144

  (2 2 g D ’) 

  e

  = 0,0083 psi

  G 32 . 057 , 8549 a

  (3 fps

  

  ’) V =

  3600 3600  63 , 3656

   = 0,1405 fps

  2

   

  V Fi 2  '

   

  2

  g

   

  2

   0,1405  2 , 0003 ft   

   

  2 32 ,

  2 

   

  (0,0098 0,0003 ) 63 , 3656  

  P = psi

  a 144

  = 0,0044 psi Kesimpulan :

  14,2432 50,0659

  

h outside

  U 11,0886

  c

  U 10,7316

  D

  R hitungan 0,0390

  D

  R ditetapkan 0,0030

  D

  0,0044 0,0083 ∆P hitungan

  10

  10 ∆P ditetapkan

  

Rancangan 2 x 1 ¼ in IPS dapat diterima

C.35 Blower (BL-01)

  Fungsi : Memompa udara dingin menuju Prilling Tower (PT-01) Jenis : Blower sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi :

  o

  Temperatur = 30 C = 303,15 K Tekanan = 1,6 atm = 162,12 kPa Laju alir massa blower = 100 kg/jam =220,4631 lbm/jam = 3,4674 kmol/jam

  nRT

  Laju alir gas (v) =

  P

  3 , 4674 x 8 , 314 x 303 ,

  15

  3

  v = = 53,9057 m /jam 162 ,

  12 Daya blower (P) dapat dihitung dengan persamaan berikut :

  144  x xv

  P = (Perry dan Green, 1997)

  33000

  Efisiensi blower (η) berkisar antara 48 – 80 %

  Diambil η = 70%

  144 x , 7 x 53 , 9057

  P = = 0,1647 HP

  33000

  Dipilih daya blower ¼ HP

  C.36 Prilling Tower (PT-01)

  Fungsi : Mengkristalkan asam fenil asetat sebanyak 120,2454 kg/jam Tipe : Menara dengan aliran udara dari bawah Bentuk : Silinder tegak dengan alas konus dan tutup datar dilengkapi dengan prills device Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-283 grade C Kondisi operasi : Temperatur = 303,15 K Tekanan = 1 atm = 101.325 Pa

3 R = 8314,34 m Pa/kg.mol.K

  Laju massa udara = 100 kg/jam

  PBM udara

  3

  3 Densitas udara = 1 , 1646 / , 0727 /  kg mlb ft m

  RT

  Faktor keamanan = 20 % Perhitungan :

  a. Volume tangki Waktu tinggal udara = 5 menit = 0,0833 jam

  m t 1000 , 0833

   

  3 Volume udara, Vu =  

  71 , 5553 m 1 , 1646 

  3 Volume tangki, Vt = (1+0,2) x 71,5553 = 85,8664 m

  b. Diameter dan tinggi tangki Volume prilling tower = volume silinder + volume konus Direncanakan D : H silinder = 1:4, maka H silinder = 4 D

  1

  1

  2

  2

  3

   Volume silinder = D H D

  4 D D      silinder

  4

  4  Volume konus

  o

  Sudut konus = 60 , maka H konus = 0,5 D tan 60

  1

  1

  2

  3 Volume konus = ( , 866 )

   D H   D konus

  12

12 Volume prilling tower = volume silinder + volume konus

  1

  3

  3

  3

  3

  85,8664 m = DD ( , 866 ) 

  1 , 0722 D

    

  12 D = 2,9436 m

  H = 4 x D = 4 x 2,9436 m = 11,7742 m

  o

  H konus = 0,5 D tan 60 = 2.5491 m

  c. Tebal tangki P = 101,325 kPa Faktor kelonggaran 5 % Maka, P design = (1,05) (101,325 kPa) = 106,3912 kPa

  • Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 grade C - Allowable working Stress (S) : 13.700 psia =94.458,2 kPa (Walas,1988)
  • Joint efficiency (E) : 0,90 (Walas,1988)
  • Corossion allowance (C) : 0,125 in/tahun = 0,0032 (Perry&Green,1999)
  • Umur alat : 10 tahun

  PD t .   n C

  2SE  1,2P (106,3912) ( 2,9436) 10 .( , 0032 )  

  2(94.458,2 )(0,80)  1 , 2 ( 106,3912) 0,0341 1 , 3415  min

  1/2

  Tebal shell standar yang digunakan adalah 1 in ( Brownel & Young, 1959)

  1/2

  Tebal konus standar yang digunakan adalah 1 in ( Brownel & Young, 1959)

  d. Prills device Prills yang digunakan adalah prills dengan diameter 5 mm. Prills yang berputar dengan kecepatan 1.000-5.000 rpm (Walas, 1988) diletakkan di atas prilling tower. Larutan asam fenil asetat akan masuk ke prills dan keluar dari prills dalam bentuk butiran. Diameter bukaan bawah prilling tower adalah 5 in (Perry, 1999).

  2 -3

  2 Luas permukaan butir (As) = = m) s

  π.d = π.(5.10

  • -7

  2

  = 3,9270.10 m

  3 Massa satu butir (m ) . l = 1/6.π.d s ρ l

  • -3

  3

  ) .1081 = 1/6.π.(5.10

  • 5

  = 7,0751 x 10 kg Transfer panas yang terjadi di sepanjang prilling tower dibagi menjadi tiga (3) periode :

  1) Periode I : Transfer panas dari asam fenil asetat leleh ke udara pendingin sampai titik leleh asam fenil asetat. 2) Periode II : Transfer panas dari asam fenil asetat leleh ke udara pendingin pada titik leleh asam fenil asetat sampai terjadi perubahan dari fasa cair sampai menjadi fasa padat. 3) Periode III : Transfer panas dari asam fenil asetat padat pada titik leleh asam fenil asetat sampai tepat jatuh di atas fluidizing bed cooler.

  Bentuk skematik perpindahan panas tersebut adalah sebagai berikut :

  Asam Phenylasetat leleh pada Gas pada puncak menara puncak menara

  T (°C)

  Asam Phenylasetat padat pada 77°C Asam Phenylasetat leleh pada 77°C Asam Phenylasetat padat di dasar menara

  

Gas di dasar menara

  Z (m) Gambar LC-5 Skematik Perpindahan Panas pada Prilling Tower

  C.37 Ball Mill (BM-01)

  Fungsi : Menggiling asam fenil asetat menjadi butir-butiran halus Jenis : Roll Ballmill Bahan Konstruksi : Carbon Steel Jumlah : 1 unit Kapasitas : 120,2454 kg/jam = 0,0334 kg/s Perhitungan daya : Diperkirakan umpan padatan asam fenil asetat ukuran berkisar 5-20 mm, diambil ukuran (Da) = 15 mm.

  Pemecahan primer menggunakan roll crusher dengan ukuran produk yang dihasilkan ukuran (Db) = 0,5 mm Rasio = Da/Db = 15/0,5 = 30 Daya yang digunakan adalah : P = 0,3 m . R (Peters & Timmerhaus, 1991)

  s

  Dengan : m = laju umpan (kg/s)

  s

  Maka : P = 0.3 (0,0334) (30)

  = 0,3006 kW = 0,4031 HP

  C.38 Screener (SC-01)

  Fungsi : Mengayak kristal asam fenil asetat agar mempunyai diameter partikel yang seragam Bentuk : Sieve Tray, Tyler Standard Screen Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-283, grade C Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi :

  o

  Temperatur = 30 C Tekanan = 1 atm Perhitungan : Umpan padatan asam fenil asetat masuk = 120,2454 kg/jam Fraksi terayak = 99 % tan

  pada yanglolos Pada tan Terayak ( Xi )  umpanmasuk

  tan

  pada yanglolos

  , 99  120 , 2454 Padatan yang lolos = 119,0429 kg/jam Padatan yang tertahan di atas ayakan = 1,2025 kg/jam Diameter partikel minimum (Dpm) = 0,5 mm

  = 0,95 Sphericity partikel (Φ) 0 x ,

  5 ,

  99 Diameter partikel rata-rata, Dpi = = 0,5211 mm ,

  95 Dpi = bukaan ayakan + nominal diameter kawat Ukuran ayakan ditaksir dari tabel A.5-3 Tyler Standard Screen Scale, Geankoplis 1997 maka dipakai ayakan dengan spesifikasi :

  = 48 mesh  Ukuran mesh  Bukaan ayakan = 0,295 mm

  = 0,234 mm  Nominal diameter kawat

  = 0,5290 mm  Dpi

  C.39 Bucket Elevator (BE-01)

  Fungsi : Transportasi asam fenil asetat ke ball mill (BM-01) Bahan konstruksi : Carbon steel Jumlah : 1 unit Laju alir (m) : 1,2025 kg/jam = 0,0003 kg/s Panjang elevator diperkirakan (L) = 10 m = 32,8080 ft

  0,82

  Perhitungan daya (P) : 0,0027 m L (Peters & Timmerhaus, 2004)

  

0,82

  P : 0,0027 x (0,0003) x 10 P : 0.00004 HP Maka digunakan daya standar ¼ HP

  C.40 Belt Conveyor (BC-01)

  Fungsi : Transportasi Asam Fenil Asetat ke gudang penyimpanan Jenis : Horizontal belt conveyor Bahan konstruksi : Carbon steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi :

  o

  Temperatur = 30 C Tekanan = 1 atm Laju Alir (W) = 119,0429 kg/jam Direncanakan (Walas, 1988) Jarak angkat = 50 ft Lebar belt = 18 in

  o

  Angle = 20

  o

  Inklinasi = 5 Slope = 69 ton/jam untuk 100 ft/min bahan (dilihat dari tabel 5.5 a)

  , 1190

  Kecepatan (v) = 100 / min = 0,1725 ft/min

  x ft

69 Kecepatan yang diizinkan 300 ft/min (dilihat dari tabel 5.5b). Jadi kecepatan ini memenuhi.

  Ukuran Konveyor :

50 Panjang konveyor desain (L) = = 50,1907 ft

  o

  cos

  5 o

  Ketinggian (H) = 50 ft x tan 5 = 4,3750 ft Daya konveyor : P = P horizontal + P vertikal + P empty

  = (0,4 + L/300)(W/100) + 0,001 HW + (vk/100) k = faktor koreksi dilihat dari grafik 5.5 c maka k = 0,5 P = (0,4 + 50,1907/300)(119,0429/100)+(0,001 x 4,3750 x 119,0429)+(0,1725 x 0,5/100)

  = 0,6753 + 0,5208 + 0,0009 = 0,2394 HP

  Ditambah 20 % untuk mengganti kerugian kehilangan dari roda gigi dan motor sehingga daya menjadi 1,4364 HP. Maka dipakai belt conveyor dengan daya standar 1 ½ HP.

  C.41 Gudang Penyimpanan C

  6 H

  5 CH

  2 COOH (G-02)

  Fungsi : Tempat menyimpan C H CH COOH untuk kebutuhan

  6

  5

  2

  30 hari Bentuk : Prisma segi empat beraturan Bahan konstruksi : Beton Kondisi penyimpanan : T = 30

  C P = 1 atm

   Tabel LC.28 Komposisi bahan pada Gudang Penyimpanan (G-02)

F Fraksi Densitas

ρ campuran

  Komponen

  3

  3 (kg/jam) Massa (kg/m ) (kg/m )

  Benzil Sianida 0,2496 0,0021 1.012,5000 2,1229 Asam Fenil Asetat 118,7933 0,9979 1.080,9000 1.078,6336 Total 119,0429 1,0000 1.080,7566

  Lama penampungan = 30 hari = 30 x 24 jam = 720 jam Faktor keamanan = 50% Total jumlah masuk = 24 jam x 119,0429 kg/jam = 2.857,0306 kg

   1  f   W k

  Volume bak (Vb) = 

  

  1  , 5   2 . 857 , 0306

  3

  3 , 9653  m 1 . 080 , 7566

  = Gudang direncanakan berukuran : panjang (p) = lebar (l) = 1/2  tinggi (t)

  1

  1

  1

  3 Volume gudang (V) p l t t t t t       

  2

  2

  4

  3

  4  15 , 8613  2 , 5125 m Panjang gudang (p) = lebar gudang (l) = 0,5 x 2,5125 = 1,2563 m

  V x 3 Tinggi gudang (t) 

  

LAMPIRAN D

PERHITUNGAN UTILITAS DAN SPESIFIKASI PERALATAN

D-1 Perhitungan Spesifikasi Peralatan Utilitas

1. Screening (SC)

  Fungsi : Menyaring pertikel kasar yang terikut dalam aliran air Jenis : Bar screen Jumlah : 1 Bahan konstruksi : Stainless steel

  o

  Kondisi operasi : Temperatur Cairan = 27 C Tekanan = 1 atm

  Dari Physical-Chemical Treatment of Water and Wastewater, diperoleh : Ukuran bar : Lebar : 5 mm Tebal : 20 mm

  : 20 mm

  Bar screening spacing o

  Slope : 30

  3 Densitas air ( ) : 996,52 kg/m (Geankoplis, 2003)

  Laju alir massa (F) : 2.616,3245 kg/jam

  

2 . 625 , 3245 kg / jam x

1 jam / 3600 s

  • Laju alir volume (Q) :

  3 996 , 52 / kg m

  

3

  = 0,0007 m /s Direncanakan ukuran screening : Panjang = 2 m Lebar = 2 m

  2 m

  20 mm 2 m

  20 Gambar LD-1 Sketsa Sebagian Bar Screen (dilihat dari atas) mm

2 A gCd

  2 Q =

   Pompa Screening (PU-01)

  = 1,6848E-08 m dari air 2.

  2 ) 0007 , (

  )( 6 , 8 , 9 (

  ) 04 , ) 2 (

  2

  2

  2

  2

  Misalkan jumlah bar = x 2 meter = 2000 mm Maka, 20x + 20(x+1) = 2000 40 x = 1980 x = 49,5 = 50 buah

  2

  2

  ( H) =

  2 Asumsi, Cd = 0,6 dan 30% screen tersumbat Head Loss

  = 2,04 m

  2

  ) = 20 (50+1) (2000) = 2.040.000 mm

  2

  Luas bukaan (A

  Fungsi : Memompa air dari sungai ke bak sedimentasi 01 Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi:

  • Temperatur Cairan = 27
  • Densitas air (
  • Viskositas air (
  • Tekanan masuk (P
  • Tekanan keluar (P

  ) = 996,52 kg/m

  0,45

  3  s m / 0007 ,

  3 

  Asumsi N

  Re

  > 2100, aliran turbulen Diameter optimum, D

  opt

  = 0,363  Q

   

  3

  0,13

  (Peters et.al., 2004) = 0,363

   (0,0007)

  0,45

   (996,52)

  0,13

  = 0,0345 m = 1,3589 in

   s ft / 0258 ,

  62,2127 lbm/ft 1,6022 lbm/s

  3

  /ft s (Perry, 1997)

  = 62,2127 lb

  m

  /ft

  3

  (Perry, 1997) Digunakan pipa dengan spesifikasi:

  ) = 0,8549 Cp = 0,0006 lb

  C

  1

  F Q

  ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

  2

  2

  ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

  2 Laju alir massa (F) = 2.616,3245 kg/jam = 1.6022 lb m

  /detik Laju alir volumetrik,

  

  m

  • Ukuran pipa nominal = 1,25 in (Geankoplis, 1997)
  • Schedule pipa = 40
  • Diameter dalam (ID) = 1,38 in = 0,1150 ft = 0,0351 m
  • Diameter luar (OD) = 1,66 in = 0,1383 ft

  2

  • Luas penampang dalam (a ) = 0,0104 ft

  t

  • Bahan konstruksi = Commercial steel

  3 ft s

  Q , 0258 /

  Kecepatan linear, 

  2 , 4763 / v   ft s t

  2 a 0,0104ft

  . . 62,2127x 2,4763 , 1150  D v x

  Bilangan reynold, N Re  

  30 . 841 , 6612 

  0,0006  Asumsi N > 2100 sudah benar.

  Re

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel

  • 5 .

  diperoleh ε = 4,6 x 10

  • 5 / 0,0351 = 0,0013.

  ε/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk N = 30.841,6612 dan

  Re ε/D = 0,0013, diperoleh f = 0,0065.

  Instalasi pipa :

  • Panjang pipa lurus, L = 82,0200 ft = 25 m

  1

  • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 1 x 13 x 0,1150 ft

  2

  = 1,4950 ft

  o

  • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 2 x 30 x 0,1150 ft

  3

  = 6,8999 ft

  • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,1150 ft

  4

  = 1,2650 ft

  • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,1150 ft

  5

  = 6,3249 ft = 82,02 + 1,4950 + 6,8999 + 1,2650 + 6,3249

  Panjang pipa total ( ∑L ) = 98,0048 ft.

  Faktor gesekan :

  2 2 f v L 4 . . .

  4x(0,0065) x ( 2 , 4763 ) x ( 98 , 0048 ) 

  F    2 , 1116

  2 .. g . D

  2 . x ( 32 , 174 ) x ( , 1150 ) c

  Tinggi pemompaan ,Δz = 32,2808 ft = 10 m

  g Static head ,  z  32 , 2808 ft . lbf / lbm g c 2

   v Velocity head, g 2 . c

  P

  

  Perssure head

  , 

  2 gvP

  • Ws = z + F
    • 2 .

  

  g g +  c c

  = 32,2808 + 0 + 0 + 2,1116 = 34,9196 ft.lbf/lbm

  Efisiensi pompa = 80%  Ws . Q . 

  P

  Tenaga pompa,  , 1272 hp 550  ,

  8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,5 hp.

  3. Bak Sedimentasi 01 (BS-01)

  Fungsi = Mengendapkan lumpur yang terikut bersama air Jumlah = 1 Jenis = Beton kedap air

  o

  Kondisi simpan : T = 27 C P = 1 atm

  3

  3

  = 996,52 kg/m = 62,2109 lbm/ft (Geankoplis. 2003) ρair Laju alir massa (F) = 2.616,3245 kg/jam 2.616,3245 kg/jam

  F

  Laju alir Volumetrik (Q) =

  3

  =  (996,52 kg/m )(60 menit/jam)

  

3

  3

  = 0,0007 m /menit = 1,5453 ft /menit Desain perancangan, Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif (Kawamura, 1991) Perhitungan ukuran tiap bak : Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir (Kawamura, 1991) v = 1,57 ft/min atau 8 mm/s

  o

  Spesifikasi, - Kedalaman = 10 ft

  • Lebar = 2 ft

  3 Q 1,5453 ft /menit

  Kecepatan aliran (v) = = = 0,0773 ft/menit (10 ft)(2 ft)

  A

  dengan : K = faktor keamanan = 1,5 h = kedalaman air efektif ( 10

  • – 16 ft); diambil 10 ft.  

  h

  Desain panjang ideal bak (L) = K v (Kawamura, 1991)  

  v o

   

  10  

  = 1,5 (0,0773)   1 ,

  57  

  = 0,7382 ft Diambil panjang bak = 1 ft = 0,3048 m Uji desain,

  3

  1

  2

  10 Va       plL     ft Waktu retensi (t) =  = = 12,9426 menit

  3

  1,5453 ft /menit

  Q Q

  Waktu retensi (t) yang diizinkan adalah 6

  • – 15 menit, maka desain ini dapat diterima

  .........(Kawamura, 1991)

  3     ft gal

  1 , 5453

7 , 481

  3     menit ft

  Q

  gpm    

  : = 5,7801

  Surface loading

  2 A ( 2 ) ( 1 ) ftft ft

  2 Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4

  • – 10 gpm/ft .......(Kawamura, 1991).

  Bak menggunakan gate valve dan full open (16 in) maka,

  2

   1 menit 1 m 

  ft  

      , 0773

       

   

  2

  60 sekon 3,2808 ft

  menit v    

     

  ( = (0,12)

  Headloss h) = K

  2 g m  

  2 9 ,

  8 

   

  2 s

   

  • 8

  = 9,0588 x 10 m dari air

4. Pompa Sedimentasi (PU-02)

  Fungsi : Memompa air dari bak pengendapan (BS) ke clarifier (CL) Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : Commercial steel

  Kondisi operasi:

  • temperatur cairan = 27

  C

  

3

  3

  • densitas ( = 996,52 kg/m = 62,2127 lbm/ft

  )

  • viskositas ( = 0,8549 cP = 0,0006 lbm/ft

  ) s

  2

  • tekanan masuk (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

  1

  2

  • tekanan keluar (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

  2 Laju alir massa (F) = 2.616,3245 kg/jam = 1.6022 lb /detik m F 1,6022 lbm/s

  3

  3 Laju alir volumetrik,   Q   , 0258 ft / s , 0007 m / s

  3 

  62,2127 lbm/ft Asumsi N > 2100, aliran turbulen

  Re 0,45 0,13

  Diameter optimum, D = 0,363  Q   (Peters et.al., 2004)

  opt 0,45 0,13

  = 0,363  (0,0007)  (996,52)

  = 0,0345 m = 1,3589 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:

  • Ukuran pipa nominal = 1,25 in (Geankoplis, 1997)
  • Schedule pipa = 40
  • Diameter dalam (ID) = 1,38 in = 0,1150 ft = 0,0351 m
  • Diameter luar (OD) = 1,66 in = 0,1383 ft

  2

  • Luas penampang dalam (a ) = 0,0104 ft

  t

  • Bahan konstruksi = commercial steel

3 Q , 0258 ft / s

  Kecepatan linear, 

  2 , 4763 / v   ft s t

  2 a

  0,0104ft . . 62,2127x 2,4763 , 1150

   D v x Bilangan reynold, Re

  30 . 841 , 6612 N   

  0,0005  Asumsi N > 2100 sudah benar.

  Re

  Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel

  • 5 .

  diperoleh ε = 4,6 x 10

  • 5 / 0,0351 = 0,0013.

  ε/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk N = 31.774,0677 dan

  Re ε/D = 0,0013, diperoleh f = 0,0065.

  Instalasi pipa :

  • Panjang pipa lurus, L = 15 ft = 4,5720 m

  1

  • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 1 x 13 x 0,1150 ft

  2

  = 1,4950 ft

  o

  • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

  L = 2 x 30 x 0,1150 ft

  3

  = 6,8999 ft

  • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,1150 ft

  4

  = 1,2650 ft

  • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

  (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,1150 ft

  5

  = 6,3249 ft = 4,5720 + 1,4950 + 6,8999 + 1,2650 + 6,3249

  Panjang pipa total ( ∑L ) = 18,1159 ft.

  Faktor gesekan :

  2

  2 f v L 4 . . .

  4x(0,0065) ( 2 , 4763 ) ( 18 , 1159 ) x x

   F

   , 6676  g D 2 . ( 32 , 174 ) ( , 1150 )

  2 .. . x x

  c Tinggi pemompaan ,Δz = 15 ft = 4,5720 m

  g

  , ft lbf lbm

  Static head  z  15 . / g c 2

   v Velocity head, g 2 . c

   P

  Perssure head

  , 

  2 gvP

  • Ws = z + F
    • g
    • c c 2 . g + 

      

      = 15 + 0 + 0 + 0,6676 = 15,6227 ft.lbf/lbm

      Efisiensi pompa = 80%  Ws Q

      . . 

      P

      Tenaga pompa,  0,0571

      

    hp

       550 ,

      8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,1 hp.

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

      Fungsi : Membuat larutan alum [Al (SO ) ]

      2

      4

      3 Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

      Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283, Gr.C Jumlah : 1 unit

      o

      Kondisi operasi : T = 30 C P = 1 atm

      Al (SO ) yang digunakan = 50 ppm

      2

      4

      3 Al (SO ) yang digunakan berupa larutan 30  ( berat)

      2

      4

      3 F Al (SO ) = 0,1308 kg/jam

      2

      4

      3

      3

      3 Densitas Al (SO ) 30% = 1.363 kg/m = 85,0898 lbm/ft (Perry, 1999)

      2

      4

    3 Kebutuhan perancangan = 30 hari

      Faktor keamanan = 20%

      Desain tangki, Ukuran tangki,

      kg jam  

     

    0,1308

      24 30 hari  

      

     

      jam hari

     

      3  

      Volume larutan (V ) = = 0,2303 m

      l kg

     

      ,

      3 1 . 363  

      

     

      3 m

     

    T

      3 3 Volume tangki (V ) = (1,2 ) (0,2303 m ) = 0,2764 m

      Direncanakan, D : H = 1 : 1

      1

      1

      1

      2 3

      2 3

      3 V =  D H  0,2764 m = (3,14) D D  0,2764 m =  D

      4

      4

      4 Maka, D = 0,7061 m = 27,8011 in

      H = 0,7061 m = 27,8011 in R = 0,3531 m = 13,9005 in

      3

      , 2303 m Tinggi cairan dalm tangki = , 7061 = 0,5885 m = 23,1676 in

       m

      3

      , 2764 m Tebal dinding tangki, P =

      hidrostatis ρgh

      3

      2

      = (1.363 kg/m ) (9,8 m/s ) (0,5885 m) = 7,8603 kPa

      P = (101,325 + 7,8603) kPa

      T

      = 109,1853 kPa Faktor kelonggaran 5%, maka P = (1,05) (109,1853 kPa)

      design

      = 114,6445 kPa = 16,6278 psia = 1,9318 psig

      = 0,8 (Brownell dan Young. 1959)

      Joint efficiency

    Allowable stress = 12.650 psia (Brownell dan Young. 1959)

      Umur alat = 10 tahun Tebal shell tangki,

      1,9318 psig 13,9005 in

      PR   

      t =  nC =  ( 10  , 125 ) , 12.650 psia , 8 , 6 1,9318 psig

      SE  6 P      

      = 1,2527 in Tebal shell standar 1 ¼ in (Brownell dan Young. 1959) Daya pengaduk (flat 6 blade turbin impeller

    • – 4 buah baffle), Untuk turbin standar (McCabe, dkk. 1999) diperoleh,

      1

      1 Da/Dt = / ; Da = / × 0,7061 m = 0,2354 m = 0,7722 ft

      3

      3 E/Da = 1 ; E = 0,2354 m

      1 L/Da = ¼ ; L = / × 0,2354 m = 0,0588 m

      4

      1

      1 W/Da = / ; W = / × 0,2354 m = 0,0471 m

      5

      5

      1

      1 J/Dt = / ; J = / × 0,7061 m = 0,0588 m

      12

      12

      dengan: Dt = diameter tangki Da = diameter impeller E = tinggi turbin dari dasar tangki L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle Kecepatan pengadukan (N) = 3 rps

    • -4

      (SO ) 30% = 6,72 x 10 lbm/ft.s (Perry dan Green. 1999) μ Al

      2

      4

      3   lbm

      2 85 , 0898  3 rps  , 7722 

      3

      2  

       N D ft

        a  

      Bilangan Reynold (N ) = =

      Re

      4

    • 6,72 x 10 lbm/ft.

      

      s

      = 226.536,7687 (> 10.000) Maka,

      3

      5 KnD   T a

      P =  K = 6,3 ................................................ (McCabe, dkk.1999)

      T g c

       

      3 5 lbm  

           6 , 3  3  , 7722 ft  85 , 0898

      3

       

    ft

      1 hp

         

      P = = 0,0250 hp

      lbm ft lbf   

      32 , 174 550 ft

       

      2 s lbfs  

      Efisiensi motor penggerak ( η) =80%,

      P = 0,2246 hp / 0,8 = 0,2808 hp

      Digunakan daya motor standar 0,5 hp

    6. Pompa Alum (PU-03)

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

      Jenis : Pompa injeksi Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi:

    • Temperatur ruangan = 30°C

      3

      3

    • Densitas alum (  ) = 1.363 kg/m = 85,0921 lbm/ft (Geankoplis. 2003)
    • Viskositas alum ( = 1 cp = 0,00067 lbm/ft.detik = 0,0010 Pa.s

       )

      2

    • Tekanan masuk (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

      1

      2

    • Tekanan keluar (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

      2 Laju alir massa (F) = 0,1308 kg/jam = 0,0001 lb /detik m

      Laju alir volumetrik, 0,0001 lbm/s

      F

      3

      3 9 , 4146 07 / 2 , 6660 08 /

      Q    Eft sEm s

      3 

      85,0921 lbm/ft Asumsi N < 2100, aliran laminar

      Re 0,4 0,2

      Diameter optimum, D = 0,133  Q   (Peters et.al., 2004)

      opt 0,4 0,2

      = 0,133  (2,6660E-08)  (0,0010)

      = 3,1203E-05 m = 0,0012 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:

    • Ukuran pipa nominal = 0,1250 in (Geankoplis, 1997)
    • Schedule pipa = 80
    • Diameter dalam (ID) = 0,2150 in = 0,0179 ft = 0,0055 m
    • Diameter luar (OD) = 0,4050 in = 0,0337 ft = 0,0103 m

      2

    • Luas penampang dalam (a ) = 0,0003 ft

      t

    • Bahan konstruksi = commercial steel

      

    3

    Q

      9 , 4146 E  07 ft / s Kecepatan linear,  , 0038 /

      v   ft s t

      2 a 0,0003ft

      . . 85,0921x 0,0038 , 0179  D v x

      Bilangan reynold, Re

      8 , 5438 N   

      0,00067  Asumsi N < 2100 sudah benar.

      Re f = 16/N = 1,8727. Re

      Instalasi pipa :

    • Panjang pipa lurus, L = 50 ft = 15,24 m

      1

    • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

      L = 1 x 13 x 0,0179 ft

      2

      = 0,2329 ft

      o

    • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

      L = 2 x 30 x 0,0179 ft

      3

      = 1,0750 ft

    • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

      (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0179 ft

      4

      = 0,1971 ft

    • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

      (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0179 ft

      5

      = 0,9854 ft Pa = 50 + 0,2329 + 1,0750 + 0,1971 + 0,9854 njang pipa total ( ∑L )

      = 52,4904 ft. Faktor gesekan :

      2

      2

      4 . f . v . L

      4x(1,8727) x ( , 0038 ) x ( 52 , 4904 ) 

      F    , 0048 g D 2 .. . 2 . x ( 32 , 174 ) x ( , 0179 ) c

      Tinggi pemompaan ,Δz = 20 ft = 6,0960 m

      g Static head ,  z  20 ft . lbf / lbm g c

      2  v

      Velocity head,  2 . g c

       P

      Perssure head

      , 

      2

       v P

      g

    • Ws =  z + F 2 . g

      g +  c c

      = 20 + 0 + 0 + 0,0048 = 20,0047 ft.lbf/lbm

      Efisiensi pompa = 80%  Ws Q

      . .  

      Tenaga pompa,  - P 3,6423E

      

    06

    hp

       550 ,

      8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,0005 hp.

      7. Tangki Pelarutan Soda Abu [Na

      2 CO 3 ] (TP-02)

      Fungsi : Membuat larutan soda abu (Na CO )

      2

      3 Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

      Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C Jumlah : 1 unit Data: Temperatur ruangan = 30°C Tekanan = 1 atm Na CO yang digunakan = 27 ppm

      2

      3 Na CO yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat)

      2

      3 Laju massa Na CO = 0,0706 kg/jam

      2

      3

      3

      3 Densitas Na CO 30 % = 1.327 kg/m = 82,8423 lbm/ft

      2

    3 Kebutuhan perancangan = 30 hari

      Faktor keamanan = 20 % Desain tangki, Ukuran tangki,

       kg  jam   0,0706 24  30 hari   

        jam hari  

      3  

      Volume larutan (V ) = = 0,1278 m

      l kg

     

      ,

      3 1 . 327  

      

     

      3 m

     

    T

      3 3 Volume tangki (V ) = (1,2 ) (0,1278 m ) = 0,1533 m

      Direncanakan, D : H = 1 : 1

      1

      2 3

      2 3

      3 V = 1  D H  0,1533 m (3,14) D D  0,1533 m 1  D

      = =

      4

      4

      4 Maka, D = 0,5802 m = 22,8420 in H = 0,5802 m = 22,8420 in R = 0,2901 m = 11,4210 in

      3 , 1278 m

      Tinggi cairan dalam tangki =  , 5802 m  = 0,4835 m = 19,0350 in

      3 , 1533 m

      Tebal dinding tangki, P =

      hidrostatis ρgh

      3

      2

      = (1.327 kg/m ) (9,8 m/s ) (0,4835 m) = 6,2876 kPa

      P = (101,325 + 6,2876) kPa

      T

      = 107,6126 kPa Faktor kelonggaran 5%, maka P = (1,05) (107,6126 kPa)

      design

      = 112,9932 kPa = 16,3883 psia = 1,6923 psig

      = 0,8 (Brownell dan Young. 1959)

      Joint efficiency

      = 12.650 psia (Brownell dan Young. 1959)

      Allowable stress

      Tebal shell tangki, Umur alat = 10 tahun Tebal shell tangki,

      1,6923 psig 11,4210 in

      PR   

      t =  nC =  ( 10  , 125 ) , 12.650 psia , 8 , 6 1,6923 psig

      SE  6 P      

      = 1,2519 in

      Tebal shell standar 1 ¼ in (Brownell dan Young. 1959) Daya pengaduk (flat 6 blade turbin impeller

    • – 4 buah baffle), Untuk turbin standar (McCabe, dkk. 1999) diperoleh,

      1

      1 Da/Dt = / ; Da = / × 0,5802 m = 0,1934 m = 0,6345 ft

      3

      3 E/Da = 1 ; E = 0,1934 m

      1 L/Da = ¼ ; L = / × 0,1934 m = 0,0483 m

      4

      1

      1 W/Da = / ; W = / × 0,1934 m = 0,0387 m

      5

      5

      1

      1 J/Dt = / ; J = / × 0,5802 m = 0,0483 m

      12

      12

      dengan: Dt = diameter tangki Da = diameter impeller E = tinggi turbin dari dasar tangki L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle Kecepatan pengadukan (N) = 3 rps

    • -4

      (SO ) 30% = 3,69 x 10 lbm/ft.s (Kirk dan Othmer. 1971) μ Al

      2

      4

      3   lbm

      2 82 , 8423 3 rps , 6345

        

      2

      3   ft

       N D a

         

      Bilangan Reynold (N ) = =

      Re

      4

    • 10 lbm/ft. s

       3,69 x

      = 90.381,8478 (> 10.000) Maka,

      3

    5 K  n  D 

      T a  P =  K = 6,3 ................................................ (McCabe, dkk.1999)

      T g c

      3 5  lbm    6 ,

      3 3 , 6345 82 , 8423        ft

      3

       

    ft

      1 hp

         

      P = = 0,0021 hp

      lbf lbmft   32 , 174 550 ft   

      2 lbfss

      Efisiensi motor penggerak ( η) =80%,

      P = 0,0021 hp / 0,8 = 0,0026 hp

      Maka daya motor yang dipilih 1/10 hp

    8. 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 Kondisi operasi:

    • Temperatur ruangan = 30°C

      3

      3

    • Densitas soda abu ( = 82,8446 lbm/ft (Geankoplis. 2003)

       ) = 1.327 kg/m

    • Viskositas alum (  ) = 0,5491 cP = 0,0004 lbm/ft.detik = 0,0005 Pa.s

      2

    • Tekanan masuk (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

      1

      2

    • Tekanan keluar (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

      2 Laju alir massa (F) = 0,0706 kg/jam = 4,3260E-05 lb /detik m

      Laju alir volumetrik, 4,3260E - 05 lbm/s

      F

      

    3

      3 Q    5 , 2218 

    07 / 

    1 , 4787  08 / E ft s E m s

      3

      82,8446 lbm/ft 

      Asumsi N < 2100, aliran laminar

      Re 0,4 0,2

      Diameter optimum, D = 0,133  Q   (Peters et.al., 2004)

      opt 0,4 0,2

      = 0,133  (1,4787E-08)  (0,0005) = 2,1864E-05 m = 0,0009 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:

    • Ukuran pipa nominal = 0,1250 in (Geankoplis, 1997)
    • Schedule pipa = 80
    • Diameter dalam (ID) = 0,2150 in = 0,0179 ft = 0,0055 m
    • Diameter luar (OD) = 0,4050 in = 0,0337 ft = 0,0103 m

      2

    • Luas penampang dalam (a ) = 0,0003 ft

      t

    • Bahan konstruksi = commercial steel

      3 Eft s Q

      5 , 2218 07 / Kecepatan linear,  , 0021 /

      v   ft s t

      2 a 0,0003ft

      . v . 82,8446x 0,0021 x , 0179  D

      Re

      Bilangan reynold, N  

      8 , 4022 

      0,0004 

      Asumsi N < 2100 aliran laminar (sudah benar)

      Re f = 16/N = 1,9043. Re

      Instalasi pipa :

    • Panjang pipa lurus, L = 50 ft = 15,24 m

      1

    • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

      L = 1 x 13 x 0,0179 ft

      2

      = 0,2329 ft

      o

    • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

      L = 2 x 30 x 0,0179 ft

      3

      = 1,0750 ft

    • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

      (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0179 ft

      4

      = 0,1971 ft

    • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

      (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0179 ft

      5

      = 0,9854 ft = 50 + 0,2329 + 1,0750 + 0,1971 + 0,9854

      Panjang pipa total ( ∑L ) = 52,4904 ft.

      Faktor gesekan :

      2 2 f v L 4 . . .

      4x(1,9724) x ( , 0021 ) x ( 52 , 4904 ) 

      F    , 00038

      2 .. g . D

      2 . x ( 32 , 174 ) x ( , 0179 ) c

      Tinggi pemompaan ,Δz = 20 ft = 6,0960 m

      g

      ,   ft lbf lbm

      Static head z 20 . / g c 2

       v Velocity head, g 2 . c

       P

      Perssure head

      , 

      2 v g   P

    • Ws = z + F
      • 2 .

      

      g g +  c c

      = 20 + 0 + 0 + 0,00038 = 20,00038 ft.lbf/lbm

      Efisiensi pompa = 80%  Ws . Q .  -6

      Tenaga pompa, P   

      2 10 hp

      550  ,

      8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,005 hp.

      9. Clarifier (CL-01)

      Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu Tipe : External Solid Recirculation Clarifier Bentuk : Circular desain Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283, Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi:

      o

      Temperatur ruangan = 30 C Tekanan = 1 atm Data :

      Laju massa air (F ) : 2.616,3245 kg/jam

      1 Laju massa Al (SO ) (F ) : 0,1308 kg/jam

      2

      4

      3

      2 Laju massa Na CO (F ) : 0,0706 kg/jam

      2

      3

      3 Laju massa total : 2.616,5260 kg/jam = 0,7268 kg/det

      3 Densitas Al (SO ) : 1.363 kg/m (Perry, 1997)

      2

      4

      3

      3 Densitas Na CO : 1.327 kg/m (Perry, 1997)

      2

      3

      3 Densitas air : 996,52 kg/m (Geankoplis, 2003) Reaksi koagulasi: Al (SO ) + 3Na CO + 3H O

      2Al(OH) + 3Na SO + 3CO

      2

      4

      3

      2

      3

      2

      3

      2

      4

      2 Perhitungan:

      Dari Water Treatment Principles and Design, diperoleh: Untuk clarifier tipe upflow (radial): Kedalaman air : 3

    • – 5 m : 1

      Setting time

    • – 3 jam Dipilih kedalaman air (H) = 4 m, waktu pengendapan = 2 jam Diameter dan tinggi clarifier 2 . 616 , 3245

      Densitas larutan : 2 . 616 , 3245 / 996 , 52 , 1308 / 1 . 363 , 0706 / 1 . 327

       

      3

      : 996,5041 kg/m

      2 . 616 , 5260 kg / jam x 2 jam

      3 Volume cairan,V : = 5,2512 m

      

    3

    996 , 5041 kg / m

      Direncanakan : Perbandingan : H : D = 1,5 : 1

      1

      1

    2 V = /  D H

      4 1/2

      4V 4  5,2512  

      1/2

      D = ( ) 1,2932 m    

      3,14 

      4 πH

        Maka, diameter clarifier = 1,2932 m = 50,9132 in tinggi clarifier = 1,5 D = 1,9398 m = 76,3699 in jari-jari = 0,5 D = 25,4566 in Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: P =  × g × h

      hid

      3

      2

      = 996,5401 kg/m × 9,8 m/det × 4 m 39,0644 kPa

      =

      Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 39,0644 kPa + 101,325 kPa = 140,3894 kPa Faktor kelonggaran = 5%

      Maka, P = (1,05) × (140,3894) kPa = 147,4088 kPa

      design

      = 21,3799 psia = 6,6839 psig

      

    Joint efficiency = 0,8 (Brownell dan Young. 1959)

      = 12.650 psia (Brownell dan Young. 1959)

      Allowable stress

      Tebal shell tangki, 6,6839 psig 25,4566 in

      PR   

      t =  nC =  ( 10  , 125 ) , 12.650 psia , 8 , 6 6,6839 psig

      SE  6 P      

      = 1,9122 in Tebal shell standar 2 in (Brownell dan Young. 1959) Daya Clarifier

    2 P = 0,006 D (Ulrich, 1984)

      Dimana : P = daya yang dibutuhkan, kW Sehingga,

      2 P = 0,006 x (1,2932) = 0,0100 kW = 0,0135 hp

      10 Pompa Clarifier (PU-05)

      Fungsi : Memompa air dari Clarifier (CL-01) ke Sand Filter (SF-01) Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi:

      o

    • Temperatur cairan = 27 C

      3

      3

    • Densitas air (  ) = 996,52 kg/m = 62,2127 lb /ft (Geankoplis. 2003)

      m

    • Viskositas air (  ) = 0,8549 cP = 0,0006 lb /ft.s (Geankoplis. 2003)

      m

      2

    • Tekanan masuk (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

      1

      2

    • Tekanan keluar (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

      2 Laju alir massa (F) = 2.616,3245 kg/jam = 1,6022 lb /detik m

      F 1,6022 lbm/s

      3

      3 Laju alir volumetrik, Q    , 0258 /  , 0007 / ft s m s

      3 

      62,2127 lbm/ft Asumsi N >2100, aliran turbulen

      Re 0,45 0,13

      Diameter optimum, D = 0,363 (Peters et.al., 2004)

      opt  Q   0,45 0,13

      = 0,363  (0,0007)  (996,52)

      = 0,0345 m = 1,3589 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:

    • Ukuran pipa nominal = 1,25 in (Geankoplis, 1997)
    • Schedule pipa = 40
    • Diameter dalam (ID) = 1,38 in = 0,1150 ft = 0,0351 m
    • Diameter luar (OD) = 1,66 in = 0,1383 ft

      2

    • Luas penampang dalam (a ) = 0,0104 ft

      t

    • Bahan konstruksi = commercial steel

      3 ft s

      Q , 0258 /

      Kecepatan linear, v   

      2 , 4763 ft / s t

      2 a 0,0104ft

      . v . 62,2127x 2,4763 x , 1150  D

      Re

      Bilangan reynold, N  

      30 . 841 , 6612 

      0,0006  Asumsi N > 2100 sudah benar.

      Re

      Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel

    • 5 .

      diperoleh ε = 4,6 x 10

    • 5 / 0,0351 = 0,0013.

      ε/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk N = 30.841,6612 dan

      Re ε/D = 0,0013, diperoleh f = 0,0065.

      Instalasi pipa :

    • Panjang pipa lurus, L = 10 ft = 3,0480 m

      1

    • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

      L = 1 x 13 x 0,1150 ft

      2

      = 1,4950 ft

      o

    • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

      L = 2 x 30 x 0,1150 ft

      3

      = 6,8999 ft

    • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

      (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,1150 ft

      4

      = 1,2650 ft

    • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

      (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,1150 ft

      5

      = 6,3249 ft = 10 + 1,4950 + 6,8999 + 1,2650 + 6,3249

      Panjang pipa total ( ∑L ) = 25,9848 ft.

      Faktor gesekan :

      2 2 f v L 4 . . .

      4x(0,0065) ( 2 , 4763 ) ( 25 , 9848 ) x x

       F

        , 5599

      2 .. g . D

      2 . ( 32 , 174 ) ( , 1150 ) x x c

      Tinggi pemompaan ,Δz = 5 ft = 1,5240 m

      g Static head ,  z  5 ft . lbf / lbm g c 2 v

       Velocity head,

      2 . g c P

      

      Perssure head

      , 

      2 gvP

    • Ws = z + F
      • 2 .

      

      g g +  c c

      = 5 + 0 + 0 + 0,5599 = 5,5599 ft.lbf/lbm

      Efisiensi pompa = 80%  Ws . Q . 

      Tenaga pompa, P  

      , 0202 hp

      550  ,

    8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,05 hp.

    11. Sand Filter (SF-01)

      Fungsi : Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari Clarifier (CL-01) Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi:

      o

      Temperatur cairan = 27 C Tekanan = 1 atm Laju massa air = 2.616,3245 kg/jam Densitas air = 996,52 (Geankoplis. 2003) Faktor keamanan = 20 %

      

    1

    dirancang untuk penampungan / jam operasi.

      Sand filter

      4

      1 dirancang untuk volume bahan penyaring / volume tangki.

      Sand filter

      3 Desain Sand Filter

      Volume tangki,

       kg  2.616,3245 ,

      

    25

    jam

        jam  

      3 Volume air (Va) = = 0,6564 m kg  

      996 ,

      52  

      3 m  

      3 Volume air dan bahan penyaring (Vt) = (1 + 1/3) (0,6564) = 0,8752 m T

      3 3 Volume tangki (V ) = (1,2 ) (0,8752 m ) = 1,0502 m

      Diameter Tangki, Direncanakan rasio diameter dan tinggi, D : H = 3 : 4

      1

      4D

      2 3

      2 3

      3 V = 1  D H  1,0502 m = (3,14) D  1,0502 m = 1  D

      4

      4

      3

      3 Maka, D = 1,0011 m = 39,4141 in H = 1,3348 m = 52,5521 in R = 0,5006 m = 19,7070 in Diameter dan tinggi tutup tangki, Diameter tutup = diameter tangki = 1,0011 m Direncanakan rasio diameter dan tutup tangki, D : H = 4 : 1

      1 Tinggi tutup tangki = (1,0011 m) = 0,2503 m

      4 Tinggi tangki total = [1,3348 + 2 (0,2503)] m = 1,8354 m Tebal Shell dan tutup tangki,

    1 Tinggi penyaring = x 1,8345 m = 0,4588 m

      4

      , 6564 Tinggi cairan di dalam tangki = (1,3348 m) = 0,8343 m 1 , 0502

      P =

      hidrostatis ρgh

      3

      2

      = (996,52 kg/m ) (9,8 m/s ) (0,8343 m) = 8,1474 kPa

      P filter = ρgl

      3

      2

      = (2.200 kg/m ) (9,8 m/s ) (0,4588 m) = 9.892,7248 Pa = 9,8927 kPa

      P = (101,325 + 8,1474 + 9,8927) kPa

      T

      = 119,3651 kPa Faktor kelonggaran 5%, maka P = (1,05) (119,3651 kPa)

      design

      = 125,3333 kPa = 18,1781 psia = 3,4821 psig

      

    Joint efficiency = 0,8 (Brownell dan Young. 1959)

    Allowable stress = 12.650 psia (Brownell dan Young. 1959)

      Tebal shell tangki, Umur alat = 10 tahun Tebal shell tangki,

      PR 3,4821 psig 19,7070 in   

      t = = ( 10 , 125 )  nC  

      SE , P 12.650 psia ,

      8 , 6 3,4821 psig  6      

      = 1,2568 in Tebal shell standar 1 ¼ in (Brownell dan Young. 1959) Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup adalah 1¼ in.

    12. Pompa Filtrasi (PU-06)

      Fungsi : Memompa air dari Sand Filter (SF-01) ke Tangki Utilitas 1 (TU- 01) Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi:

      o

    • Temperatur cairan = 27 C

      3

      3

    • Densitas air ( = 996,52 kg/m = 62,2127 lb /ft (Geankoplis. 2003)

       ) m

    • Viskositas air (  ) = 0,8549 cP = 0,0006 lb /ft.s (Geankoplis. 2003)

      m

      2

    • Tekanan masuk (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

      1

      2

    • Tekanan keluar (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

      2 Laju alir massa (F) = 2.616,3245 kg/jam = 1,6022 lb /detik m F 1,6022 lbm/s

      3

      3 Laju alir volumetrik, Q    , 0258 /  , 0007 / ft s m s

      3 

      62,2127 lbm/ft Asumsi N >2100, aliran turbulen

      Re 0,45 0,13

      Diameter optimum, D = 0,363 (Peters et.al., 2004)

      opt  Q   0,45 0,13

      = 0,363  (0,0007)  (996,52)

      = 0,0345 m = 1,3589 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:

    • Ukuran pipa nominal = 1,25 in (Geankoplis, 1997)
    • Schedule pipa = 40
    • Diameter dalam (ID) = 1,38 in = 0,1150 ft = 0,0351 m
    • Diameter luar (OD) = 1,66 in = 0,1383 ft

      2

    • Luas penampang dalam (a ) = 0,0104 ft

      t

    • Bahan konstruksi = commercial steel

      3 ft s

      Q , 0258 /

      Kecepatan linear, v   

      2 , 4763 ft / s t

      2 a 0,0104ft

      . v . 62,2127x 2,4763 x , 1150  D

      Re

      Bilangan reynold, N  

      30 . 841 , 6612 

      0,0006  Asumsi N > 2100 sudah benar.

      Re

      Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel

    • 5 .

      diperoleh ε = 4,6 x 10

    • 5 / 0,0351 = 0,0013.

      ε/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk N = 30.841,6612 dan

      Re ε/D = 0,0013, diperoleh f = 0,0065.

      Instalasi pipa :

    • Panjang pipa lurus, L = 10 ft = 3,0480 m

      1

    • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

      L = 1 x 13 x 0,1150 ft

      2

      = 1,4950 ft

      o

    • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

      L = 2 x 30 x 0,1150 ft

      3

      = 6,8999 ft

    • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

      (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,1150 ft

      4

      = 1,2650 ft

    • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

      (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,1150 ft

      5

      = 6,3249 ft = 10 + 1,4950 + 6,8999 + 1,2650 + 6,3249

      Panjang pipa total ( ∑L ) = 25,9848 ft.

      Faktor gesekan :

      2

      2

      4 . f . v . L

      4x(0,0065) x ( 2 , 4763 ) x ( 25 , 9848 ) 

      F    , 5599

      2 .. g . D

      2 . x ( 32 , 174 ) x ( , 1150 ) c

      Tinggi pemompaan ,Δz = 5 ft = 1,5240 m

      g Static head ,  z  5 ft . lbf / lbm g c 2 v

       Velocity head,

      2 . g c

       P

      Perssure head

      , 

      2 v g   P

    • Ws = z + F  2 .

      g g +  c c

      = 5 + 0 + 0 + 0,5599 = 5,5599 ft.lbf/lbm

      Efisiensi pompa = 80%  Ws Q

      . .  

      Tenaga pompa, P

      , 0202 hp

       550 ,

      8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,05 hp.

      13. Tangki Utilitas 1 (TU-01)

      Fungsi : Menampung air sementara dari Sand Filter (SF) Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283, Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi:

      o

      Temperatur = 27 C Tekanan = 1 atm

      Laju massa air = 2.616,3245 kg/jam

      3 Densitas air = 996,52 kg/m (Geankoplis. 2003)

      Kebutuhan perancangan = 3 jam Faktor keamanan = 20 % Desain tangki, Ukuran tangki,

       kg  2.616,3245  3 jam    jam  

      3 Volume larutan (V ) = = 7,8764 m a kg  

      996 ,

      52  

      

    3

    m   T

      3 3 Volume tangki (V ) = (1,2 ) (7,8764 m ) = 9,4517 m

      Direncanakan, D : H = 2 : 3

      1

      1

      3D

      3

      2 3

      2 3

      3 V =  D H  9,4517 m (3,14) D  9,4517 m  D

      = =

      4

      4

      2

      8 Maka, D = 2,0022 m

      H = 3,0034 m

      3 7,8764 m

      Tinggi cairan dalm tangki = 3,0034 = 2,5028 m

       m

      3 9,4517 m

      Tebal dinding tangki, P =

      hidrostatis ρgh

      3

      2

      = (996,52 kg/m ) (9,8 m/s ) (2,5028 m) = 24,4421 kPa

      Tek operasi = 101,325 kPa P = (101,325 + 24,4421) kPa

      T

      = 125,7671 kPa Faktor kelonggaran 5%, maka P design = (1,05) (125,7671 kPa)

      = 132,0554 kPa = 0,8 (Brownell dan Young. 1959)

      Joint efficiency

    Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young. 1959)

      Tebal shell tangki,

      PD  132,0554 kPa  2,0022 m 

      t = =

      2 SE  1 ,

      2 P 2  87.218,714 kPa   , 8  1 , 2  132,0554 kPa  = 0,0019 m = 0,0747 in

      Faktor korosi = 1/8 in, umur alat 10 tahun Tebal shell yang dibutuhkan = (0,0747 + 10 x 1/8) in = 1,3247 in

    1 Tebal shell standar 1 / in (Brownell dan Young. 1959)

      2

    14. Pompa Ke Cation Exchanger (PU-07)

      Fungsi : Memompa air Tangki (TU-01) ke Cation Exchanger (CE) Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi:

      o

    • Temperatur cairan = 27 C

      3

      3

    • Densitas air ( = 996,52 kg/m = 62,2127 lb /ft (Geankoplis. 2003)

       )

      m

    • Viskositas air ( /ft.s (Geankoplis. 2003)

       ) = 0,8549 cP = 0,0006 lb m

      2

    • Tekanan masuk (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

      1

      2

    • Tekanan keluar (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

      2 Laju alir massa (F) = 887,4717 kg/jam = 0,5435 lb /detik m F 0,5435 lbm/s

      3

      3 Laju alir volumetrik, Q   , 0087 ft / s , 00025 m / s  

      3 

      62,2127 lbm/ft Asumsi N >2100, aliran turbulen

      Re 0,45 0,13

      Diameter optimum, D = 0,363 (Peters et.al., 2004)

      opt  Q   0,45 0,13

      = 0,363  (0,00025)  (996,52)

      = 0,0212 m = 0,8354 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:

    • Ukuran pipa nominal = 0,75 in (Geankoplis, 1997)
    • Schedule pipa = 40
    • Diameter dalam (ID) = 0,8240 in = 0,0687 ft = 0,0209 m
    • Diameter luar (OD) = 1,0500 in = 0,0875 ft = 0,0267 m

      2

    • Luas penampang dalam (a ) = 0,0037 ft

      t

    • Bahan konstruksi = commercial steel

    3 Q , 0087 ft / s

      Kecepatan linear,

      v    2 , 3547 ft / s t

      2 a

      0,0037ft . v . 62,2127x 2,3547 x , 0687

       D

      Re

      Bilangan reynold, N   

      17 . 510 , 8906

      0,0006  Asumsi N > 2100 sudah benar.

      Re Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel

    • 5 .

      diperoleh ε = 4,6 x 10

    • 5 / 0,0209 = 0,0022.

      ε/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk N = 18.695,1223 dan

      Re ε/D = 0,0022, diperoleh f = 0,0080.

      Instalasi pipa :

    • Panjang pipa lurus, L = 50 ft = 15,2400 m

      1

    • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

      L = 1 x 13 x 0,0687 ft

      2

      = 0,8927 ft

      o

    • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

      L = 2 x 30 x 0,0687 ft

      3

      = 4,1200 ft

    • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

      (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0687 ft

      4

      = 0,7553 ft

    • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

      (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0687 ft

      5

      = 3,7766 ft = 50+ 0,8927 + 4,1200 + 0,7553 + 3,7766

      Panjang pipa total ( ∑L ) = 59,5446 ft.

      Faktor gesekan :

      2

      2 f v L 4 . . .

      4x(0,0080) ( 2 , 3547 ) ( 59 , 5446 ) x x

       F

        2 , 3910

      2 .. g . D

      2 . ( 32 , 174 ) ( , 0687 ) x x c

      Tinggi pemompaan ,Δz = 20 ft

      g

      ,  z 

      20 ft . lbf / lbm Static head g c

      2  v

      Velocity head,  2 . g c

       P

      Perssure head

      , 

      2

       v P

      g

    • Ws =  + F + z 2 . g

      g +  c c

      = 20 + 0 + 0 + 2,3910 = 22,3910 ft.lbf/lbm

      Efisiensi pompa = 80%  Ws Q

      . .  

      Tenaga pompa, P  , 0277

      

    hp

       550 ,

      8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,05 hp.

      15. Pompa ke Menara Pendingin Air (PU-08)

      Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas (TU-01) ke Menara Pendingin (CT)

      Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi:

    • temperatur cairan = 27

      C

    • laju alir massa (F) = 631,2493 kg/jam = 0,3866 lbm/s

      3

      3

    • densitas ( = 996,52 kg/m = 62,2127 lbm/ft

      )

    • viskositas ( = 0,8549 cP = 0,0006 lbm/ft

      ) s

      2

    • tekanan masuk (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

      1

      2

    • tekanan keluar (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

      2 Laju alir massa (F) = 631,2493 kg/jam = 0,3866 lb /detik m

      0,3866 lbm/s

      F

      3

      3 Laju alir volumetrik,  , 0062 / , 00018 / Q   ft sm s

      3 

      62,1603 lbm/ft Asumsi N > 2100, aliran turbulen

      Re 0,45 0,13

      Diameter optimum, D = 0,363  Q   (Peters et.al., 2004)

      opt 0,45 0,13

      = 0,363  (0,00018)  (996,52)

      = 0,0182 m = 0,7167 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:

    • Ukuran pipa nominal = 0,75 in (Geankoplis, 1997)
    • Schedule pipa = 80
    • Diameter dalam (ID) = 0,742 in = 0,0618 ft = 0,0188 m
    • Diameter luar (OD) = 1,050 in = 0,0875 ft = 0,0267 m

      2

    • Luas penampang dalam (a ) = 0,0030 ft

      t

    • Bahan konstruksi = commercial steel

    3 Q , 0062 ft / s

      Kecepatan linear, 

      

    2 , 0712 /

    v   ft s t

      2 a 0,0030ft

      . . 62,2127x 2,0712 , 0618  D v x

      Bilangan reynold, Re

      13 . 870 , 2388 N   

      0,0006  Asumsi N > 2100 sudah benar.

      Re

      Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel

    • 5 .

      diperoleh ε = 4,6 x 10

    • 5 / 0,0188 = 0,0024.

      ε/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk N = 13.870,2388 dan

      Re

      ε/D = 0,0024, diperoleh f = 0,0085. Instalasi pipa :

    • Panjang pipa lurus, L = 20 ft = 6,0960 m

      1

    • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

      L = 1 x 13 x 0,0618 ft

      2

      = 0,8038 ft

      o

    • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

      L = 2 x 30 x 0,0618 ft

      3

      = 3,7100 ft

    • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

      (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0618 ft

      4

      = 0,6802 ft

    • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

      (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0618 ft

      5

      = 3,4008 ft = 20 + 0,8038 + 3,7100 + 0,6802 + 3,4008

      Panjang pipa total ( ∑L ) = 28,5947ft.

      Faktor gesekan :

      2 2

      4 . f . v . L

      4x(0,0085) x ( 2 , 0712 ) x ( 28 , 5947 ) 

      F    1 , 0483 g D 2 .. . 2 . x ( 32 , 174 ) x ( , 0618 ) c

      Tinggi pemompaan ,Δz = 20 ft = 4,1763 m

      g

      ,

      Static head  z  20 ft . lbf / lbm g c 2

       v Velocity head,

      2 . g c

       P

      Perssure head

      , 

      2

       v P

      g

    • Ws =  + z + F 2 . g

      g +  c c

      = 20 + 0 + 0 + 1,0483 = 21,0483 ft.lbf/lbm

      Efisiensi pompa = 80%  Ws Q

      . . 

      P

      Tenaga pompa,  0,0185

      

    hp

       550 ,

    8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,05 hp.

    16. Pompa Ke Tangki Utilitas 2 (TU-02)

      Fungsi : Memompa air Tangki (TU-01) ke Tangki Utilitas 2 (TU-02) Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi:

      o

    • Temperatur cairan = 27 C

      3

      3

    • Densitas air ( = 996,52 kg/m = 62,2127 lb /ft (Geankoplis. 2003)

       )

      m

    • Viskositas air ( /ft.s (Geankoplis. 2003)

       ) = 0,8549 cP = 0,0006 lb m

      2

    • Tekanan masuk (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

      1

      2

    • Tekanan keluar (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

      2 Laju alir massa (F) = 1.097,6035 kg/jam = 0,6722 lb /detik m F 0,6722 lbm/s

      3

      3 Laju alir volumetrik, Q   , 0108 ft / s , 00031 m / s  

      3 

      62,2127 lbm/ft Asumsi N >2100, aliran turbulen

      Re 0,45 0,13

      Diameter optimum, D = 0,363 (Peters et.al., 2004)

      opt  Q   0,45 0,13

      = 0,363  (0,00031)  (996,52)

      = 0,0233 m = 0,9192 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:

    • Ukuran pipa nominal = 1 in (Geankoplis, 1997)
    • Schedule pipa = 80
    • Diameter dalam (ID) = 0,9570 in = 0,0797 ft = 0,0243 m
    • Diameter luar (OD) = 1,3150 in = 0,1096 ft = 0,0334 m

      2

    • Luas penampang dalam (a ) = 0,0050 ft

      t

    • Bahan konstruksi = commercial steel

      3

      , 0108 /

      Q ft s

      Kecepatan linear,

      2 , 1652 / v    ft s t

      2 a 0,00507ft

      . . 62,2127x2, 1652 , 0797  D v x

      Bilangan reynold, Re

      18 . 700 , 6753 N   

      0,0006 

      Asumsi N >2100 aliran turbulen (sudah benar)

      Re Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel

    • 5 .

      diperoleh ε = 4,6 x 10

    • 5 / 0,0243 = 0,0019.

      ε/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk N = 18.700,6753 dan

      Re ε/D = 0,0019, diperoleh f = 0,0088.

      Instalasi pipa :

    • Panjang pipa lurus, L = 40 ft = 12,1920 m

      1

    • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

      L = 1 x 13 x 0,0797 ft

      2

      = 1,0367 ft

      o

    • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

      L = 2 x 30 x 0,0797 ft

      3

      = 4,7850 ft

    • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

      (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0797 ft

      4

      = 0,8722 ft

    • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

      (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0797 ft

      5

      = 4,3862 ft = 40 + 1,0367 + 4,7850 + 0,8772 + 4,3862

      Panjang pipa total ( ∑L ) = 51,0851 ft.

      Faktor gesekan :

      2

      2 f v L 4 . . .

      4x(0,0088) ( 2 , 1652 ) ( 51 , 0851 ) x x

       F

        1 , 6427

      2 .. g . D

      2 . ( 32 , 174 ) ( , 0797 ) x x c

      Tinggi pemompaan ,Δz = 20 ft = 6,0960 m

      g

      ,  z 

      20 ft . lbf / lbm Static head g c

      2  v

      Velocity head,  2 . g c

       P

      Perssure head

      , 

      2

       v P

      g

    • Ws =  + z + F 2 . g

      g +  c c

      = 20 + 0 + 0 + 1,6427 = 21,6427 ft.lbf/lbm

      Efisiensi pompa = 80%  Ws Q

      . .  

      Tenaga pompa, P  0,0331

      hp

       550 ,

      8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,05 hp.

      17. Tangki Pelarutan H

      2 SO 4 (TP-03)

      Fungsi : Membuat larutan asam sulfat Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi pelarutan: Temperatur ruangan = 30°C Tekanan = 1 atm H SO yang digunakan mempunyai konsentrasi 5% (% berat)

      2

    4 Laju massa H SO = 1,3682 kg/jam

      2

      4

      3

      3 Densitas H SO = 1.061,7 kg/m = 66,2801 lbm/ft (Perry dan Green. 1999)

      2

    4 Kebutuhan perancangan = 30 hari

      Faktor keamanan = 20 % Desain tangki, Diameter tangki,

      kg   1,3682

    24 jam

    30 hari

           jam

      3  

      Volume larutan (V ) = = 18,5576 m

      l kg

     

      ,

      05 1 . 061 ,

      

    7

     

      

     

      3 m

     

      T

      3 3 Volume tangki (V ) = (1,2 ) (18,5576 m ) = 22,2691 m

      Direncanakan, D : H = 1 : 1

      1

      1

      1

      2 3

      2 3

      3 V =  D H  22,2691 m (3,14) D D  22,2691 m  D

      = =

      4

      4

      4 Maka, D = 3,0498 m

      H = 3,0498 m

      3

      18 , 5576 m Tinggi cairan dalm tangki = 3 , 0498 = 2,5415 m

       m

      3

      22 , 2691 m Tebal dinding tangki, P =

      hidrostatis ρgh

      3

      

    2

      = (1.061,7 kg/m ) (9,8 m/s ) (2,5415 m) = 26,4438 kPa

      Tek operasi = 101,325 kPa P = (101,325 + 26,4438) kPa

      T

      = 127,7688 kPa Faktor kelonggaran 5%, maka P design = (1,05) (127,7688 kPa)

      = 134,1573 kPa = 0,8 (Brownell dan Young. 1959)

      Joint efficiency

    Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young. 1959)

      Tebal shell tangki,

      PD  134.1573 kPa  3,0498 m 

      t = =

      2 SE  1 ,

      2 P 2  87.218,714 kPa   , 8  1 , 2  134,1573 kPa  = 0,0029 m = 0,1156 in

      Faktor korosi = 1/8 in, umur alat 10 tahun Tebal shell yang dibutuhkan = (0,1156 + 10 x 1/8) in = 1,3656 in

      1 Tebal shell standar 1 / in (Brownell dan Young.1959)

      2 Daya Pengaduk,

      Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller Jumlah baffle : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe, dkk. 1999), diperoleh:

      Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 × 3,0498 m = 1,0166 m = 3,3353 ft E/Da = 1 ; E = 1,0166 m L/Da = ¼ ; L = ¼ × 1,0166 m = 0,2542 m W/Da = 1/5 ; W = 1/5 × 1,0166 m = 0,2033 m J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 × 3,3362 m = 0,2542 m Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/detik Viskositas H SO 5 % = 0,012 lb /ft.detik (Kirk dan Othmer. 1971)

      2 4 m

      Bilangan Reynold:

      2

        N   D a N =

      (Geankoplis. 2003)

      Re

      

      2

      66 , 2801 1 3,3353

         

      N = = 61.443,2729 (Turbulen)

      Re

      , 012 N > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

      Re

      5

    3 K .n .D

      ρ

      T a

      P (McCabe, 1999)  g

      c

      K = 6,3 (McCabe, 1999)

      T

      3

      5

      3

      6,3 (1 put/det) .(3,3353 ft) (66,2801 lbm/ft )

      1Hp P x

      

      2

      550 ft.lbf/det 32,174 lbm.ft/lbf .det

      9,7395 Hp 

      Efisiensi motor pengge rak (η) =80%, P = 9,7395 hp / 0,8

      = 12,1744 hp

    1 Maka daya motor yang dipilih 12 / hp

      4

      18. Pompa H

      2 SO 4 (PU-10)

      Fungsi : Memompa larutan asam sulfat dari Tangki Pelarutan Asam Sulfat (TP-03) ke Cation Exchanger (CE)

      Jenis : Pompa injeksi Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: o

    • Temperatur = 30 C

      3

      3

    • Densitas H SO (  ) = 1.061,7kg/m = 66,2819 lbm/ft (Geankoplis. 2003)

      2

      4

    • Viskositas H SO (

       ) = 17,8600 cP = 0,0120 lbm/ft.s = 0,0179 Pa.s

      2

      4

      2

    • Tekanan masuk (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

      1

      2

    • Tekanan keluar (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

      2

    • Laju alir massa (F) = 1,3682 kg/jam = 0,0008 lb /detik

      m

      Laju alir volumetrik, 0,0008 lbm/s

      F

      3

      3 Q    1 , 2641 E  05 ft / s  3 , 7589 E  07 m / s

      3 

      66,2819 lbm/ft Asumsi N < 2100, aliran laminar

      Re 0,4 0,2

      Diameter optimum, D = 0,133 (Peters et.al., 2004)

      opt  Q   0,4 0,2

      = 0,133  (3,7589E-07)  (0,0179)

      = 0,0002 m = 0,0062 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:

    • Ukuran pipa nominal = 0,1250 in (Geankoplis, 1997)
    • Schedule pipa = 80
    • Diameter dalam (ID) = 0,2150 in = 0,0179 ft = 0,0055 m
    • Diameter luar (OD) = 0,4050 in = 0,0337 ft = 0,0103 m

      2

    • Luas penampang dalam (a ) = 0,0003 ft

      t

    • Bahan konstruksi = commercial steel

      3 Eft s Q

      1 , 2641 05 / Kecepatan linear, v   , 0506 ft / s

      

    t

      2 a 0,0003ft

      . v . 66,2819x 0,0506 x , 0179  D

      Re

      Bilangan reynold, N  

      5 , 0034 

      0,0120 

      Asumsi N < 2100 aliran laminar (sudah benar)

      Re f = 16/N = 3,1978. Re

      Instalasi pipa :

    • Panjang pipa lurus, L = 40 ft = 12,1920 m

      1

    • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

      L = 1 x 13 x 0,0179 ft

      2

      = 0,2329 ft

      o

    • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

      L = 2 x 30 x 0,0179 ft

      3

      = 1,0750 ft

    • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

      (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0179 ft

      4

      = 0,1971 ft

    • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

      (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0179 ft

      5

      = 0,9854 ft = 40 + 0,2329 + 1,0750 + 0,1971 + 0,9854

      Panjang pipa total ( ∑L ) = 42,4904 ft.

      Faktor gesekan :

      2 2 f v L 4 . . .

      4x(3,1978) x ( , 0506 ) x ( 42 , 9404 ) 

      F    1 , 2054 g D 2 .. . 2 . x ( 32 , 174 ) x ( , 0179 ) c

      Tinggi pemompaan ,Δz = 10 ft = 3,0480 m

      g

      , ft lbf lbm

      Static head  z  10 . / g c 2

       v Velocity head, g 2 . c

       P

      Perssure head

      , 

      2 gvP

    • Ws = z + F
      • g
      • c c 2 . g + 

        

        = 10 + 0 + 0 + 1,2054 = 11,2054 ft.lbf/lbm

        Efisiensi pompa = 80%  Ws Q  . . -5

        P

        Tenaga pompa, 

        2 

        10

      hp

         550 ,

        8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,005 hp.

      19. Cation Exchanger (CE)

        Fungsi : Mengikat kation yang terdapat dalam air umpan ketel Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi:

        o

        Temperatur cairan = 27 C Tekanan = 1 atm Laju massa air = 887,4717 kg/jam

        3 Densitas air = 996,52 kg/m (Geankoplis. 2003)

        Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan = 20% Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 12.4 (Nalco. 1988) diperoleh:

      • Diameter penukar kation = 2 ft = 0,6096 m

        2

      • Luas penampang penukar kation = 3,14 ft
      • Tinggi resin dalam cation exchanger = 2,5 ft = 0,7620 m
      • Tinggi silinder = (1 + 0,2) 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m

        

      • Diameter tutup = diameter tangki = 2 ft = 0,6096 m
      • Rasio axis = 2 : 1 1 , 6096

          Tinggi tutup = = 0,1524 m (Brownell dan Young. 1959)

         

        2

        2  

        Sehingga, tinggi cation exchanger = 0,9144 m + 2 x 0,1524 m = 1,2192 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: P =

        hid  × g × h

        3

        2

        = 995,68 kg/m × 9,8 m/det × 0,7620 m = 7,4459 kPa

        Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa

        P = 7,4459 kPa + 101,325 kPa = 108,7709 kPa

        T

        Faktor kelonggaran = 5% Maka, P = (1,05) (108,7709 kPa) = 114,2094 kPa

        desain

        = 0,8 (Brownell dan Young. 1959)

        Joint efficiency

        = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young. 1959)

        Allowable stress

        Tebal shell tangki:

        PD 114,2094 kPa 0,6069 m

        

        t = =

        2 1 ,

        2 2 87.218,714 kPa ,

        8 1 , 2 114,2094 kPa

        SEP      

        = 0,0005 m = 0,0197 in

      1 Faktor korosi = / in, umur alat 10 tahun

        8

        1 Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0197 in + (10 x / in) = 1,2697 in

        8

        3 Tebal shell standar yang digunakan = 1 / in (Brownell dan Young. 1959)

        8 Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup

        3 1 / in.

        8

      20. Pompa Ke Anion Exchanger (PU-11)

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

         Exchanger (AE)

        Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi:

        o

      • Temperatur cairan = 27 C

        3

        3

      • Densitas air (  ) = 996,52 kg/m = 62,2127 lb /ft (Geankoplis. 2003)

        m

      • Viskositas air (  ) = 0,8549 cP = 0,0006 lb /ft.s (Geankoplis. 2003)

        m

        2

      • Tekanan masuk (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

        1

        2

      • Tekanan keluar (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

        2 Laju alir massa (F) = 887,4717 kg/jam = 0,5435 lb /detik m

        0,5435 lbm/s

        F

        3

        3 Laju alir volumetrik,  , 0087 / , 00025 / Q   ft sm s

        3

         62,2127 lbm/ft Asumsi N >2100, aliran turbulen

        Re

        0,45 0,13

        Diameter optimum, D = 0,363 (Peters et.al., 2004)  Q  

        opt 0,45 0,13

        = 0,363  (0,00025)  (996,52)

        = 0,0212 m = 0,8354 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:

      • Ukuran pipa nominal = 0,75 in (Geankoplis, 1997)
      • Schedule pipa = 40
      • Diameter dalam (ID) = 0,8240 in = 0,0687 ft = 0,0209 m
      • Diameter luar (OD) = 1,0500 in = 0,0875 ft = 0,0267 m

        2

      • Luas penampang dalam (a ) = 0,0037 ft

        t

      • Bahan konstruksi = commercial steel

        3 ft s

        Q , 0087 /

        Kecepatan linear, v  

        2 a 0,0037ft

        2 , 3547 ft / st

        . v . 62,2127x 2,3547 , 0687  D x

        Re

        Bilangan reynold, N  

        17 . 510 , 8906 

        0,0006  Asumsi N > 2100 sudah benar.

        Re

        Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel

      • 5 dipe .

        roleh ε = 4,6 x 10

      • 5 / 0,0209 = 0,0022.

        ε/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk N = 18.695,1223 dan

        Re ε/D = 0,0022, diperoleh f = 0,0080.

        Instalasi pipa :

      • Panjang pipa lurus, L = 50 ft = 15,2400 m

        1

      • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

        L = 1 x 13 x 0,0687 ft

        2

        = 0,8927 ft

        o

      • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

        L = 2 x 30 x 0,0687 ft

        3

        = 4,1200 ft

      • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

        (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0687 ft

        4

        = 0,7553 ft

      • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

        (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0687 ft

        5

        = 3,7766 ft = 50+ 0,8927 + 4,1200 + 0,7553 + 3,7766

        Panjang pipa total ( ∑L ) = 59,5446 ft.

        Faktor gesekan :

        2

        2

        4 . f . v . L

        4x(0,0080) x ( 2 , 3547 ) x ( 59 , 5446 ) 

        F    2 , 3910

        2 .. g . D

        2 . x ( 32 , 174 ) x ( , 0687 ) c

        Tinggi pemompaan ,Δz = 20 ft

        g Static head ,  z  20 ft . lbf / lbm g c 2 v

         Velocity head,

        2 . g c

         P

        Perssure head

        , 

        2 gvP

      • Ws = z + F
        • 2 .

        

        g g +  c c

        = 20 + 0 + 0 + 2,3910 = 22,3910 ft.lbf/lbm

        Efisiensi pompa = 80%  Ws . Q . 

        Tenaga pompa, P  

        , 0277 hp

        550  ,

      8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,05 hp.

      21. Tangki NaOH (TP-04)

        Fungsi : Membuat larutan natrium hidroksida (NaOH) Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C Jumlah : 1 unit Data: Laju alir massa NaOH = 0,0278 kg/jam Waktu regenerasi = 24 jam NaOH yang dipakai berupa larutan 4% (% berat)

        3

        3 Densitas lar.NaOH 4% = 1.518 kg/m = 94,7662 lbm/ft (Perry dan Green. 1999)

        Kebutuhan perancangan = 30 hari Faktor keamanan = 20% Desain tangki, Diameter tangki,

         kg  0,0278

        24

        30  jam  hari

          jam  

        3 Volume larutan (V ) = = 0,3300 m l kg

       

        ,

        04 1 . 518  

        

       

        3 m

       

      T

        3 3 Volume tangki (V ) = (1,2 ) (0,3300 m ) = 0,3960 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 1 : 1.

        1

        1

        1

        2 3

        2 3

        3

         D H  0,3960 m (3,14) D D  0,3960 m  D = =

        4

        4

        4 Maka, D = 0,7961 m

        H = 0,7961 m

        3 0,3300 m

        Tinggi cairan dalam tangki = 0,7961 = 0,6634 m

         m

        3 0,3960 m

        Tebal dinding tangki, P =

        hidrostatis ρgh

        3

        2

        = (1.518 kg/m ) (9,8 m/s ) (0,6634 m) = 9,8690 kPa

        Tek operasi = 101,325 kPa P = (101,325 + 9,8690) kPa

        T

        = 111,1940 kPa Faktor kelonggaran 5%, maka P design = (1,05) (111,1940 kPa)

        = 116,7537 kPa = 0,8 (Brownell dan Young. 1959)

        Joint efficiency

      Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young. 1959)

        Tebal shell tangki,

        PD  116,7537 kPa  0,7961 m 

        t = =

        2 SE  1 ,

        2 P 2  87.218,714 kPa   , 8  1 , 2  116,7537 kPa  = 0,0007 m = 0,0262 in

        1 Faktor korosi = / in, umur alat 10 tahun

        8 Tebal shell yang dibutuhkan = (0,0262 + 10 x 1/8) in = 1,2762 in

        3 Tebal shell standar 1 / in (Brownell dan Young.1959)

        8 Daya Pengaduk,

        Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller Jumlah baffle : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe, dkk. 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 × 0,7961 m = 0,2654 m = 0,8706 ft E/Da = 1 ; E = 0,2654 m L/Da = ¼ ; L = ¼ × 0,2654 m = 0,0663 m W/Da = 1/5 ; W = 1/5 × 0,2654 m = 0,0531 m J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 × 0,7961 m = 0,0663 m Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/detik

      • 4

        Viskositas NaOH 4 % = 4,302 .10 lb /ft.detik (Kirk dan Othmer. 1971)

        m

        Bilangan Reynold:

        2

          N   D a N =

        (Geankoplis. 2003)

        Re

        

        2

        94 , 7662 1 0,8706

           

        N = = 166.961,0759 (Turbulen)

        Re

        , 0004 N > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

        Re

        5

      3 K .n .D

        ρ T a

        P (McCabe, 1999)  g c

        K = 6,3 (McCabe, 1999)

        T

        3

        5

        3

        6,3 (1 put/det) .(0,87086 ft) (94,7662 lbm/ft )

        1Hp P x

        

        2

        550 ft.lbf/det 32,174 lbm.ft/lbf .det

        0,0169 Hp 

        Efisiensi motor pen ggerak (η) =80%, P = 0,0169 hp / 0,8

        = 0,0211 hp

      1 Maka daya motor yang dipilih adalah / hp.

        4

      22. 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 Kondisi operasi:

      • Temperatur ruangan = 30°C

        3

        3

      • Densitas NaOH (  ) = 1.518 kg/m = 94,7662 lbm/ft (Perry dan Green.1>4Viskositas NaOH(  ) = 0,6402 cP = 4,3020 10 lbm/ft.s (Kirk &Othmer.

        

        1971)

        2

      • Tekanan masuk (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

        1

        2

      • Tekanan keluar (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

        2 Laju alir massa (F) = 0,0278 kg/jam = 0,00002 lb /detik m

        Laju alir volumetrik,

        F 0,00002 lbm/s

        3

        3 Q    1 , 7986 E  07 ft / s  5 , 0931 E  09 m / s

        3

        94,7662 lbm/ft 

        Asumsi N < 2100, aliran laminar

        Re 0,4 0,2

        Diameter optimum, D = 0,133 (Peters et.al., 2004)  Q  

        opt 0,4 0,2

        = 0,133  (5,0931E-09)  (0,00006)

        = 0,00001 m = 0,0006 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:

      • Ukuran pipa nominal = 0,1250 in (Geankoplis, 1997)
      • Schedule pipa = 80
      • Diameter dalam (ID) = 0,2150 in = 0,0179 ft = 0,0055 m
      • Diameter luar (OD) = 0,4050 in = 0,0337 ft = 0,0103 m

        2

      • Luas penampang dalam (a ) = 0,0003 ft

        t

      • Bahan konstruksi = commercial steel

        3 Eft s Q

        1 , 7986 07 / Kecepatan linear, v   , 0007 ft / s

        

      t

        2 a 0,0003ft

        . v . 94,7687x 0,0007 x , 0179  D

        Re

        Bilangan reynold, N  

        2 , 8394 

        0,0004 

        Asumsi N < 2100 aliran laminar (sudah benar)

        Re f = 16/N = 5,6350. Re

        Instalasi pipa :

      • Panjang pipa lurus, L = 40 ft = 12,1920 m

        1

      • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

        L = 1 x 13 x 0,0179 ft

        2

        = 0,2329 ft

        o

      • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

        L = 2 x 30 x 0,0179 ft

        3

        = 1,0750 ft

      • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

        (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0179 ft

        4

        = 0,1971 ft

      • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

        (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0179 ft

        5

        = 0,9854 ft = 40 + 0,2329 + 1,0750 + 0,1971 + 0,9854

        Panjang pipa total ( ∑L ) = 42,4904 ft.

        Faktor gesekan :

        2

        2 f v L 4 . . .

        4x(5,6350) ( , 0007 ) ( 42 , 9404 ) x x

         F

          , 0004

        2 .. g . D

        2 . ( 32 , 174 ) ( , 0179 ) x x c

        Tinggi pemompa an ,Δz = 10 ft = 3,0480 m

        g Static head ,  z  10 ft . lbf / lbm g c 2 v

         Velocity head,

        2 . g c P

        

        Perssure head

        , 

        2 gvP

      • Ws = z + F
        • 2 .

        

        g g +  c c

        = 10 + 0 + 0 + 0,0004 = 10,0004 ft.lbf/lbm

        Efisiensi pompa = 80%  Ws . Q .  -7

        Tenaga pompa, P    hp

        3,8740

        

      10

        550  ,

        8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,005 hp.

        23. Anion Exchanger (AE)

        Fungsi : Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi:

        o

        Temperatur cairan = 27 C Tekanan = 1 atm Laju massa air = 887,4717 kg/jam

        3 Densitas air = 996,52 kg/m (Geankoplis. 2003) Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan = 20 % Ukuran Anion Exchanger Dari Tabel 12.4 (Nalco. 1988) diperoleh:

      • Diameter penukar kation = 2 ft = 0,6096 m
      • Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2
      • Tinggi resin dalam cation exchanger = 2,5 ft = 0,7620 m
      • Tinggi silinder = (1 + 0,2) 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m

        

      • Diameter tutup = diameter tangki = 2 ft = 0,6096 m
      • Rasio axis = 2 : 1 1 , 6096

          Tinggi tutup = = 0,1524 m (Brownell dan Young. 1959)

         

        2

        2  

        Sehingga, tinggi cation exchanger = 0,9144 m + 2 x 0,1524 m = 1,2192 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: P =

         × g × h

        hid

        3

        2

        = 995,68 kg/m × 9,8 m/det × 0,7620 m = 7,4459 kPa

        Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 7,4459 kPa + 101,325 kPa = 108,7709 kPa

        T

        Faktor kelonggaran = 5% Maka, P = (1,05) (108,7709 kPa) = 114,2094 kPa

        desain

        = 0,8 (Brownell dan Young. 1959)

        Joint efficiency

        = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young. 1959)

        Allowable stress

        Tebal shell tangki:

        PD 114,2094 kPa 0,6069 m

        

        t = =

        2 SE 1 ,

        2 P 2 87.218,714 kPa , 8  1 , 2 114,2094 kPa      

        = 0,0005 m = 0,0197 in Faktor korosi = 1/8 in, umur alat 10 tahun Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0197 in + ( 10 x 1/8 in) = 1,2697 in

        3 Tebal shell standar yang digunakan = 1 / in (Brownell dan Young. 1959)

        

      8 Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup

        3 1 / in.

        8

      24. Pompa Anion Exchanger (PU-13)

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

        Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi:

        o

      • Temperatur cairan = 27 C

        3

        3

      • Densitas air (  ) = 996,52 kg/m = 62,2127 lb /ft (Geankoplis. 2003)

        m

      • Viskositas air ( /ft.s (Geankoplis. 2003)

         ) = 0,8549 cP = 0,0006 lb

        m

        2

      • Tekanan masuk (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

        1

        2

      • Tekanan keluar (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

        2 Laju alir massa (F) = 887,4717 kg/jam = 0,5435 lb /detik m

        0,5435 lbm/s

        F

        3

        3 Laju alir volumetrik,  , 0087 / , 00025 / Q   ft sm s

        

      3

        62,2127 lbm/ft 

        Asumsi N >2100, aliran turbulen

        Re 0,45 0,13

        Diameter optimum, D = 0,363  Q   (Peters et.al., 2004)

        opt 0,45 0,13

        = 0,363  (0,00025)  (996,52) = 0,0212 m = 0,8354 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:

      • Ukuran pipa nominal = 0,75 in (Geankoplis, 1997)
      • Schedule pipa = 40
      • Diameter dalam (ID) = 0,8240 in = 0,0687 ft = 0,0209 m
      • Diameter luar (OD) = 1,0500 in = 0,0875 ft = 0,0267 m

        2

      • Luas penampang dalam (a ) = 0,0037 ft

        t

      • Bahan konstruksi = commercial steel

      3 Q , 0087 ft / s

        Kecepatan linear, 

        

      2 , 3547 /

      v   ft s t

        2 a

        0,0037ft

        . v . 62,2127x 2,3547 x , 0687  D

        Re

        Bilangan reynold, N  

        17 . 510 , 8906 

        0,0006  Asumsi N > 2100 sudah benar.

        Re

        Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel

      • 5 .

        diperoleh ε = 4,6 x 10

      • 5 / 0,0209 = 0,0022.

        ε/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk N = 18.695,1223 dan

        Re ε/D = 0,0022, diperoleh f = 0,0080.

        Instalasi pipa :

      • Panjang pipa lurus, L = 50 ft = 15,2400 m

        1

      • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

        L = 1 x 13 x 0,0687 ft

        2

        = 0,8927 ft

        o

      • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

        L = 2 x 30 x 0,0687 ft

        3

        = 4,1200 ft

      • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

        (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0687 ft

        4

        = 0,7553 ft

      • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

        (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0687 ft

        5

        = 3,7766 ft = 50+ 0,8927 + 4,1200 + 0,7553 + 3,7766

        Panjang pipa total ( ∑L ) = 59,5446 ft.

        Faktor gesekan :

        2

        2

        4 . f . v . L

        4x(0,0080) x ( 2 , 3547 ) x ( 59 , 5446 ) 

        F    2 , 3910

        2 .. g . D

        2 . x ( 32 , 174 ) x ( , 0687 ) c

        Ting gi pemompaan ,Δz = 20 ft

        g Static head ,  z  20 ft . lbf / lbm g c 2 v

         Velocity head,

        2 . g c

         P

        Perssure head

        , 

        2 v g   P

      • 2 .
        • Ws = z + F 

        g g +  c c

        = 20 + 0 + 0 + 2,3910 = 22,3910 ft.lbf/lbm

        Efisiensi pompa = 80%  Ws Q

        . .  

        Tenaga pompa, P

        , 0277 hp

         550 ,

        8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,05 hp.

        25. Tangki Pelarutan Kaporit (TP-05)

        Fungsi : Tempat membuat larutan kaporit untuk proses klorinasi air domestik Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283, Grade C Jumlah : 1

        

      o

        Kondisi operasi : Temperatur = 30 C Tekanan = 1 atm

        A. Volume tangki Kaporit yang digunakan = 2 ppm Kaporit yang digunakan berupa larutan 70% (% berat) Laju massa kaporit = 0,0031 kg/jam

        3

        3 Densitas larutan kaporit 70% = 1272 kg/m = 79,4082 lbm/ft (Perry, 1997)

        Kebutuhan perancangan = 90 hari

        

      , 0031 kg / jam x

      24 jam / hari x 90 hari

        Volume larutan, (V ) =

        1

        3 , 7 1272 / x kg m

        = 0,0076 m

        3

        silinder volume silinder tinggi x cairan volume

        = 0091 , ) 2266 , )( 0077 , (

        = 0,1888 m = 0,6194 ft Tebal dinding tangki, P

        hidrostatis

        = ρgh

        = (1.272 kg/m

        ) (9,8 m/s

        3 Di = 0,2266 m

        2

        ) (0,1888 m) = 2,3535 kPa

        Tek operasi = 101,325 kPa P

        T

        = (101,325 + 2,3535) kPa = 103,6785 kPa

        Faktor kelonggaran 5%, maka P

        design

        Hs = Di = 0,2266 m Tinggi cairan dalam tangki =

        0,0091 = 0,7854 Di

        

      3

      Faktor kelonggaran = 20%, maka :

        2

        Volume tangki = 1,2 x 0,0076 m

        3

        = 0,0091 m

        

      3

      B. Diameter dan tebal tangki

        Volume silinder tangki (Vs) Vs =

        4 Hs Di π

        (Brownell & Young, 1959) Dimana : Vs = Volume silinder (ft

        3

        3

        ) Di = Diameter dalam silinder (ft) Hs = Tinggi tangki silinder (ft)

        Ditetapkan : Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 1 : 1

        Maka : Vs =

        4 Di

        3 

        = 0,7854 Di

        = (1,05) (103,6785 kPa) = 108,8624 kPa

        = 0,8 (Brownell dan Young. 1959)

        Joint efficiency

      Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young. 1959)

        Tebal shell tangki,

        PD 108,8624 kPa 0,2266 m   

        t = =

        2 SE 1 ,

        2 P 2 87.218,714 kPa , 8  1 , 2 108,8624 kPa      

        = 0,0002 m = 0,0070 in Faktor korosi = 1/8 in, umur alat 10 tahun Tebal shell yang dibutuhkan = (0,0070 + 10 x 1/8) in = 1,2570 in

        3 Tebal shell standar 1 / in (Brownell dan Young. 1959)

        8 Daya Pengaduk,

        Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller Jumlah baffle : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe, dkk. 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 × 0,2266 m = 0,0755 m = 0,2478 ft E/Da = 1 ; E = 0,0755 m L/Da = ¼ ; L = ¼ × 0,0755 m = 0,0189 m W/Da = 1/5 ; W = 1/5 × 0,0755 m = 0,0151 m J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 × 0,2266 m = 0,0189 m Kecepatan pengadukan, N = 2 putaran/detik Viskositas kaporit = 0,0007 lb /ft.detik (Kirk dan Othmer. 1971)

        m

        Bilangan Reynold:

        2

         N   Da

        N = (Geankoplis. 2003)

        Re

        

        2 

        79 , 4088   2 0,2478  N = = 14.508,9990

        Re

        , 0007 N >10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

        Re

        5

      3 K .n .D

        ρ T a

        P  (McCabe, 1999) g c

        K = 6,3 (McCabe, 1999)

        T

        3

        5

        

      3

        6,3 (2 put/det) .(0,2478 ft) (79,4088 lbm/ft )

        1Hp P  x

        2

        5.671,2632 32,174 lbm.ft/lbf .det 550 ft.lbf/det 

         - 1,7870E

        9 Hp Efisiensi motor penggerak (η) =80%, P = 1,7870E-9 hp / 0,8

        = 2,2333E-9 hp

      1 Maka daya motor yang dipilih / hp

        20

      26. Pompa Kaporit (PU-14)

        Fungsi : Memompa larutan kaporit dari Tangki Pelarutan Kaporit (TP-05) ke Tangki Utilitas 2 (TU-02)

        Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi:

        o

      • Temperatur = 30 C

        3

        3

      • Densitas kaporit (  ) = 1.272 kg/m = 79,4110 lbm/ft (Perry dan Green. 1>7Viskositas kaporit ( lbm/ft.detik

         ) = 0,0007 cP = 4,5157.10

        2

      • Tekanan masuk (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

        1

        2

      • Tekanan keluar (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

        2 Laju alir massa (F) = 0,0031 kg/jam = 1,9205E-06 lb /detik m

        Laju alir volumetrik,

      • 1,9205E 06 lbm/s

        F

        

      3

        3

         

        Q   2 , 4184 E

      08 ft / s

      6 , 8483 E 10 m / s

        3 

        79,4110 lbm/ft Asumsi N < 2100, aliran laminar

        Re 0,4 0,2

        Diameter optimum, D = 0,133  (Peters et.al., 2004)

        opt  Q  0,4 0,2

        = 0,133  (6,8483E-10)  (6,72E-07)

        = 0,0001 m = 0,0027 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:

      • Ukuran pipa nominal = 0,1250 in (Geankoplis, 1997)
      • Schedule pipa = 80

      • Diameter dalam (ID) = 0,2150 in = 0,0179 ft = 0,0055 m
      • Diameter luar (OD) = 0,4050 in = 0,0337 ft = 0,0103 m

        2

      • Luas penampang dalam (a ) = 0,0003 ft

        t

      • Bahan konstruksi = commercial steel

        

      3

      Eft s Q

        2 , 4184 08 / Kecepatan linear, v  , 0001 /

          ft s t

        2 a 0,0003ft

        . . 79,4410x 0,0001 , 0179  D v x

        Re

        Bilangan reynold, N   304 , 7874

        

        4,5157E

      • Asumsi N < 2100 sudah benar.

        07 

        Re

        f = 16/N = 0,0525

        Re

        Instalasi pipa :

      • Panjang pipa lurus, L = 20 ft = 6,0960 m

        1

      • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

        L = 1 x 13 x 0,0179 ft

        2

        = 0,2329 ft

        o

      • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

        L = 2 x 30 x 0,0179 ft

        3

        = 1,0750 ft

      • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

        (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0179 ft

        4

        = 0,1971 ft

      • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

        (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0179 ft

        5

        = 0,9854 ft = 20+ 0,2329 + 1,0750 + 0,19713 + 0,9854

        Panjang pipa total ( ∑L ) = 22,4904 ft. Faktor gesekan :

        2

        2

        4 . f . v . L

        4x(0,0525) x ( , 0001 ) x ( 22 , 4904 ) 

        F    3 , 8332 E

        08  

        2 .. g . D

        2 32 , 174 , 0179 c Tinggi pemompaan ,Δz = 35 ft

        g

        , ft lbf lbm

        Static head  z  35 . / g c 2

         v Velocity head, g 2 . c

         P

        Perssure head

        , 

        2 gvP

      • Ws + = z + F

         g c c 2 . g + 

        = 35 + 0 + 0 + 3,8332E-08 = 35 ft.lbf/lbm

        Efisiensi pompa = 80%  Ws Q

        . .  -7

        P

        Tenaga pompa,  1,5276 

        

      10 hp

         550 ,

        8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,0005 hp.

        27. Tangki Utilitas 2 (TU-02)

        Fungsi : Menampung air untuk didistribusikan ke domestik Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283, Grade C Kondisi operasi:

        o

        Temperatur cairan = 27 C Tekanan = 1 atm Laju massa air = 1.097,6035 kg/jam

        3 Densitas air = 996,52 kg/m (Geankoplis. 2003)

        Kebutuhan perancangan = 24 jam Faktor keamanan = 20 % Desain tangki, Ukuran tangki,

         kg  1.097,6035  24 jam    jam  

        3 Volume larutan (V ) = = 26,4345 m a kg  

        996 ,

        52  

        

      3

      m   T

        3 3 Volume tangki (V ) = (1,2 ) (26,4345 m ) = 31,7214 m

        Direncanakan, D : H = 2 : 3

        1

        1

        3D

        3

        2 3

        2 3

        3 V =  D H  31,7214 m (3,14) D  31,7214 m  D

        = =

        4

        4

        2

        8 Maka, D = 2,9978 m

        H = 4,4966 m

        3

        2 6 , 4345 m

        Tinggi air dalam tangki = 4,4966 = 3,7472 m

         m

        3 31,7214 m

        Tebal dinding tangki, P =

        hidrostatis ρgh

        3

        2

        = (996,52 kg/m ) (9,8 m/s ) (3,7472 m) = 36,5948 kPa

        Tek operasi = 101,325 kPa P = (101,325 + 36,5948) kPa

        T

        = 137,9198 kPa Faktor kelonggaran 5%, maka P design = (1,05) (137,9198 kPa)

        = 144,8158 kPa = 0,8 (Brownell dan Young. 1959)

        Joint efficiency

      Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young. 1959)

        Tebal shell tangki,

        PD  144,8158 kPa  2,9978 m 

        t = =

        2 SE  1 ,

        2 P 2  87.218,714 kPa   , 8  1 , 2  144,8158 kPa  = 0,0031 m = 0,1226 in

        Faktor korosi = 1/8 in Tebal shell yang dibutuhkan = (0,1226 + 1/8) in = 0,2476 in

      1 Tebal shell standar / in (Brownell dan Young. 1959)

        4

      28. Pompa Domestik (PU-15)

        Fungsi : Memompa air dari TU-02 ke kebutuhan domestik Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi:

        o

      • Temperatur cairan = 27 C

        3

        3

      • Densitas air ( = 996,52 kg/m = 62,2127 lb /ft (Geankoplis. 2003)

         )

        m

      • Viskositas air ( /ft.s (Geankoplis. 2003)

         ) = 0,8549 cP = 0,0006 lb m

        2

      • Tekanan masuk (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

        1

        2

      • Tekanan keluar (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

        2 Laju alir massa (F) = 1.097,6035 kg/jam = 0,6722 lb /detik m F 0,6722 lbm/s

        3

        3 Laju alir volumetrik, Q   , 0108 ft / s , 00031 m / s  

        3 

        62,2127 lbm/ft Asumsi N >2100, aliran turbulen

        Re 0,45 0,13

        Diameter optimum, D = 0,363 (Peters et.al., 2004)

        opt  Q   0,45 0,13

        = 0,363  (0,00031)  (996,52)

        = 0,0233 m = 0,9192 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:

      • Ukuran pipa nominal = 1 in (Geankoplis, 1997)
      • Schedule pipa = 80
      • Diameter dalam (ID) = 0,9570 in = 0,0797 ft = 0,0243 m
      • Diameter luar (OD) = 1,3150 in = 0,1096 ft = 0,0334 m

        2

      • Luas penampang dalam (a ) = 0,0050 ft

        t

      • Bahan konstruksi = commercial steel

        3

        , 0108 /

        Q ft s

        Kecepatan linear,

        2 , 1652 / v    ft s t

        2 a 0,00507ft

        . . 62,2127x2, 1652 , 0797  D v x

        Bilangan reynold, Re

        18 . 700 , 6753 N   

        0,0006 

        Asumsi N >2100 aliran turbulen (sudah benar)

        Re Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel

      • 5 .

        diperoleh ε = 4,6 x 10

      • 5 / 0,0243 = 0,0019.

        ε/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk N = 18.700,6753 dan

        Re ε/D = 0,0019, diperoleh f = 0,0088.

        Instalasi pipa :

      • Panjang pipa lurus, L = 40 ft = 12,1920 m

        1

      • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

        L = 1 x 13 x 0,0797 ft

        2

        = 1,0367 ft

        o

      • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

        L = 2 x 30 x 0,0797 ft

        3

        = 4,7850 ft

      • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

        (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0797 ft

        4

        = 0,8722 ft

      • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

        (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0797 ft

        5

        = 4,3862 ft Panj = 40 + 1,0367 + 4,7850 + 0,8772 + 4,3862 ang pipa total ( ∑L )

        = 51,0851 ft. Faktor gesekan :

        2

        2 f v L 4 . . .

        4x(0,0088) ( 2 , 1652 ) ( 51 , 0851 ) x x

         F

          1 , 6427

        2 .. g . D

        2 . ( 32 , 174 ) ( , 0797 ) x x c

        Tinggi pemompaan ,Δz = 20 ft = 6,0960 m

        g

        ,  z 

        20 ft . lbf / lbm Static head g c

        2  v

        Velocity head,  2 . g c

         P

        Perssure head

        , 

        2

         v P

        g

      • Ws =  z + F + 2 . g

        g +  c c

        = 20 + 0 + 0 + 1,6427 = 21,6427 ft.lbf/lbm

        Efisiensi pompa = 80%  Ws Q

        . .  

        Tenaga pompa, P  0,0331

        hp

         550 ,

        8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,05 hp.

        29. Menara Pendingin Air (Water Cooling Tower) – 01 (CT-01)

        Fungsi : Menurunkan temperatur air pendingin bekas dari temperatur

        o o

        40 C menjadi 27 C Jenis : Mechanical draft cooling tower Bahan konstruksi : Carbon steel SA-53, Grade B Jumlah : 1

        Data : o o

        Temperatur air masuk, T = 40 C = 104 F

        2 o o

        Temperatur air keluar, T = 27 C = 80,6 F

        1 Suhu udara (T ) = 30 C = 86F G1 o o

        Dari Gambar 9.3-2 Geankoplis(2003) diperoleh suhu bola basah, T = 18 C = 64,4 F

        w

        dan H = 0,01 kg uap air/kg udara kering

        2 Dari Gambar 12-14, Perry (1999) diperoleh konsentrasi air = 1,7 gal/ft

        menit

        o

        3 Densitas air (40

        C) = 992,25 kg/m (Geankoplis, 2003) Laju massa air pendingin bekas = 29.250,3724 kg/jam

        3 Laju volumetrik air pendingin = 29.250,3724/992,25 = 29,4788 m /jam

        3

        3 Kapasitas air, Q = 29,4788 m /jam / 60 menit/jam

         264,17 gal/m

        3

        = 129,7904 gal/menit = 0,0082 m /s Faktor keamanan = 20% Luas menara, A = 1,2 × (kapasitas air/konsentrasi air)

        2

        = 1,2 × (129,7904 gal/menit/(1,7 gal/ft .menit)

        2

        = 91,6167 ft

        2

        29.250,372 4 kg/jam 1 jam ( 3,2808 ft)  

        Laju alir air tiap satuan luas (L) =

        2

        2

        91,6167 ft  3600 s  1 m

        2

        = 0,9546 kg/s.m Perbandingan L : G direncanakan = 5 : 6

        2 Sehingga laju alir gas tiap satuan luas (G) = 5/6 . 0,9546 = 0,7955 kg/s.m

        Perhitungan Tinggi Menara Dari Pers. 9.3-8, Geankoplis (2003):

        3

        6 Hy = (1,005 + 1,88 × 0,01).10 (30 (0,01)

        1

      • – 0) + 2,501.10 = 55.724 J/kg

        Dari Pers. 10.5-2, Geankoplis (2003) diperoleh:

        

      3

        0,7955 (Hy ).(40-27)

        2

      • – 55.724) = 0,9546 (4,187.10

        Hy = 121.041,2000 J/kg

        2 600 500

      • -3 ]

        400

        1 x garis kesetimbangan g /k 300 garis operasi

         [J y H 200 i lp ta n

        100 E

        10

        30

        50 o

        70 Temperatur Cairan (

        

      C)

        Gambar LD.2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT) Hy 2

        dHy

        Ketinggian menara, z = G . (Geankoplis, 2003)

        

        M.k .a.P Hy 1 * G HyHy

      • –Hy) Luas daerah dibawah kurva = luas 1 + luas 2 + luas 3 + luas 4 + luas 5 = 0,4570 + 0,4174 + 0,1694 + 0,2579 + 0,0582
        • 7

        Maka ketinggian menara , z =

        2

         91,6167 ft

        2

        Daya yang diperlukan = 0,03 Hp/ft

        2 .

        = 3,0509 m Diambil performance menara 90%, maka dari Gambar 12-15, Perry (1999) diperoleh tenaga kipas 0,03 Hp/ft

        

            

        29 3599 , 1 0,7955

        1

        1 , 10 207

        , 10 013

        7

        5

        3 (Geankoplis, 2003).

        Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin

        1

        

      Hy hy* 1/(hy*-hy)

        50605 90000 2,538E-05 70000 116000 2,174E-05 90000 140000 2,000E-05 100000 172000 1,389E-05

        120000 204000 1,190E-05 125971 258000 7,574E-06

        0,0000 0,0050 0,0100 0,0150 0,0200 0,0250 0,0300

        60 80 100 120 140 Hy x10 -3

        1 /(H y *-H y ) x

        3 Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*

        kg.mol /s.m

        = 1,3599

          2 Hy 1 * Hy Hy Hy dHy

        =

        1,3599 Asumsi : k

        G

        .a = 1,207.10

        = 2,7845 hp Digunakan daya standar 3 hp.

      30. Pompa Menara Pendingin Air (PU-16)

        Fungsi : Memompa air dari Menara Pendingin Air (CT) ke unit proses Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi:

      • temperatur cairan = 27

        C

        

      3

        3

      • densitas ( = 996,52 kg/m = 62,2127 lbm/ft

        )

      • viskositas ( = 0,8549 cP = 0,0006 lbm/ft

        ) s

        2

      • tekanan masuk (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

        1

        2

      • tekanan keluar (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

        2 Laju alir massa (F) = 29.881,6217 kg/jam = 18,2992 lb /detik m F 18,2992 lbm/s

        3

        3 

        Laju alir volumetrik, Q   , 2941 ft / s  , 00833 m / s

        3 

        62,2127 lbm/ft Asumsi N > 2100, aliran turbulen

        Re 0,45 0,13

        Diameter optimum, D = 0,363 (Peters et.al., 2004)

        opt  Q   0,45 0,13

        = 0,363  (0,00833)  (996,52) = 0,1033 m = 4,0658 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:

      • Ukuran pipa nominal = 4 in (Geankoplis, 1997)
      • Schedule pipa = 40
      • Diameter dalam (ID) = 4,0260 in = 0,3355 ft = 0,1023 m
      • Diameter luar (OD) = 4,5000 in = 0,3750 ft = 0,1143 m

        2

      • Luas penampang dalam (a ) = 0,0884 ft

        t

      • Bahan konstruksi = commercial steel

      3 Q , 2941 ft / s

        Kecepatan linear, 

        

      3 , 3274 /

      v   ft s t

        2 a

        0,0884ft

        . v . 62,2127x 3,3274 x , 3355  D

        Re

        Bilangan reynold, N   120 . 899 , 9374

        

        0,0006  Asumsi N > 2100 sudah benar.

        Re

        Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel

      • 5 .

        diperoleh ε = 4,6 x 10

      • 5 / 0,1023 = 0,0004.

        ε/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk N = 120.899,9374 dan

        Re ε/D = 0,0004, diperoleh f = 0,0005.

        Instalasi pipa :

      • Panjang pipa lurus, L = 80 ft = 24,3840 m

        1

      • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

        L = 1 x 13 x 0,3355 ft

        2

        = 4,3615 ft

        o

      • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

        L = 2 x 30 x 0,3355 ft

        3

        = 20,1928 ft

      • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

        (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,3355 ft

        4

        = 3,6905 ft

      • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

        (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,3355 ft

        5

        = 18,4523 ft = 80 + 4,3615 + 20,1928 + 3,6905 + 18,4523

        Panjang pipa total ( ∑L ) = 126,6340 ft.

        Faktor gesekan :

        2

        2

        4 . f . v . L

        4x(0,0005) x ( 3 , 3274 ) x ( 126 , 6340 ) 

        F    , 1299 g D 2 .. . 2 . x ( 32 , 174 ) x ( , 3355 ) c Tinggi pemompaan ,Δz = 40 ft = 12,1920 m

        g

        , ft lbf lbm

        Static head  z  40 . / g c 2

         v Velocity head, g 2 . c

         P

        Perssure head

        , 

        2 gvP

      • Ws = z + F

         g c c 2 . g + 

        = 40 + 0 + 0 + 0,1299 = 40,1299 ft.lbf/lbm

        Efisiensi pompa = 80%  Ws Q

        . . 

        P

        Tenaga pompa,  1,6690

        

      hp

         550 ,

        8

        3 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 1 / hp.

        4

      31. Deaerator (DE)

        Fungsi : Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel SA

      • –283 Grade C

        Kondisi operasi:

        o

        Temperatur = 90 C Tekanan = 1 atm Laju massa air = 240,5464 kg/jam

        3 Densitas air = 995,34 kg/m (Geankoplis. 2003)

        Kebutuhan perancangan = 1 hari

        Faktor keamanan = 20 %

        Perhitungan Desain tangki, Ukuran tangki,

         kg  240,5464 

      24 jam

        jam  

        3 Volume air (V ) = = 5,9804 m a kg  

        995 ,

        34  

        3 m   T

        3 3 Volume tangki (V ) = (1,2 ) (5,9804 m ) = 7,1765 m

        Direncanakan, D : H = 2 : 3

        1

        1

        3D

        3

        2 3

        2 3

        3 V =  D H  7,1765 m (3,14) D  7,1765 m  D

        = =

        4

        4

        2

        8 Maka, D = 1,8226 m

        H = 2,7399 m

        3 5,9804 m

        Tinggi air dalam tangki = 2,7399 = 2,2833 m

        

      m

        3 7,1765 m

        Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 1,8226 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1

        1 Tinggi tutup = (1,8226 m) = 0,4567 m (Brownell dan Young. 1959)

        4 Tinggi tangki total = 2,7399+ 2(0,4567) = 3,6533 m

        Tebal dinding tangki, P =

        hidrostatis ρgh

        3

        2

        = (995,34 kg/m ) (9,8 m/s ) (3,6533 m) = 21,6006 kPa

        Tek operasi = 101,325 kPa P = (101,325 + 21,6006) kPa

        T

        = 122,9256 kPa Faktor kelonggaran 5%, maka P = (1,05) (122,9256 kPa)

        design

        = 129,0719 kPa

        

      Joint efficiency = 0,8 (Brownell dan Young. 1959)

        = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young. 1959)

        Allowable stress

        Tebal shell tangki,

        PD 129,0719 kPa 1,8226 m   

        t = =

        2 SE 1 ,

        2 P 2 87.218,714 kPa , 8  1 , 2 129,0719 kPa      

        = 0,0017 m = 0,0666 in Faktor korosi = 1/8 in Tebal shell yang dibutuhkan = (0,0666 + 1/8) in = 0,1916 in

        1 Tebal shell standar / in (Brownell dan Young. 1959)

        4 Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan bahwa

        1 tebal tutup adalah / in.

        4

      32. Pompa Deaerator (PU-17)

        Fungsi : Memompa air dari Tangki Deaerator (DE) ke Ketel Uap (KU) Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi:

        o

      • Temperatur = 90 C

        3

        3

      • Densitas air (  ) = 965,34 kg/m = 60,2662 lb /ft (Geankoplis. 2003)

        m

      • Viskositas air ( /ft.s (Geankoplis. 2003)

         ) = 0,3165 cP = 0,0002 lb

        m

        2

      • Tekanan masuk (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

        1

        2

      • Tekanan keluar (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

        2 Laju alir massa (F) = 240,5464 kg/jam = 0,1473 lb /detik m

        0,1473 lbm/s

        F

        3

        3 Laju alir volumetrik,  , 0024 /  , 0001 / Q   ft s m s

        

      3

        60,2662 lbm/ft 

        Asumsi N >2100, aliran turbulen

        Re 0,45 0,13

        Diameter optimum, D = 0,363  Q   (Peters et.al., 2004)

        opt 0,45 0,13

        = 0,363  (0,0001)  (965,34) = 0,0119 m = 0,4690 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:

      • Ukuran pipa nominal = 0,375 in (Geankoplis, 1997)
      • Schedule pipa = 40

      • Diameter dalam (ID) = 0,4930 in = 0,0411 ft = 0,0125 m
      • Diameter luar (OD) = 0,6750 in = 0,0562 ft = 0,0171 m

        2

      • Luas penampang dalam (a ) = 0,0013 ft

        t

      • Bahan konstruksi = commercial steel

      3 Q , 0024 ft / s

        Kecepatan linear,

        v    1 , 8337 ft / s t

        2 a 0,00137ft

        . v . 60,2662x1, 8337 x , 0411  D

        Bilangan reynold, Re

        N    21 . 346 , 7734

        0,0002 

        Asumsi N >2100 aliran turbulen (sudah benar)

        Re

        Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel

      • 5 .

        diperoleh ε = 4,6 x 10

      • 5 / 0,0125 = 0,0037.

        ε/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk N = 21.346,7734 dan

        Re ε/D = 0,0037, diperoleh f = 0,0075.

        Instalasi pipa :

      • Panjang pipa lurus, L = 20 ft = 6,0960 m

        1

      • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

        L = 1 x 13 x 0,0411 ft

        2

        = 0,5341 ft

        o

      • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

        L = 2 x 30 x 0,0411 ft

        3

        = 2,4650 ft

      • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

        (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0411 ft

        4

        = 0,4519 ft

      • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

        (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0411 ft

        5

        = 2,2596 ft = 20 + 0,5341 + 2,4650 + 0,4519 + 2,2596

        Panjang pipa total ( ∑L )

        = 25,7105 ft. Faktor gesekan :

        2

        2

        4 . f . v . L

        4x(0,0075) x ( 1 , 8337 ) x ( 25 , 7105 ) 

        F    , 9810 g D 2 .. . 2 . x ( 32 , 174 ) x ( , 0411 ) c

        Tinggi pemompaan ,Δz = 20 ft = 6,0960 m

        g Static head ,  z  20 ft . lbf / lbm g c 2 v

         Velocity head,

        2 . g c

         P

        Perssure head

        , 

        2

         v P

        g

      • Ws =  + z + F 2 . g

        g +  c c

        = 20 + 0 + 0 + 0,9810 = 20,9810 ft.lbf/lbm

        Efisiensi pompa = 80%  Ws Q

        . .  

        Tenaga pompa, P

        0,0070 hp

         550 ,

        8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,05 hp.

        33. Ketel Uap (KU I)

        Fungsi : Menyediakan uap untuk keperluan proses Jenis : Water tube boiler Bahan konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi :

        o  Uap jenuh yang digunakan bersuhu 200 C dan tekanan 16 bar.

        Steam table (Reklaitis. 1983) diperoleh panas laten steam 1.940,75 kJ/kg = 4.055.3497 Btu/lbm.  Kebutuhan uap = 1.150,0644 kg/jam = 2.535,4756 lbm/jam

        Menghitung Daya Ketel Uap 34 , 5 970 ,

        3  P

        W =

        H

        dimana: P = Daya boiler, hp W = Kebutuhan uap, lbm/jam H = Panas laten steam, Btu/lbm

        Maka, 2 . 525 , 4756 4 . 055 , 3497

         P = = 307,1586 hp 34 ,

        5 970 ,

        3 

        Menghitung Jumlah Tube Luas permukaan perpindahan panas,

      2 A = 307,1586 hp 10 ft /hp

        

        2

        = 3.071,5856 ft Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi:

      • Panjang tube = 100 ft
      • Diameter tube = 1,5 in

        2

      / ft

      • Sehingga jumlah tube:

        Luas permukaan pipa, a’ = 0,3295 ft

        2

        3.071,5856 ft

        A

        N = =

        t '

      2 L  a 100 ft  0,3925ft / ft

        = 78,2570

         79 buah

      34. Ketel Uap (KU II)

        Fungsi : Menyediakan uap untuk keperluan proses Jenis : Water tube boiler Bahan konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi :

        o C dan tekanan 86 bar.

         Uap jenuh yang digunakan bersuhu 300 Steam table (Reklaitis. 1983) diperoleh panas laten steam 1.405 kJ/kg = 2.935,8580 Btu/lbm.

         Kebutuhan uap = 52,6657 kg/jam = 116,1087 lbm/jam

        Menghitung Daya Ketel Uap 34 , 5 970 ,

        3  P

        W =

        H

        dimana: P = Daya boiler, hp W = Kebutuhan uap, lbm/jam H = Panas laten steam, Btu/lbm

        Maka, 116 , 1087 2 . 935 , 8580

         P = = 10,1830 hp 34 ,

        5 970 ,

        3 

        Menghitung Jumlah Tube Luas permukaan perpindahan panas,

      2 A = 10,1830 hp 10 ft /hp

        

        2

        = 101,8297 ft Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi:

      • Panjang tube = 100 ft
      • Diameter tube = 1,5 in

        2

      / ft

      • Sehingga jumlah tube:

        Luas permukaan pipa, a’ = 0,3925 ft

        2

        101,8297 ft

        A

        N = =

        t '

      2 L  a 100 ft  0,3925 ft / ft

        = 2,5944

         3 buah

      35. Tangki Bahan Bakar – 01 (TB-01)

        Fungsi : Menyimpan bahan bakar Solar Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur 30°C dan tekanan 1 atm Laju volume solar = 86,6468 L/jam (Sub-Bab 7.5 Bab VII)

        3 Densitas solar = 0,89 kg/l = 55,56 lbm/ft (Perry dan Green. 1999)

        Kebutuhan perancangan = 7 hari

        Perhitungan Ukuran Tangki :

        3 Volume solar (Va) = 86,6468 L/jam x 1 m /1000 L x 7 hari x 24 jam/hari

        3 = 14,5567 m

        3

        3 Volume tangki, Vt = 1,2 = 17,4680 m

         14,5567 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 1 : 2

      2 V = 1  D H

          

        4

        1

        3

        2

        17,4680 m =    D  (

      2 D )

        4

        3

        3

        17,4680 m = 1,5708 D D = 2,2324 m H = 4,4649 m

        Volume cairan Tinggi Silinder 

        Tinggi Cairan dalam Tangki =

        Volume silinder

        14 , 5567 4 , 4649 

        = = 3,7207 m 17 , 4680 Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik

        3

        2 P = x 9,8 m/det x 3,7207 m = 32,4549 kPa

         x g x l = 890,0712 kg/m

        hid

        Tekanan operasi, P = 1 atm = 101,325 kPa

        o

        P = 32,4549 + 101,325 kPa = 133,7799 kPa

        operasi Faktor kelonggaran = 5 %.

        Maka, P = (1,05)( 133,7799 kPa) = 140,4689 kPa

        design

      Joint efficiency = 0,8 (Brownell dan Young. 1959)

        = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young. 1959)

        Allowable stress

        Tebal shell tangki:

        PD 140,4689 kPa 2,2324 m   

        t = =

        2 1 ,

        2 2 87.218,714 kPa ,

        8 1 , 2 140,4689 kPa

        SEP      

        = 0,0022 m = 0,0886 in Faktor korosi = 1/8 in, umur alat 10 tahun Tebal shell yang dibutuhkan = (0,0886 + 10 x 1/8) in = 1,3386 in

      3 Tebal shell standar 1 / in (Brownell dan Young. 1959)

        8

        D-2. Perhitungan untuk Sistem Pengolahan Limbah Bak Penampungan (POND) 1.

        Fungsi : Tempat menampung air buangan sementara

        3 Laju volumetrik air buangan = 1,4817 m /jam

        Waktu penampungan air buangan = 10 hari

        3 Volume air buangan = 1,4817 x 10 x 24 = 355,600 m Direncanakan menggunakan 1 buah bak penampungan.

        3

        355 , 6 m

        3 Bak terisi 90% maka volume bak = = 395,1111 m

        ,

        9 Direncanakan ukuran bak sebagai berikut:

      • panjang bak (p) = 2 x lebar bak (l)
      • tinggi bak (t) = lebar bak (l) Maka Volume bak = p x l x t

        3

        395,1111 m = 2l x l x l l = 5,8241 m Jadi, Panjang bak = 11,6482 m

        Lebar bak = 5,8241 m Tinggi bak = 5,8241 m

        2 Luas = 67,8406 m

        2. Bak Pengendapan Awal (BPA)

        Fungsi : Tempat mengendapkan kotoran pada air buangan

        3

        3 Laju volumetrik air buangan = 1,4817 m /jam = 35,5600 m /hari

        Direncanakan waktu pengendapan air buangan = 24 jam = 1 hari

        

      3

        3 Volume air buangan = 35,5600 m /hari x 1 hari = 35,5600 m

        Direncanakan menggunakan 1 buah bak pengendapan :

        3

        35 , 5600

        m

        3 Bak terisi 90% maka volume bak = = 39,5111 m

        ,

        9 Direncanakan ukuran bak sebagai berikut:

      • panjang bak (p) = 2 x lebar bak (l)
      • tinggi bak (t) = lebar bak (l)

      3. Bak Netralisasi (BN)

      • – 9,0 (Kep- 03/MENLH/I/1998). Untuk menetralkan air limbah yang bersifat asam tersebut digunakan soda abu (Na

        3

        = 7,4083 kg/jam Laju alir larutan 30 % Na

        2 CO

        3

        = jam kg / 6944 ,

        24 3 , 4083 ,

        7 

        Densitas larutan 30 % Na

        2 CO

        3

        = 1.327 kg/m3 Volume larutan 30 % Na

        jam m / 0186 , 327 .

        =

        1

        1 6944 ,

        24

        3

        Laju volumetrik air buangan total = (0,0186 + 1,4817) m

        3

        /jam = 1,5003 m

        3

        /jam Direncanakan waktu penetralan air buangan = 1/2 hari Volume air buangan = 1,5003 x 1/2 x 24 = 18,0033 m

        3

        /hari Direncanakan menggunakan 1 buah bak penetralan :

        30 15 ,  

        1000

        Maka Volume bak = p x l x t

        3

        39,5111 m

        3

        = 2l x l x l l = 2,7033 m Jadi, panjang bak = 5,4066 m

        Lebar bak = 2,7033 m Tinggi bak = 2,7033 m Luas = 14,6158 m

        2

        Fungsi : Tempat menetralkan pH limbah Air buangan dari pabrik menghasilkan bahan-bahan organik mempunyai pH = 5

        (Hammer, 1931). Air buangan tersebut harus dinetralkan sehingga memenuhi baku mutu limbah cair bagi kegiatan industri yakni pH 6,0

        2 CO

        3 ) (Hammer, 1985).

        Kebutuhan Na

        2 CO

        untuk menetralkan limbah pH air limbah dari pH 5 menjadi pH = 7 adalah 0,15 gr Na

        gr kg

      ml

      gr m ml

        2 CO

        3

        / 30 ml air limbah (Lab. Analisa FMIPA USU, 2009) Jumlah air buangan = 1,4817 m

        3

        /hari = 1,4817 x 10

        3 L/hari

        Kebutuhan soda abu : = 1,4817 m

        3

        /jam x 10

        6

        x

      2 CO

        3 18 , 0033 m / hari

        3 Bak terisi 90% maka volume bak = = 20,0037 m ,

        9 Direncanakan ukuran bak sebagai berikut:

      • panjang bak (p) = 2 x lebar bak (l)
      • tinggi bak (t) = lebar bak (l) Maka Volume bak = p x l x t

        3

        20,0037 m = 2l x l x l l = 2,1546 m Jadi, Panjang bak = 4,3091 m

        Lebar bak = 2,1546 m Tinggi bak = 2,1546 m

        2 Luas = 9,2843 m

        4. Pengolahan Limbah Dengan Sistem Trickling Filter (TF)

        Pengolahan air limbah dengan proses trickling filter adalah proses pengolahan dengan cara menyebarkan air limbah ke dalam suatu tumpukan atau unggun media yang terdiri dari bahan batu pecah (kerikil), bahan keramik, sisa tanur (slag), medium dari bahan plastik dan lainnya. Di sepanjang dinding diberi ventilasi dengan maksud agar terjadi pertukaran udara secara baik. Dengan cara demikian maka pada permukaan medium akan tumbuh lapisan biologis (biofilm) seperti lendir, dan lapisan biologis tersebut akan kontak dengan air limbah dan akan menguraikan senyawa polutan yang ada di dalam air limbah.

        Proses pengolahan air limbah dengan sistem trickling filter pada dasarnya hampir sama dengan sistem lumpur aktif, di mana mikroorganisme berkembang biak dan menempel pada permukaan media penyangga. Pertama, air limbah dialirkan ke dalam bak pengendapan awal untuk mengendapkan padatan tersuspensi (suspended

        

      solid ) karena pengendapan dimaksudkan untuk mencegah penyumbatan pada

        distributor dan media filter, selanjutnya air limbah diteteskan secara periodik dan terus menerus ke media trickling filter melaluhi pipa berlubang yang berputar. Dengan cara ini maka terdapat zona basah dan kering secara bergantian sehingga terjadi transfer oksigen ke dalam air limbah. Pada saat kontak dengan media trickling

        , air limbah akan kontak dengan mikroorganisme yang menempel pada

        filter permukaan media, dan mikroorganisme inilah yang akan menguraikan senyawa polutan yang ada di dalam air limbah.

        Filter juga dilengkapi dengan under-drain yang ada di dasar bak untuk mengumpulkan biofilm yang mati, kemudian diendapkan dalam bak sedimentasi. (Gesuidou Shisetsu Sekkei, 1984).

        Faktor-faktor yang berpengaruh pada efisiensi penggunaan trickling filter : Agar fungsi trickling filter dapat berjalan dengan baik, diperlukan persyaratan-persyaratan sebagai berikut : a. Jenis media

        Bahan untuk media trickling filter harus kuat, keras, tahan tekanan, tahan lama, tidak mudah berubah dan mempunyai luas permukaan per unit volume yang tinggi. Bahan yang biasa digunakan adalah kerikil, batu kali, antrasit, batu bara dan sebagainya. Akhir-akhir ini telah digunakan media plastik yang dirancang sedemikian rupa sehingga menghasilkan panas yang tinggi.

        b. Diameter media trickling filter biasanya antara 2,5

      • – 7,5 m. Sebaiknya dihindari penggunaan media dengan diameter terlalu kecil karena akan memperbesar kemungkinan penyumbatan. Makin luas permukaan media, maka makin banyak pula mikroorganisme yang hidup di atasnya

        c. Ketebalan susunan media Ketebalan media trickling filter minimum 1 m dan maksimum 3

      • – 4 meter. Makin tinggi ketebalan media, maka akan makin besar pula total luas permukaan yang ditumbuhi mikroorganisme sehingga makin banyak pula miroorganisme yang tumbuh menempel di atasnya

        d. Lama waktu tinggal trickling filter Diperlukan lama waktu tinggal yang disebut dengan masa pengkondisian atau pendewasaan mikroorganisme yang tumbuh di atas media telah tumbuh cukup memadai untuk terselenggaranya proses yang diharapkan. Masa pengkondisian atau pendewasaan yang berkisar antara 2

      • – 6 minggu. Lama waktu tinggal ini dimaksudkan agar mikroorganisme dapat menguraikan bahan-bahan organik dan tumbuh di permukaan media trickling filter membentuk lapisan biofilm atau lapisan berlendir.

        e. pH

        Pertumbuhan mikroorganisme khusunya bakteri, dipengaruhi oleh nilai pH. Agar pertumbuhan baik, diusahakan nilai pH mendekati netral.

        f. Suhu Pertumbuhan mikroorganisme juga dipengaruhi oleh suhu. Suhu yang baik untuk pertumbuhan mikroorganisme adalah 25-37

        o

        C. Selain itu, suhu juga mempengaruhi kecepatan reaksi dari suatu proses biologis. Bahkan efisiensi

        trickling filter

        sangat dipengaruhi oleh suhu

        g. Aerasi Agar aerasi berlangsung dengan baik, media trickling filter harus disusun sedemikian rupa sehingga memungkinkan masuknya udara ke dalam sistem

        trickling filter

        tersebut. Ketersediaan udara dalam hal ini adalah oksigen sangat berpengaruh terhadap proses penguraian oleh mikroorganisme.

        Gambar LD.4 Bagian-Bagian Trickling Filter Mikroorganisme yang umum didapatkan dalam trickling filter serta turut berperan dalam proses penguraian bahan-bahan organik adalah bakteri berupa

        Achromobacter, Flavobacterium, Pseudomonas

        dan Alcaligenes dan mikroalga berupa Phormidium, Chlorella dan Ulothrix. Jamur, protozoa dan mikrofauna merupakan tambahan saja (Metcalf dan Eddy, 2003) Data limbah air pencucian peralatan pabrik, domestik, kantor dan laboratorium: Laju alir volumetrik (Q) = 35,56 m

        3/

        hari BOD

        5

        (So) = 500 mg/liter Dari Metcalf dan Eddy (2003) diperoleh,  Kedalaman menara = 6,1 m

        3

        ) = 0,45 kg/m . hari  Trickling filter loading (L

        org

        = 0,6 g VSS/g BOD  Koef. Cell Yield (Y)

        5

      • 1

        ) = 0,08 hari  Koef. Endogenous Decay (K

        d

        = 1,6  UBOD/BOD  k = 0,21 ( Tabel 9.6)

        1

         Penentuan laju hidraulik (q)

        3

        10 /

        LDg kg org

        q = (Metcalf dan Eddy, 2003)

        S o

        3

        3

        , 45 / . 6 ,

        1 10 /

        kg m harimg kg

        q =

        3

        783 /

        g m

        3

        2

        

      2

        q = 3,5057 m /m . hari = 0,0406 L/m .s  Penentuan diameter trickling filter

        3

        35 , 3600 /

        Q m hari

        2 A = = 

        10 , 1433 m

        3

        2 3 , 5057 / . q m m hari

        2

        4 10 , 1433  m

         

        Diameter =  3 , 5946 m ≈ 3,6 m

          Penentuan BOD effluent (Se)

        , 5 ,

        5

         D   S

        o

        1

        1

        k = k (Metcalf dan Eddy, 2003)

        20 C

        1

           

        D S

        2

        2

           

        , 5 ,

        5

        6 , 1 150    

        o

        k = 0,21  

        20 C  

        6 , 1 783  

         

        o 0,5

        2

        k = 0,0919 (L/s) /m

        20 C

        3

        dimana : S = 150 g BOD/m

        1

        3

        k = nilai k dari kedalaman 6,1 m dan influen BOD 150 mg/L (g/m )

      1 D = kedalaman menara 6,1 m

        1 n S e kD / q

        

        = , dimana n = 0,5 (Metcalf dan Eddy, 2003)

        e S o

        S = 48,4098 mg/L

        e

      • S) dalam trickling filter = (783
        • – 48,4098) = 734,5902 g/m

      3 O

      • – bCOD
      • – 1,42 X (Metcalf dan Eddy, 2003) O
      • – 48,4098) – 1,42 329,9058 = 706,8781 g/m

        3 Luas tangki = 35,56 m

        3

        /hari/33 m

        3

        /m

        2

        hari = 1,0776 m

        2 Diameter tangki =

        2 3,14 1,0776 x

        4

        = 1,1716 m Kedalaman tangki = 2,9515 m

        3

        /1,0776 m

        = 2,7390 m

        2

        Fungsi : Sebagai kontrol kadar limbah cair terhadap biota air Laju volumetrik air buangan = 1,4817 m

        3

        /jam = 35,5600 m

        3

        /hari Direncanakan waktu air buangan ke kolam = 24 jam = 1 hari Volume air buangan = 35,5600 m

        

      3

        /hari x 1 hari = 35,5600 m

        3 Direncanakan menggunakan 1 buah bak pengendapan :

        Bak terisi 90% maka volume bak = 9 , 5600 ,

        35

        3 m

        = 39,5111 m

        3

        /hari = 2,9515 m

        3

        hari Volume tangki = 0,0830 hari x 35,56 m

        3 X TF

        (BOD

        5

        effluent (S) maksimum = 50 mg/l (Kep-03/MENLH/1/1998)  Jumlah oksigen yang diperlukan

        Pada fig 9-16 halaman 946 Metcalf dan Eddy, 2003 SRT = 4,2 hari pada L

        org

        0,45 kg BOD/m

        3

        . hari X =

          SRT k S S Y d o

        ) (

        1 

          Substrat yang hilang (S

        o

        = 329,9058 g/m

        2

        2

        digunakan = bCOD

        in

        out

        2

        digunakan = 1,6(783

        3 5.

         Tangki Sedimentasi (TS)

        Fungsi : Memisahkan partikel padat tersuspensi dan mikroorganisme dari air limbah Laju alir limbah = 35,56 m

        3

        /hari Direncanakan waktu pengendapan selama 2 jam = 0,0830 hari Kecepatan over flow = 33 m

        3

        /m

      6. Kolam Ikan

        Direncanakan ukuran bak sebagai berikut:

      • panjang bak (p) = 2 x lebar bak (l)
      • tinggi bak (t) = lebar bak (l) Maka Volume bak = p x l x t

        3

        39,5111 m = 2l x l x l l = 2,7033 m Jadi, Panjang bak = 5,4066 m

        Lebar bak = 2,7033 m Tinggi bak = 2,7033 m

        2 Luas = 14,6158 m

        7. Pompa Bak Penampung (PU-18)

        Fungsi : Mengalirkan air buangan ke Bak Penampung Jenis : Centrifugal pump Jumlah : 1 Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi:

        Kondisi operasi:

      • temperatur cairan = 30

        C

        3

        3

      • densitas ( ) = 997,0800 kg/m = 62,2477 lbm/ft
      • viskositas ( ) = 0,8937 cP = 0,0006 lbm/ft s

        2

      • tekanan masuk (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

        1

        2

      • tekanan keluar (P ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

        2 Laju alir massa (F) = 1.481,6667 kg/jam = 0,9074 lb /detik m

        0,9074 lbm/s

        F

        3

        3 Laju alir volumetrik, Q    , 0146 / , 00041 m / s ft s

        3 

        62,2477 lbm/ft Asumsi N > 2100, aliran turbulen

        Re 0,45 0,13

        Diameter optimum, D = 0,363 (Peters et.al., 2004)  Q  

        opt 0,45 0,13

        = 0,363  (0,00041)  (997,0800)

        = 0,0267 m = 1,0519 in

        Digunakan pipa dengan spesifikasi:

      • Ukuran pipa nominal = 1 in (Geankoplis, 1997)
      • Schedule pipa = 40
      • Diameter dalam (ID) = 1,0490 in = 0,0874 ft = 0,0266 m
      • Diameter luar (OD) = 1,3150 in = 0,1096 ft = 0,0334 m

        2

      • Luas penampang dalam (a ) = 0,0060 ft

        t

      • Bahan konstruksi = commercial steel

        3 ft s

        Q , 0146 /

        Kecepatan linear, 

        

      2 , 4294 /

      v   ft s t

        2 a 0,0060ft

        . . 62,2477x 2,4294 , 0874  D v x

        Bilangan reynold, N Re  

        22 . 012 , 6999 

        0,0006  Asumsi N > 2100 sudah benar.

        Re

        Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel

      • 5 .

        diperoleh ε = 4,6 x 10

      • 5 / 0,0266 = 0,0017.

        ε/D = 4,6 x 10 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk N = 22.012,6999 dan

        Re ε/D = 0,0017, diperoleh f = 0,008.

        Instalasi pipa :

      • Panjang pipa lurus, L = 10 ft = 3,0480 m

        1

      • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

        L = 1 x 13 x 0,0874 ft

        2

        = 1,1364 ft

        o

      • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

        L = 2 x 30 x 0,0874 ft

        3

        = 5,2449 ft

      • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

        (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0874 ft

        4

        = 0,9616 ft

      • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

        (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0874 ft

        5

        = 4,8079 ft = 10 + 1,1364 + 5,2449 + 0,9616 + 4,8079

        Panjang pipa total ( ∑L ) = 22,1508 ft.

        Faktor gesekan :

        2 2

        4 . f . v . L

        4x(0,0080) ( 2 , 4294 ) ( 22 , 1508 )  x x

        F    , 7437

        2 .. g . D

        2 . x ( 32 , 174 ) x ( , 0874 ) c

        Tinggi pemompaan ,Δz = 10 ft = 3,0480 m

        g Static head ,  z  10 ft . lbf / lbm g c 2 v

         Velocity head,

        2 . g c

         P

        Perssure head

        , 

        2 v g   P

      • Ws = z + F
        • 2 .

        

        g g +  c c

        = 10 + 0 + 0 + 0,7437 = 10,7437 ft.lbf/lbm

        Efisiensi pompa = 80% 

        Ws . Q . 

        Tenaga pompa, P  

        0,0222 hp

         550 ,

      8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,05 hp.

         Pompa Bak Pengendapan Awal (PU-19) 8.

        Fungsi : Mengalirkan air buangan dari bak pengendapan ke bak penetralan Jenis : Sentrifugal pump Jumlah : 1

      • temperatur cairan = 30
      • densitas (
      • viskositas (
      • tekanan masuk (P
      • tekanan keluar (P

         s ft

         (0,00041)

        

      0,45

         (997,0800)

        0,13

        = 0,0267 m = 1,0519 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:

        t

        ) = 0,0060 ft

        2

        a Q v

        0,0060ft / 0146 ,

        2

        3 s ft

        / 4294 ,

        0,13

        2 

        Bilangan reynold, 

         D

        v N

        . .

        Re

         0,0006

        2,4294 0874 , 62,2477x x  6999 , 012 .

        22 

        Asumsi N

        Re > 2100 sudah benar.

        Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ε = 4,6 x 10

        (Peters et.al., 2004) = 0,363

         

        ε/D = 4,6 x 10

        ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

        Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi:

        C

        ) = 997,0800 kg/m

        3

        = 62,2477 lbm/ft

        3

        ) = 0,8937 cP = 0,0006 lbm/ft

        s

        1

        ) = 14,696 psi = 2.116,2363 lbf/ft

        2

        2

        2 Laju alir massa (F) = 1.481,6667 kg/jam = 0,9074 lb m

        0,45

        /detik Laju alir volumetrik,

        

        F Q

        3 62,2477 lbm/ft

        0,9074 lbm/s  s ft / 0146 ,

        3  s m / 00041 ,

        3 

        Asumsi N

        Re

        > 2100, aliran turbulen Diameter optimum, D

        opt

        = 0,363  Q

      • Ukuran pipa nominal = 1 in (Geankoplis, 1997)
      • Schedule pipa = 40
      • Diameter dalam (ID) = 1,0490 in = 0,0874 ft = 0,0266 m
      • Diameter luar (OD) = 1,3150 in = 0,1096 ft = 0,0334 m
      • Luas penampang dalam (a
      • Bahan konstruksi = commercial steel Kecepatan linear, t
      • 5 .
      • 5 / 0,0266 = 0,0017.

        Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk N = 22.012,6999 dan

        Re ε/D = 0,0017, diperoleh f = 0,008.

        Instalasi pipa :

      • Panjang pipa lurus, L = 10 ft = 3,0480 m

        1

      • 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 (Appendix C-21, Foust, 1980)

        L = 1 x 13 x 0,0874 ft

        2

        = 1,1364 ft

        o

      • 2 buah standar elbow 90 ; L/D = 30 (Appendix C-21, Foust, 1980)

        L = 2 x 30 x 0,0874 ft

        3

        = 5,2449 ft

      • 1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22

        (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 0,5 x 22 x 0,0874 ft

        4

        = 0,9616 ft

      • 1 buah sharp edge exit ; K = 1,0 ; L/D = 55

        (Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980) L = 1,0 x 55 x 0,0874 ft

        5

        = 4,8079 ft = 10 + 1,1364 + 5,2449 + 0,9616 + 4,8079

        Panjang pipa total ( ∑L ) = 22,1508 ft.

        Faktor gesekan :

        2

        2

        4 . f . v . L

        4x(0,0080) x ( 2 , 4294 ) x ( 22 , 1508 ) 

        F    , 7437 g D 2 .. . 2 . x ( 32 , 174 ) x ( , 0874 ) c

        Tinggi pemompaan ,Δz = 10 ft = 3,0480 m

        g Static head ,  z  10 ft . lbf / lbm g c 2 v

         Velocity head,

        2 . g c

         P

        Perssure head

        , 

        2 v g   P

      • Ws + = z + F

         2 . g g +  c c

        = 10 + 0 + 0 + 0,7437 = 10,7437 ft.lbf/lbm

        Efisiensi pompa = 80%  Ws . Q . 

        Tenaga pompa, P  

        0,0222 hp

        550  ,

      8 Dengan demikian, dipilih pompa dengan tenaga 0,05 hp.

        Limbah Proses

        Limbah yang berasal dari heavy dekanter di mana konsentrasinya harus dikurangi dengan cara menguapkan air melaluhi flash drum

         Tabel LD.2 Komposisi Umpan Masuk Flash Drum

        Komponen Berat Molekul F (kg/jam) F (kmol/jam) zF Benzyl Sianida 117,15 3,0108 0,0257 0,0007 Asam Sulfat 98,08 213,9191 2,1811 0,0611 Air 18,02 602,1582 33,4161 0,9361 Asam Fenil Asetat 136,15 9,9958 0,0734 0,0021 Total 829,0839 35,6963 1,0000

        Di mana kondisi operasi flash drum :  Tekanan 1 atm = 760 mmHg

        o

         Temperatur 120 C = 393,15 K Tekanan uap pada suhu proses yaitu :

        

      Tabel LD.3 Tekanan Uap Komponen

      sat

        Komponen P (mmHg) Benzyl Sianida 20,7101 Asam Sulfat 0,1905 Air 925,4054 Asam Fenil Asetat 4,0667

        Perry, 1999 P

        bubble sat ( , 0007 20 , 7101 ) , 0611 , 1905 , 9361 925 , 4054 , 0021 4 , 0667

      x p              

      i

        

        = 866,3279 mmHg

        1

        1 Pdew point =  yi 0,0007 , 0611 , 9361 , 0021 sat

            

        P

      20,7101 , 1905 925 , 4054

      4 , 0667

        = 3,1030 mmHg P < P < P = 3,1030 mmHg < 760 mmHg <866,3279 mmHg (memenuhi)

        dew bubble

        sat P i

        Ki =

        P

        Diperoleh : K benzyl sianida = 0,0273 K asam sulfat = 0,0003 K air = 1,2176 Kasam fenil = 0,0054 Prosedur perhitungan untuk flash drum :

        F

        V L

         

        zi F yi

        V xi * L

         

      • yi Ki xi

        V L yi V xi L

      • zi

            

      • L /

        1 * zi L /

        V yi xi L /

        V     

        V

           *

        1

        yi

         

        Ki

         

        zi  

        1  L /

        V

        1 * /

          L Vzi

        1

        yi    

        L /

        V

          

        1  

        Ki

          = 1 maka nilai L/V dilakukan trial and error

        Untuk memperoleh Σ y i Trial 1 : L/V = 0,5580

        Tabel LD.4 Data Perhitungan Σ y i

        Komponen Yi Benzyl Sianida 0,0001 Asam Sulfat 0,00004 Air 1,0000 Asam Fenil Asetat 0,00003 Total

        1,0003 ≈ 1

        y i

        x =

        i K i

        Maka diperoleh : x = 0,0019

        benzyl sianida

        x = 0,1705

        asam sulfat

        x = 0,8214

        air x = 0,0057

        asam fenil

        Dengan demikian, diperoleh komposisi keluar flash drum

        Tabel LD.5 Komposisi Pada Flash Drum

        F L

        V Komponen zF xL yV (kmol/ja (kmol/ja (kmol/ja m) m) m) Benzyl Sianida 0,0007

        0,0019 0,0001 0,0257 0,0245 0,0012 Asam Sulfat 0,0611

        0,1705 0,0000 2,1811 2,1801 0,0010 Air 0,9361

        0,8214 1,0001 33,4161 10,5011 22,9150 Asam Fenil Asetat 0,0021

        0,0057 0,0000 0,0734 0,0727 0,0007 Total 1,0000

        0,9995 1,0003 35,6963 12,7847 22,9116 Jenis-jenis limbah beracun (B3) antara lain:

        

       Limbah mudah meledak adalah limbah yang melalui dapat

        menghasilka

         Limbah mudah terbakar adalah limbah yang bila berdekatan dengan api, percikan api, gesekan atau sumber nyala lain akan mudah menyala atau terbakar dan bila telah menyala akan terus terbakar hebat dalam waktu lama.

         Limbah reaktif adalah limbah yang menyebabkan kebakaran karena melepaskan atau menerima oksigen atau limbah orgayang tidak stabil dalam suhu tinggi.

         Limbah beracun adalah limbah yang mengandung racun yang berbahaya bagi manusia dan lingkungan. Limbah B3 dapat menimbulkan kematian atau sakit bila masuk ke dalam tubuh melalui pernapasan, kulit atau mulut.

        

       Limbah yang menyebabkan infeksi adalah limbah laboratorium yang

        terinfeksi penyakit atau limbah yang mengandung kuman penyakit, seperti bagian tubuh manusia yang diamputasi dan cairan tubuh manusia yang terkena infeksi.

         Limbah yang bersifat korosif adalah limbah yang menyebabkan iritasi pada kulit atau mengkorosikan baja, yaitu memiliki pH sama atau kurang dari 2,0 untuk limbah yang bersifat asam dan lebih besar dari 12,5 untuk yang bersifat basa (BAPPEDAL, 1995).

        Sehingga uap yang keluar dari flash drum merupakan limbah cair yang merupakan limbah B3 menurut keterangan di atas, dimana harus dikumpulkan sebelum dikirim. Dimana volume limbah cair didinginkan hingga mencapai suhu ruangan dan cairan yang tertinggal diumpankan kembali ke reaktor (R-01).

         Tabel LD.6 Volume limbah Cair B3

        V Berat

        V Densitas Volume Komponen

        3

        3

        (kmol/jam) Molekul (kg/jam) (kg/m ) (m ) Benzyl Sianida 117,15

        0,0012 0,1402 1.015,0 0,0001 Asam Sulfat 98,08

        0,0010 0,0961 1.826,1 0,0001 Air 18,02

        22,9150 412,9281 995,68 0,4147 Asam Fenil Asetat 136,15

        0,0007 0,0949 1.080,9 0,0001 Total

        22,9116 413,2593 1.015,0 0,4150 Perincian limbah B3 Pabrik Asam Fenil Asetat yaitu limbah proses, bola lampu, pecahan kaca dan oli bekas. Karena laju limbah ini cukup kecil, maka penanganannya

        3

        yaitu dengan cara mengumpulkannya sampai volume 2 m dan mengirimkannya ke unit penyediaan jasa pengolahan limbah B3 P.T Prasadhe Pamunah Limbah Industri di daerah Cileungsi Bogor Jawa Barat.

      9. Flash Drum (FD-01)

        Fungsi : Membuat konsentrasi limbah menjadi kecil Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C Jumlah : 1 unit Data Laju alir massa total = 829,0839 kg/jam

        3 Densitas campuran = 1.044,3873 kg/m

        Kebutuhan perancangan = 1 jam

        Faktor keamanan = 20% Desain tangki, Diameter tangki,

         kg  829,0839  1 jam    jam  

        3 Volume tangki (V ) = = 0,7938 m l kg  

        1 . 044 , 3873  

        3 m  

        3

        3 Volume tangki (V ) = (1,2 ) (0,7938 m ) = 0,9526 m T

        Direncanakan : Perbandingan Hs : D = 3 : 2

        Hh : D = 1 : 4 Volume shell tangki (Vs)

        1

        1

        3

        2

        2

        3 H  Vs = (3,14) D D  Vs =1,1775 D

         D

        4

        4

      2 Volume tutup tangki (Vs)

        1

        3

        3

         D  Vh = 0,1309 D

      24 Volume tangki (V)

        3

        3 V = Vs + 2 Vh = 1,1775 D + (2 x 0,1309 D )

        3

        3

        0,9526 m = 1,4393 D Maka, D = 0,2206 m

        Hs = 0,3309 m Diameter dan tutup tangki Diameter tutup = diameter tangki = 0,2206 m Hh = 0,25 D = 0,0552 m Ht = Hs + 2 Hh = 0,3309 m + (2 x 0,0552 m)

        = 0,4412 m

        3

        0,7938

        m

        Tinggi cairan dalam tangki = 0,4412 = 0,3677 m

         m

        3

        0,9526 m Tebal dinding tangki, P =

        hidrostatis ρgh

        3

        2

        = (1.044 kg/m ) (9,8 m/s ) (0,3677 m)

        = 3.763,4138 Pa = 3,7634 kPa Tek operasi = 101,325 kPa P = (101,325 + 3,7634) kPa

        T

        = 105,0784 kPa Faktor kelonggaran 5%, maka P = (1,05) (105,0784 kPa)

        design

        = 110,3323 kPa = 0,8 (Brownell dan Young, 1959)

        Joint efficiency

      Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dan Young, 1959)

        Tebal shell tangki,

        PD 110,3323 kPa 0,2206 m   

        t = =

        2 SE 1 ,

        2 P 2 87.218,714 kPa , 8  1 , 2 110,3323kP a      

        = 0,0001 m = 0,0055 in Faktor korosi = 1/8 in Tebal shell yang dibutuhkan = (0,0055 + 1,25) in = 1,2555 in Tebal shell standar 1 ¼ in (Brownell dan Young, 1959)

Dokumen baru

Dokumen yang terkait

Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Isopropil Asetat dari Asam Asetat dan Propilen dengan Kapasitas 17.000 Ton/Tahun
24
87
285
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Akrilamida Dari Akrilonitril Dengan Proses Asam Sulfat Dengan Kapasitas 15.000 Ton/Tahun
17
81
258
Pra Rancangan Pabrik Isopropil Asetat (IPAc) Dengan Bahan Baku Asam Asetat Dan Propilen Kapasitas 15.000 Ton/Tahun
13
64
252
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Fenil Asetat Dari Benzil Sianida Dan Asam Sulfat Dengan Kapasitas Produksi 1.000 Ton/Tahun
32
151
467
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Fenil Asetat dari Benzil Sianida dan Asam Sulfat dengan Kapasitas Produksi 2.000 ton/tahun
13
101
454
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan n-Butyl Asetat Dari Asam Asetat dan Butadiene Dengan Kapasitas 5.000 ton/tahun
22
95
438
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Oleamida Dari Asam Oleat Dan Urea Dengan Kapasitas 10.000 Ton/Tahun
12
81
247
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asetanilida dari Anilin dan Asam Asetat dengan Kapasitas Produksi 25.000 Ton/Tahun
64
172
313
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Palmitamida Dari Asam Palmitat Dan Urea Dengan Kapasitas 6500 Ton/Tahun
18
99
242
Pra Rancangan Pabrik Stearamida Dari Asam Stearat Dan Urea Dengan Kapasitas Produksi 6000 Ton/Tahun
14
83
269
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Vinil Asetat Dari Asetilen dan Asam Asetat Dalam Fasa Gas Dengan Kapasitas 40.000 Ton/Tahun
33
140
397
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Noodle Soap Dari Netralisasi Asam Stearat Dan NaOH Dengan Kapasitas 50.000 Ton/Tahun
9
35
464
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Noodle Soap Dari Netralisasi Asam Stearat Dan Naoh Dengan Kapasitas 50.000 Ton/Tahun
3
23
464
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Noodle Soap Dari Netralisasi Asam Stearat Dan Naoh Dengan Kapasitas 40.000 Ton/Tahun
5
63
464
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Lithopone Dari Seng Sulfat Dan Barium Sulfida Dengan Kapasitas Produksi 4000 Ton/Tahun
26
122
223
Show more