180673237 analisa performa pre evaporator pabrik gula

TK-4090 KERJA PRAKTEK

ANALISA PERFORMA PRE-EVAPORATOR

LAPORAN TUGAS KHUSUS

KERJA PRAKTEK DI

PT RAYA SUGARINDO INTI

TASIKMALAYA-JAWA BARAT

Oleh :

Anggi Febrina (13010107)

Pembimbing :

Dr. I Gede Wenten

Iwan Hermawan

SEMESTER I 2013/2014

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

i

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN KHUSUS

ANALISA PERFORMA PRE-EVAPORATOR

Anggi Febrina (13010107)

Catatan/komentar :

Tempat kerja praktek : PT. Raya Sugarindo Inti Tasikmalaya Jawa Barat Periode Kerja Praktek : 3 Juni 2013 31 Juli 2013

Telah diperiksa dan disetujui,

Pembimbing Lapangan

Iwan Hermawan

Kepala Bagian QA & QC

Tanggal :

Dosen Pembimbing

Dr. I Gede Wenten

Tanggal :

Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek

PT Raya Sugarindo Inti-Tasikmalaya ii

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ....................................................................................................................................................... ii BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................................................................1

1.1 Latar Belakang ........................................................................................................................................1

1.2 Permasalahan ...........................................................................................................................................1

1.3 Tujuan ......................................................................................................................................................1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .........................................................................................................................2

2.1 Evaporasi .................................................................................................................................................2

2.1.1 Pengertian Evaporasi ...........................................................................................................................2

2.1.2 Manfaat Evaporasi di Industri .............................................................................................................2

2.1.3 Faktor-Faktor yang Mempercepat Proses Evaporasi ...........................................................................2

2.2 Evaporator ...............................................................................................................................................3

2.2.1 Jenis-Jenis Evaporator .........................................................................................................................3

2.2.2 Single Effect Evaporator (Evaporator Tunggal) ..................................................................................5

2.2.3 Multiple Effect Evaporator ..................................................................................................................5

2.2.4 Masalah-Masalah Pada Evaporator .....................................................................................................9

2.3 Evaporator PT Raya Sugarindo Inti ........................................................................................................9

BAB III METODOLOGI PELAKSANAAN ................................................................................................... 10

3.1 Teknik Pengumpulan Data ................................................................................................................... 10

3.2 Langkah Pengerjaan Tugas Khusus...................................................................................................... 10

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................................................................... 12

4.1 Kebutuhan Steam Evaporator ............................................................................................................... 12

4.2 Perhitungan Heat Loss pada Evaporator .............................................................................................. 13

4.3 Perhitungan Efisiensi Energi Evaporator ............................................................................................. 13

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................................................... 15

4.1 Kesimpulan ........................................................................................................................................... 15

4.2 Saran ..................................................................................................................................................... 15

DAFTAR PUSTAKA....................................................................................................................................... 16

LAMPIRAN A DATA LITERATUR .............................................................................................................. 17

A.1 Sifat Fisik Steam ................................................................................................................................... 17

A.2 Kecepatan Uap yang Direkomendasikan .............................................................................................. 17

LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN................................................................................................... 18

B.1 Perhitungan Kebutuhan Steam Single effect evaporator ...................................................................... 18

B.2 Perhitungan Kebutuhan Steam Double effect evaporator .................................................................... 18

B.3 Perhitungan Kebutuhan Steam Triple effect evaporator ...................................................................... 21

B.4 Perhitungan Heat loss Evaporator ........................................................................................................ 25

B.5 Perhitungan Efisiensi Energi evaporator .............................................................................................. 25


PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang PT Raya Sugarindo Inti merupakan salah satu industri yang memproduksi gula yang

dihasilkan dengan hidrolisis pati, yaitu tepung tapioka. Industri ini terletak di Desa Cikadondong,

Kecamatan Singaparna, Tasikmalaya, Jawa Barat. Dalam produksinya, dilakukan berbagai proses

yaitu pencampuran, hidrolisis, pemurnian, dan pemekatan. Gula yang dihasilkan oleh PT Raya

Sugarindo Inti memiliki spesifikasi brix yang berbeda-beda, tergantung dengan pemesanan. Untuk

mencapai brix yang diinginkan, perlu dilakukan tahap pemekatan dengan menggunakan evaporator

setelah melalui tahap pemurnian.

Evaporasi merupakan proses fisis perubahan cairan menjadi uap. Proses evaporasi bertujuan

untuk memekatkan larutan yang terdiri dari zat terlarut yang tidak mudah menguap dan pelarut yang

mudah menguap. Air merupakan jenis pelarut yang kebanyakan ada pada proses evaporasi.

Evaporasi dilakukan dengan menguapkan sebagian dari pelarut sehingga dihasilkan larutan yang

pekat dengan konsentrasi yang lebih tinggi. Proses evaporasi di pabrik gula ini bertujuan untuk

mengurangi kadar air sehingga diperoleh brix yang lebih tinggi. Melalui proses evaporasi ini

diharapkan akan diperoleh sirup glukosa dengan brix 75% , 80%, 82%, dan 85%.

Alat yang digunakan dalam proses evaporasi ini adalah evaporator. Proses ini merupakan

salah satu proses yang menggunakan energi dalam jumlah besar. Tingginya kebutuhan energi dapat

juga berarti pembengkakan biaya produksi. Penghematan energi pada proses evaporasi ini

merupakan peluang untuk meningkatkan keuntungan perusahaan secara signifikan. Analisa

performa pre-evaporator dilakukan dengan menghitung dan membandingkan efisiensi dari alat

tersebut pada periode bulan Juli 2013. Dari hasil analisa performa tersebut dapat dianalisa peluang-

peluang modifikasi untuk meningkatkan kinerja alat tersebut.

1.2 Permasalahan Tahap pemekatan di PT Raya Sugarindo Inti Tasikmalaya terbagi menjadi dua tahap, yaitu

pemekatan awal dan pemekatan akhir. Pada pemekatan awal digunakan tiga jenis pre-evaporator,

yaitu single effect evaporator, double effect evaporator, dan triple effect evaporator. Selama ini PT

Raya Sugarindo Inti menggunakan pre-evaporator tanpa mengetahui manakah evaporator yang akan

memberikan performa dan efisiensi terbaik. Untuk itu dilakukan analisa performa pre-evaporator

untuk menentukan evaporator manakah yang memberikan efisiensi energi terbaik.

1.3 Tujuan Tujuan dari penyelesaian tugas khusus analisa performa pre-evaporator dalam proses

evaporasi di PT Raya Sugarindo Inti adalah :

Menentukan kebutuhan steam untuk masing-masing pre-evaporator (single effect evaporator, double effect evaporator, dan triple effect evaporator).

Membandingkan performa kerja pre-evaporator (single effect evaporator, double effect evaporator, dan triple effect evaporator).

Menentukan heat loss dalam proses evaporasi.

Menentukan efisiensi energi pre-evaporator.



BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Evaporasi 2.1.1 Pengertian Evaporasi

Secara umum, evaporasi dapat didefinisikan dalam dua kondisi, yaitu proses penguapan yang

terjadi secara alami, dan proses penguapan yang timbul akibat diberikan uap panas (steam) dalam

suatu peralatan. Evaporasi adalah metode yang umum digunakan untuk meningkatkan konsentrasi

dari suatu larutan dengan cara menguapkan air yang terkandung dalam larutan melalui pendidihan

larutan tersebut di dalam suatu wadah dan mengambil uapnya (Richardson, dkk., 2002). Evaporasi

atau penguapan juga dapat didefinisikan sebagai perpindahan kalor ke dalam zat cair mendidih.

Evaporasi didasarkan pada proses pendidihan secara intensif yaitu pemberian panas ke

dalam cairan, pembentukan gelembung-gelembung (bubbles) akibat uap, pemisahan uap dari cairan,

dan pengkondensasian uap. Panas yang diberikan harus cukup untuk memenuhi kalor penguapan

agar proses evaporasi dapat berjalan dengan baik. Umumnya, panas diberikan oleh steam dan

selanjutnya terjadi perpindahan panas dari steam ke larutan melalui rangkaian susunan logam yang

berfungsi sebagai penukar panas di dalam evaporator. Efisiensi dari proses evaporasi dapat

dilakukan dengan memanfaatkan kalor yang tersimpan di dalam uap yang dihasilkan dari proses

evaporasi itu sendiri. Sistem vakum dapat pula digunakan pada proses ini agar proses evaporasi

berlangsung pada suhu rendah sehingga kerusakan produk dapat dihindari.

2.1.2 Manfaat Evaporasi di Industri Proses evaporasi memiliki berbagai manfaat dalam dunia industri. Di dalam pengolahan

hasil pertanian, proses evaporasi bertujuan untuk :

Meningkatkan konsentrasi/viskositas larutan sebelum diproses lebih lanjut. Sebagai contoh pada pengolahan gula diperlukan proses pengentalan nira tebu sebelum proses kristalisasi, spray

drying, drum drying, dan lainnya.

Pengurangan volume larutan sehingga dapat menghemat biaya pengepakan, penyimpanan, dan transportasi.

Menurunkan aktivitas air dengan cara meningkatkan konsentrasi solid terlarut sehingga bahan menjadi awet, misalnya pada pembuatan susu kental manis.

2.1.3 Faktor-Faktor yang Mempercepat Proses Evaporasi Setiap industri tentu menginginkan proses penguapan berlangsung dengan cepat. Beberapa

faktor yang dapat mempercepat proses evaporasi adalah :

Suhu Walaupun cairan dapat terevaporasi di bawah titik didihnya, namun prosesnya akan cepat terjadi

ketika suhu di sekeliling lebih tinggi. Hal ini terjadi karena evaporasi menyerap kalor laten dari

sekelilingnya. Dengan demikian, semakin hangat suhu sekeliling semakin banyak jumlah kalor

yang terserap untuk mempercepat evaporasi.

Kelembapan udara Jika kelembapan udara kurang, maka udara sekitar akan kering. Semakin kering udara (sedikit

kandungan uap air di dalam udara), maka semakin cepat proses evaporasi terjadi.



Tekanan Semakin besar tekanan yang dialami maka semakin lambat evaporasi terjadi.

Sifat cairan Cairan dengan titik didih yang lebih rendah akan terevaporasi lebih cepat daripada cairan yang

titik didihnya besar.

2.2 Evaporator Evaporator merupakan alat yang digunakan untuk mengubah sebagian atau keseluruhan

pelarut dari sebuah larutan cair menjadi uap sehingga dihasilkan produk yang lebih pekat. Pada

dasarnya semua jenis evaporator memiliki prinsip kerja yang sama. Salah satunya yaitu pemekatan

larutan berdasarkan perbedaan titik didih yang besar antara masing-masing zat. Selain itu evaporator

dijalankan pada suhu yang lebih rendah daripada titik didih normal. Tekanan mempengaruhi tinggi

rendahnya titik didih cairan murni. Begitu pula pada titik didih cairan dipengaruhi oleh tekanan dan

kadar air pada zat yang tidak mudah menguap seperti gula. Pada efek awal diperlukan adanya

pemanasan suhu yang lebih tinggi. Dan kenaikan titik adalah perbedaan titik didih larutan dan titik

didih cairan murni. Kebanyakan orang mengenal evaporator sebagai salah satu alat yang digunakan

dalam industri gula pasir.

Sistem evaporator pada industri umumnya terdiri dari :

Sebuah penukar kalor untuk memasok kalor sensibel dan kalor laten penguapan pada umpan. Di dalam industri biasanya uap (steam) jenuh dipergunakan sebagai medium pemanas.

Sebuah separator yang di dalamnya uap dipisahkan dari fasa cair kentalnya.

Sebuah kondensor untuk penghasil kondensasi uap dan pembuangan dari sistem. Ini dapat dihilangkan jika sistem bekerja pada kondisi atmosfer.

Persamaan perpindahan kalor mempunyai bentuk :

Q=UADT

Dimana Q adalah kalor terpindah per satuan waktu, U merupakan koefisien perpindahan

kalor keseluruhan, A luas permukaan perpindahan kalor, dan DT beda suhu antara dua arus.

Tahanan terhadap perpindahan kalor meliputi :

(a) Koefisien perpindahan kalor lapis film kondensasi pada sisi steam dari penukar kalor. (b) Koefisien lapis film cairan yang sedang mendidih pada sisi cairan dari penukar kalor. (c) Faktor karat atau fouling factors pada kedua dinding dalam dan luar pembatas permukaan

perpindahan kalor.

(d) Tahanan panas bahan dinding.

2.2.1 Jenis-Jenis Evaporator Hingga saat ini dikenal banyak jenis evaporator di dunia industri. Beberapa jenis evaporator

yang umum digunakan menurut Richardson , dkk., (2002) adalah :

Evaporator with direct heating Evaporator with direct heating atau evaporator dengan pemanasan langsung adalah

evaporator dimana transfer panas langsung dilakukan dari sumber panas ke larutan ataupun



melalui wadah evaporator itu sendiri. Evaporator ini umumnya memiliki bentuk wadah yang

sederhana, namun membutuhkan panas yang tinggi. Salah satu contoh industri yang

menggunakan evaporator dengan pemanasan langsung adalah industri garam dari air laut.

Natural circulation evaporator Natural circulation evaporator merupakan evaporator yang sirkulasi larutan terjadi melalui

arus konveksi dari permukaan pemanas. Terdapat dua jenis natural circulation evaporator,

yaitu horizontal tubes dan vertical natural circulation evaporator. Pada horizontal tubes,

tube tube horizontal dipasang memanjang di antara dua plat tubular untuk tempat steam

mengalir, sedangkan di luarnya larutan akan dipanaskan dan dipisahkan dari uapnya. Pada

vertical evaporator, badan silinder vertical digunakan dengan tube-tube tertahan di antara

dua plat tubular yang memanjang dari satu bagian badan silinder ke bagian yang lain dan

steam akan mengalir pada bagian luar sedangkan larutan akan mengalir pada tube-tube

vertical yang tersususun pada bagian bawah evaporator dan sering disebut kalandria. Vertical

natural circulation evaporator banyak digunakan pada industri gula, sementara horizontal

tubes natural circulation evaporator digunakan untuk larutan dengan viskositas yang rendah.

Forced circulation evaporator Forced circulation evaporator adalah evaporator dimana sirkulasi larutan di dalam

evaporator dibantu oleh propeller ataupun pompa sirkulasi. Penambahan peralatan untuk

membantu sirkulasi dapat meningkatkan konsentrasi dari larutan yang dihasilkan karena

koefisien perpindahan panasnya dapat dijaga meskipun viskositas larutan akan terus

mengalami perubahan seiring dengan waktu. Peralatan tambahan akan menambah biaya

peralatan, namun efisisensi proses meningkat dan ukuran peralatan pun dapat diperkecil.

Forced circulation evaporators dapat digunakan untuk berbagai industri dengan larutan yang

kental.

Film type evaporator Film type evaporator adalah evaporator dengan bentuk tube yang panjang yang diposisikan

pada vertical steam chest. Pada evaporator ini, aliran yang terjadi di dalam tube adalah

larutan yang membentuk lapisan film di dalam tube dengan aliran uap sebagai pusatnya.

Terdapat dua macam film type evaporator yang banyak ditemukan di dunia industri, yaitu

climbing film evaporator dan falling film evaporator. Falling film evaporator memiliki

beberapa kelebihan, yaitu koefisien transfer panas yang tinggi, waktu tinggal yang rendah,

hilang tekan yang rendah, cocok untuk operasi vakum, memiliki rasio penguapan yang

tinggi, jangkauan operasi yang luas, aman dari risiko fouling, dan biaya operasi yang

minimum (Richardson, dkk., 2002).

Thin-layer evaporator Thin-layer evaporator adalah evaporator yang menggunakan energi mekanik untuk

membantu perpindahan panasnya. Biaya operasi per luas permukaan pemanas dari

evaporator ini sangat tinggi karena kapasitasnya yang kecil. Karena biayanya yang sangat

tinggi, evaporator ini umumnya hanya digunakan untuk bahan-bahan yang sangat kental

ataupun sangat sensitive terhadap panas sehingga membutuhkan waktu tinggal yang cepat.

Evaporator ini biasa dioperasikan pada perbedaan temperature yang tinggi sebagai single

effect evaporator.



Flash evaporator Flash evaporator adalah evaporator dimana pendidihan akan ditahan hingga larutan

mencapai kondisi superheated untuk kemudian dimasukkan ke dalam separator bertekanan

rendah sehingga larutan terpisah dari uapnya. Metode ini tidak dapat memaksimalkan

transfer panas pada tube-tubenya tetapi akan sangat efektif jika dioperasikan secara multiple

effect.

2.2.2 Single Effect Evaporator (Evaporator Tunggal) Pada single effect evaporator hanya terdapat satu badan penguapan. Bahan yang akan

dievaporasi masuk ke dalam ruang penguap dan diberi panas steam oleh satu luas permukaan pindah

panas. Uap yang dihasilkan dari evaporator tunggal akan menjadi produk buangan. Pada single

effect evaporator, energi yang digunakan tergolong besar, sehingga evaporator ini jarang digunakan

untuk industri besar seperti gula yang memiliki nilai jual rendah.

Gambar 2. 1 Single effect evaporator

2.2.3 Multiple Effect Evaporator A. Deskripsi Umum Multiple Effect Evaporator

Multiple effect evaporator merupakan peralatan yang dirancang dengan tujuan meningkatkan

efisiensi energi dari proses evaporasi yang berlangsung dengan menggunakan energi panas dari uap

(steam) untuk menguapkan air. Prinsip dasar dari multiple effect evaporator adalah menggunakan

panas atau kalor yang dilepaskan dari proses kondensasi pada evaporator efek pertama untuk

memberikan panas bagi efek selanjutnya. Uap yang terbentuk dari separator efek pertama akan

memanasi komponen yang sedang berada di unit efek kedua, ketika steam awal (steam langsung)

sedang memanasi komponen yang berada pada unit efek pertama. Pada suatu multiple effect

evaporator, air dididihkan pada suatu rangkaian wadah (vessel), masing-masingnya dilangsungkan

pada tekanan yang lebih rendah dibandingkan dengan unit sebelumnya. Karena titik didih dari air

menurun seiring dengan penurunan tekanan, maka uap yang terbentuk dari satu wadah dapat

digunakan untuk memanaskan unit berikutnya dan hanya pada vessel pertama, yaitu pada tekanan

tertinggi, yang membutuhkan sumber panas eksternal. Laju uap dan air pendingin bagi unit double



effect diperkirakan 50% dibandingkan dengan unit single effect. Laju alir berbagai jenis bagi

multiple effect berkisar antara 3000 LPH sampai dengan 50.000 LPH.

Gambar 2. 2 Multiple effect evaporator

B. Aplikasi dan Keuntungan Multiple Effect Evaporator Penggunaan energi yang ekonomis dan efisien merupakan keuntungan utama dari

penggunaan sistem multiple effect evaporator. Ekonomi energi untuk multiple effect evaporator

bergantung pada jumlah unit-unit efek dan berkisar dari 220 kkal energi panas per 1 kg air yang

diuapkan untuk triple effect evaporator sampai dengan 120 kkal untuk sebuah six effect evaporator.

Oleh karena biaya operasi dari sistem multiple effect evaporator ekonomis, maka sistem aliran

dengan debit besar menyukai aplikasi sistem ini pada semua sektor industri dan khususnya pada

proses produksi garam dan desalinasi air.

C. Prinsip Umum Multiple Effect Evaporator Ditinjau dari rangkaian tiga buah evaporator, masing-masing unit memiliki suhu dan tekanan

T1,T2,T3 dan P1,P2,dan P3. Jika cairan tidak mempunyai kenaikan titik didih maka kalor terpindah

per satu satuan waktu melintas setiap efek akan menjadi :

Efek 1 Q1 = U1A1DT1, dimana DT1 = (T0-T1),



T0 merupakan suhu steam awal dan Tf merupakan suhu umpan. Dengan mengabaikan kalor yang

diperlukan untuk memanasi umpan dari Tf sampai T1, kalor Q1 yang dipindah melintas A1 muncul

sebagai kalor laten di dalam uap D1 dan digunakan sebagai steam dalam efek kedua, dan :

Q1 = Q2= Q3

Sedemikian sehingga U1A1DT1 = U2A2DT2 = U3A3DT3. Dalam banyak kasus, setiap efek memiliki

luas penampang yang sama sehingga :

U1DT1=U2DT2=U3DT3



Simplifikasi ditunjukkan dengan :

(a) Kalor yang dibutuhkan untuk memanasi umpan dari T0 ke T1 telah diabaikan (b) Cairan yang melintas dari efek 1 ke efek 2 membawa kalor ke dalam efek kedua dan ini

dipergunakan untuk evaporasi demikian pula sama untuk efek ketiga.

Air yang diuapkan di dalam setiap efek sebanding dengan Q selama kalor laten mendekati

konstan. Dengan demikian, kapasitas totalnya adalah :

Q=Q1+Q2+Q3= Uav (DT1+DT2+DT3)A.

Gambar 2. 3 Skema Prinsip Umum Multiple effect evaporator

D. Operasi pada Multiple effect evaporator

Operasi sistem Multiple effect evaporator terdiri dari tiga jenis, yaitu :

Forward feeding Forward feeding digunakan bila larutan pekat sangat peka terhadap panas. Forward feeding

merupakan sistem multiple effect evaporator dimana umpan masuk pada efek pertama dengan

temperature yang paling tinggi. Kemudian umpan akan terkonsentrasi dimana air akan menguap

dan konsentrat akan masuk ke efek kedua sebagai umpan dengan temperature yang sedikit lebih

rendah. Efek kedua menggunakan panas dari uap yang terbentuk dari efek pertama sebagai

sumber panas. Kombinasi dari temperature yang rendah dan viskositas yang tinggi mendukung

kondisi yang baik untuk pemanasan produk yang sensitive seperti enzim dan protein. Dalam

penggunaan sistem ini diperlukan peningkatan luas permukaan panas pada efek berikutnya.

Backward feeding Backward feeding digunakan bila larutan pekat sangat viskos. Pada sistem ini, umpan masuk

pada efek terakhir dengan temperatur paling rendah dan berpindah dari efek ke efek dengan

temperature yang semakin meningkat. Konsentrat akhir terkumpul pada efek yang dengan



temperature paling tinggi sehingga memberikan manfaat yaitu produk sangat viskos pada efek

terakhir sehingga memberikan perpindahan panas lebih baik.

Parallel Feeding Parallel feeding pada multiple effect evaporators melibatkan penambahan umpan segar dan

penarikan produk konsentrat dari setiap efek. Uap dari setiap efek masih digunakan untuk

memanaskan efek berikutnya. Model ini digunakan jika umpan sudah hampir jenuh dan produk

adalah Kristal padat seperti penguapan air laut menjadi garam.

( a )

( b )

( c )

Gambar 2. 4 Jenis-Jenis Multiple Effect Feeding : (a) Forward Feeding, (b) Backward Feeding, (c)

Parallel Feeding



2.2.4 Masalah-Masalah Pada Evaporator Masalah-masalah teknis dapat muncul selama proses evaporasi, terlebih jika proses

dilangsungkan pada industri pangan. Beberapa evaporator sensitif terhadap perbedaan viskositas dan

konsistensi dari larutan umpan. Proses evaporasi akan menjadi tidak efisien disebabkan oleh loss of

circulation. Pompa dari evaporator mungkin harus diganti jika evaporator digunakan untuk

memekatkan larutan yang viskositasnya sangat tinggi.

Fouling dapat terjadi jika terbentuk deposit yang keras pada permukaan media pemanas di

evaporator. Pada makanan, protein dan polisakarida dapat membentuk deposit yang akan

mengurangi efisiensi perpindahan panas. Foaming juga dapat menjdi masalah. Sebab, berhubungan

dengan busa berarti berpengaruh pada waktu dan efisiensi. Untuk itu sebaiknya digunakan antifoam

dalam jumlah yang sedikit. Korosi juga dapat timbul pada evaporator jika evaporator digunakan

untuk memekatkan larutan yang asam seperti jus jeruk.

Masalah-masalah ini akan berakibat pada tidak efisiensinya proses dan membuat umur

evaporator menjadi pendek. Kualitas dan rasa dari produk pangan juga dapat terganggu selama

proses evaporasi. Untuk itu, kualitas dari umpan perlu dipikirkan dalam mempertimbangkan jenis

evaporator.

2.3 Evaporator PT Raya Sugarindo Inti PT Raya Sugarindo inti memiliki beberapa unit pre evaporator, yaitu 1 unit single effect

evaporator, 2 unit double effect evaporator , dan 2 unit triple effect evaporator. Jenis evaporator

yang digunakan adalah falling film evaporator. Spesifikasi triple effect evaporator yang dimiliki

oleh PT Raya Sugarindo Inti adalah sebagai berikut :

Tipe : Pre evaporator

Fungsi : Memekatkan sirup gula sampai 60 Brix Prinsip kerja : Penguapan dengan bantuan udara vakum

Jumlah alat : 1 set yang terdiri dari 3 buah tabung

Operasi : Kontinyu

Bentuk : Silinder

Ukuran : Tinggi 4 m ; diameter 0,5 m

Kapasitas : 1800 L/jam

Temperatur operasi : Tabung I 90 C Tabung II 80 C Tabung III 70 C Tekanan operasi : Tabung I 90 cmHg

Tabung II 80 cmHg

Tabung III 70 cmHg

Laju alir : 2m3/jam

Bahan konstruksi : Stainless steel

Utilitas : Steam, listrik

Instrumen : Tangki penguapan 2 set, tangki pemanas 2 set, tangki

penangkap uap 1 set, tangki produk tengah 1 set, pompa

umpan 3 HP, pompa produk 3 HP, pompa vakum

10 HP, pompa air 20 HP, alat vakum 580-700 mmHg,

thermostat, pipa kondensat (32 buah, panjang 4 m, diameter

inch).



BAB III

METODOLOGI PELAKSANAAN

Kegiatan yang dilakukan dalam pengerjaan tugas khusus kerja praktek analisa performa

evaporator pada seksi pemekatan awal proses produksi PT Raya Sugarindo Inti-Tasikmalaya

meliputi teknik pengumpulan data dan langkah-langkah strategis dalam penyelesaian tugas khusus.

3.1 Teknik Pengumpulan Data Data yang dibutuhkan antara lain data laju alir, jika memungkinkan semua aliran yang ada,

dan data karakteristik gula pada setiap aliran (derajat brix). Di PT Raya Sugarindo Inti, semua data

disediakan oleh bagian Quality Control (QC). QC selalu mengecek karakteristik gula setiap jam

pada hampir semua keluaran proses. Dengan demikian semua data dalam penyelesaian tugas khusus

ini diperoleh dari QC.

Data-data yang tidak disediakan oleh QC diambil dengan pengamatan langsung dari data

operasi yang dikerjakan oleh operator, dan beberapa data yang tidak disediakan diperoleh dengan

dengan menggunakan asumsi bahwa data yang dibutuhkan sama dengan data yang ada di literatur.

Beberapa data yang digunakan pada pengerjaan tugas khusus ini ditunjukkan pada Tabel 3.1,

sementara data-data yang diambil dari literature ditampilkan pada Lampiran A.

Tabel 3. 1 Data-Data yang diambil dari QC dan Pengamatan Langsung

Single effect evaporator Double effect evaporator Triple effect evaporator

Brix Umpan 32% 32% 32%

Brix Produk 60% 60% 60%

Massa Produk 6.919 kg 6.919 kg 6.919 kg

P Steam 200 kPa 200 kPa 200 kPa

T Umpan 40 C 40 C 40 C

T Vakum 80 C 70 C -

P Vakum - - 50 cmHg

3.2 Langkah Pengerjaan Tugas Khusus Langkah-langkah dalam penyelesaian tugas khusus ini adalah sebagai berikut :

(a) Studi literature. (b) Pengumpulan data, termasuk menetapkan asumsi-asumsi. (c) Penyusunan neraca massa dan energi pre-evaporator. (d) Pembuatan program dalam Microsoft Excel untuk perhitungan kebutuhan steam dan

memudahkan melakukan variasi

(e) Penentuan heat loss evaporator. (f) Penentuan efisiensi energi evaporator

Perhitungan-perhitungan yang dilakukan dalam penyelesaian tugas khusus ini, seperti

perhitungan kebutuhan steam, perhitungan heat loss, dan perhitungan efisiensi energi dapat dilihat

pada Lampiran B.



Algoritma perhitungan kebutuhan steam untuk multiple effect evaporator ditunjukkan oleh

diagram alir pada Gambar 3.1.

Mulai

Perhitungan Massa feed

Brix feed, Brix

Produk, Massa

produk

Perhitungan air yang

teruapkan (vapour)

Perhitungan L1,

L2, dan P

Perhitungan fraksi

massa x1, x2, dan x3

Perhitungan kapasitas

panas Cp1, Cp2, Cp 3

Distribusi tekanan dan

temperatur evaporasi

Perhitungan BPR

Perhitungan neraca

massa dan energi

V1, V2, V3

seperti hitungan

awal?

SelesaiYa

Tidak

Massa Feed

Massa Vapour

V1, V2, V3

L1, L2, P

X1. X2, X3

Cp 1, Cp 2,

Cp 3

T1, T2,

T3

BPR1, BPR2,

BPR3

Entalpi uap dan liquid

Massa steam,

V1, V2, V3

Gambar 3. 1 Algoritma Perhitungan Kebutuhan Steam Multiple effect evaporator



BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Kebutuhan Steam Evaporator Evaporator merupakan salah satu peralatan yang banyak menggunakan energi (steam) dalam

proses penguapannya. Untuk itu perlu diketahui kebutuhan steam masing-masing evaporator, agar

dapat diketahui efisiensi dari pemakaian evaporator itu sendiri. Dari data-data yang berhasil

dikumpulkan baik dari lab quality control maupun pengamatan langsung operator, dapat dihitung

kebutuhan steam untuk masing-masing evaporator, yaitu single effect evaporator, double effect

evaporator, dan triple effect evaporator. Hasil perhitungan kebutuhan steam untuk masing-masing

evaporator dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4. 1 Hasil Perhitungan Kebutuhan Steam dan Steam Economy Evaporator

Single effect evaporator Double effect evaporator Triple effect evaporator

Massa Feed 12.973,125 kg 12.973,125 kg 12.973,125 kg

Massa Produk 6.919 kg 6.919 kg 6.919 kg

Massa Vapour 1 6.054,125 kg 2.988,386 kg 2.483,815 kg

Massa Vapour 2 - 3.065,739 kg 1.659,781 kg

Massa Vapour 3 - - 1.910,529 kg

Massa Steam 7.146,529 kg 3.868,923 kg 2.717,573 kg

Steam Economy 0,847 1,564 2,227

Untuk menguapkan massa feed yang sama (12.973,125 kg) hingga menjadi produk dengan

massa dan konsentrasi yang sama pula (6.919 kg, 60%), ketiga evaporator ini membutuhkan jumlah

steam yang berbeda. Seperti terlihat pada Tabel 4.1, kebutuhan steam untuk single effect

evaporator jauh lebih tinggi dibandingkan double effect evaporator dan triple effect evaporator.

Single effect evaporator membutuhkan 7.146,529 kg steam, sementara double effect evaporator

hanya membutuhkan 3.868,923 kg steam. Triple effect evaporator membutuhkan jumlah steam

yang lebih sedikit lagi, yaitu 2.717,573 kg. Hasil perhitungan kebutuhan steam untuk setiap jenis

evaporator ini sudah sukup sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa kebutuhan steam dari

evaporator dengan n efek adalah 1/n dari kebutuhan steam single effect evaporator, kebutuhan

steam single effect evaporator hampir 2 kali kebutuhan steam double effect evaporator, dan hampir

3 kali kebutuhan steam triple effect evaporator. Performa dari evaporator juga dapat dilihat dari

steam economy-nya. Steam economy merupakan suatu nilai yang menyatakan kg air yang teruapkan

per satu kg steam yang disuplai. Single effect evaporator memiliki steam economy yang paling

kecil, yaitu 0,847. Ini berarti 0,847 kg air teruapkan per satu kg steam yang disuplai. Double effect

evaporator memiliki steam economy sebesar 1,564 dan triple effect evaporator memiliki steam

economy paling besar yaitu 2,227.

Dari kebutuhan steam dan steam economy masing-masing evaporator ini, terbukti bahwa

triple effect evaporator merupakan evaporator yang paling hemat energi. Hal ini dikarenakan uap

yang terbentuk dari proses evaporasi itu sendiri dapat digunakan sebagai media pemanas untuk efek

selanjutnya. Dengan demikian efisiensi energi akan meningkat, sebab tidak diperlukan steam yang

cukup banyak pada badan evaporator pertama. Pada single effect evaporator, evaporasi dilakukan

langsung dari konsentrasi 32% menjadi 60% sehingga diperlukan panas yang banyak. Selain itu,



single effect evaporator juga boros karena uap yang dihasilkan langsung dibuang, padahal uap

tersebut masih mengandung energi panas yang dapat dimanfaatkan.

Untuk menghemat penggunaan energi untuk dalam proses produksi, PT Raya Sugarindo Inti

sebaiknya menggunakan triple effect evaporator dalam proses pemekatan gula. Proses final

evaporasi yang selama ini dilakukan dengan single effect evaporator, dimana PT Raya Sugarindo

Inti memiliki 8 unit final evaporator, akan lebih hemat dan efisien jika dilakukan dalam triple effect

evaporator. Meskipun akan menambah biaya peralatan, namun penghematan energi akan lebih

besar. Penambahan jumlah efek dibatasi sampai tujuh efek saja, sebab evaporator dengan jumlah

efek yang lebih besar dari tujuh efek tidak lagi dikatakan efisien. Meskipun energinya sangat hemat

namun biaya yang harus dikeluarkan untuk biaya peralatan dan perawatan jauh lebih besar.

4.2 Perhitungan Heat Loss pada Evaporator Heat loss atau hilang panas merupakan salah satu parameter yang mempengaruhi efisiensi

energi proses evaporasi. Semakin besar heat loss maka semakin kecil efisiensi energi. Heat loss

merupakan suatu hal yang dihindari. Sebab panas yang hilang dapat dimanfaatkan untuk aktivitas

lain. Dengan mengurangi heat loss maka sistem akan berjalan lebih optimal. Salah satu usaha yang

dapat dilakukan untuk mencegah heat loss adalah dengan menambahkan insulator pada evaporator.

PT Raya Sugarindo Inti telah menggunakan insulator pada evaporator untuk mengurangi heat loss

ini.

Heat loss dapat dideteksi dengan meninjau suhu bagian luar evaporator. Setelah ditinjau,

ternyata suhu di bagian evaporator cukup panas. Hal ini menandakan ada panas yang hilang ke

lingkungan. Suhu di bagian luar evaporator diperkirakan 35 C. Dengan mengasumsikan heat loss hanya terjadi melalui konveksi saja, maka heat loss dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

Q = h x A x T

Dengan h (koefisien perpindahan konveksi) adalah ,

Dari hasil perhitungan diperoleh heat loss sebesar 661,315 W untuk triple effect evaporator.

Jika temperatur di bagian luar evaporator berkurang 5 C saja menjadi 30 C, maka akan terjadi penurunan heat loss sebesar 383,267 W sehingga heat loss menjadi 278,048 W. Sebenarnya nilai

heat loss ini cukup rendah jika dibandingkan industri pada umumnya. Hal ini menunjukkan

penggunaan insulator seperti yang telah digunakan oleh PT Raya Sugarindo Inti telah mengurangi

heat loss dengan cukup efektif. Penggantian insulator secara berkala dapat dilakukan untuk

mengurangi panas yang keluar ke udara sekitar.

4.3 Perhitungan Efisiensi Energi Evaporator Evaporator yang digunakan oleh PT Raya Sugarindo Inti memiliki jenis falling film

evaporator. Pemilihan jenis evaporator ini sudah benar, sebab falling film evaporator diketahui

memiliki beberapa keunggulan, yaitu koefisien transfer panas yang tinggi, waktu tinggal yang

rendah, hilang tekan yang rendah, cocok untuk operasi vakum, memiliki rasio penguapan yang

tinggi, jangkauan operasi yang luas, aman dari risiko fouling, dan biaya operasi yang minimum

(Richardson, dkk., 2002).



Untuk mengetahui apakah proses yang berjalan dalam sebuah pabrik sudah baik atau belum,

dapat dilihat dari efisiensinya. Salah satunya adalah dengan membandingkan steam yang disuplai

untuk proses evaporasi, apakah sudah efisien jika dibandingkan dengan perhitungan rancangan atau

teoretisnya. Untuk menghitung efisiensi, diperlukan laju alir massa steam aktual yang digunakan

oleh pabrik untuk proses evaporasi. Sayangnya PT Raya Sugarindo Inti tidak memiliki orificemeter

atau venturimeter untuk mengetahui laju aktual penggunan steam. Padahal dengan mengetahui laju

steam yang digunakan, akan terlihat apakah penggunaan selama ini berlebihan atau tidak. Dan

dengan adanya alat ukur laju alir tersebut, maka kebutuhan steam yang dialirkan untuk proses

evaporasi dapat disesuaikan dengan hasil perhitungan.

Oleh karena itu, kebutuhan steam aktual untuk proses evaporasi di PT Raya Sugarindo Inti

dihitung secara manual dengan menggunakan tambahan asumsi. Asumsi yang digunakan adalah

kecepatan steam sesuai dengan kecepatan steam triple effect evaporator untuk rata-rata pabrik gula.

Dengan mengalikan kecepatan steam dengan densitas steam dan luas penampang pipa steam, maka

akan diperoleh kebutuhan aktual steam untuk proses evaporasi.

Dari hasil perhitungan diketahui bahwa effisiensi energi proses evaporasi ini adalah sebesar 64,38 %. Efisiensi ini dapat ditingkatkan dengan mengurangi steam yang dialirkan untuk proses

evaporasi. Tentunya hasil perhitungan teoretis dapat digunakan sebagai acuan dalam menentukan

jumlah steam yang harus dialirkan. Dengan meningkatnya efisiensi energi proses evaporasi, pabrik

juga dapat menghemat biaya. Sebab salah satu proses di pabrik gula yang paling banyak

menggunakan energi adalah pada evaporator.

Selain mengurangi steam yang dialirkan, efisiensi energi juga dipengaruhi oleh kebersihan

evaporator. Selama proses evaporasi, adanya padatan yang tersuspensi dalam cairan akan

menimbulkan kerak pada evaporator. Fouling yang terjadi pada penukar panas dapat mengurangi

laju perpindahan panas karena koefisien transfer panas mengalami penurunan. Hal ini akan

berdampak pada terhambatnya proses penguapan. Untuk itu pembersihan evaporator harus

dilakukan secara berkala agar tidak terdapat fouling.



BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diambil dari penyelesaian tugas khusus evaluasi kinerja evaporator

adalah :

1. Kebutuhan steam single effect evaporator adalah sebesar 7.146,529 kg. 2. Kebutuhan steam double effect evaporator adalah sebesar 3.868,923 kg. 3. Kebutuhan steam triple effect evaporator adalah sebesar 2.717,573 kg 4. Triple effect evaporator memiliki performa kinerja evaporasi yang lebih baik dibandingkan

dengan double effect dan single effect evaporator. Hal ini dilihat dari steam economy triple

effect yang lebih besar dibanding double effect dan single effect, yaitu 2,227 kg air

teruapkan/kg steam, 1,564 kg air teruapkan/kg steam, dan 0,847 kg air teruapkan/kg steam

untuk triple effect evaporator, double effect evaporator, dan single effect evaporator.

5. Heat loss yang terjadi pada triple effect evaporator adalah 661,315 W. 6. Efisiensi energi dalam proses evaporasi PT Raya Sugarindo Inti adalah 64,38 %

4.2 Saran Selama massa penyelesaian tugas khusus kerja praktek di PT Raya Sugarindo Inti-

Tasikmalaya yang berkaitan dengan evaluasi kinerja evaporator, terdapat beberapa saran, yaitu :

1. Sebaiknya dipasang alat ukur laju alir massa untuk feed dan steam. Sebab laju alir massa ini penting untuk mengehui efisiensi keberlangsungan proses. Dengan diketahuinya

berapa jumlah steam yang digunakan selama ini, dapat diketahui efisiensi prosesnya.

Bisa saja steam yang disuplai untuk proses terlalu berlebihan dan terbuang percuma.

Kemudian, efisiensi pun dapat ditingkatkan dengan menggunakan laju alir steam hasil

perhitungan.

2. Setelah mengetahui penghematan energi yang sangat besar dengan penggunaan triple effect evaporator, makan sebaiknya proses evaporasi dilakukan menggunakan triple

effect evaporator. Begitu pula untuk final evaporator.



DAFTAR PUSTAKA

1. Geankoplis, C.J ., 1993. Transport Processes and Unit Operations 3rd Edition. USA : Prentice-Hall International,Inc.

2. Hugot, E. 1986. Hand Book of Cane Sugar Engineering 3rd Edition. Amsterdam : The Elvesier Science Publisher B. V.

3. Perry, Robert.2008.Perrys Chemical Engineers Handbook 8th Edition.New York: Mc Graw Hill

4. Richardson, et. al. 2002. Couldson and Richardsons Chemical Engineering 5th Edition. Great Britain : Butterworth Heinemann

5. Singh, R. Paul and Dennis R. Heldman. 2009. Introduction to Food Engineering 4th Edition. Oxford : Elsevier inc



LAMPIRAN A

DATA LITERATUR

A.1 Sifat Fisik Steam Entalpi uap dan entalpi liquid steam pada rentang tekanan dan temperature evaporator :

Tabel A. 1 Entalpi Uap dan Entalpi Liquid pada Rentang Tekanan dan Temperatur Evaporasi

T (C) P (kg/cm2) Hv (kkal/kg) HL (kkal/kg)

72 0.3463 628.1 71.9

73 0.3613 628.5 72.9

74 0.3769 628.9 73.9

75 0.3931 629.3 74.9

76 0.4098 629.7 75.9

89 0.6882 634.7 89

90 0.7149 635.1 90

91 0.7425 635.5 91

92 0.771 635.9 92

96 0.8942 637.4 96

97 0.9274 637.8 97

101 1.0707 639.3 101

102 1.1092 639.6 102

103 1.1489 640 103.1

104 1.1898 640.3 104.1

120 2 646 120.3

(Sumber : Tabel 41.1.A Properties of Dry Saturated Steam ; Hugot 3rd

, hlm 1034)

Densitas steam (T=120 C) = 1,129 kg/m3

A.2 Kecepatan Uap yang Direkomendasikan Tabel A. 2 Kecepatan Uap yang Direkomendasikan

Triple Quadruple Quintuple

Exhaust steam to 1st effect 25-30 m/s 25-30 m/s 25-30 m/s

Vapour from 1st effect 30-35 m/s 30-35 m/s 30-35 m/s

Vapour from 2nd effect 40-45 m/s 35-40 m/s 30-35 m/s

Vapour from 3rd effect 50-60 m/s 40-45 m/s 35-40 m/s

Vapour from 4th effect 50-60 m/s 40-45 m/s

Vapour from 5th effect 50-60 m/s (Sumber : Tabel 32.7 Vapour Velocities Recommended, Hugot, 3

rd edition, hlm 514)



LAMPIRAN B

CONTOH PERHITUNGAN

B.1 Perhitungan Kebutuhan Steam Single effect evaporator 1. Perhitungan jumlah feed (umpan) :

F x Xf = P x Xp

F =

2. Perhitungan air yang teruapkan : F= V+P V = 12.973,125 kg/jam - 6.919 kg/jam = 6.054,125 kg/jam

3. Perhitungan kapasitas panas Cpf dan Cpp :

4. Perhitungan neraca massa dan energi : Persamaan yang akan digunakan :

Energi masuk : Uap = V1 x Hv1 Gula = L1 x T1 x Cp1

Energi keluar : Kondensat = V2 x HL2

Uap air = V2 x Hv2

Gula = L2 x T2 x Cp2 *Asumsi : Tidak terdapat energi panas yang hilang (Qloss)

Energi masuk = Energi Keluar

Steam + Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar

(Ms x 646) + ( x 0,808 x 40) = (Ms x 120,3) + ( 6.054,125 x 631,3) + (6.919 x 0,64 x 80)

Ms = 7.146,529 kg/jam

Steam economy :

=

= 0,847 kg air teruapkan/kg steam

B.2 Perhitungan Kebutuhan Steam Double effect evaporator 1. Distribusi temperature evaporasi :

T = Tsteam T vakum = 120 C 70 C = 50 C

T1 = T2 = 25 C

T1 = 120 C 25 C = 95 C T2 = 95 C 25 C = 70 C 2. Dari hasil perhitungan pada langkah 1 dan 2 bagian B.1, diperoleh data :

F = 12.973,125 kg/jam V= 6.054.125 kg/jam = V1 +V2

3. Perhitungan awal L1 dan L2 *Asumsi : V1=V2= 3.027,063 kg/jam



F= V1 + L1 12.973,125 kg/jam = 3.027,063 kg/jam + L1 L1 = 9.946,063 kg/jam L1= V2 + L2 9.946,063 kg/jam = 3.027,063 kg/jam + L2 L2 = 6.919 kg/jam

4. Perhitungan fraksi massa setiap efek x1 dan x2

5. Perhitungan BPR :

BPR = (Geankoplis 3rd edition, hlm 504) BPR efek 1 = BPR efek 2 =

Dengan demikian diperoleh hasil sebagai berikut :

Evaporator Fraksi massa gula BPR T saturated T superheated (BPR+T saturated)

Efek 1 0,417 1,824 95 C 96,824 C

Efek 2 0,600 3,307 70 C 73,307 C

6. Perhitungan kapasitas panas untuk larutan pada setiap efek Cpf, Cp1, Cp2 :

7. Perhitungan neraca massa dan energi evaporator Data-data yang dibutuhkan untuk menghitung neraca energi diperoleh dengan menggunakan

interpolasi entalpi uap dan entalpi liquid (Tabel 41.1.A Properties of Dry Saturated Steam ;

Hugot 3rd

, hlm 1034)

Evaporator P (kg/cm2.C) T (C) Hv (kkal/kg) HL (kkal/kg)

Efek 1 0,862 95 637 95

96,824 637,73 96,825

Efek 2 0,317 70 627,3 69,9

73,307 628,623 73,207

Evaporator efek 1 :



(Ms x 646) + ( x 0,808 x 40) = (Ms x 120,3) + ( 3.027,063 x 637,73) + (9.946,063 x 0,749 x 96,824)

Ms = 4.246,638 kg/jam

Evaporator efek 2 :


Uap + Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar

(3.027,063 x 637,73) + (9.946,063 x 0,749 x 96,824) = (3.027,063 x 69,9) + (V2 x 628,623)

+ ((9.946,063 V2) x 0,640 x 73,307) V2 = 3.392,65 kg/jam V1 = 6.054,125 3.392,65 = 2.661,475 kg/jam



8. Dengan menggunakan V1 dan V2 yang baru diperoleh dilakukan iterasi perhitungan mulai dari langkah 3

Perhitungan L1 dan L2 F= V1 + L1 12.973,125 kg/jam = 2.661,475 kg/jam + L1 L1 = 10.311,65 kg/jam L1= V2 + L2 10.311,65 kg/jam = 3.392,65 kg/jam + L2 L2 = 6.919 kg/jam

Perhitungan fraksi massa setiap efek x1 dan x2

Perhitungan BPR :

BPR efek 1 = BPR efek 2 =



Efek 1 0,417 1,721 95 C 96,721 C

Efek 2 0,600 3,307 70 C 73,307 C

Perhitungan kapasitas panas untuk larutan pada setiap efek Cpf, Cp1, Cp2 :

Perhitungan neraca massa dan energi evaporator Data-data yang dibutuhkan untuk menghitung neraca energi diperoleh dengan menggunakan

interpolasi entalpi uap dan entalpi liquid (Tabel 41.1.A Properties of Dry Saturated Steam ;

Hugot 3rd

, hlm 1034)


Efek 1 0,862 95 637 95

96,721 637,688 96,721

Efek 2 0,317 70 627,3 69,9

73,307 628,623 73,207

Evaporator efek 1 :



(Ms x 646) + ( x 0,808 x 40) = (Ms x 120,3) + ( 2.661,475x 637,688) + (10.311,65 x 0,758 x 96,721)

Ms = 3.868,923 kg/jam

Evaporator efek 2 :



(2.661,475x 637,688) + (10.311,65 x 0,758 x 96,721) = (2.661,475x 69,9) + (V2 x 628,623)

+ ((10.311,65 V2) x 0,640 x 73,307)



V2 = 3.065,739 kg/jam V1 = 6.054,125 3.392,65 = 2.988,386 kg/jam

Steam economy :

=


B.3 Perhitungan Kebutuhan Steam Triple effect evaporator 1. Distribusi Tekanan menurut Hugot :

Tekanan UBE = 0,5 kg/cm2

= 1,533 kg/cm2.abs x

= 112,764 cmHg.abs

Tekanan Vakum = 50 cmHg = 76 cmHg- 50 cmHg = 26 cmHg.abs

Penurunan tekanan (P) = 112,764 cmHg.abs 26 cmHg.abs =86,764 cmHg.abs

Perbandingan distribusi pressure drop tiap evaporator (Tabel 32.23, Distribution of Pressure Drop between Vessels ; Hugot 3

rd edition hlm 579) :

Triple effect =

Tekanan Evaporator 1 = (

)

Dari Tabel 41.1 A Properties of Dry Saturated Steam ; Hugot hlm 1034 :

T1 = 101,735 C


)


T2 = 89,704 C


)


T3 = 73,446 C

2. Perhitungan air yang teruapkan (F telah diketahui dari perhitungan sebelumnya) F= (V1+V2+V3)+P (V1+V2+V3) = 12.973,125 kg/jam - 6.919 kg/jam = 6.054,125 kg/jam

Asumsi awal : V1=V2=V3 = 2.018, 042 kg/jam

3. Perhitungan awal L1, L2, dan P F= V1 + L1 12.973,125 kg/jam = 2.018,042 kg/jam + L1 L1 = 10.955,083 kg/jam L1= V2 + L2 10.955,083 kg/jam = 2.018,042 kg/jam + L2 L2 = 8.937,041 kg/jam L2= V3 + P 8.937,041 kg/jam = 2.018,042 kg/jam + P P = 6.919 kg/jam

4. Perhitungan fraksi massa setiap efek x1, x2, dan x3

00



5. Perhitungan BPR :

BPR efek 1 = BPR efek 2 = BPR efek 3 =



Efek 1 0,379 1,567 101,735 C 103,302 C

Efek 2 0,464 2,168 89,704 C 91,872 C

Efek 3 0,600 3,307 72,446 C 75,753 C

6. Perhitungan kapasitas panas untuk larutan pada setiap efek Cpf, Cp1, Cp2, Cp3

7. Perhitungan neraca massa dan energi evaporator Data-data yang dibutuhkan untuk menghitung neraca energi diperoleh dengan

menggunakan interpolasi entalpi uap dan entalpi liquid (Tabel 41.1.A Properties of Dry

Saturated Steam ; Hugot 3rd

, hlm 1034)


Efek 1 1.099 101,735 639,520 101,735

103,302 640,091 103,402

Efek 2 0.707 89,704 634,981 89,704

91,872 635,848 91,872

Efek 3 0.353 72,446 628,278 72,346

75,753 629,601 75,653

Evaporator efek 1 :



(Ms x 646) + ( x 0,808 x 40) = (Ms x 120,3) + ( 2.018, 042 x 640,091) + (10.955,083 x 0,773 x 103,302)

Ms = 3.323,624 kg/jam

Evaporator efek 2 :





(2.018,042 x 640,091) + (10.955,083 x 0,773 x 103,302) = (2.018,042 x 89,704) + (V2 x

635,848) + ((10.955,083 V2) x 0,722 x 91,873) V2 = 2.210,331 kg/jam

Evaporator efek 3 :



(2.210,331 x 635,848) + (8.937,041 x 0,722 x 91,872) = (2.210,331x 72,346) + (V3 x

629,601) + ((8.937,041-V3) x 0,640 x 75,753)

V3 = 2.417,836 kg/jam

Total uap = 6.054,125 kg/jam

V1 = Total uap V2- V3 = 6.054,125 2.210,331 2.417,836 = 1.425, 958 kg/jam

8. Iterasi perhitungan mulai dari langkah ke-4 dengan menggunakan massa uap yang diperoleh.

Perhitungan L1, L2, dan P F= V1 + L1 12.973,125 kg/jam = 1.425,958 kg/jam + L1 L1 = 11.547,167 kg/jam L1= V2 + L2 11.547,167 kg/jam = 2.210,331 kg/jam + L2 L2 = 9.336,836 kg/jam L2= V3 + P 9.336,836 kg/jam = 2.417,836 kg/jam + P P = 6.919 kg/jam

Perhitungan fraksi massa setiap efek x1, x2, dan x3

00

Perhitungan BPR :

BPR efek 1 = BPR efek 2 = BPR efek 3 =



Efek 1 0,359 1,440 101,735 C 103,175 C

Efek 2 0,444 2,016 89,704 C 91,72 C

Efek 3 0,600 3,307 72,446 C 75,753 C

Perhitungan kapasitas panas untuk larutan pada setiap efek Cpf, Cp1, Cp2, Cp3



Perhitungan neraca massa dan energi evaporator Data-data yang dibutuhkan untuk menghitung neraca energi diperoleh dengan

menggunakan interpolasi entalpi uap dan entalpi liquid (Tabel 41.1.A Properties of Dry

Saturated Steam ; Hugot 3rd

, hlm 1034)

Evaporator P (kg/cm2.C) T (C) Hv HL

Efek 1 1.099 101,735 639,520 101,735

103,175 640,052 103,275

Efek 2 0.707 89,704 634,981 89,704

91,72 635,788 91,72

Efek 3 0.353 72,446 628,278 72,346

75,753 629,601 75,653

Evaporator efek 1 :



(Ms x 646) + ( x 0,808 x 40) = (Ms x 120,3) + ( 1.425,958 x 640,052) + (11.547,167 x 0,785 x 103,175)

Ms = 2.717,573 kg/jam

Evaporator efek 2 :



(1.425,958 x 640,052) + (11.547,167 x 0,785 x 103,175) = (1.425,958 x 89,704) + (V2 x

635,788) + ((11.547,167 V2) x 0,733 x 91,720) V2 = 1.659,781 kg/jam

Evaporator efek 3 :



(1.659,781 x 635,788) + (9.336,836 x 0,733 x 91,72) = (1.659,781x72,346) + (V3 x

629,601) + ((9.336,836-V3) x 0,640 x 75,753)

V3 = 1.910,529 kg/jam

Total uap = 6.054,125 kg/jam

V1 = Total uap V2- V3 = 6.054,125 1.659,781 1.910,529 = 2.483,815 kg/jam

Steam economy :

=




B.4 Perhitungan Heat loss Evaporator *Asumsi : Suhu lingkungan = 25 C

*Diketahui : diameter evaporator = 0,5 m , tinggi evaporator = 4 m

h = 0,3 x (Tout-Tling)0,25

Q = A x h x T

Maka, dengan perhitungan Microsoft Excel, diperoleh hasil sebagai berikut untuk triple

effect evaporator:

Tout (C) h (btu/hr ft2F) Q (W)

35 0,618 661,315

30 0,519 278,048

Delta Heat loss : 383,267

B.5 Perhitungan Efisiensi Energi evaporator Dengan mengacu pada Tabel A.2 Kecepatan Uap yang Direkomendasikan, anggap kecepatan

steam yang masuk ke efek pertama adalah 30 m/s.

Diketahui : diameter luas penampang pipa steam = 21 cm

Massa jenis steam (T=120 C) = 1,129 kg/m3

Kebutuhan steam aktual = Kecepatan steam x massa jenis steam x luas penampang pipa steam

= 30 m/s x 1,129 kg/m3 x (3,14 x 0,105

2) m

2 = 1,1725 kg/s

= 4.221,103 kg/jam

Effisiensi energi =

180673237 analisa performa pre evaporator pabrik gula

Documents