58298708-tk-364-lampiran

Appendix A : Neraca Massa Universitas Surabaya

Desain Proyek Ammonium Nitrat AppA-1 dengan Proses UCB Menggunakan Prilling Tower

APPENDIX A

NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 250.000 kg/hari

= 75.000 ton/tahun

Waktu operasi = 300 hari/tahun

= 24 jam/hari

Basis = 1 hari

Satuan massa = kg

Data Berat Molekul [Perry, 8th ed] :

NH3 = 17 kg/kmol

HNO3 = 63 kg/kmol

NH4NO3 = 80 kg/kmol

H2O = 18 kg/kmol

Komposisi reaktan :

Asam nitrat (NH4NO3) : [ Ulmann, 2003]

HNO3 : 60% berat

H2O : 40% berat

Ammonia (NH3) : [Sax & Lewis,1987]

NH3 : 100% berat (pure)

Komponen bahan baku yang digunakan :

HNO3 60 % :

HNO3 = 162693,7955 kg/hari

H2O = 108462,5303 kg/hari

NH3 (pure) :

NH3 = 46096,5754 kg/hari



1. VAPORIZER (V-122)

Vaporizer akan menguapkan 80% dari campuran liquida yang masuk vaporizer

[Kern], sehingga :

• Aliran 7 ke Throttle valve (X-124)

Massa aliran 7 = massa aliran 3 = 46096,5754 kg/hari

• Aliran 6 ke Vaporizer (V-122)

Massa liquid dari separator (untuk direcycle) = (20/120) x 46096,5754

= 7682,762566 kg/hari

• Massa aliran 4

Massa aliran 4 = massa aliran 3 + massa aliran 6

= 46096,5754 + 7682,762566

= 53779,3380 kg/hari

• Aliran 5 dari vaporizer (V-122)

Massa dari aliran 5 = massa aliran 4

= 53779,3380 kg/hari

Masuk, kg Keluar, kg

Dari F-120 :

NH3(l) 46096,5754

Menuju ke R-210 :

NH3(g)

46096,5754

TOTAL 46096,5754 TOTAL 46096,5754



2. REAKTOR (R-210)

Kondisi operasi :

- Suhu = 170oC

- Tekanan = 4,5 bar

Asumsi :

- Konversi 100%

- HNO3 sebagai limiting reaktan

- NH3 excess 5 - 10% [Modern Chemical Process Vol III hal 172] sehingga

diambil excess NH3 = 5%

Reaksi yang terjadi :

HNO3(l) + NH3(g) NH4NO3(s)

Mula : 2582,4412 kmol 2711,5633 kmol

Bereaksi : 2582,4412 kmol 2582,4412 kmol 2582,4412 kmol

Sisa : 0 129,1221 kmol 2582,4412 kmol

Aliran masuk

• Aliran 2 :

Bahan baku HNO3 60% = 271156,3259 kg/hari

Massa HNO3 = 60% x 271156,3259

= 162693,7955 kg



Mol HNO3 = BM

HNOmassa 3 = 63

5162693,795

= 2582,4412 kmol

Massa H2O = 40% x 271156,3259

= 108462,5303 kg

Mol H2O = BM

OHmassa 2 = 18

3108462,530

= 6025,6961 kmol

• Aliran 10 :

NH3 yang dibutuhkan untuk reaksi = Mol HNO3 x BM HNO3

= 2582,4412 kmol x 17 kg/kmol

= 43901,5004 kg

Asumsi : NH3 excess 5%

NH3 mula-mula = 2582,4412 kmol x 100105 x BM NH3

= 2582,4412 kmol x 100105 x 17 kg/kmol

= 46096,5754 kg

NH3 excess = NH3 mula-mula - NH3 untuk reaksi

= 46096,5754 kg – 43901,5004 kg

= 2195,0750 kg

• NH3 recycle :

NH3 excess = NH3 mula-mula - NH3 untuk reaksi

= 46096,5754 kg – 43901,5004 kg

= 2195,0750 kg

Aliran keluar

• Aliran 12 :

Larutan NH4NO3 yang keluar reactor 65,5738%.

Mol NH4NO3 dengan konversi 100% = mol HNO3

= 2582,4412 kmol

Massa NH4NO3 = mol NH4NO3 x BM



= 2582,4412 kmol x 80 kg/kmol

= 206595.2959 kg

Massa H2O = massa H2O masuk dialiran 2

= 108462,5303 kg

• Aliran 11 :

NH3 excess = (NH3 mula-mula di aliran 10 + NH3 recycle) - NH3 utnuk reaksi

= (46096,5754 + 2195,0750) - 43901,5004 kg

= 4390,1500 kg


Larutan HNO3 60% dari

Tangki Penyimpan (F-

110) aliran 2 :

HNO3 = 162693,7955

H2O = 108462,5303

NH3 dari HE (E-125)

aliran 10 :

NH3(g) = 46096,5754

NH3 recycle (dari aliran

11) :

NH3(g) = 2195,0750

271156,3259

46096,5754

2195,0750

Produk bawah :

Menuju ke evaporator (V-

310) aliran 12 :

Larutan NH4NO3 65,5738%:

NH4NO3 = 206595,2959

H2O = 108462,5303

Produk atas :

NH3(g) = 4390,1500

315057,8263

4390,1500

TOTAL 319447,9763 TOTAL 319447,9763



3. EVAPORATOR (V-310)

Aliran masuk

• Aliran 12 :

Larutan NH4NO3 65,5738% dari Reaktor (R-210) :

NH4NO3(s) = 206595,2959 kg

H2O(l) = 108462,5303 kg

Umpan masuk (F) = 315057,8263 kg

NH4NO3 yang keluar evaporator 99,5% [Ulmann, vol 3 ed. 6]

Neraca massa komponen NH4NO3 :

F.xf = L.xl

315057,8263 x 0,655738 = L x 0,995

L = 207633,5567 kg

Aliran keluar

• Aliran 13 :

Lelehan NH4NO3 ke (F-312) :

NH4NO3 = L.xl

= 207633,5567 x 0,995

= 206595,3889 kg

H2O = L x (1-xl)

= 207633,5567 x (1 – 0,995)

= 1038,1678 kg



• Aliran 14 :

Neraca massa total :

F = V + L

315057,8263 = V + 207633,5567

V = 107424,2696 kg


Larutan NH4NO3 65,5738 %

dari Reaktor (R-210) :

NH4NO3 = 206595,2959

H2O = 108462,5303

315057,8263

Produk atas (aliran 14)

H2O(g) = 107424,2696

Produk bawah (Aliran

13) :

Lelehan NH4NO3 99,5%

menuju ke F-312 :

NH4NO3= 206595,3889

H2O = 1038,1678

107424,2696

207633,5567

TOTAL 315057,8263 TOTAL 315057,8263

4. TANGKI PENCAMPUR (F-320)

Aliran masuk

• Aliran 13 :

Lelehan NH4NO3 99,5% dari V-310 :

NH4NO3 = 206595,3889 kg

H2O = 1038,1678 kg



• Aliran 19 :

Recycle dari H-415 :

NH4NO3 = 25204,6261 kg

H2O = 50,6626 kg

Aliran keluar

• Aliran 15 :

Lelehan NH4NO3 yang menuju D-410

NH4NO3 = aliran 13 + aliran 19

= 206595,3889 + 25204,6261 kg

= 231800,015 kg

H2O = aliran 13+ aliran 19

= 1038,1678 + 50,6626

= 1088,8304 kg



dari Evaporator (V-310)

:

NH4NO3= 206595,3889

H2O = 1038,1678

Recycle dari Screening

(H-415) :

NH4NO3(s)= 25204,6261

H2O(l) = 50,6626

207633,5567

25255,2887


ke Prilling Tower (D-

410) :

NH4NO3 = 231800,015

H2O = 1088,8304

232888,8454

TOTAL 232888,8454 TOTAL 232888,8454



5. PRILLING TOWER (D-410)

Aliran masuk

• Aliran 15 :

Lelehan NH4NO3 99,5% dari F-312 :

NH4NO3= 231800,015 kg

H2O = 1088,8304 kg

Aliran keluar

• Produk bawah (Aliran 18) :

Prill NH4NO3 yang menuju H-415 adalah 99,8% [Ulmann, vol 3 ed. 6], sehingga :

NH4NO3 = NH4NO3 aliran 15

= 231800,015 kg

H2O = 0,4 x (massa H2O di aliran 15)

= 0,4 x (1088,8304) kg

= 435,5322 kg

• Produk atas (Aliran 16) :

H2O = 0,6 x (massa H2O di aliran 15)

= 0,6 x (1088,8304) kg

= 653,2982 kg





dari Tangki Pencampur

(F-312) :

NH4NO3 = 231800,015

H2O = 1088,8304

232888,8454

Produk atas :

H2O = 653,2982

Produk bawah menuju ke

Screening (H-415) :

NH4NO3 = 231800,015

H2O = 435,5322

653,2982

232235,5472

TOTAL 232888,8454 TOTAL 232888,8454

6. SCREENING (H-415)

Asumsi :

- Komposisi undersize = 90% dari umpan yang masuk

- Komposisi oversize = 10% dari umpan yang masuk

Aliran masuk

• Aliran 18 :

Prill NH4NO3 (dari D-410) :

NH4NO3 = 231800,015 kg

H2O = 435,5322 kg



Aliran keluar

• Aliran 20 :

Undersize prill NH4NO3 (ke F-420) :

NH4NO3 = 10090 x 231800,015 kg

= 208620,0135 kg

H2O = 10090 x 435,5322 kg

= 391,9789 kg

• Aliran 19 :

Oversize prill NH4NO3 (ke F-421) :

NH4NO3 = 10010 x 231800,015 kg

= 23180,0015 kg

H2O = 10010 x 435,5322 kg

= 43,5532 kg


Prill NH4NO3 dari

D-410 :

NH4NO3 = 231800,015

H2O = 435,5322

232235,5472

Undersize prill NH4NO3

ke F-420 :

NH4NO3 = 208620,0135

H2O = 391,9789

Oversize prill NH4NO3 ke

F-312 :

NH4NO3 = 23180,0015

H2O = 43,5532

209011,9924

23223,5547

TOTAL 232235,5472 TOTAL 232235,5472

Appendix B : Neraca Panas Universitas Surabaya

Desain Proyek Ammonium Nitrat App B-1 dengan Proses UCB Menggunakan Prilling Tower

APPENDIX B

NERACA PANAS

Kapasitas produksi = 75.000 ton / tahun

Operasi pabrik = 300 hari / tahun

= 24 jam / hari

Basis waktu = 1 hari

Satuan panas = kkal

Tref = 25 oC = 298,25 K

Fase basis = liquid

Data kapasitas panas (Cp) [Perry, 7th ed] :

> Fase liquid :

• H2O(l) = 2,7637.105 – 2,0901.103 T1 + 8,125 T2 – 1,4116.10-2 T3

+ 9,3701.10-6 T4 J / kmol K

• NH3(l) = 6,12.101 + 8,0925.104 T1 + 7,994.102 T2 – 2,651.103 T3 J / kmol.K

• HNO3(l) :

% berat HNO3 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Cp (kcal/kg.oC) 1 0,9 0,81 0,73 0,675 0,65 0,64 0,615 0,575 0,515

Dari data di atas dapat diplot, didapat persamaan :

y = -1E-6 x3 + 0,0002 x2 – 0,0142 x + 1,0104

dengan nilai r2 = 0,9955

dimana : y = Cp (cal/g.oC)

x = % berat HNO3

jadi Cp HNO3 60% = -1E-6 (60)3 + 0,0002 (60)2 – 0,0142 (60) + 1,0104

= 0,662 kal/g.oC = 0,662 kkal/kg.oC

> Fase padat : (kal / mol.K)

• NH4NO3(s) = 31,8 kal/mol.K = 31,8 kkal/kmol.K



Data λ :

Untuk H2O :

Hv = 9,729 kal/mol

HL = 1,436 kal/mol

λ H2O = 9,729 – 1,436 kal/mol

= 8,293 kal/mol x kmolxkal

molxJoule11

1000184,4

= 34697,912 J/kmol

Untuk NH3 :

Hv = 5581 kal/mol

HL = 1352 kal/mol

λ NH3 = 5581 – 1352 kal/mol

= 4229 kal/mol x kmolxkal

molxJoule11

1000184,4

= 17694136 J/kmol

> Data panas pembentukan (ΔHf) :

NH3(g) = - 46,191 kJ/gmol

HNO3(l) = -173,23 kJ/gmol

NH4NO3(aq) = -366,1 kJ/gmol

> Data panas pelelehan (Hfusion) :

NH4NO3 = 71,4 kJ/kg

= 5712 kJ/kmol

> Data R

C igp = A + B.T + C.T2 + D.T-2 untuk Ammonia [Smith & Van Ness, 6th ed] :

A = 3,578

B = 0,00302

C = 0

D = -18600

• Persamaan untuk menghitung Tekanan uap komponen murni (Psat) [Praunitz] :

ln Psat = A - CT

B+



Dimana : Psat = Tekanan uap saturated (mmHg)

T = Suhu Operasi (K)

A,B,C = Konstanta tekanan uap saturated

Konstanta Tekanan uap Saturated (Psat)

Komponen A B C

NH3 16,9481 2132,50 -32,98

H2O 18,3036 3816,44 -46,13

1. VAPORIZER ( V-122 )

T ref = 25oC = 298 K

T in = 30oC = 303,15 K

T out = ?

P in = 12 atm

P out = 12 atm

Asumsi :

- Q hilang = 5 % dari panas yang disuplai

- NH3 adalah gas ideal

-

Ln Psat = A - CT

B+

Ln 9120 = 16,9481 - 98,32

50,2132−T

T out = 305,326 K = 32,174oC



Entalpi masuk :

H NH3(l) = n x ∫15,303

15,298)(3 dTCpNH l

= 2711,5633 kmol x ∫ −++15,303

15,298

32 26514,79980925289,61 dTTTT dT

= 2711,5633 kmol x 15,303

15,298

432

42651

34,799

280925289,61 ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ −++ TTTT

= 1710413882,081 J x J

kkal41841

= 408798,729 kkal

Entalpi keluar :

Panas laten NH3 pada 32,176oC = 550 Btu/lb [Kern, fig 12]

= 21733555,556 J/kmol

H NH3(g) = n x ∫305,326

15,298)(3 dTCpNH l + (λ NH3)

= 2711,5633 kmol x ∫ −++ 305,326

15,298

32 26514,79980925289,61 dTTTT ) +

(17694136 J/kmol x 3638,5197 kmol)

= 2711,5633 kmol x 305,326

15,298

432

42651

34,799

280925289,61 ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ −++ TTTT

+ (21733555,556 J/kmol)

= 60084476264,134 J x J

kkal41841

= 14360534,480 kkal

H masuk + Q supply = H keluar + Q loss

Q loss = 5% Q supply

Q supply = %95

8014360534,4 3414493863,4%95

−=

− masukkeluar HH

= 14686037,633 kkal




= 5% x 14686037,633 = 734301,882 kkal

Dipakai saturated steam pada suhu 110oC, didapat [Smith & Van Ness] :

HL = 461,3 kJ/kg

Hv = 2691,5 kJ/kg

λ steam = Hv – HL

= 2691,5 – 461,3 kJ/kg

= 2230,2 kJ/kg

Q = Q supply = 14686037,633 kkal x 4,184 = 61446381,455 kJ

Steam yang dibutuhkan = λQ

= 2230,2

5561446381,4

= 27551,960 kg

Masuk, kkal Keluar, kkal

Dari Tangki

Penyimpan (F-

120) :

H NH3(l)

Q supply

408798,729

14686037,633

Menuju ke Throttle

Valve (X-124) :

H NH3(g)

Q loss

14360534,480

734301,882

TOTAL 15094836,362 TOTAL 15094836,362

2. THROTTLE VALVE (X-124)



Perhitungan suhu keluar dari Throttle Valve dapat menggunakan grafik pada Perry 7th

ed, Fig 2-6. Dimana dengan memplotkan suhu dan tekanan masuk sehingga

didapatkan entalpi (H) masuk = 530 kJ/kg. Kemudian dari entalpi masuk tersebut,

diplotkan dengan tekanan keluar yaitu 4,5 atm sehingga didapatkan suhu keluar yaitu

1,86oC. Pada suhu tersebut, dari grafik dapat dilihat bahwa NH3 berada pada fase gas

Dimana pada Throttle valve :

ΔH = 0

H masuk = H keluar = 530 kJ/kg x JxkJ

kgxkkalxJ11

8272,5459910.239,01000 3−

H in = H out = 6916160,111 kkal


Dari Vaporizer

(V-122) :

NH3(g) 6916160,111

Menuju ke HE (E-

125) :

NH3(g)

6916160,111

TOTAL 6916160,111 TOTAL 6916160,111

3. HEATER NH3 (E-125)

Entalpi masuk :

H NH3(g) = n x ∫01,275

15,298)(3 dTCpNH l + (λ NH3)

= 2711,5633 kmol x ∫ −++01,275

15,298

32 26514,79980925289,61 dTTTT ) +

(17694136 J/kmol x 3638,5197 kmol)



= 2711,5633 kmol x 01,275

15,298

432

42651

34,799

280925289,61 ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ −++ TTTT

+ (17694136 J/kmol x 3638,5197 kmol)

= 121193257400,800 J x J

kkal41841

= 28965883,700 kkal

Entalpi keluar :

H NH3(g) = n x ∫15,423

15,298)(3 dTCpNH l + (λ NH3)

= 2711,5633 kmol x ∫ −++15,423

15,298

32 26514,79980925289,61 dTTTT +

(17694136 J/kmol x 3638,5197 kmol)

= 2711,5633 x 15,423

15,298

432

42651

34,799

280925289,61 ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ −++ TTTT +

(17694136 J/kmol x 3638,5197 kmol)

= 1227318100144 J x J

kkal41841

= 293336066 kkal



Q supply = %95HmasukHkeluar −

= %95

,7)(-28965883- 293336066

= 278284402,421 kkal

Q loss = 5% x Q supply

= 5% x 278284402,421

= 13914220,121 kkal

Dipakai saturated steam pada suhu 210oC, didapat [Smith Van Ness] :

HL = 898,182 kJ/kg



Hv = 2797,240 kJ/kg


= 2797,240 – 898,182 kJ/kg

= 1899,058 kJ/kg

Q = Q supply = 278284402,421 kkal x Joulexkkal

kJxJoule10001

14184

= 1164341939,730 kJ


= 1899,058,7301164341939

= 613115,523 kg


Dari Throttle

Valve (X-124) :

H NH3(g)

Q supply

28965883,700

278284402,421

Menuju ke

Reaktor (R-210) :

H NH3(g)

Q loss

293336066

13914220,121

TOTAL 307250286,121 TOTAL 307250286,121

4. HEATER HNO3(l) (E-112)

Entalpi masuk :

H larutan HNO3 60% = (m HNO3(l) + m H2O(l)) x ∫15,303

15,298)(3 dTCpHNO l



= (162693,7955 + 108462,5303 kg) x ∫15,303

15,298

0,662 dT

= 271156,3259 kg x [ ] 15,30315,298

0,662 T

= 898069,751 kkal

Entalpi keluar :


15,298)(3 dTCpHNO l

= (162693,7955 + 108462,5303 kg) x ∫15,393

15,298

662,0 dT

= 271156,3259 kg x [ ] 15,39315,298

662,0 T

= 17063325,274 kkal



Q supply = %95HmasukHkeluar −

= %95

898069,751 7417063325,2 −

= 17016058,445 kkal

Q loss = 5% x Q supply

= 5% x 17016058,445

= 850802,922 kkal

Dipakai saturated steam pada suhu 210oC,didapat [Smith Van Ness] :

HL = 898,182 kJ/kg

Hv = 2797,240 kJ/kg


= 2797,240 – 898,182 kJ/kg

= 1899,058 kJ/kg




kJxJoule10001

14184

= 71195188,536 kJ


= 1899,058

3671195188,5

= 37489,739 kg


Dari F-120 :

H larutan HNO3

60%

Q supply

898069,751

17016058,445

Menuju ke R-210 :

H larutan HNO3 60%

Q loss

17063325,274

850802,922

TOTAL 17914128,197 TOTAL 17914128,197

5. MIXING TEE

NH3

NH3

Heater NH3

Recycle dari Reaktor

Menuju ke Reaktor(E-125)T = 150oC

T = 170oC

T out = ?

Aliran Masuk :

• Dari HE (E-125) :

H NH3(g) = n x ∫15,423

15,298)(3 dTCpNH l + (λ NH3)

= 2711,5633 kmol x ∫ −++15,423

15,298

32 26514,79980925289,61 dTTTT +

(17694136 J/kmol x 3638,5197 kmol)

= 2711,5633 x 15,423

15,298

432

42651

34,799

280925289,61 ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ −++ TTTT +

(17694136 J/kmol x 3638,5197 kmol)



= 1227318100144 J x J

kkal41841

= 293336066 kkal

• Recycle Produk atas dari reaktor :

H NH3(g) = n x ∫15,443

15,298)(3 dTCpNH l + (λ NH3)

= 49,8881 kmol x ∫ −++15,443

15,298

32 26514,79980925289,61 dTTTT +

(17694136 J/kmol x 3638,5197 kmol)

= 49,8881 kmol x 15,443

15,298

432

42651

34,799

280925289,61 ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ −++ TTTT +

(17694136 J/kmol x 3638,5197 kmol)

= 14526329212273,300 J x J

kkal41841

= 3471876006,757 kkal

Total H masuk = 293336066 + 3471876006,757

= 3765212072,757 kkal

Aliran keluar :

H NH3(g) = n x ∫outT

l dTCpNH15,298

)(3 + (λ NH3)

= (2711,5633 + 49,8881) kmol x

∫ −++outT

dTTTT15,298

32 26514,79980925289,61 +

(17694136 J/kmol x 3638,5197 kmol)

= 2761,4513 kmol x outT

TTTT15,298

432

42651

34,799

280925289,61 ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ −++ +

(17694136 J/kmol x 3638,5197 kmol)



Mencari Tout:

Total ΔH masuk = Total ΔH keluar

Sehingga diperoleh Tout = 423,605 K = 150,455oC


Dari HE NH3 (E-

125) :

H NH3(g)

Recycle dari

Reaktor (R-210) :

H NH3(g)

293336066

3471876006,757

Menuju ke R-210 :

H NH3(g)

3765212072,757

TOTAL 3765212072,757 TOTAL 3765212072,757

6. REAKTOR (R-210)

Asumsi : panas dari sekeliling masuk kedalam sistem diabaikan

Entalpi masuk :

H NH3(g) = n x ∫065,423

15,298)(3 dTCpNH l + (λ NH3)

= (2711,5633 + 49,8881) kmol x

∫ −++065,423

15,298

32 26514,79980925289,61 dTTTT +

(17694136 J/kmol x 3638,5197 kmol)



= 2761,4513 kmol x 065,423

15,298

432

42651

34,799

280925289,61 ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ −++ TTTT +

(17694136 J/kmol x 3638,5197 kmol)

= 15753647312417,3 J x J

kkal41841

= 3765212072,757 kkal


15,298)(3 dTCpHNO l

= (162693,7955 + 108462,5303 kg) x ∫15,393

15,298

662,0 dT

= 271156,3259 kg x [ ] 15,39315,298

662,0 T

= 17063325,274 kkal

Total H masuk = H NH3(g) + H larutan HNO3 60%

= 3765212072,757 + 17063325,274

= 3782275398,032 kkal

Entalpi keluar :

Produk atas :

H NH3(g) = n x ∫15,443

15,298)(3 dTCpNH l + λ NH3

= 258,2441 kmol x ∫ −++15,443

15,298

32 26514,79980925289,61 dTTTT +

(17694136 J/kmol x 3638,5197 kmol)

= 258,2441 x15,443

15,298

432

42651

34,799

280925289,61 ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ −++ TTTT

+ (17694136 J/kmol x 3638,5197 kmol)

= -75195115922355,900 Jx J

kkal41841

= -17972064034,980 kkal



Produk bawah :

Larutan NH4NO3 65,5738% ke V-310 :

H NH4NO3(s) = n x ∫15,443

15,298)(34 dTNOCpNH s

= 2582,4412 kmol x ∫15,443

15,298

8,31 dT

= 2582,4412 kmol x [ ] 15,44315,298

8,31 T

= 952610909,408 kkal

H H2O(l) = n x ∫15,443

15,298)(2 dTOCpH l

= 7747,3236 kmol x ∫ +15,443

15,298

2135 T 8,125 T 2,0901.10 -2,7637.10

dT4-63-2 T9,3701.10 T 1,4116.10 - +

= 7747,3236 kmol x ⎢⎣

⎡+− 32

35

3125,8

210.0901,210.7637,2 TTT

15,443

15,298

56

42

510.3701,9

410.4116,1

⎥⎦

⎤+

− −−

TT

= 2702700731244,730 J x J

kkal41841

= 645960977,831 kkal

H total produk bawah = H NH4NO3(s) + H H2O(l)

= 952610909,408 + 645960977,831 kkal

= 1598571887,239 kkal

Total H keluar reaktor = H total produk atas + H total produk bawah

= -17972064034,980 + 1598571887,239

= -16373492147,741 kkal

Menghitung panas reaksi :

NH3(g) + HNO3(l) NH4NO3(aq)



Hf didapat : [Perry,7th ed]

∆Hf NH3 = -46,191 kJ/gmol x kmolxJxkJ

gmolxkkalxkJ141841

100011000

= -11039,91396 kkal/kmol

∆Hf HNO3 = -173,23 kJ/gmol x kmolxJxkJ

gmolxkkalxkJ141841

100011000

= -41402,96367 kkal/kmol

∆Hf NH4NO3 = -366,1 kJ/gmol x kmolxJxkJ

gmolxkkalxkJ141841

100011000

= -87500 kkal/kmol

Karena koefisien produk dan reaktan pada persamaan reaksi dan bernilai 1, maka :

Hrxn = n yang bereaksi . (∆Hf produk - ∆Hf reaktan)

= 2582,4412 kmol x (-87500 – (-11039,91396 + -41402,96367))

= -90532957,122 kkal

Hrxn (-) berarti reaksi eksotermis

H masuk + H rx = H keluar + Q serap

Q serap = H masuk + H rx - H keluar

= [3782275398,032 + (-90532957,122)] – (-16373492147,741)

= 20065234588,652 kkal

Kebutuan air untuk pendingin :

Q = m × cp × ∆T

Dimana : suhu air masuk = 30oC

Suhu air keluar = 40oC

Cp air pada 30oC = 1 Btu/lb.F

= 1,000875 kkal/kg.oC

Sehingga :

m = CxCkgkkal oo )3040(./1,000875

kkal/hari8,6522006523458−

= 2004769285,740 kg/hari




Dari Mixing

Tee :

H NH3(g)

Dari E-112 :

Larutan HNO3

60%

Panas reaksi

3765212072,757

17063325,274

90532957,122

Produk bawah

ke V-310 :

Larutan NH4NO3

65,5738% :

H NH4NO3(s)

H H2O(l)

Produk atas :

H NH3(g)

Q serap

952610909,408

645960977,831

-17972064034,980

20246300502,895

TOTAL 3872808355,154 TOTAL 3872808355,154


EVAPORATOR

Larutan NH4NO3

65,5738%

Tout = 185,105oC

Pout = 4,5 atm

SteamT = 210oC

Tin = 170oCPin = 4,5 atm

LelehanNH4NO399,5%

H2OT = 185,105oC

P = 4,5 atm

14

13

12

T operasi = 185,105oC

P operasi = 4,5 atm

Entalpi masuk :

Larutan NH4NO3 65,5738% dari R-210 :

H NH4NO3(s) = n x ∫15,443




= 2582,4412 kmol x ∫15,443

15,298

8,31 dT

= 2582,4412 kmol x [ ] 15,44315,298

8,31 T

= 952610909,408 kkal

H H2O(l) = n x ∫15,443

15,298)(2 dTOCpH l

= 7747,3236 kmol x ∫ +15,443

15,298

2135 T 8,125 T 2,0901.10 -2,7637.10

dT4-63-2 T9,3701.10 T 1,4116.10 - +

= 7747,3236 kmol x ⎢⎣

⎡+− 32

35

3125,8

210.0901,210.7637,2 TTT

15,443

15,298

56

42

510.3701,9

410.4116,1

⎥⎦

⎤+

− −−

TT

= 2702700731244,730 J x J

kkal41841

= 645960977,831 kkal

H total masuk = H NH4NO3(s) + H H2O(l)

= 952610909,408 + 645960977,831 kkal

= 1598571887,239 kkal

Entalpi keluar :

Kenaikan titik didih larutan (Maron, hal 454):

21

2

..1000.

MWWKKTD b=

dimana : Kb = Konstanta kenaikan titik didih larutan molal

= 0,52 → untuk pelarut air [Maron, hlm 454]

W1 = berat pelarut

W2 = berat zat terlarut

M2 = berat molekul zat terlarut



Tbp air = 148,358oC pada tekanan 4,5 atm

Kb air = 0,52

m H2O masuk = 63011,565 kg x kg

gr1

1000 = 63011565,250 gr = W1

m NH4NO3 masuk = 252046,261 kg x kg

gr1

1000 = 252046261,001 gr = W2

BM NH4NO3 = 80 gr/mol = M2

KTD = 80 5063011565,2

001252046261,100052,0x

xx = 15,105oC

Titik didih larutan = T1 = Tbp + KTD

T1 = 148,358 + 15,105 = 163,463oC

Hs,p = 2744,464 kJ/kg [4,5 atm dan Tbp =148,358oC, Steam table Van ness]

Hv = Hs,p + (1,884 x KTD)

= 2744,464 + (1,884 x 15,105)

= 2772,921 kJ/kg x kmolxkJ

kgxJ11

181000

= 49912580,216 J/kmol.K

Suhu keluar Evaporator = T in + KTD

= 170oC + 15,105oC

= 185,105oC

• Produk atas :

H H2O(g) = Hv + n . Cp . Δt

= (49912580,216 J/kmol.K x 3430,2778 kmol) + (3430,2778 kmol x

∫458,255

15,298)(2 dTOCpH l + λ)

= (49912580,216 J/kmol.K x 3430,2778 kmol) + (3430,2778 kmol x

∫ +255,458

15,298

2135 T 8,125 T 2,0901.10 -2,7637.10

dT4-63-2 T9,3701.10 T 1,4116.10 - + + (34697,912 J/kmol x 4235,314

kmol)

= 7765101146027,53 J x J

kkal41841



= 1855903715,59 kkal

• Produk bawah :

H NH4NO3(l) = n x ( ∫255,458

15,298)(34 dTNOCpNH s + Hfusion )

= 3150,5783 kmol x ( ∫255,458

15,298

8,31 dT + 5712 )

= 3150,5783 kmol x ( [ ] 255,45815,298

8,31 T +5712 )

= 34036741,38 kkal

H H2O(l) = n x ∫255,458

15,298)(2 dTOCpH l

= 70,3647 kmol x ∫ +255,458

15,298

2135 T 8,125 T 2,0901.10 -2,7637.10

dT4-63-2 T9,3701.10 T 1,4116.10 - +

= 70,3647 kmol x ⎢⎣

⎡+− 32

35

3125,8

210.0901,210.7637,2 TTT

255,458

15,298

56

42

510.3701,9

410.4116,1

⎥⎦

⎤+

− −−

TT

= 1847504508,878 J x J

kkal41841

= 441564,175 kkal

H total produk bawah = H NH4NO3(l) + H H2O(l)

= 34036741,38 kkal + 441564,175 kkal

= 34478305,55 kkal

H total keluar evaporator = H Produk atas + H Produk bawah

= 1855903715,59 kkal + 34478305,55 kkal

= 1890382021,14 kkal





Q supply = %95

masukHkeluarH −

= %95

,2391598571887 ,141890382021 −

= 307168562,0011 kkal


= 5% x 307168562,0011 kkal

= 15358428,1001 kkal

Data saturated steam : [Van Ness, 6thed]

Pada suhu 210oC didapat :

HL = 898,182 kJ/kg

Hv = 2797,240 kJ/kg


= 2797,240 – 898,182 kJ/kg

= 1899,058 kJ/kg


kJxJoule10001

14184

= 1285193263,4124 kJ


= 1899,058

,41241285193263

= 676753,0341 kg


Dari R-210 :

Larutan

NH4NO3

65,5738% :

H NH4NO3(s)

H H2O(l)

952610909,408

645960977,831

Produk atas :

H H2O(g)

Produk bawah

ke F-320 :

Lelehan

NH4NO3 99,5% :

1855903715,59



Q supply

307168562,0011

H NH4NO3(l)

H H2O(l)

Q loss

34036741,38

441564,175

15358428,1001

TOTAL 1905740449,2401 TOTAL 1905740449,2401

8. TANGKI PENCAMPUR (F-320)

Entalpi masuk :

Dari Evaporator (V-310) :

H NH4NO3(l) = n x ( ∫255,458


= 3150,5783 kmol x ( ∫255,458

15,298

8,31 dT + 5712 )

= 3150,5783 kmol x ( [ ] 255,45815,298

8,31 T + 5712 )

= 34036741,38 kkal

H H2O(l) = n x ∫255,458

15,298)(2 dTOCpH l

= 70,3647 kmol x ∫ +255,458

15,298

2135 T 8,125 T 2,0901.10 -2,7637.10

dT4-63-2 T9,3701.10 T 1,4116.10 - +



= 70,3647 kmol x ⎢⎣

⎡+− 32

35

3125,8

210.0901,210.7637,2 TTT

255,458

15,298

56

42

510.3701,9

410.4116,1

⎥⎦

⎤+

− −−

TT

= 1847504508,878 J x J

kkal41841

= 441553,578 kkal

Total H masuk dari V-310 = H NH4NO3(l) + H H2O(l)

= 34036741,38 + 441553,578

= 34478305,55 kkal

Recycle dari Screening (H-415) :

H NH4NO3(s) = n x ∫15,313


= 315,0578 kmol x ∫15,313

15,298

8,31 dT

= 315,0578 kmol x [ ] 15,31315,298

8,31 T

= 150282,583 kkal

H H2O(l) = n x ∫15,313

15,298)(2 dTOCpH l

= 2,8146 kmol x ∫ +15,313

15,298

2135 T 8,125 T 2,0901.10 -2,7637.10

dT4-63-2 T9,3701.10 T 1,4116.10 - +

= 2,8146 kmol x ⎢⎣

⎡+− 32

35

3125,8

210.0901,210.7637,2 TTT

15,313

15,298

56

42

510.3701,9

410.4116,1

⎥⎦

⎤+

− −−

TT

= 11031423,736 J x J

kkal41841

= 2636,510 kkal



Total H masuk dari H-415 = H NH4NO3(s) + H H2O(l)

= 150282,583 + 2636,510 kkal

= 152919,093 kkal

Total H masuk = H masuk dari V-310 + H masuk dari H-415

= 34478305,55 + 152919,093 kkal

= 34631224,643 kkal

Entalpi keluar :

H NH4NO3(l) = n x ( ∫T

s dTNOCpNH15,298

)(34 + Hfusion )

= 3465,6361 kmol x ( ∫T

dT15,298

8,31 + 5712)

= 3465,6361 kmol x ( [ ]TT15,298

8,31 + 5712 )

H H2O(l) = n x ∫T

l dTOCpH15,298

)(2

= 73,1793 kmol x ∫ +T

15,298

2135 T 8,125 T 2,0901.10 -2,7637.10

dT4-63-2 T9,3701.10 T 1,4116.10 - +

= 73,1793 kmol x ⎢⎣

⎡+− 32

35

3125,8

210.0901,210.7637,2 TTT -

T

TT15,298

56

42

510.3701,9

410.4116,1

⎥⎦

⎤+

−−

Mencari Tout:

Total ΔH masuk = Total ΔH keluar

Sehingga diperoleh Tout = 445,127 K = 171,977oC




Dari Evaporator (V-

310) :

H NH4NO3(l)

H H2O(l)

Recycle dari

Screening (H-415) :

H NH4NO3(s)

H H2O(l)

34036741,38

441553,578

150282,583

2636,510

Menuju ke D-410 :

H NH4NO3(l)

H H2O(l)

34454217,4061

177007,2369

TOTAL 34631224,643 TOTAL 34631224,643


Entalpi masuk :

Dari F-320 :

H NH4NO3(l) = n x ( ∫127,445


= 3465,6361 kmol x ( ∫127,445

15,298

8,31 dT + 5712 )

= 3465,6361 kmol x ( [ ] 127,44515,298

8,31 T + 5712 )

= 34454217,4061 kkal



H H2O(l) = n x ∫127,445

15,298)(2 dTOCpH l

= 73,1793 kmol x ∫ +127,445

15,298

2135 T 8,125 T 2,0901.10 -2,7637.10

dT4-63-2 T9,3701.10 T 1,4116.10 - +

= 73,1793 kmol x ⎢⎣

⎡+− 32

35

3125,8

210.0901,210.7637,2 TTT

127,445

15,298

56

42

510.3701,9

410.4116,1

⎥⎦

⎤+

− −−

TT

= 1829248912,176 J x J

kkal41841

= 437190,490 kkal

H total dari V-310 = H NH4NO3(s) + H H2O(l)

= 34454217,4061 kkal + 437190,490 kkal

= 34631224,643 kkal

Entalpi keluar :

H NH4NO3(s) = n x ∫15,313


= 3465,6361 kmol x ∫15,313

15,298

8,31 dT

= 3465,6361 kmol x [ ] 15,31315,298

8,31 T

= 1653108,414 kkal

H H2O(l) = n x ∫15,313

15,298)(2 dTOCpH l

= 29,2717 kmol x ∫ +15,313

15,298

2135 T 8,125 T 2,0901.10 -2,7637.10

dT4-63-2 T9,3701.10 T 1,4116.10 - +

= 29,2717 kmol x ⎢⎣

⎡+− 32

35

3125,8

210.0901,210.7637,2 TTT



15,313

15,298

56

42

510.3701,9

410.4116,1

⎥⎦

⎤+

− −−

TT

= 115742473,869 J x J

kkal41841

= 27663,115 kkal

Total H bawah = H NH4NO3(s) + H H2O(l)

= 1653108,414 + 27663,115 kkal

= 1680771,53 kkal

Panas Udara Masuk (Qvi) :

Humidity (H) = 0,028 kg H2O/kg udara kering [Humidity Chart]

Cs = 1,005 + 1,88 H [Geankoplis, hal 567]

= 1,005 + 1,08 (0,028)

= 1,05764 kkal/kg.K

Qvi = m x Cs x ΔT

= mvi x 0,2499 x (30 – 25)

= 1,25 mvi…………………………………...[Persamaan 1]

Panas Udara Keluar (Qvo) :

Qvo = mvo x Cs x (t2 – 25)

= mvo x 0,2449 x (t2 – 25)............................. [Persamaan 2]

Dimana : mvi = mvi

Perubahan H masuk = Perubahan H keluar

ΔH in + Qvi = ΔH out + Qvo

34631224,643 + 1,25 mvi = 1680771,53 + mvi x 0,2449 x (t2 – 25)

32950453,113 = mvi x 0,2449 x (t2 – 25) - 1,25 mvi........[Persamaan 3]

t2 = 40oC, sehingga persamaan 2 menjadi :

Qvi = mvi x Cs x (t2 – 25)

= mvi x 0,2449 x (70 – 25)

= mvi x 0,2449 x 45

Persamaan 3 menjadi :

32950453,113 = mvi x Cs x (t2 – 25) - 1,25 mvi

32950453,113 = mvi x Cs x (40 – 25) – 1,25 mvi

32950453,113 = mvi x (15 Cs – 1,25)



mvi = 2254625,7245 kg/hari

Qvi = 1,25 mvi = 1,25 x 2254625,7245

= 2818282,1556 kkal

Qvo = mvi x Cs x (t2 – 25)

= 2254625,7245 x 1,05764 x (40 – 25)

= 35768735,2686 kkal


Dari V-310 :

Lelehan NH4NO3

99,5% :

H NH4NO3(l)

H H2O(l)

Udara masuk

34454217,4061

437190,49

2818282,1556

Prill NH4NO3

99,8% :

H NH4NO3(s)

H H2O(l)

Udara keluar

1653108,41

27663,12

35768735,2686

TOTAL 37449506,7976 TOTAL 37449506,7976

Appendix C : Spesifikasi Alat Universitas Surabaya

Desain Proyek Ammonium Nitrat App C-1 dengan Proses UCB Menggunakan Prilling Tower

APPENDIX C

SPESIFIKASI ALAT

1. TANGKI PENYIMPAN HNO3(l) (F - 110)

F-110

Fungsi : Menyimpan HNO3 dalam bentuk liquid selama 5 hari

Tipe : silinder tegak dengan tutup atas berbentuk konis dan tutup bawah berbentuk

plat datar

Bahan :

- Tipe : Carbon steel SA-283 Grade C

- f = 12650 psi [Brownell & Young, hal 342]

- Jenis pengelasan : Double welded butt joint

- E = 0,8 [Brownell & Young, hal 342]

- c = 0,125 in

Kondisi operasi :

- Poperasi = 1 atm

- Toperasi = 30oC

- α = 45o

- Jumlah tangki = 6 buah

- Fraksi massa HNO3(l) = 0,6

- Fraksi massa H2O(l) = 0,4

Massa larutan HNO3(l) 60% = 271156,33 kg/hari

ρ HNO3 = 1353,3 kg/m3

ρ H2O = 995,68 kg/m3

ρ campuran =

OH

OH

HNO

HNO xx

2

2

3

3

1

ρρ+

=

68,9954,0

3,13536,0

1

+



= 1183,2973 kg/m3 = 73,893246 lb/ft3

Ditetapkan : Volume cairan = 80% Volume tangki

Kapasitas larutan HNO3 dalam 5 hari = massa larutan HNO3 x waktu penyimpanan

= 271156,33 x 5

= 1355781,6 kg = 2989498,5 lb

Perhitungan volume tangki :

Volume cairan = campuran

HNOlaruKapasitasρ

3tan

= 893246,73

2989498,5

= 40456,993 ft3

Volume campuran per tangki = gkijumlah

cairanVolumetan

= 6

40456,993

= 6742,8321 ft3

Ditetapkan : V cairan = 80% V tamgki

Volume tangki = %80

tantan gkitiaplaruVolume

= 80%

6742,8321

= 8428,5401 ft3

Perhitungan diameter dan tinggi shell :

Ditetapkan H = Di

Sf = 2 in = 0,1667 ft

V tangki = V shell + 2 V sf + V tutup atas + V tutup bawah

8428,5401 ft3 = (41 π x Di2 x H) + 2 (

41 π x sf x Di2) + (

12π x

αtan1 ) + 0

8428,5401 ft3 = (41 π x Di3) + 2(

41 π x 0,1667 x Di2) + (

12π x o45tan

1 ) + 0

Di = H = 21,2522 ft = 6,4777 m

Ri = Di/2 = 21,2522 ft / 2

= 10,6261 ft = 127,5135 in = 3,2388 m



Perhitungan tinggi cairan dalam tangki (L1) :

V campuran = V shell + V sf + V tutup bawah

6742,8321 ft3 = (41 π x Di2 x L1) + (

41 π x Di2 x sf) + 0

6742,8321 ft3 = (41 π x 22,7155 2 x L1) + (

41 π x 22,7155 2 x 0,1667) + 0

L1 = 18,8512 ft = 5,7459 m

Perhitungan tebal shell (tshell) :

Poperasi = 1 atm

= 1 x 14,7 psia = 14,7 psia

=14,7 psia – 14,7 = 0 psig

Phidrostatis = ρ x (cg

g ) x L1

= 73,893246 lb/ft3 x 1 x 18,8512 ft

= 1392,9776 lb/ft2 = 9,6735 lb/in2

Pdesign = 1,05 x (Poperasi + Phidrosttis)

= 1,05 x ( 0 + 9,6735)

= 10,1571 psia

tshell = cPdesignEf

RiPdesign+

− .6,0.. [Brownell & Young, 1959]

= 125,0 10,15716,08,012650

12 127,5 10,1571+

− xxxx

= 0,2531 in

Tebal shell standard diambil = 5/16 in = 0,0260 ft [Brownell & Young, hal 87]

Perhitungan diameter luar shell :

Do = Di + 2 tshell

= 21,2522 ft + 2 x (0,0260 ft)

= 21,3043 ft = 6,4936 m



Perhitungan tebal dan tinggi tutup atas (konis) :

Jenis : Konis (α = 45o)

Poperasi = 1 atm

= 1 x 14,7 psia = 14,7 psia

=14,7 psia – 14,7 = 0 psig

Pdesign = 1,05 x Poperasi

= 1,05 x 0 psig

= 0 psig

thead = cPdesignDiPdesign

+− .6,0cos.2

.α

[Brownell & Young, 1959]

= 125,006,045cos2

12 21,25220+

− xxxx

o

= 0,125 in

Tebal tutup atas diambil = 3/16 in = 0,1875 in

= 0,0156244 ft

sf = 2 in = 0,1667 ft

h = αtan2

Di = o45tan2 21,2522

= 6,5602 ft = 1,9996 m

Tinggi tutup atas = h + thead + sf

= 6,5602 + 0,0156244 + 0,1667

= 6,7425 ft = 2,0551 m

Perhitungan tebal dan tinggi tutup bawah (flat) :

Tebal tutup bawah diambil = ¼ in = 0,020825 ft

Tinggi tutup bawah = thead + sf

= 0,0156244 + 0,1667

= 0,1874 ft = 0,0571 m

OD

sf

α

h



Perhitungan tinggi total tangki :

Tinggi total tangki = Tinggi tutup atas + tinggi silinder + tinggi tutup bawah

= 6,7425 + 21,2522 + 0,1874

= 28,1821 ft = 8,5899 m

SPESIFIKASI :

Nama alat : Tangki penyimpan HNO3 (F-110)

Fungsi : Menyimpan larutan HNO3

Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk konis dan

tutup bawah berbentuk plat datar

Diameter dalam : 21,2522 ft

Diameter luar : 21,3043 ft

Tinggi silinder : 21,2522 ft

Tinggi tutup atas : 6,7425 ft

Tinggi tutup bawah : 0,1874 ft

Tebal shell : 5/16 in

Tebal tutup atas : 3/16 in

Tebal tutup bawah : ¼ in

Tinggi total tangki : 28,1821 ft

Bahan konstruksi : carbon steels SA-283 grade C

Jumlah : 6 buah

2. HEATER Larutan HNO3 60% (E-112)

Fungsi : Memanaskan larutan HNO3 60% yang akan masuk kedalam reaktor (R-210)

Tipe : Shell and Tube heat exchanger

Kondisi operasi :

T = 30oC



P = 1 atm

Suhu steam masuk (T1) = 210oC = 435,6oF

Suhu steam keluar (T2 ) = 210oC = 435,6oF

Suhu HNO3 masuk (t1) = 30oC = 111,6oF

Suhu HNO3 keluar (t2) = 120oC = 273,6oF

T ref = 25oC = 102,6oF

λ steam = 1976,8 kJ/kg = 849,7102222 Btu/lb

Ditetapkan : Rd design = 0,003 [Kern, 1957]

ΔP masuk untuk aliran HNO3 = 10 psi

ΔP untuk aliran steam = 2 psi

Digunakan : Pipa 1” OD

16 BWG

L = 12 ft

Massa larutan HNO3 60% masuk = 271156,33 kg/hari = 24912,487 lb/jam

Massa steam masuk = 37489,739 kg/hari = 3444,3698 lb/jam

Perhitungan :

1. Dari neraca panas didapat :

Q = 17016058,45 kkal/hari = 2811690,957 Btu/jam

2. ∆t1 = T2-t1 = 435,6 – 111,6 oF = 324 oF

∆t2 = T1-t2 = 435,6 – 273,6oF = 162 oF

LMTD = F

tt

tt O233,72

162324ln

324162

ln1

2

12 =−

=

ΔΔΔ−Δ

R = 06,1116,2736,44356,435

12

21 =−−

=−−

ttTT

S = 0,56,1116,4356,1116,273

11

12 =−−

=−−

tTtt

Ft = 1 [Kern, fig 18, hal 828]

∆t = Ft x LMTD

= 1 x 233,72 = 233,72oF



3. Suhu Kaloric

F

tttc

FTT

Tc

O

O

192,62

6,2736,1112

6,4352

6,4356,4352

21

21

=+

=+

=

=+

=+

=

Trial UD

Dari Kern hal 840, tabel 8 didapatkan UD terletak antara 200 - 700 Btu/j.ft2.oF

Trial UD = 500 Btu/jam ft2 oF

Q = UD x A x ∆t A= ( )224,0607

72,233500 72811690,95 ft=

×

Digunakan tube ukuran 1 in OD , 16 BWG , L = 12 ft [Kern tabel 10]

ftpanjangftaII /2618,0 2= [Kern tabel 10]

A = Nt x IIa x L

Nt = 122618,0

24,0607xxLa

AII = = 7,6587

Dipilih ukuran standar shell (dari Kern hal 841 ,tabel 9) untuk 1 in OD, Pt = 1 ¼ in,

square pitch)

ID shell = 10 in

nt = 2

Nt koreksi = 32

Koreksi A = Nt x IIa x L

= 32 x 0,2618 x 12 = 100,5312 ft2

UD = 119,667872,3325312,001

72811690,95=

×=

ΔtAxQ Btu / jam ft2 oF

1. Evaluasi Perpindahan Panas

Bagian shell (fluida dingin : Steam) Bagian tube (fluida panas : HNO3)

Flow area :

Pt = 1 ¼ in [Kern table 9]

c’= Pt – OD = 0,25 in

ms= 1

B = 1/5 x ID shell = 1/5 x 10

= 2

Flow area :

at’= 0,594 ft2 [Kern tabel 10]

at = 20,0662144

594,032144

' ftx

xxmt

Ntxat==

Kecepatan massa :



N+1 = 722121212

==x

BL

B baru= 272

12121

12==

+x

NL

As =2

41

0,02778

11144225,010

144'

ft

xxxx

msxPtxBxcxID

=

=

Kecepatan massa :

Gs = 2/3123997,311

02778,0lb/jam 3444,3698

ftjlbAsW

=

=

Bilangan Reynold :

Pada Tc = 435,6 oF

μ = 0,000084812 lb/ft.s

[Geankoplis hal 967]

= 0,3053 lb/jam.ft

De = 0,99” [Kern fig 28 hal 838]

= 0,99 / 12 = 0,0825 ft

Res

=33504,7523

0,30532323123997,3110825,0

=

=xDexGs

μ

jH = 140 [Kern, p. 838,fig 28]

k = 0,3703 ftFftj

Btuo ... 2

[Geankoplis,p. 967]

Cp = 1,1192 Btu/lb.oF

[Geankoplis,hal. 967]

0,9228=k

cμ

ho = 14,03/1

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

μωμμ

kc

DekjH

Gt = 2/9377461,930

0,066 24912,487

ftjamlbatw

=

=

Bilangan Reynold :

Pada tc = 192,6oF

μ = 0,82 lb/s.ft

= 1,9837 lb/j.ft [geankoplis, hal 983]

D = 0,87” [Kern, table 10]

= 0,87 / 12 = 0,0725 ft

Ret = 13795,692

9837,19377461,9300725,0

=

=xDxGt

μ

hio = 1500 Btu/ jam ft2oF



ho = sk

cDekjH φμ 3/1

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

Φs = 1, jadi

ho = 699,1832

FftjamBtu

xhohio

hioxhoUc

o../476,8929

699,18321500699,18321500

2=

+=

+=

2. Rd = 0,0063476,8929

1119,6678

111=−=−

CD UU > Rd min (0,003)

Rd perhitungan > Rd minimum, maka dari segi faktor kotoran Rd memenuhi

syarat.

Pressure Drop

Bagian shell Bagian tube

Res = 33504,7523

f = 0,0022 [Kern, figure 29, p.839]

Specific vol of steam [Kern tabel 7],

v = 1,276 ft3/lb

s = 0,01255,62

276,1/1=

N+1 = 72

Ds = 8333,01210

= ft

ΔPs = ( )sxDexsxx

xDsNfxGsφ10

2

1022,51+×

=10125,00825,01022,5833,0723123997,3110022,0

10

2

xxxxxxx

= 4,1727 psi < 10 psi

Ret = 13795,692

f = 0,0017 [Kern,p. 836,figure 26]

nt= 1

ΔPt = 0,5xtxDxsxx

LxmfxGtφ10

2

1022,5×

= 10125,00725,01022,52129377461,9300,00175,0 10

2

xxxxxxxx

= 1,2239 psi < 2 psi

memenuhi

Spesifikasi Peralatan :

Nama alat : Heater (E-112)

Fungsi : Memanaskan larutan HNO3 60% yang akan masuk kedalam reaktor

Type : Shell and Tube Heat Exchanger

Made Astya

Highlight



Ukuran :

Shell side : ID = 10 in

Passes = 1

ΔPs = 4,1727 psi

Tube side : OD = 1 in

BWG = 16

Panjang = 12 ft

Jumlah = 32 buah

Pitch = 1 ¼ in

Passes = 1

ΔPt = 1,2239 psi

Bahan Konstruksi : Carbon steel

Jumlah : 1 buah

3. TANGKI PENYIMPAN NH3(l) (F-120)

Fungsi : Menyimpan NH3(l) dalam bentuk liquid selama 7 hari

Tipe : Bejana berbentuk bola

Kondisi operasi : - P operasi = 12 atm

- T operasi = 30oC

- Laju alir massa = 46096,5754 kg/hari

= 101642,95 lb/hari

- Fraksi massa NH3 = 1

- Jumlah tangki = 5 buah

Bahan : - Jenis = Carbon steel SA-283 Grade C

- f = 12650 psi [Brownell & Young, table 13.1]

- Jenis pengelasan = Double welded butt joint

- E = 0,8 [Brownell & Young, table 13.2]



- C = 0,125 in

Perhitungan Volume Tangki :

Laju alir massa total = gkijumlah

npenyimpanalamamassaxalirLaju

tan

= 57 46096,5754 x

= 64535,20556kg/tangki

ρ NH3 = 682 kg/m3 = 42,588785 lb/ft3

V larutan tiap tangki = 3NH

totalmassaalirlajuρ

= 682

664535,2055

= 94,6264 m3

Ditetapkan V cairan = 80% V tangki

V tangki = %80

tantan gkitiaplaruVolume

= %80

94,6264

= 118,283 m3

Perhitungan diameter :

V tangki = V bola

118,283 = 34 x Π x Ri3

Ri = 3,0457 m

= 119,9073 in = 9,9923 ft

Di = 2 x Ri

= 2 x 9,9923 ft = 19,9845 ft

= 239,8146 in = 6,0913 m

Perhitungan tebal shell :

Poperasi = 12 atm

= 12 x 14,7 = 176,4 psia

= 176,4 – 14,7 = 161,7 psig



P hidrostatik = ρ x (cg

g ) x Di

= 682 kg/m3 x 1 x 6,0913 m

= 4154,2606 kg/m2 = 5,91054 lb/in2

Pdesign = 1,05 x (Poperasi + Phidrostatik)

= 1,05 x (161,7 + 5,91054)

= 175,99107 psig

tshell = cPdesignEf

DixPdesign+

− .2,0..2 [Brownell & Young, 1959]

= 125,0 175,991072,08,0126502

239,8146 175,99107+

− xxxx

= 2,2139 in

Dipilih tebal standard tangki = 241 in

= 0,1874 ft

Perhitungan diameter luar tangki :

Do = Di + (2 x tshell)

= 19,9845 ft + (2 x 0,1874) ft = 20,3594 ft = 6,2056 m

Spesifikasi :

Nama alat : Tangki penyimpan NH3 (F-120)

Fungsi : Menyimpan NH3 dalam bentuk liquid selama 7 hari

Tipe : Bejana berbentuk bola

Diameter dalam (Di) : 19,9845 ft

Diameter luar (Do) : 20,3594 ft

Tebal bola : 0,1874 ft

Bahan : Carbon Steel SA-283 Grade C

Jumlah : 5 buah

4. VAPORIZER (V-122)

Skema alat :



Fungsi : menguapkan NH3

Tipe : shell and tube horizontal 1 – 2 exchanger

Kondisi operasi : - Suhu : 32,176°C = 305,326 °F

- Tekanan : 12 atm

Perhitungan :

Digunakan shell and tube heat exchanger dengan panjang tube 16 ft.

Ukuran tube 1 in. OD, 16 BWG, 1¼ in. square pitch.

ΔP uap = 2 psi

ΔP liquida = 5 psi

Rd = 0,001

Perhitungan sesuai literatur Kern bab 15

1. Neraca panas :

Preheat :

Massa NH3(l) masuk = 46096,5754 kg/hari = 4235,1228 Btu/jam

( )FLp HHFq −×= = 455275,708 Btu/jam

Vaporization :

λ×=Vqv NH3(l) = 4235,1228 x (86) = 465863,5151 Btu/jam

NH3, vp qqQ += = 921139,2231 Btu/jam

Steam, 1042,678160752,072×=×= λmQ

Q = 63344854,43 Btu/hari = 2639368,935 Btu/jam

2. Δt weighted

Δtp =

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ΔΔΔ−Δ

1

2

12

lntt

tt = ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

−

1440832,140ln

1440832,140 = 142,0326oF

Δtv = ( )1221 tt Δ+Δ× = ( )0832,1400832,401

21

+× = 140,0832oF



v

v

p

p

tq

tq

tq

Δ+

Δ=

Δ∑

= 0832,140

1465863,5150326,142

455275,708+

= 6531,0513 Btu/jam.oF

Δt = ∑Δt

qQ =

0513,6531 1921139,223 = 141,0399oF

3. Tc = )230230(21)(

21

21 +×=+× TT = 230oF

Tavg = )9168,8986(21)(

21

21 +×=+× tt = 87,9584 oF

Asumsi : UD = 125 Btu/j.ft2.oF

A = tU

Q

D Δ× =

0399,1411251921139,223

× = 52,2484 ft2

a” = 0,2618 ft2/ft panjang [tabel 10]

Nt = 4733,12162618,0

2484,52"

=×

=×LaA buah

Dari tabel 9 Kern dipilih ukuran standard :

ID shell = 10 in

Jumlah tube = 32 buah

Tube passes = 2

A koreksi = Nt×a”×L = 32×0,2618 × 16 = 134,0416 ft2

UD koreksi = 0399,1410416,1341921139,223

×=

Δ× tAQ = 48,724 Btu/j.ft2.oF

Bagian shell : NH3, fluida dingin Bagian tube : steam, fluida panas

Preheating

4. Flow area

C’ = Pt–OD = 1,25-1 = 0,25 in

ns = shell passes = 1

B = 5 in

cek : (N+1) = B

L×12 = 5

1612× = 38,4 ~ 39

4. Flow area

at’ = 0,594 in2 [tabel 10]

at = n

aN tt

××

144'

= 2144

594,032×

×



as = TPBCID

×××

144'

= 1,25144

50,2510×

×× = 0,0694ft2

5. Kecepatan massa

Gs = 0,0694

4235,1229=

saw = 60985,769 lb/j.ft2

6. Pada tavg = 87,9584 °F,

µ = 0,1 cp x 2,42 = 0,24191 lb/j.ft

7. De = 0,99/12 = 0,0825 ft

Res = 24191,0

769,609850,0825×=

×μ

se GD

= 20798,338

8. jH = 61 [fig 28]

9. 3

1

. ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

kck μ = 0,13 Btu/j.ft2.(oF/ft) [Fig 16]

10. ho = se

H kc

Dkj φμ 3

1

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

= 10825,013,061 ××

= 96,1212Btu/j.ft2.F

= 0,066 ft2

5. Kecepatan massa

Gt=0,066

2531,3363=

taW = 38353,5808 lb/j.ft2

6. Pada Ts = 230 oF,

µ = 0,0101 x 2,42 = 0,0266 lb/j.ft

7. D = 0,87/12 = 0,0725 ft [Tabel 10]

Ret = 0266,0

5808,383530,0725×=

×μ

tGD

= 104495,4589

. hio untuk condensing steam = 1.500

Btu/j.ft2.oF

Up = hohiohohio

+× =

1212,96500.11212,96500.1

+× = 90,3326 Btu/j.ft2.oF

Ap = pp

p

tUqΔ×

= 3326,90

4311,3205 = 35,4847 ft2

Vaporization

6. tc = 89,9168 oF

µ = 0,09 cp x 2,42 = 0,2177 lb/j.ft

7. Res = 2177,0

769,098560,0825×=

×μ

GsDe

= 23109,265

8. jH = 63 [fig 28]



9. 3

1

. ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

kck μ = 0,13 Btu/j.ft2.(oF/ft)

10. ho = se

H kc

Dkj φμ 3

1

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

= 10825,013,063 ××

= 96,1212 Btu/j.ft2.F

. hio untuk condensing steam = 1.500

Btu/j.ft2.oF

Uv = hohiohohio

+× =

1212,96500.11212,96500.1

+× = 90,3326 Btu/j.ft2.oF

Av = vv

v

tUqΔ×

= 3326,906202,3325 = 36,8153 ft2

Ac = Ap+Av = 35,4847 + 36,8153 = 72,30002 ft2

Uc =cAUA∑ =

30002,726202,33254311,3205 + = 90,3326 Btu/j.ft2.oF

Cek terhadap flux maximum

AAA

c

v = 0416,13430002,728153,36

× = 68,2542

Flux =

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛A

AAq

c

v

v = 2542,68

5151,465863 = 6825,4190 Btu/j.ft2

Rd = DC

DC

UUUU

×−

= 724,483326,90724,483326,90

×− = 0,0094 > 0,001

Pressure Drop

Bagian shell : isopropanol, fluida dingin Bagian tube : steam, fluida panas

Preheat

Res = 20798,338

f = 0,002 [fig 29]

Lp = c

p

AAL×

= 30002,72

4847,3516× = 7,8528 ft

(N+1) =B

Lp×12=

58528,712× = 18,8467

Ret = 30.646,4397

f = 0,000205 [fig 26]

sv = 6,298 [tabel 7]

s = 5,62298,6

1×

= 0,0025



s = 0,56 [Fig 6]

Ds = 10/12 = 0,8333 ft

ΔPs = ( )

se

ss

sDNDGf

φ××××+×××

10

2

1022,51

= 156,00825,01022,58467,188333,0769,60985002,0

10

2

×××××××

= 0,0484 psi

Vaporization

Res = 23109,265

f = 0,002

Lv = L - Lp = 16-7,8528 = 8,1472 ft

(N+1) = B

Lv×12 =

51472,812×

= 38,4

Mr = 17

ρ = 8915,708

4927,14

4435917

××

= 0,0984 lb/ft3

sout liq = 0,55 [Fig 6]

ρout liq = 0,55 x 62,5 = 34,375 lb/ft3

sout camp = ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛

⎟⎠⎞⎜

⎝⎛

375,344950

0984,01229,4235

5,62/801229,4235

= 0,00196

sinlet = 0,5

savg = )s (s21

campout inlet +

= 0,00196)(0,521

+ = 0,2509

ΔPs = ( )

se

ss

sDNDGf

φ××××+×××

10

2

1022,51

ΔPt = t

t

sDnLGfφ××××

×××10

2

1022,521

=10025,00725,01022,52162520,640.15000205,0

21

10

2

×××××××

= 0,0848 psi < 2 psi



= 12509,00825,01022,5

4,388333,0769,60985002,010

2

×××××××

= 0,2533 psi

ΔPs total = 0,0484 + 0,2533

= 0,3017 psi < 5 psi

Ringkasan :

96,1212/96,1212 h outside 1.500

UC 90,3326 Btu/j.ft2.oF

UD 48,724 Btu/j.ft2.oF

Rd yang dihitung 0,0094

Rd yang dibutuhkan 0,001

0,3017 ΔP yang dihitung 0,0179

5 ΔP yang diijinkan 2

Bagian shell : Bagian tube :

Fluida : campuran liquida (NH3) Fluida : steam

Laju : 4235,1228 lb/j Laju : 2531,3363 lb/j

Tekanan : 12 atm Tekanan : 1,4136 bar

Suhu : 86 °F → 89,9168 °F Suhu : 230 °F

Diameter dalam : 10 in Jumlah : 32 buah

Baffle space : 5 in Panjang : 16 ft

Shell passes : 1 Diameter luar : 1 in

Bahan : carbon steel Tube passes : 2

Bahan : stainless steel

5. SEPARATOR (H-123)

Fungsi : Untuk memisahkan fase gas dan liquid dari hasil proses penguapan di V-122

Type : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berupa hemispherical



Kondisi operasi :

P operasi = 12 atm

T operasi = 30oC

Bahan yang digunakan : - Jenis : Carbon steel SA-283 grade C

- f = 12650 (Brownell & Young, tabel 13.1)

- Jenis pengelasan : double welded butt joint

- E = 80% (Brownell & Young, hal 254, table 13.2)

- c = 1/8 in

Jumlah = 1 buah

Perhitungan Dimensi Tangki :

Asumsi : umpan keluar vaporizer terdiri dari 80% gas dan 20% cairan

Laju alir feed = 46096,5754 kg/hari = 4235,1229 lb/jam

Laju alir gas = 7682,7626 kg/hari = 705,8538 lb/jam

Laju alir liquida = 46096,5754 kg/hari = 4235,1229 lb/jam

ρ campuran gas = 0,5124 lb/ft3

ρ campuran liquida = 42,5888 lb/ft3

uv (kecepatan superficial) = 0,035 . quidacampuranli

scampuranga

ρρ

= 0,035 . 5888,42

0,5124

= 0,1957 ft/s

Laju alir volumetrik gas (Q) = 3600xgascampuran

gasalirLajuρ

= 3600 0,5124

705,8538x

= 0,3826 ft3/s



Luas tangki = uv

Q gascampuran = 0,19567

0,3826

= 1,9556 ft2

Diameter tangki (ID) = π

gkixLuas tan4 =

π 1,95564x

= 1,5783 ft

Disengagement space = ID = 1,5783 ft

Laju alir volumetric liquida = 3600xliquidacampuran

liquidaalirLajuρ

= 36005888,42 4235,1229

x

= 0,0276 ft3/s

Asumsi : waktu tinggal cairan = 1 menit

Volume tangki = Laju alir volumetrik fluida cair x waktu tinggal x 60

= 0,0276 ft3/s x 1 menit x 60

= 1,6574 ft3

Ketinggian fluida cair (L) = gkiLuasgkiVolume

tantan

= 1,9556 1,6574

= 0,8475 ft

Tinggi total tangki = ID + ketinggian fluida cair

= 1,5783 ft + 0,8475 ft

= 2,4259 ft = 0,7394 m

Mencari tebal shell (tshell) :

tshell = cPEf

RiP+

− .6,0.. [Brownell & Young,

1959]

Poperasi = 12 atm = 12 x 14,7 = 176,4 psia – 14,7 = 161.7 psig

Phidrostatik = xLggx

claru tanρ

= 42,5888 lb/ft3 x 1 x 0,8475 ft

= 36,0945 lb/ft2 = 3,0079 psig


= 1,05 x (161,7 psig + 3,0079 psig)



= 172,9433 psig

Ri = ID/2

= 1,5783 ft / 2

= 0,7892 ft = 9,4701 in

tshell = 81

172,94336,08,012650 9,4701172,9433

+− xx

x

= 0,2885 in

Ditetapkan tebal shell = 1/2 in = 0,04165 ft

Do = ID + 2 tshell

= 1,5783 + 2 x (0,04165)

= 1,6616 ft

Mencari tebal tutup atas (thead atas) :

thead atas = cPEf

RcP+

− .1,0...885,0 [Brownell & Young, 1959]

Crown radius (Rc) = Di = 1,5783 ft = 18,9401 in

icr = 6% . Di = 1,1364 in = 0,0947 ft


Pdesign = 1,05 x Poperasi

= 1,05 x 161,7 psig

= 169,785 psig

thead atas = 81

169,7851,08,012650 18,9401169,785.885,0+

− xxxx

= 0,4067 in

Ditetapkan tebal tutup atas = 1/2 in



Mencari Tinggi Tutup Atas (b) :

a = 2

1,57832

=Di = 0,7892 ft

AB = icrDi−

2= 0947,0

2 1,5783− = 0,6945 ft

BC = Rc – icr

= 1,5783 ft – 0,0947 ft

= 1,4837 ft

b = Rc - )( 22 ABBC − = 1,5783 ft - )6945,04837,1( 22 −

= 0,2673 ft

sf = 2 in = 0,1667 ft

Tinggi tutup atas total = thead atas + b + sf

= (1/2) + (0,2673 x 12) + 2

= 5,6137 in = 0,4676 ft

Mencari Tebal Tutup Bawah (thead bawah) :

thead bawah = cPEf

RcP+

− .1,0...885,0 [Brownell & Young,

1959]


Phidrostatik = 144

)1667,0 0,2673 0,8475(5887,42144

).()(3 ++=

++ xsfbLNH lρ

= 0,3789 psig


= 1,05 x (161,7 psig + 0,3789 psig)

= 170,1829 psig

thead bawah = 81

170,18291,08,012650 1,5783 170,1829885,0+

− xxxx

= 0,4074 in

Ditetapkan tebal tutup bawah = 1/2 in

Mencari Tinggi Tutup Bawah :

Oleh karena tutup atas dan tutup bawah berbentuk flanged and dished head , maka

tinggi tutup bawah sama dengan tinggi tutup atas.

Tinggi tutup bawah total = thead bawah + b + sf



= 1/2 in + (0,2673 x 12) + 2

= 5,707 in = 0,4754 ft

Mencari Tinggi Silinder :

Tinggi silinder = Tinggi total tangki – (2 x tinggi tutup atas )

= 2,4259 ft – (2 x 0,4676 ft)

= 1,4751 ft = 0,4496 m

Spesifikasi :

Nama alat : Drum separator vaporizer (H-123)

Fungsi : Untuk memisahkan fase gas dan fluida cair dari hasil penguapan di

V-122

Type : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk standard

dished head

Ukuran :


Tinggi silinder : 1,4751 ft

Tinggi tutup atas : 0,4676 ft


Tebal silinder : 1/2 in


Tebal tutup bawah : 1/2 in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C

Jumlah : 1 buah

6. HEATER NH3 (E-125)

Fungsi : Memanaskan NH3 uap yang akan masuk kedalam reaktor




Kondisi operasi :

Suhu NH3 masuk (t1) = 1,86ºC = 60,948oF

Suhu NH3 keluar (t2) = 150oC = 327,6oF

Suhu steam masuk ( T1) = 210oC = 435,6oF

Suhu steam keluar (T2) = 210oC = 435,6oF

Suhu referen = 25oC = 102,6oF

Rate NH3 = 46096,5754 kg/hari = 4235,1229 lb/jam

Rate steam = 613115,5234 kg/hari = 56329,989 lb/jam

Ditetapkan : Rd Design = 0,001 [Kern,1965 table 12]

∆ P untuk masing-masing aliran = 2 psi

Perhitungan :

1. Dari neraca panas didapat :


2. ∆t1 = T2-t1 = 435,6 – 60,948oF = 374,652 oF

∆t2 = T1-t2 = 435,6 – 327,6 oF = 108 oF

LMTD = F

tt

tt O214,3735

108652,374ln

652,374108

12ln

12=

−=

ΔΔΔ−Δ

R = 033,53302

4104101221

=−−

=−−

ttTT

S = 0,697233,5341033,53302

1112

=−−

=−−

tTtt

Ft = 1 [Kern, fig 18, hal 828]

∆t = Ft x LMTD

= 1 x 214,3735 = 214,3735oF

3. Suhu Kaloric

Ftttc

FTTTc

O

O

177,6652

30233,532

21

4102

4104102

21

=+

=+

=

=+

=+

=

Trial UD

Dari Kern hal 840, tabel 8 didapatkan UD terletak antara 200 - 700 Btu/j.ft2.oF

Trial UD = 500 Btu/jam ft2 oF



Q = UD x A x ∆t A= ( )2 428,9991

3735,214300 545983018,9 ft=

×

Digunakan tube ukuran 1 in OD , 16 BWG , L = 12 ft [Kern tabel 10]

ftpanjangftaII /2618,0 2= [Kern tabel 10]

A = Nt x IIa x L

Nt = 122618,0

428,9991xxLa

AII = = 136,5543

Dipilih ukuran standar shell (dari Kern hal 841 ,tabel 9) untuk 1 in OD, Pt = 1 ¼ in,

square pitch) :

ID shell = 23 1/4 in

nt = 2

Nt koreksi = 208

Koreksi A = Nt x IIa x L

= 208 x 0,2618 x 12 = 653,4528 ft2

UD = 328,0736214,37354528,653

545983018,9=

×=

ΔtAxQ Btu / jam ft2 oF

3. Evaluasi Perpindahan Panas

Bagian shell (fluida dingin : NH3) Bagian tube (fluida panas : steam)

Flow area :

Pt = 1 ¼ in [Kern table 9]

c’= Pt – OD = 0,25 in

ms= 1

B = 1/5 x ID shell = 1/5 x 23,25

= 4,65

N+1 = 30,967765,4121212

==x

BL ~ 31

B baru= 4,64531

12121

12==

+x

NL

As

=11144

65,425,025,23144

'

41 xx

xxmsxPtxBxcxID

=

= 0,15 ft2

Flow area :

at’= 0,594 ft2 [Kern tabel 10]

at = 20,4292144594,0208

144' ft

xx

xmtNtxat

==

Kecepatan massa :

Gt = 2/131305,335

429,0 56329,989

ftjamlbatw

=

=

Bilangan Reynold :

Pada Tc = 435,6oF

μ = 0,0000907lb/jam ft

[geankoplis, hal 969]

D = 0,87”

= 0,87 / 12 = 0,0725 ft



Kecepatan massa :

Gs = 2/28234,1524

15,0lb/jam 4235,1229

ftjlbAsW

=

=

Bilangan Reynold :

Pada tc = 203,265oF

μ = 0,012 cp [Geankoplis hal

976]

= 0,012 x 2,4191

= 0,0290292 lb/jam.ft

De = 0,99”

= 0,99 / 12 = 0,0825 ft

Res = 80240,5018

029,028234,15240825,0

=

=xDexGs

μ

jH = 150 [Kern, p. 838,fig 28]

k= 0,031 ftFftj

Btuo ... 2

[Geankoplis,p. 979]

cp= 0,53 Btu/lb.oF

[Geankoplis,hal. 978]

0,4963=k

cμ

ho = 14,03/1

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

μωμμ

kc

DekjH

ho = sk

cDekjH φμ 3/1

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

Φs = 1, jadi

ho = 856,234

FftjamBtu

xhohio

hioxhoUc

o../545,0864

234,8561500234,8561500

2=

+=

+=

Ret = 29154,84

034,0131305,3350725,0

=

=xDxGt

μ

hio = 1500 Btu/ jam ft2oF



4. Rd = 0,00121545,0864

1328,0737

111=−=−

CD UU > Rd min (0,001)

Rd perhitungan > Rd minimum, maka dari segi faktor kotoran Rd memenuhi syarat

PRESSURE DROP

Bagian shell Bagian tube

Res = 80240,5018

f = 0,0011 [Kern, figure 29, p.839]

s = 1

N+1 = 60

Ds = 11212

=

ΔPs = ( )sxDexsxx

xDsNfxGsφ10

2

1022,51+×

= 110825,01022,5

16028234,15240011,010

2

xxxxxxx

= 0,0122 psi < 2 psi

Ret = 29154,84

f = 0,000085 [Kern,p. 836,figure 26]

nt= 2

ΔPt = 0,5xtxDxsxx

LxmfxGtφ10

2

1022,5×

=110725,01022,5

212131305,33530,0000855,0 10

2

xxxxxxxx

= 0,00465 < 2 psi memenuhi


Nama alat : Heater (E-125)

Fungsi : Memanaskan NH3 uap yang akan masuk kedalam reaktor


Ukuran :

Shell side : ID = 23 1/4 in

Passes = 2

ΔPs = 0,0122 psi

Tube side : OD = 1 in

BWG = 16

Panjang = 12 ft

Jumlah = 208 buah

Pitch = 1 ¼ in

Passes = 2

ΔPt = 0,00465 psi



Bahan Konstruksi : Carbon steel

Jumlah : 1 buah

7. BLOWER NH3 (H-126)

Fungsi : Mengalirkan gas NH3 dari heater (E-125) menuju ke reaktor (R-210)

Type : Centrifugal Blower

Kondisi operasi: Patm = 4,5 atm = 134,64 inHg

Top = 150oC

Massa gas NH3 yang dialirkan = 46096,575 kg/hari

= 4235,1229 lb/jam

ρ NH3 pada 150oC = 2,2055 kg/m3 [Incropera 5th ed hal 917]

= 0,1377 lb/ft3

Laju alir volumetric (Q) = 3

3(g)

NH ρNH Massa

= 3lb/ft 0,1377lb/jam 4235,1229

= 30750,198 ft3/jam = 512,50331 ft3/menit

Efisiensi blower (η) = 70% [Perry 7th ed hal 10-46]

P = 1 atm = 29,921 inHg

Gas hp = 1,57.10-4 x Q x P [Perry 7th ed pers 10-88 hal 10-46]

= 1,57.10-4 x 512,50331 x 134,64

= 10,8335 hp

Daya motor = η

hp Gas [Perry 7th ed pers 10-89 hal 10-46]

= %70

10,8335

= 15,4765 hp ≈ 16 hp

SPESIFIKASI:

Nama alat : Blower NH3 (H-126)

Fungsi : Mengalirkan gas NH3 dari heater (E-125) menuju ke reaktor (R-210)



Tipe : Centrifugal Blower

Kapasitas : 512,50331 ft3/menit

Power motor : 16 hp

Bahan : Stainless steel SA-204 grade C tipe 316

Jumlah : 1 buah

8. REAKTOR (R-210)

NH3(g)

LarutanNH4NO3

80%

Larutan HNO360%

NH3(g)

Fungsi : mereaksikan gas ammonia dengan HNO3 60%, sehingga

menghasilkan Ammonium Nitrat (NH4NO3)

Tipe : Reaktor packed column dengan tutup atas dan tutup bawah berbentuk

flanged and standard dished head dilengkapi dengan jaket pendingin

Bahan :

- Jenis : plate steels SA-167 grade 8 tipe 309

- f = 17000 psi (Brownell & Young tabel 13.1)

- Jenis pengelasan : double welded butt joint

- E = 80% (Brownell & Young tabel 13.2)

- c = 0,125 in

Kondisi operasi :

- Suhu : 170°C = 443,15 K

- Tekanan : 4,5 atm

Ditetapkan kapasitas : 1 jam

Jumlah : 1 unit



Perhitungan :

• Perhitungan Diameter Kolom :

Dari Appendix A :

L’ = 271156,3259 kg/hari = 11298,18024 kg/jam = 24912,48744 lb/jam

G’ = 48291,65042 kg/hari = 2012,152101 kg/jam = 4436,795382 lb/jam

ρ NH3(g) menggunakan gas ideal :

KxKkmol

atmmatmxkmolkg

TxRPxBM

NH g

15,423.

.082,0

5,4/173)(3 ==ρ = 2,2047 kg/m3 = 0,1376 lb/ft3

ρ HNO3(l) = 73,8932 lb/ft3 = 1183,5443 kg/m3 5,0

''

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

G

L

GL

ρρ = 0,9698

( ) ( )⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

L

W

LGc

Lff

qCG

ρρ

ρρμ

..'

2,0'2'

= 0,034 [Treybal, Fig 6.34, hal 195]

ρw = 62,3 lb/ft3 'cq = percepatan gravitasi = 4,18 x 108 ft/jam2

μL = 1,8 cp = 4,356 lb/ft.jam

Untuk packing menggunakan raschig rings 1” : [Treybal, hal 196]

Cf = 155

( ) ( )⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛8932,73

3,628932,731376,01018,4

356,41558

2,02'

xxxG f

Sehingga, 'fG = 991,8072 lb/jam.ft2

G operasi = 0,7 x 'fG = 0,7 x 991,8072 = 694,2651 lb/jam.ft2

2651,6947954,4436'

==operasiG

GA = 6,3906 ft2 = 0,5937 m2

A = ¼ x π x D2

6,3906 = ¼ x π x D2

D = 2,8531 ft = 0,8696 m

• Perhitungan tinggi packing :

Reaksi berlangsung sangat cepat dan yang mengontrol adalah perpindahan massa di

liquid. Sehingga digunakan kasus A [Levenspiel, bab 22]



AAi

oBB

DCbCD

E..

.1+= [Levenspiel, bab 22]

b = koefisien liquid = 1

* Mencari koefisien diffusi pada gas NH3 :

( ) ( )ABA

AA

A kTfrP

MTMDε..

11249,0084,110

2

234 ⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛ −

=

−

[Treybal, hal 32]

Dimana :

rA = molecular separation of collision, nm

= 0,29 nm [Treybal, hal 33, table 2.2]

MA = Berat molekul, kg/kmol = 17 kg/kmol

T = 150 + 273,15 = 423,15 K

P = 4,5 atm = 455962,5 N/m2

3,558== AA

kε

ε = 23,63 [Treybal, hal 33, tabel 2.2]

63,2315,423.

=A

Tkε

= 17,9073

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

A

Tkfε. = 0,76 [Treybal, hal 32, fig 2.5]

( ) 76,0.29,0.5,45596217

115,423171249,0084,110

2

234 ⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛ −

=

−

AD = 1,4665.10-6 m2/s = 0,005279 m2/jam

* Mencari koefisien diffuse pada larutan HNO3 60% :

( )( )6,0

5,018

..10.3,117

A

BB v

TMDμ

ϕ−

= [Treybal, hal 33]

Dimana :

MB = Berat molekul pelarut = 18 kg/kmol

T = 120 + 273,15 = 393,15 K

μ = 4,356 lb/ft.jam = 1,801.10-3 kg/m.s

vA = solute volume molal = 0,0037(1) + 0,00156(1) + 0,0074(3)

= 0,02746 [Treybal, hal 33, tabel 2.3]

φ = 2,26



( )( )6,03

5,018

)02746,0(10.801,115,3931826,2.10.3,117

xx

DB −

−

= = 1,4116.10-9 m2/s = 5,082.10-6 m2/jam

= 5,47.10-5 ft2/jam

PA = 4,5 atm

literccx

ccgmolCAi 1000.

10017/10

= = 5,88 gmol/liter [Perry 6th ed]

= 5,88 kmol/m3

VB = 35443,1183

3259,271156'

mkg

kgL

L

=ρ

= 229,1053 m3

nB =

kmolkg

kgBMHNO

L

63

3259,271156'

3

= = 4304,0687 kmol

oBC = 31053,229

0687,4304mkmol

Vn

B

B = = 18,7864 kmol/m3

3

5

10.279,5x5,88x118,7864x10.47,5

1..

.1 −

−

+=+=AAi

oBB

DCbCD

E = 1

5,045,0

"

'.1,25

.cL

L

s

L

sL SLd

Ddk

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

μ [Treyball, hal 204]

510.47,5x73,89324,356

. −==BL

LCL D

Sρμ

= 1077,7025

ds = 0,1167 ft [Treyball, tabel 6.5, hal 206] "Lμ = 4,356 lb/ft.jam

kL = 7,208 ft/jam = 2,197 m/jam pn

w LGmA '' ..= [Treyball, hal 205]

sjam

xjamALL

36001

m5937,0

kg411298,1802'' 2== = 5,286 kg/m2.s

sjam

xjamAGG

36001

m5937,0

kg12012,15210'' 2== = 0,941 kg/m2.s

Dari Treybal hal 205, table 6.4 :

m = 34,42

n = 0



p = 0,552 552,00 286,5941,042,34 xxAw = = 86,294 m-1

kL.a = 2,197 m/jam x 86,294 m-1 = 189,588 / jam = 0,05267 / sekon

Ai

ooutB

oinB

L CCC

EakLZ ,,

..−

= [Treybal]

VB = 35443,1183

3259,271156'

mkg

kgL

L

=ρ

= 229,1053 m3

nB =

kmolkg

kgHNOBML

63

3259,271156'

3

= = 4304,0687 kmol

oinBC , = 31053,229

0687,4304mkmol

Vn

B

B = = 18,7864 kmol/m3

VB = 37338,432

8263,315057'

mkg

kgL

L

=ρ

= 728,0638 m3

nB =

kmolkg

kgHNOBML

63

8263,315057'

3

= = 3938,2228 kmol

ooutBC , = 30638,728

2228,3938mkmol

Vn

B

B = = 5,4092 kmol/m3

32 kg/m1183,54435937,03259,271156'

xmkg

AxLL ==ρ

= 0,1072 m/s

88,54092,57864,18

105267,01072,0 −

=x

Z = 4,643 m = 15,233 ft

• Perhitungan tebal shell (tshell) :

Poperasi = 4,5 atm = 51,45 psig

Phidrostatik = Zgcg××ρ = 27,0172 lb/ft3 x 1 x 15,233 ft = 411,5469 lb/ft2

= 2,8579 lb/in2

Pdes = 1,05 × (Poperasi + Phidrostatis) = 57,0234 lb/in2

tshell = cPEf

IDP

des

des+

−

×

6,0.2 = 125,0

57,02346,08,017000

122

8531,2 57,0234+

×−×

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ××

= 0,1969 in



Tebal shell standard diambil :

41 in = 0, 25 in = 0,02083 ft [Brownell & Young tabel 5.4 hal 87]

• Perhitungan diameter luar shell :

Diameter luar shell = Do = ID + 2.(tebal shell)

= 2,8531 ft + (2 x 0,02083)

= 2,8948 ft

• Perhitungan tebal dan tinggi tutup atas (flange & standard dished head)

Ditetapkan Rc = ID = 2,8531 ft = 34,2374 in

icr ≤ 6% Rc; icr = 0,05 x 2,8531 = 0,1712 ft

Pdes = 1,05 × (Poperasi) = 1,05 x 51,45 psig = 54,0225 psig

thead = CxPfxE

xRPx

des

cdes +− 1,0

885,0=

54,02251,08,017000 34,237454,0225885,0

xxxx

−+

81 = 0.2454 in

Tebal tutup atas diambil: 1/4 in [Brownell & Young, hal 87]

= 0,25 in = 0,020825 ft

a = ID/2 = 1,4266 ft

AB = a - icr = 1,4266 ft – 0,1712 ft = 1,2554 ft

BC = rc- icr = 2,8531 ft – 0,1712 ft = 2,6819 ft

b = 22 ABBCrc −− = 2,8531 - 22 2554,16819,2 − = 0,4831 ft

sf = 2 in = 0,1667 ft

tinggi tutup atas = b + thead + sf = 0,4831 + 0,020825 + 0,1667 = 0,6706 ft.

• Perhitungan tebal dan tinggi tutup bawah (flange & standard dished head)

sama dengan perhitungan tebal dan tinggi tutup bawah

Ditetapkan Rc = ID = 2,8531 ft = 34,2374 in

icr ≤ 6% Rc; icr = 0,05 x 2,8531 = 0,1712 ft



Pdes = 1,05 × (Poperasi) = 1,05 x 51,45 psig = 54,0225 psig

thead = CxPfxE

xRPx

des

cdes +− 1,0

885,0=

54,02251,08,017000 34,237454,0225885,0

xxxx

−+

81 = 0.2454 in

Tebal tutup bawah diambil: 1/4 in [Brownell & Young, hal 87]

= 0,25 in = 0,020825 ft

a = ID/2 = 1,4266 ft

AB = a - icr = 1,4266 ft – 0,1712 ft = 1,2554 ft

BC = rc- icr = 2,8531 ft – 0,1712 ft = 2,6819 ft

b = 22 ABBCrc −− = 2,8531 - 22 2554,16819,2 − = 0,4831 ft

sf = 2 in = 0,1667 ft

tinggi tutup bawah = b + thead + sf = 0,4831 + 0,020825 + 0,1667 = 0,6706 ft.

• Perhitungan tinggi total tangki

Tinggi total tangki = tinggi tutup atas + tinggi kolom + tinggi tutup bawah

= 0,6706 + 11,1233 ft + 0,6706 = 12.4644 ft = 3,7992 m

Perancangan Jaket Pendingin

Gambar jaket pendingin (diambil dr Kern fig 20.1)

Perhitungan berdasarkan literature Kern bab 20.

t1 = 30oC = 86oF : T1 = 150 oC = 302 oF

t2 = 40oC = 104 oF : T2 = 170 oC = 338 oF

Dari neraca panas didapat :


W air pendingin = 184188178.1 lb/jam

∆t1 = T2 - t1 = 252oF

∆t2 = T1 - t2 = 198oF



∆t = F

tt

tt O223,9158

12ln

12=

ΔΔΔ−Δ

Ftt

tc

FTT

Tc

O

O

952

3202

21

21

=+

=

=+

=

q = water

waterWρ

= 61,9629

1184188178,

= 2972554,106 ft3/jam

Jaket Spacing = 1 in sampai 4 in diambil 1 in = 0,08333 ft

D1 = OD shell = OD bejana = 2.8948 ft

D2 = D1 + ( 2 x jaket spacing ) = 3.0614 ft

Deq = 1

21

22

DDD −

= 0.3428 ft

Kecepatan linier air pendingin =( )2

12

24DD

q

−π

= 3816112.058 ft/jam

= 1060.0311 ft/s

=cwater tpadaμ 0,8 cp = 0,000537 lb/ft/jam [Fig 14 Kern]

NRe = 000537,0

9629,61 1060,03113428,0 xxVD

water

waterwatereq =××

μρ

= 29135919.9

Didapatkan harga jH = 1700 [Fig 20.2 Kern]

Perhitungan koefisien perpindahan panas, hi dan ho

Koefisien perpindahan panas inside (hi) campuran

Persamaan:

ih = 14,0

31

32

2 ...36,0 ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×

wkcpNL

μμμ

μρ

[Kern, hal 719]

Dengan:

L = panjang pengaduk = Da impeler = Di/3 = 0,95104 ft

N = kecepatan pengadukan = 1800 rpj

D = diameter dalam tangki = 2,8531 ft



ρ = densitas campuran = 27,0172 lb/ft3

µ = viskositas campuran = 0,75575 cp = 1,82823 lb/ft.jam

cp = panas jenis campuran = 3,5388 Btu/lb°F

k = konduktivitas panas campuran= 0,594 Btu/jam.ft2 (°F/ft)

karena µcampuran < 1 cp, maka 14,0

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛wμμ = 1

Diperoleh harga hi = 1635,2451 Btu/jam.ft2.°F

Koefisien perpindahan panas outside (ho) air

Persamaan :

ho = 14,0

31

.⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛××

wkc

DkjH

μμμ

[Kern,hal 719]

Dengan : NRe = 8414604,926

jH = Sieder-Tate heat transfer factor = 1700[Fig 20.2 Kern]

kwater= konduktivitas water = 0,35735 Btu/jam.ft2 (°F/ft)

Deq = Diameter ekivalen = 0,3428 ft

c = panas jenis water = 0,999 btu/lb°F

Diperoleh harga ho = 1396,0090 Btu/jam.ft2.°F

Perhitungan Uc

hohiUc111

+=

Diperoleh harga 1/Uc = 0,00133

Uc = 753,0386 Btu/jam.ft2.°F

Perhitungan Ud

Harga Rd ditetapkan = 0,001

RdUcUd

+=11

Diperoleh harga Ud = 429.5619 Btu/jam.ft2.°F

Perhitungan luas perpindahan panas (A)

Ft = 1 karena T1 = T2

LMTD = Ft x Δt = 1 x 224,55oF = 224,55oF

A = xLMTDU

Q

D

= 34,3727 ft2



Perhitungan tinggi jaket

Blank diameter tutup bawah

BD = Do + Do/24 + 2*sf + 2/3*icr

BD = 3.4627 ft

A dish = 2BD*4π = 9,4124 ft2

A = A jaket bagian silinder + A dish

34,3727 = 9,4124**4

+jakethDoπ

Hjaket = 10,9842 ft, mendekati Hliq (memenuhi syarat)

Hliq = 11,1233 ft

• Perhitungan tebal jaket sama dengan cara menghitung tebal shell (tshell)

Poperasi = 1 atm = 0 psig

Dianggap air memenuhi seluruh spasi jaket sehingga Lwater = Hjaket

ρwater pada tc = 62,145 lb/ft3

Phidrostatis = waterwater Lgcg××ρ = 62,145 lb/ft3 x 1 x 10,9842 ft = 680,6112 lb/ft2

= 4,7265 lb/in2

Pdes = 1,05 × (Poperasi + Phidrostatis) = 58,9853 lb/in2

IDjaket = ODshell reaktor + 2 x spasi jaket = 3,0614 ft

tshell jaket = cPEf

IDP

des

jaketdes

+−

×

6,0.2 = 125,0

58,98536,08,017000

122

3,0614 58,9853+

×−×

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ××

= 0,2049 in

Tebal shell jaket standard diambil :

41 in = 0, 25 in = 0,0208 ft. [Brownell & Young tabel 5.4 hal 87]

• Perhitungan tebal dan tinggi tutup bawah (flange & standard dished head)

Ditetapkan Rc = IDjaket = 3,0614 ft = 36,7364 in

icr ≤ 6% Rc; icr = 0,06 x 3,0614 = 0,1837 ft

a = ID/2 = 1,5307 ft

AB = a - icr = 1,5307 ft – 0,1837 ft = 1.3470 ft

BC = rc- icr = 3,0614 ft – 0,1837 ft = 2.8776 ft

b = 22 ABBCrc −− = 3,0614 - 22 3470,1 2,8776 − = 0.5184 ft



sf = 2 in = 0,1667 ft

Phidrostatis = ( )sfbLgcg

waterwater ++××ρ

= 62,145 lb/ft3 x 1 x (10,9842 + 0,5184 + 0,1667) ft

= 723,0561 lb/ft2 = 5,0212 lb/in2

Pdes = 1,05 × (Poperasi + Phidrostatis) = 1,05 x (0 + 5,0212) = 5,2723 psig

thead = CxPfxE

xRPx

des

cdes +− 1,0

885,0=

5,27231,08,017000 36,7364 5,2723885,0

xxxx

−+

81 = 0,1376 in

Tebal tutup bawah diambil : 3/16 in [Brownell & Young, hal 87]

= 0,1875 in = 0,0156 ft

Tinggi tutup bawah = b + thead + sf = 0,5184 + 0,0156 + 0,1667 = 0,7006 ft.

Karena thead > tshell jaket maka diambil tebal shell = tebal tutup. Sehingga :

Diameter luar shell jaket = Do = IDjaket + 2.(tebalshell jaket)

= 3,0614 + (2 x 0,0156)

= 3,1030 ft

Untuk kemudahan dan keamanan desain, tebal dan tinggi tutup atas jaket pendingin

juga diambil sama dengan tutup bawah.

Tinggi total jaket = 2 x tinggi tutup + tinggi jaket

= 2 x 0,7006 + 10,9842

= 11,0258 ft

Tebal jaket = OD jaket – ID jaket

= 3,1030 – 3,0614 = 0,04165 ft

SPESIFIKASI :

Nama alat : Reaktor

Kode alat : R-210

Fungsi : mereaksikan gas ammonia dengan HNO3 60%, sehingga menghasilkan

Ammonium Nitrat (NH4NO3)

Tipe : Reaktor packed kolom dengan tutup atas dan tutup bawah berbentuk

flanged and standard dished head dilengkapi dengan jaket pendingin

Dimensi :

- Diameter dalam kolom : 2,8531 ft

- Tinggi kolom : 15,233 ft



- Tinggi tutup atas : 0,6706 ft

- Tinggi total tangki : 16,5739 ft

- Tebal tutup atas : 1/4 in

- Tebal tutup bawah : 1/4 in

- Tebal shell : 1/4 in

Bahan konstruksi : plate steels SA-167 grade 8 tipe 309

Jumlah : 1 unit

Jaket Pendingin:

Jarak spasi jaket : 0,0833 ft

Tinggi jaket pendingin : 10,9842 ft

Tebal jaket pendingin : 1/4 in


Fungsi : Memekatkan larutan NH4NO3 dari reaktor menuju ke tangki

penampung

Tipe : Falling film evaporator

Kondisi operasi :

P operasi = 4,5 atm

T bahan masuk (t1) = 170oC = 363,6oF

T bahan keluar (t2) = 185,105oC = 390,79oF

T steam (T1) = 210oC = 435,6oF

T kondensat (T2) = 210oC = 435,6oF

Ditetapkan : Rd = 0,0031 [Kern,1965]



ΔPmax untuk gas = 2 psi

ΔPmax untuk cairan = 10 psi

Digunakan tube dengan ukuran : 3/4” OD tube

16 BWG

1” square pitch

L = 20 ft

Massa steam = 635017,2749 kg/hari = 58342,212 lb/jam

Massa larutan = 315057,8263 kg/hari = 28945,938 lb/jam

Panas steam masuk evaporator (Q supply) = 288225295 kkal/hari

= 47625627,25 Btu/jam

UD = 200-700 Btu/j.ft2.F [Kern,1965]

Asumsi : UD = 500 Btu/j.ft2.F

Δt1 = T2 – t1 = (435,6 – 363,6) oF = 45,15oF

Δt2 = T1 – t2 = (435,6 – 390,79) oF = 44,81oF

2

1

21

ΔtΔtln

ΔtΔtLMTD −= =

31,4115,45ln

31,4115,45 − = 46,49oF

R = 12

21

t- tT - T = 0, maka harga Δt = LMTD = 46,49oF

Tc = 2

6,354 435,62

TT 21 +=

+ = 435,6oF

tc = 2

79,3903,6632

tt 21 +=

+ = 377,19oF

A = 49,64x500

547625627,2Q=

ΔtxU D

= 2048,8542 ft2

Dari Kern tabel 10, hlm 843 :

a” = 0,1963 ft2/ft panjang

a’t = 0,302 in2

ID tube = 0,62 in



A = Nt x a” x L

Jumlah tube (Nt) = 20 0,1963 2048,8542

La"A

×=

×= 521,8681

Dipilih ukuran standar shell: [Kern tabel 9,hlm 841]

ID shell = 31 in dengan jumlah tube (Nt) = 640 dan tube passes (nt) = 2

Koreksi A = Nt x a” x L

= 640 x 0,1963 x 20

= 2512,64 ft2

UD = 49,6464,2512

547625627,2ΔtA

Q×

=×

= 407,7095 Btu/j.ft2.°F

Bagian Shell

(fluida panas : steam)

Bagian Tube

(fluida dingin : NH4NO3)

Flow Area

Pt = 1 in

c’ = Pt – OD = 1 – 0,75 = 0,25 in

nt = 1

B = OD x ID shell = 3/5 x 31 = 18,6 in

N + 1 = in

ftxB

Lx6,18201212

=

= 12,9032 ~ 13

B baru = 13

20121

ftxN

L=

+= 18,4615

as= 1144

4615,1825,012144

'xxx

PtxBxcxID=

= 0,9936 ft2

Kecepatan Massa

Gs = 0,9936

58342,212=

s

steam

aw

= 58718,6135 lb/j.ft2

Bilangan Reynold

Pada Tc = 435,6oF

μ = 0,07 cp = 0,07 x 2,4191 = 0,1693

lb/j.ft

Flow Area

a’t = 0,302 in2

at = 2144302,0640

144'

xx

xntNtxa

t

= = 1,3422 ft2

Kecepatan Massa

W sirkulasi : W feed = 7 : 1

W sirkulasi = 7 x 28945,938

= 202621,6 lb/j

Gt = t

feedsirkulasi

aWW +

= 3422,1

938,28945 202621,6 +

= 172525,5 lb/j.ft2

Harga v antara 5-7 ft/s

Cek kecepatan alir (v)

= 5177,763600

172525,53600 tan xx

Gt

laru

=ρ

= 5,2742 ft/s ~ harga v memenuhi

Bilangan Reynold

Pada tc = 369oF



De = 0,95 in [Kern,fig 28 hal 838]

= 0,95 / 12 = 0,07917 ft

Res = 1693,0

0792,0 58718,6135 xDexGs=

μ

= 27451,5133

ho = 1500 Btu/j.ft2.F [Kern hal 164]

μ = 0,31 cp = 0,31 x 2,4191 = 0,7499

lb/j.ft

D = 0,62 in [Kern,tabel 10 hal 843]

= 0,0517 ft

Ret = 7499,0

0517,0172525,5 xDxGt=

μ

= 11886,34

jH = 250 [Kern,fig 24 hal 834]

k = 0,4111 Btu/j.ft.F

c = 0,9859 Btu/lb.F

OD = 0,75 in = 0,0625 ft

ti kc

DkjHh ϕμ ....

3/1

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

= tϕ.4111,07499,0.9859,0.

0517,04111,0.250

3/1

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛

t

ihϕ

= 3870,473 Btu/j.ft2.F

0,06250,0517 3870,473. x

ODIDhh

t

i

t

io ==ϕϕ

= 3199,591 Btu/j.ft2.F

φt = 1

hio = 3199,591 x 1

= 3199,591 Btu/j.ft2.F

UC = 1500 3199,5911500 3199,591

+=

+

xhhhxh

oio

oio = 1021,2349

Rd = 1021,2349

1 407,7095

111−=−

CD UU= 0,00147 > Rd min (0,001)

Pd perhitungan > Rd ketentuan, maka dari segi factor kotoran memenuhi syarat.

PRESSURE DROP

Bagian shell

(fluida panas : steam)

Bagian tube

(fluida dingin : larutan NH4NO3)

Res = 27451,5133 Ret = 11886,34



f = 0,0021 [Kern fig 29, hlm 839]

V = 3,155 ft3/lb [Kern,1965]

N + 1 = in

ftxB

Lx6,18201212

=

= 12,9032 ~ 13

ρsteam = 155,311

=V

= 0,3169 lb/ft3

s = 43,62

3169,0

2

=OH

steam

ρρ

= 0,00508

Ds = 1231

12IDshell

= = 2,5833 ft

De = 0,0792 ft

ΔPs = se

10s

2s

φsD10.5,221)(NDGf

×××+×××

= 1,6557 < 2 psi (memenuhi)

f = 0,00012 [Kern fig 2, hlm. 836]

ρ larutan = 76,51771 lb/ft3

s = 43,62

51771,76

2

tan =OH

laru

ρρ

= 1,2257

n = 2

ΔPt = s

10

2t

φsD10.5,22LGf

×××××× n

= 0,043221 psi

ΔPr = 144

5,62.2

.4'

2

gV

sn

1445,62.

2 '

2

gV = 1 [Kern,hal 837]

ΔPr = 144

5,62.2

.4'

2

gV

sn

= 6,5271 psi

ΔPt + ΔPr

0,043221 + 6,5271

= 6,5703psi < 10 psi (memenuhi)

Ditinjau dari pressure drop, rancangan memenuhi syarat.

Body Vapor :

Laju larutan masuk = laju sirkulasi + laju feed

= 202621,6 + 28945,938 = 231567,5023 lb/jam

Ditetapkan waktu tinggal dalam tangki = 2 menit

Massa larutan dalam tangki = 231567,5023 menitxmenitjam

xjamlb 2

601

= 7718,9167 lb

Volume larutan = 51771,76

7718,9167tantan

tan

=laru

gkidalammassalaruρ

= 100,8775 ft3

Asumsi : Tangki terisi 80% larutan

Volume tangki = %80

100,8775%80

tan=

laruVolume= 126,0969 ft3



Menghitung Diameter Dalam Tangki :

Tinggi sf diambil = 2 in = 0,1667 ft

α = 30o

Volume tangki = Vol tutup atas + Vol sf bagian atas dan bawah + Vol silinder

+ Vol tutup bawah

126,0969 = 0,000049.(12.Di)3 + 2. 4π .Di2.sf +

4π .Di2.H + ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛α

πtan.2

.43

1 3Di

Di = 6,9347 ft = 83,2168 in

H = Di = 6,9347 ft = 83,2168 in

Menghitung Tinggi Larutan pada Bagian Silinder :

Volume larutan = Vol larutan dalam silinder + Vol tutup bagian atas + Vol sf

bagian bawah

100,8775 = 4π .Di2.H + ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛α

πtan.2

.43

1 3Di + 4π .Di2.sf

100,8775 = 4π x (6,9347)2 x H + ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛30tan.2 6,9347.

431 3π +

4π x (6,9347)2 x sf

Tinggi larutan pada bagian silinder = L = 2,2234 ft = 26,6807 in

Menghitung Tinggi Tangki :

Tekanan dalam bejana (Pi) = 4,5 atm = (4,5 x 14,7 )- 14,7 = 51,45 psig

Tekanan luar bejana (Po) = 1 atm = (1 x 14,7) – 14,7 = 0 psig

• Tutup atas

Trial : thead atas = 163 in

Diameter luar tangki (Do) = Di + (2 x thead atas)



= 83,2168 in + (2 x 163 )

= 83,5918 in

ΔPop= Po – Pi = 0 – 51,45 = - 51,45 psig

Rc = Di = 6,9347 ft = 83,2168 in

icr = 6% x Rc = 6% x 83,2168 in = 4,993 in

AB = 993,42

83,21682

−=− criDi = 36,6154 in

BC = Rc - icr = 83,2168 – 4,993 = 78,2238 in

b = Rc - 2222 6154,362238,78 83,2168)()( −−=− ABBC = 14,0917 in

a = 2

83,21682

=Di = 41,6084 in

0917,14 41,6084

=ba = 2,9527 in

rc = 2

83,59182

=Do = 41,7959 in

163100

41,7959100 xtx

r

atashead

c = = 2,2291 in

B = 4600 [Brownell & Young]

ΔP allowable = 2,2291

4600

100

=

atashead

c

txrB = 20,6359 psi

ΔP allowable > ΔPop memenuhi

Jadi thead atas = 163 in

Tinggi tutup atas = thead atas + sf + b = 163 + 2 + 14,0917

= 16,2792 in

• Silinder

Trial : tshell = 165 in

Diameter luar tangki (Do) = Di + (2 x tshell)

= 83,2168 in + (2 x 165 ) = 83,8418 in



Bagian ruang kosong :

ΔPop= Po – Pi = 0 – 51,45 = - 51,45 psig

8418,8326,68073 83,2168 −

=−

=Do

hhiDol = 0,6743

1658418,83

=shelltDo = 268,2938



1500=

shelltDo

B = 8,3863 psig


Bagian berisi cairan :

P hidrostatik = ρlarutan x gcg x hlarutan didalam silinder

= 51771,76 lb/ft3 x 1 x 2,2234 ft

= 170,12904 lb/ft2 = 0,9339 psig

ΔPop = (Po – Pi) + Phidrostatik

= (0 – 51,45) + 0,9339 = -50,5161 psig

83,8418026,68073

==Doh

Dol = 0,3182

16584180,83

=shelltDo = 268,2938



2250=

shelltDo

B = 8,3863 psig


Jadi tshell = 165 in

• Tutup Bawah

Trial : thead bawah = 165 in

Diameter luar tangki (Do) = Di + (2 x tshell)



= 83,2168 in + (2 x 165 ) = 83,8418 in

P hidrostatik = ρlarutan x gcg x hlarutan didalam tutup bawah

= 51771,76 lb/ft3 x 1 x αtan.2

Di

= 51771,76 lb/ft3 x 1 x 30tan.2

83,2168

= 454,3415 lb/ft2 = 1,6465 psig

ΔPop = (Po – Pi) + Phidrostatik

= (0 – 51,45) + 1,6465 = -49,8035 psig

l = 30tan

2 83,8418

tan2 =α

Do = 72,6092 in

8418,83 72,6092

=Dol = 0,86603

1658418,83

=bawahheadt

Do = 268,2938



3000=

bawahheadtDo

B = 11,1817 psig


Jadi thead bawah = 165 in

Tinggi tutup bawah = thead bawah + htutup bawah

= 165 + 72,6092 in

= 72,9217 in

Tinggi tangki total :

• Tinggi tutup atas = 16,2792 in

• Tinggi silinder = 83,2168 in

• Tinggi tutup bawah = 72,9217 in +

Tinggi total = 172,4177 in



SPESIFIKASI :

Nama Alat : Evaporator (V-310)

Fungsi : Memekatkan larutan NH4NO3 sampai 99,5%

Tipe : Forced – circulation, dengan external vertikal heater

Bahan Konstruksi : High silicon cast iron

Jumlah : 1 buah

Ukuran :

Heat Exchanger

Shell side : ID = 31 in

Passes = 1

ΔP = 1,6557 psi

Tube side : OD = 0,75 in

BWG = 16

Panjang = 20 ft

Jumlah = 76

Pitch = 1’ square pitch

Passes = 2

ΔP = 6,5703 psi

Body Vapor

Tutup atas : Tebal = 3/16 in

Tinggi = 16,2792 in

Silinder : Diameter dalam = 83,2168 in

Tinggi = 83,2168 in

Tebal = 5/16 in

Tutup Bawah : Tebal = 5/16 in

Tinggi = 72,9217 in

10. TANGKI PENCAMPURAN (F-320)



Fungsi : Mencampur larutan NH4NO3 99,5% keluar Evaporator (V-310) dan recycle

prill NH4NO3 dari Sreening (H-415)

Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk flanged and standard

dished head dilengkapi dengan pengaduk impeller dengan bentuk flat six blade

turbine

Kondisi operasi :

T = 185,105oC

P = 4,5 atm

Estimasi ρ larutan masuk tangki dari evaporator :

Komponen

masuk xi

ρ larutan

(kg/m3) xi / ρ

NH4NO3 0,995 1300,3 0,0007652

H2O 0,005 995,68 5,022E-06

TOTAL 0,0007702

ρ = 0007702,0

11=

∑ ρix

= 1298,3139 kg/m3

Estimasi ρ larutan masuk tangki dari screening :

Komponen

masuk xi

ρ larutan

(kg/m3) xi / ρ

NH4NO3 0,998 1300,3 0,0007675

H2O 0,002 995,68 2,009E-06

TOTAL 0,0007695

ρ = 0007695,0

11=

∑ ρix

= 1299,5049 kg/m3

ρ total = 1298,3139 + 1299,5049 = 2597,818813 33

3

31,3511205,2

ftxkgxmmxlbxkg

= 162,2257

lb/ft3

Perhitungan dimensi tangki :

Laju alir feed = 278568,1138 kg/hari = 25593,4455 lb/jam = 426,5574 lb/menit

Waktu tinggal dalam flash tank untuk proses konyinu = 10 menit



Laju alir volumetrik feed = 2257,162

426,5574=

ρfeedalirLaju

= 157,76 ft3/menit

Volume larutan = Laju alir feed x t = 157,76 ft3/menit x 10 menit

= 1577,6 ft3

Asumsi : tangki terisi 80 % cairan

Volume tangki = 8,0

1577,68,0

tan=

laruVolume

= 1972,0551 ft3

Mencari diameter tangki (Di) :

Volume tangki = Volume tutup atas + volume sf bagian atas + Volume silinder +

volume sf bagian bawah + volume tutup bawah

Volume tangki = volume silinder + 2x volume sf + 2x volume tutup

1972,0551 = 3

4xDiπ + 2

122

42 xDixx π + 2 x 0,000049 (123) x Di2

Di = 12,6476 ft

Maka : Di = H = 12,6476 ft

Mencari tinggi liquid dalam silinder (L) :

sf = 2 in = 0.1666 ft

V larutan = V larutan dalam silinder + V larutan ditutup bawah + V larutan di sf

bawah

1577,6 = ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ xLxDi 2

4π + (0,000049 x (Di x 12)3) + ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ xsfxDi 2

4π

L = 9,1997 ft

Mencari tebal shell (t shell) :

F = 12650 psi (Carbon steel SA-283 grade C)

E = 0,8

c = 1/8 in = 0,125 in

P operasi = 4,5atm = (4,5 x 14,7)-14,7 = 51,45 psig

P hidrostatik = ρ x L x (g/gc)

= 162,2257 lb/ft3 x 9,1997 ft x 1

= 1492,4252 lb/ft2 = 10,3641 psig

P design = 1,05 x (P operasi + P hidrostatik)

= 1,05 x (51,45 + 10,3641)



= 64,9048 psig

Ri = Di/2 = 12,6476 ft / 2

= 6,3238 ft = 75,8855 in

tshell = cPdesignEf

RiPdesign+

− .6,0.. [Brownell & Young, 1959]

= 125,0 64,90486,08,012650

75,8855 64,9048+

− xxx

= 0,1657 in

Ditetapkan tebal shell = 3/16 in = 0,0156 ft

Do = Di + 2 tshell

= 12,6476 ft + 2 x (0,0156 ft)

= 12,6788 ft

Mencari tebal tutup atas (t head atas) :

Crown radius (Rc) = Di = 12,6476 ft = 151,77 in

icr = 6 % x Rc = 6 % x 12,6476 ft

= 0,7586 ft = 9,1063 in

P operasi = 4,5 atm = (4,5 x 14,7)-14,7 = 51,45 psig

P design = 1,05 x P operasi = 1,05 x 51,45 = 54,0225 psig

thead atas = cPEf

RcP+

− .1,0...885,0 [Brownell & Young E,

1959]

= 81

54,02251,08,012650 151,7754,0225885,0+

− xxxx

= 0,16804 in

Ditetapkan tebal head atas = 3/16 in = 0,0156 ft

Mencari tinggi tutup atas (b) :

a = 2

12,64762

ftDi= = 6,3238 ft

AB = 0,75862

12,64762

−=− icrDi = 5,5652 ft

BC = Rc – icr = 12,6476 – 0,7586 = 11,88904 ft

b = ) 5652,588904,11( 6476,12)( 2222 −−=−− ABBCRc

= 2,1415 ft



sf = 2 in = 0,1667 ft

Tinggi tutup atas total = thead atas + b + sf

= 81 in + (2,11415 x 12 ) + 2 in

= 27,8859 in = 2,3229 ft

Mencari tinggi tutup bawah :

Oleh karena tutup atas dan tutup bawah berbentuk flanged and dished head, maka

tebal dan tinggi tutup atas sama dengan tebal dan tinggi tutup bawah

Tinggi tutup bawah = Tinggi tutup atas

= 2,3229 ft

Mencari tinggi total tangki :

Tinggi total tangki = Tinggi tutup atas + Tinggi tutup bawah + Tinggi tangki

= 2,3229 ft + 2,3229 ft + 12,6476 ft

= 17,2934 ft

• Perancangan Sistem Pengaduk

[Mc Cabe 5th ed hal 243]

Ketentuan:

Da/Dt = 1/3 ; W/Da = 1/5

E/Dt = 1 ; L/Da = 1/4

H/Dt = 1 ; J/Dt = 1/12

Dimana: Dt = diameter dalam tangki = ID = 12,6476 ft

Da = diameter impeller = Dt/3 = 4,2159 ft

W = lebar impeller = Da/5 = 0,8432 ft

L = panjang impeller = Da/4 = 1,0539 ft

J = lebar baffle = Dt/10= 1,2648 ft

LW

H

ED a

D i

J



E = tinggi impeller dari dasar tangki = 4,2159 ft

Jumlah baffle = 4 buah.

Power impeller:

Kecepatan putar untuk turbin = 20-150 rpm. [Mc Cabe 6th ed hal 240]

Asumsi: kecepatan pengadukan (n) = 30 rpm = 1800 rpj

μcampuran = 0,405 cp = 0,000272148 lbm/ft/s. [Prausnitz 3rd ed hal 455]

ρcampuran = 162,2257 lb/ft3 [Perry 8th ed]

rpsn 5,06030

==

NRe = larutan

2a

μnDρ ⋅⋅

= ( )000272148,0

5,0 4,2159x 162,22573 2 x = 5297339,856 > 10000

Karena NRe > 10000 (Aliran Turbulen), maka besarnya power number tidak

dipengaruhi oleh NRe. Sehingga: Np = KT

untuk turbine four-pitched blades dengan 4 baffles dan lebar baffle 10% ID

maka : KT = 2,7 [Mc Cabe 5th ed tabel 9-3 hal 254]

Np = KT = 2,7 [Mc Cabe 5th ed pers 9-23 hal 253]

c

5a

3

gρDnNp ⋅⋅⋅

=P [Mc Cabe 5th ed pers 9-20 hal 253]

= ( )32,174

162,225732159,45,17,2 53 xxx = 2266,3186 ft.lbf/s = 4,12058 hp

Gland losses = 10% . P = 10% x 4,12058 = 0,4121 hp

Karena gland losses < 0,5 HP, maka ditetapkan gland losses sama dengan 0,5 HP

Power input = P + Gland losses = 4,12058 hp + 0,5 hp [Pers. Joshi hal

399]

= 4,5326 hp

Transmission sistem losses = 20% x power input [Pers.Joshi hal 399]

= 0,9065 hp

Total power input = power input + transmission sistem losses

= 4,5326 + 0,9065 = 5,4392 hp

Jumlah Impeller:

ρair pada 40°C = 1000 kg/m3 = 62,446 lb/ft3



Jumlah impeller = i

g

Dliquidkedalaman xs

= i

1C4 padaair

campuran

D

Lxρρ

0

[Rase vol.I pers 8-9 hal 345]

= ft 12,6476

9,1997lb/ft 62,446

lb/ft 162,225733

3

ftx = 1,8896 ≈ 2 buah

SPESIFIKASI :

Nama alat : Tangki pencampur (F-320)

Fungsi : Mencampur larutan NH4NO3 99,5% keluar Evaporator (V-310) dan prill

NH4NO3 Recycle dari Sreening (H-415)

Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk flanged and standard

dished head dilengkapi dengan pengaduk impeller dengan bentuk flat six blade

turbine

Dimensi :


Diameter luar : 12,6788 ft

Tinggi tangki : 17,2934 ft

Tebal shell : 3/16 in


Tinggi tutup atas : 27,8859 in


Tinggi tangki : 17,2934 ft

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C

Jumlah : 1 buah

Pengaduk :

Jenis pengaduk : turbine four-pitched blades dengan 4 baffle.

Diameter impeller : 4,2159 ft

Lebar impeller : 0,8432 ft

Panjang impeller : 1,0539 ft

Kecepatan impeller : 30 rpm



Jumlah Impeller : 2 buah

Power impeller : 5,4392 hp

Baffle :

Lebar baffle : 1,2648 ft

Jumlah baffle : 4 buah


E-25

Prill NH4NO3

Larutan NH4NO399,5%

Fungsi : Membuat larutan NH4NO3 99,8% menjadi bentuk prill

Rate massa udara kering = 1023246,6 kg/hari = 42635,274 kg/jam

= 94010,778 lb/jam

Suhu udara masuk = 30oC = 86oF

ρudara pada 30oC = 0,073 lb/ft3

Dari Modern Chemical Process Vol III hal 173 didapat :

Diameter prilling tower = 20 ft

Tinggi prilling tower = 100 ft

Bahan konstruksi = stainless steel

Karena diameter dan tinggi prilling tower sangat besar, maka dibutuhkan lebih dari 1

buah. Sehingga dibuat 3 buah prilling tower.

Diameter prilling tower = 20 ft / 3 = 6,6667 ft = 2,032 m

Tinggi prilling tower = 100 ft / 3 = 33,3333 ft = 10,16 m

Dari Ulrich hal 244 didapat :

Koefisien heat transfer = 300-500 J/m2.s.K

Diambil, h = 300 J/m2.s.K

Dp = Diameter partikel = 6-10 mesh



Dp rata-rata = (6 + 10)/2 = 8 mesh = 0,093 in = 0,00775 ft

Densitas partikel, ρp = 103,6347 lb/ft3

Massa partikel, mp = 6

6347,103)00775,0(6

33 xxxDx pp πρπ=

= 0,000025246 lb

Luas partikel, Ap = ¼ x π x Dp2

= ¼ x π x (0,00775)2

= 0,000047149 ft2

Kecepatan terminal : [Mc. Cabe hal 155]

Vt =5,02/1

00775,05,1300775,0)073,06347,103(174,324

..3)..(4

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡ −=⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡ −

xxxxx

CDpg

D

p

ρρρ

= 17,7323 ft/s

Dimana : CD = Coefisien Drag = 1,5

Tinggi tower = Vt x τ

Dimana : τ = residence time

τ = 7323,17

100=

VttowerTinggi

= 5,6394 sekon ~ 6 sekon

Spesifikasi :

Nama : Prilling Tower (D-410)

Fungsi : Membuat larutan NH4NO3 99,8% menjadi bentuk prill

Diameter tower : 6,6667 ft

Tinggi tower : 33,3333 ft

Tebal : 3/16 in

Diameter partikel : 0,00775 ft = 0,0023622 m

Kecepatan terminal : 17,7323 ft/s = 5,4048 m/s

Residence time : 6 detik

Bahan : stainless steel

Jumlah : 3 buah



12. SCREW CONVEYOR ( J-413)

Fungsi : Mengangkut prill NH4NO3 dari Prilling Tower (D-410) ke Bucket

Elevator (J-414)

Kapasitas bahan = 277777,78 kg/hari = 25520,833 lb/jam

Rate volumetric = 15005,81

833,25520=

bahanDensitasbahanKapasitas

= 314,4894 ft3/jam = 5,2415 ft3/menit

Komponen massa

(lb/jam) xi

ρi

(lb/ft3) xi / ρi

NH4NO3 25472,425 0,998 81,1997 0,0123

H2O 48,4081 0,002 62,1771 3,217E-05

TOTAL 25520,833 1 0,0123

Estimasi ρ prill :

kristalρ1 = Σ

i

i

ρx

dengan:

xi = fraksi massa komponen i

ρi = massa jenis komponen i (lb/ft3)

ρprill = 0,0123229

1 = 81,150048 lb/ft3

a. menentukan Horse Power

33000FWLCHP ⋅⋅⋅

= (Banchero, pers 16.4 hal 713)

Dimana : C = kapasitas, ft3/menit

L = panjang, ft (5 m = 16,404 ft)

W = massa jenis material, lb/ft3

F = faktor material = 2,5 (Banchero, tabel 16-6 hal 711)



HP = 33000

5,2/ 81,150048404,16/5,2415 33 xftlbxftxmenitft

= 0,5286 hp

Untuk power motor kurang dari 2 HP, maka dikalikan 2

= 0,5286 x 2 = 1,0572 HP

b. menentukan power

Efisiensi motor = 75 %

Power = HPHP 5,11,409675,0

1,0572≈=


Nama alat = screw conveyor

Fungsi = Menampung prill NH4NO3 dari Prilling Tower (D-410) ke Belt conveyor (J-

414)

Bahan konstruksi = carbon steel

Dimensi = panjang : 5 m

kapasitas : 314,48944 ft3/jam

power pompa: 1,5 HP

Jumlah = 1 buah

13. BELT CONVEYOR (J-417)

Fungsi : Mengangkut prill NH4NO3 dari screening ( H-415) menuju ke Tangki

pencampur (F-320)

Tipe : Through belt conveyor

Dasar perhitungan :

Kapasitas bahan = 27777,778 kg/hari = 42,5347 lb/menit = 1,1574 ton/jam

Perhitungan :

Komponen xi ρi (lb/ft3) xi / ρi

NH4NO3 0,998 81,199703 0,0122907

H2O 0,002 62,177128 3,217E-05

1 0,0123229

ρ actual = 0123229,0

11=

∑i

ixρ

= 81,150048 lb/ft3



Rate volumetric = menitftftlb

menitlb /0,52417/81,150048

/ 42,5347 33 =

Dengan faktor keamanan 20%, maka kapasitas pemilihannya adalah :

M = 1,1574 ton + (20% x 1,1574 ton) = 1,3889 ton/jam

Dari Perry edisi 6 tabel 21-7 hal 21-11 dipilih belt conveyor dengan spesifikasi

sebagai berikut :

Kecepatan belt conveyor = 200 ft/menit

Panjang = 18 ft

Lebar = 14 in

Kemiringan belt = 20o

Kapasitas maksimum = 32 ton/jam

c. menentukan Horse Power

33000FWLCHP ⋅⋅⋅

= (Banchero, pers 16.4 hal 713)

Dimana : C = kapasitas, ft3/menit

L = panjang, ft

W = massa jenis material, lb/ft3

F = faktor material = 2,5 (Banchero, tabel 16-6 hal 711)

HP = 33000

5,2/150048,8118/0,52417 33 xftlbxftxmenitft

= 0,058 hp

Untuk power motor kurang dari 2 HP, maka dikalikan 2

= 0,058 x 2 = 0,116 hp

d. menentukan power

Efisiensi motor = 80 %

Power = HPHP 5,0 0,1458,0

0,116≈=

Dengan cara yang sama, untuk Belt Conveyor (J-414), didapatkan spesifikasi yang

sama pula dengan Belt Conveyor (J-417).

Nama Alat Belt Conveyor (J-414)

Fungsi Mengangkut prill NH4NO3 dari

screw conveyor ke screening

Tipe through belt conveyor



Kapasitas 32 ton/jam

Bahan Karet

Lebar 14 in

Panjang 18 ft

Kemiringan 20o

Kecepatan

belt 200 ft/menit

Daya motor 1,5 HP

Jumlah 1 buah

Spesifikasi :

Nama alat = Belt conveyor

Fungsi = Mengangkut prill NH4NO3 dari screening ( H-413) menuju ke Tangki

pencampur (F-320)

Bahan konstruksi = karet

Dimensi = panjang : 18 ft

kapasitas : 1,0177652 ft3/menit

power pompa : 0,5 HP

Jumlah = 1 buah

14. SCREENING (H-415)

Fungsi : Memperoleh ukuran prill Ammonium Nitrat yang seragam

Tipe : Electrically vibrated screen

Laju alir massa masuk screening = 277777,78 kg/hari = 277,77778 ton/hari

= 3,21502 kg/s

Ukuran screen :

• Yang lolos = 6 mesh = 3,327 mm

• Yang tertahan = 10 mesh = 1,651 mm



Jadi diameter screen rata-rata = 2

651,1327,3 + = 2,489 mm = 2489 μm

Kecepatan vibrasi : 25 -120 vibrasi/detik [Perry 6th ed hal 21-15]

Kapasitas vibrating screen = 5 – 20 ton/ft2 luas/mm lubang/24 jam [Brown hal 16]

Diambil kapasitas vibrating screen = 10 ton/ft2 luas/mm lubang/24 jam

Luas screen = A =

jamangmmluasfttonmm

hariton

24.lub.10.2489

277,77778

2

= 267,8452 ft2

Screen yang digunakan 5 buah sehingga :

A tiap screen = 267,8452 ft2 / 5 = 53,56904 ft2 = 4,9767 m2

Power motor :

P = 1600. PD

m [Ulrich hal 223]

Dimana : m = laju alir massa masuk screening (kg/s)

DP = Diameter bukaan screening (µm)

P = 1600. 2489

3,21502 = 2,0667 kW = 2,7715 Hp

SPESIFIKASI :

Nama alat : Screening (H – 415)

Fungsi : Memperoleh ukuran prill Ammonium Nitrat yang seragam

Tipe : Electrically vibrated screen

Luas Screen : 267,8452 ft2

Kecepatan vibrasi : 25 -120 vibrasi/detik

Power : 2,7715 Hp

Bahan Konstruksi : Carbon Steel

Jumlah screen : 5 buah

Jumlah pan : 10 buah

15. FILTER UDARA (H-412)



Rate masuk udara ke filter = 1023246,566 kg/hari = 1566,8463 lb/menit

Suhu udara = 30oC

Spesifik volume udara = 14,2541 ft3/lb

Rate volume udara = rate udara masuk x spesifik volume udara

= 1566,8463 lb/menit x 14,2541 ft3/lb

= 22333,9839 ft3/menit

Kecepatan udara = 50 – 300 ft/menit

Sehingga diambil : 300 ft/menit

Luas filter = 300

22333,9839tan

=udaraKecepaudaravolumeRate

= 74,4466 ft2

= 6,9163 m2

Spesifikasi :

Nama : Filter udara (H-412)

Fungsi : menyaring debu yang terdapat dalam udara sebelum masuk ke

dalam Prilling tower

Kecepatan udara : 300 ft/menit

Luas filter : 6,9163 m2

Jumlah : 1 buah

16. BLOWER UDARA (G-411)

Fungsi : Menyuplai udara ke Prilling Tower (D-410)

Type : Centrifugal Blower

Kondisi operasi: Patm = 1 atm. Top = 30oC

Massa udara yang dibutuhkan = 1023246,6 kg/hari

= 94010,778 lb/jam

ρ udara pada 30 oC = 1,151 kg/m3 [Incropera 5th ed hal 917]

= 0,072 lb/ft3

Laju alir volumetric (Q) = udara ρ

udaraMassa



= 3lb/ft 0,072lb/jam 94010,778

= 1309088,3 ft3/jam

= 21818,138 ft3/menit

Efisiensi blower (η) = 70% [Perry 7th ed hal 10-46]

P = 1 atm = 29,921 inHg

udara hp = 1,57.10-4 x Q x P [Perry 7th ed pers 10-88 hal 10-46]

= 1,57.10-4 x 21818,138 x 29,921

= 102,4894 hp

Daya motor = η

hpUdara [Perry 7th ed pers 10-89 hal 10-46]

= %70

1102,4894

= 128,11174 hp ≈ 129 hp

SPESIFIKASI:

Nama alat : Blower Udara (G-411)

Fungsi : Menyuplai udara ke Prilling tower (D-410)

Tipe : Centrifugal Blower

Kapasitas : 21818,138 ft3/menit

Power motor : 129 hp

Bahan : Stainless steel SA-204 grade C tipe 316

Jumlah : 1 buah

17. POMPA

Fungsi : Memompa Larutan Asam Nitrat 60% menuju ke Reaktor (R-210)

Tipe : Pompa centrifugal

Kondisi operasi : T = 30 oC P = 1 atm



Perhitungan :

Contoh perhitungan untuk aliran 1 :

ρ campuran = 1183,2973 kg/m3 = 73,8932 lb/ft3 [Perry 8th ed]

μ campuran = 2,1 cp = 0,0014111 lbm/ft/s [Perry 8th ed]

Laju alir massa = 271156,33 kg/hari = 6,9201 lbm/s

Laju alir volumetrik (q) = 8932,73

6,9201massaalir laju

camp

=ρ

= 0,0936 ft3/s

= 0,00265 m3/s

Perhitungan diameter pipa

Asumsi awal : aliran turbulen

Di,opt = 0,363(q)0,45(ρ)0,13 [Peter&Timmerhaus 5th ed, hal 501]

= 0,363 x (0,00265)0,45(1183,2973)0,13 = 0,0631 m = 2,4843 in

Dimana :

q = laju alir volumetric (m3/s)

ρ = densitas fluida (kg/m3)

Dipilih diameter nominal pipa : 3 in sch 80.

Diperoleh data dari Geankoplis , hal 996, tabel A.5.1 sebagai :

Di = 2,9 in = 0,24157 ft

A = 0,04587 ft2

Check turbulensi aliran :

ν = q/A = 2

3

04587,0/ 0,0936

Aq

ftsft

= = 2,0416 ft/s

Nre = 25826,150014111,0

24157,0 2,041689,73=

××=

××μ

ρ DiV

Didapat nilai Nre > 2100, maka asumsi aliran turbulen benar

Perhitungan friksi

1. Friksi pada pipa lurus

Material pipa dipilih : commercial steel

ε = 4,6 x 10-5 m = 0,000046 ft [Geankoplis fig 2.10-3]

Dε = 0,000046 / 0,24157 = 0,0006247



Dari harga Nre didapatkan : f = 0,006 [Geankoplis fig 2.10-3]

Friksi yang terjadi dalam pipa lurus aliran turbulen :

L (Panjang pipa lurus) diestimasi sekitar 10 meter = 32,808 ft

α untuk aliran turbulen = 1

Ff = lbmftlbfslbfftlbmft

ftgDvLf

c

/.0,2111//..174,321224157,0 ft/s)0416,2(808,32006,04

..2...4

2

22

=×××

×××=

α

2. Friksi pada fitting & valve [Table 2.10-1 Geankoplish]

Komponen Jumlah Kf ΣKf

Elbow 90°C 1 0,75 0,75

Globe valve(wide open) 1 6 6

6,75

hf = ΣKf lbmftlbfgc

v /.0,4373174,3212

0416,275,6..2

22

=××

×=α

3. Friksi karena sudden contraction & sudden enlargement

Karena luas area tangki (A1) jauh lebih besar dibandingkan dengan luas area pipa (A2)

maka A2/A1 ≈ 0

( ) 55,00155,012155,0 =−=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −=

AAKc

hc = lbmftlbfg

vKcc

/.0,0356174,3212

0416,255,0..2

22

=××

×=α

101121

2

=−=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−=

AAKex

Hex = lbmftlbfg

vKexc

/.0,0648174,3212

0416,21..2

22

=××

×=α

Total friksi

ΣF = Ff + hf + hc + hex

= 0,2111 + 0,4373 + 0,0356 + 0,0648

= 0,7488 lbf.ft/lbm

Untuk aliran 3, 12, 13, 15 dihitung dengan cara yang sama sehingga dapat ditabelkan :



L – 121

(Aliran 3)

L – 211

(Aliran 12)

L – 311

(Aliran 13)

L – 321

(Aliran 15)

m (kg/hari) 46096,575 315057,83 278568,11 278568,11

m (lb/s) 1,1764 8,0405 7,1093 7,1093

q (ft3/s) 0,0276 0,0992 0,0877 0,0877

Di,optimum (in) 1,3349 2,5801 2,44104 2,44103

Dipilih pipa : 1,5 in sch. 80 3 in sch. 80 3 in sch. 80 3 in sch. 80

Di (in) 1,5 2,9 2,9 2,9

A (ft2) 0,01225 0,0459 0,0459 0,0459

v (ft/s) 2,2549 2,1621 1,9116 1,9116

NRe 178572,18 83376,299 73719,731 73719,731

Tipe aliran: turbulen turbulen turbulen turbulen

Ff 0,8299 0,2092 0,1697 0,1697

Fittings

1 globe valve 1 globe valve 1 globe valve 1 globe valve

∑Kf = 6 ∑Kf = 6 ∑Kf = 6 ∑Kf = 6

1std. elbow 90°4 std. elbow

90°

4 std. elbow

90°

3 std. elbow

90°

∑Kf = 0,75 ∑Kf = 3 ∑Kf = 3 ∑Kf = 2,25

hf (lbf.ft/lbm) 0,5334 0,6538 0,51112 0,4685

hc

(lbf.ft/lbm) 0,0435 0,0399 0,0312 0,0312

hex

(lbf.ft/lbm) 0,07901 0,0726 0,0568 0,0568

∑F 1,4858 0,9755 0,7688 0,7262

ΔP (lbf/ft2) 0 0 0 0

Z (ft) 32,808 32,808 32,808 32,808



Persamaan Bernoulli:

sc

2

c

-WF2g

vαggZ

ρP

=Σ+Δ⋅

+Δ+Δ [Geankoplish eq 2.10-20]

untuk aliran turbulen → α = 1

-WsF2g

v1ggZ

ρP

c

2

c

=Σ+Δ⋅

+Δ+Δ [Geankoplish eq 2.7-31]

ΔP = P2 – P1 = 4,5 – 1 atm = 3,5 atm x 14,7 = 51,45 psia

ΔZ = 32,808 ft

Δv = v2 – v1 = 2,0416 ft/s – 0 = 2,0416 ft/s

-Ws = 34,3179 ft.lbf/lbm

WHP = -Ws × m = 34,3179 ft.lbf/lbm x 6,9201 lbm/s = 237,4842 ft.lbf/s

hp

shplbfft

slbfft

0,4318

..550

. 237,4842 = WHP =

Untuk pompa centrifugal, Efisiensi pompa diambil = 60% [Peters & Timmerhaus

tabel 12-4 hal 510]

ft.lbf/s395,8069%60

237,4842==

×−=

pompap

mWsWη

hp

shplbfft

slbfft

0,7196

..550

.8069,953 = BHP =

Didapatkan : ηmotor = 0,8

Power motor = 8,0

0,7196η

pompaPower

motor

=

= 0,8996 hp, diambil power motor aktual ≈ 1 hp

SPESIFIKASI

Nama alat : Pompa

Kode alat : L-111

Fungsi : Memompa larutan HNO3 dari tangki penyimpan (F-110) menuju ke

reaktor (R-210)



Tipe : centrifugal pump

Kapasitas : 6,9201 lbm/s

Power pompa (WHP) : 0,4318 hp

Efisiensi pompa : 60%

Power pompa (BHP) : 0,7196 hp

Efisiensi motor : 80%

Power motor aktual : 0,8996 hp

Power motor desain : 1 hp

Bahan konstruksi : Stainless Steel

Jumlah : 1 buah

Dengan cara yang sama untuk pompa yang lain, didapatkan spesifikasi sebagai

berikut :

SPESIFIKASI Pompa (L-121) Pompa (L-211)

Fungsi memompa Ammonia dari tangki

penyimpan (F-120) menuju ke

vaporizer (V-122)

memompa larutan

ammonium nitrat 80% dari

reaktor (R-210) menuju ke

evaporator (V-310)

Tipe centrifugal pump centrifugal pump

Kapasitas 1,1764 lb/s 8,0405 lb/s

WHP 0,0735 hp 0,4949 hp

Efisiensi pompa 60% 60%

BHP 0,1225 hp 0,8248 hp

Efisiensi motor 80% 80%

Daya motor aktual 0,1532 hp 1,03104 hp

Daya motor desain 0,5 hp 1,25 hp

Bahan konstruksi stainless steel stainless steel

Jumlah 1 buah 1 buah



SPESIFIKASI Pompa (L-311) Pompa (L-321)

Fungsi memompa larutan ammonium

nitrat 99,5% dari evaporator (V-

310) menuju ke tangki

pencampur (F-312)

memompa larutan

ammonium nitrat 99,5% dari

tangki pencampur (F-312)

menuju ke prilling tower (D-

410)

Tipe centrifugal pump centrifugal pump

Kapasitas 7,10929 lb/s 7,1093 lb/s

WHP 0,4347 hp 0,4342hp

Efisiensi pompa 60% 60%

BHP 0,7245 hp 0,7236hp

Efisiensi motor 80% 80%

Daya motor aktual 0,9056 hp 0,9045 hp

Daya motor desain 1 hp 1 hp

Bahan konstruksi stainless steel stainless steel

Jumlah 1 buah 1 buah

Appendix D : Analisa Ekonomi Universitas Surabaya

Desain Proyek Ammonium Nitrat App D-1 dengan Proses UCB Menggunakan Prilling Tower

APPENDIX D

PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI

Kapasitas produksi = 250.000 kg/hari

Waktu operasi = 300 hari/tahun

Basis = 1 tahun

D.1. Perhitungan Harga Peralatan

Harga peralatan setiap saat akan berubah tergantung pada perubahan kondisi

ekonomi, untuk itu dipakai cara konversi harga alat terhadap harga alat yang ada

pada beberapa tahun yang lalu sehingga diperoleh harga yang equivalen dengan

harga sekarang. Harga peralatan dapat ditaksir dengan menggunakan “Chemical

Engineering Plant Cost Index” (Peter and Timmerhaus 5th ed. pg 238).

Untuk harga index pada tahun 2009 didapatkan dengan cara ekstrapolasi index

Chemical Engineering Plant Cost Index.

Tabel D.1.Data Cost Index

Tahun Index Tahun Index

1987 324 1995 381,1

1988 343 1996 381,7

1989 355 1997 386,5

1990 357,6 1998 389,5

1991 361,3 1999 390,6

1992 358,2 2000 394,1

1993 359,2 2001 394,3

1994 368,1 2002 390,4

Dengan regresi linier didapatkan :

y = 4,1315 x – 7869,3 dengan r2 = 0,8970

dengan persamaan di atas maka dapat dicari index tahun 2010

Index harga tahun 2010 = 4,1315×2010 – 7869,3 = 434,735

Harga sekarang = n-ke tahun hargacost

cost×

− nketahunindexsekarangindex



Harga Peralatan Proses

Tabel D.2.Harga Peralatan Proses www.matche.com

No. Nama Alat Harga per unit

thn 2007 (US.$)Jumlah

Harga tahun

2009 ($)

1 Tangki penyimpan NH3 174600 5 944683,23

2 Tangki penyimpan HNO3 73500 6 477211,12

3 Vaporizer 7400 1 8007,62

4 Separator 11900 1 12877,13

5 Heater NH3 46300 1 50101,76

6 Blower NH3 2400 1 2597,07

7 Reaktor 142300 1 153984,45

8 Heater HNO3 18700 1 20235,48

9 Evaporator 353200 1 382201,74

10 Tangki pencampur 39200 1 42418,77

11 Prilling Tower 250000 1 270527,84

12 Screw Conveyor 4000 1 4328,45

13 Belt conveyor 5300 2 11470,38

14 Screening 20700 1 22399,71

15 Blower Udara 151700 1 164156,30

16 Filter Udara 81300 1 87975,66

17 Pompa dari tangki HNO3 3300 1 3570,97

18 Pompa dari tangki NH3 1800 1 1947,80

19 Pompa dari reaktor 3300 1 3570,97

20 Pompa dari evaporator 3300 1 3570,97

21 Pompa ke prilling 3300 1 3570,97

22 Throttle valve 6012 1 6505,65

2677914,01



Harga Peralatan Utilitas

Tabel D.3.Harga Peralatan Utilitas

No. Nama Alat

Harga per unit

thn 2007

(US.$)

Jumlah

Harga

tahun 2009

($)

1 Bak penampung air sungai 1397,02 1 1511,73

2 Pompa bak penampung air

sungai 1540,54 1 1667,04

3 Tangki Flokulator 3679,96 1 3982,12

4 Pompa tangki flokulator 1540,54 1 1667,04

5 Bak sedimentasi 511,11 1 553,07

6 Sand filter 2044,42 1 2212,29

7 Pompa sand filter 1540,54 1 1667,04

8 Bak penampung air bersih 511,07 1 553,03

9 Kation exchanger 4088,84 1 4424,58

10 Anion exchanger 4088,84 1 4424,58

11 Pompa kation-anion exchanger 852,87 1 922,90

12 Bak penampung ion exchanger 1294,80 1 1401,12

13 Pompa air umpan boiler 852,87 1 922,90

14 Bak penampung air PDAM 4940,68 1 5346,37

15 Pompa tangki air sanitasi 712,02 1 770,49

16 Boiler 49190,16 1 53229,24

17 Tangki air sanitasi 13500,00 1 14608,50

18 Tangki bahan bakar 166666,67 1 180351,90

19 Generator 600000,00 1 649266,83

929482,77

Harga alat total = harga peralatan proses + harga peralatan utilitas

= US$ 2788505,80+ US$ 929482,77

= US$ 3.717.988,57

1 US $ = Rp 10.000

Jadi harga alat total = US$ 3.717.988,57 x Rp 10.000

= Rp 37.179.885.691,49



D.2. Perhitungan Harga Bahan Baku dan Bahan Pembantu

1. HNO3 (Kimiadotcom’s weblog)

Harga beli = Rp. 1.800,00/ kg

Kebutuhan per tahun = 271156,3259 kg/hari×300 hari/tahun

= 81346897,76 kg/tahun

Harga beli per tahun = 81346897,76 kg x Rp. 1.800,00

= Rp 146.424.415.971,09

2. NH3 (Kimiadotcom’s weblog)

Harga beli = Rp 1.700,00/kg

Kebutuhan per tahun = 46096,5754 kg/hari x 300 hari/tahun

= 13828972,62 kg/tahun

Harga beli per tahun = 13828972,62 kg/tahun x Rp 1.700,00

= Rp 23.509.253.453,14

Jadi harga total bahan baku = Rp 146.424.415.971,09+ Rp 23.509.253.453,14

= Rp 169.933.669.424,22

D.3. Perhitungan Harga Jual Produk

1. NH4NO3 (Kimiadotcom’s weblog)

Produksi per tahun = 75.000 ton

Harga jual = Rp. 7.500,00

Harga jual per tahun = 75.000×Rp. 7.500,00 ×300 hari/tahun

= Rp. 562.500.000.000,00

D.4. Perhitungan Harga Utilitas

1. Air

a. Air Sanitasi

Kebutuhan air sanitasi = 29 m3/hari

Kebutuhan air sanitasi per tahun = 29×300

= 8.700 m3/tahun



Tabel D.4.Harga Air PDAM

Pemakaian Harga per m3 (Rp.) Total (Rp.)

200

500

8.000

4.200

6.100

7.500

840.000

3.050.000

60.000.000

Total 63.890.000

Retribusi

Materai

1.200.000

72.000

Total untuk air sanitasi 65.162.000

b. Air Sungai

Kebutuhan air sungai = 29,797 m3/jam = 715,1263 m3/hari

= 214.537,894 m3/tahun

Biaya pengolahan air rata-rata = Rp.750

Biaya pengolahan air sungai per tahun = Rp. 160.903.420,210

Biaya air total per tahun = biaya untuk air sanitasi + biaya untuk air sungai

= Rp. 65.162.000 + Rp. 160.903.420,210

= Rp. 226.065.420,210

2. Bahan Bakar

Kebutuhan bahan bakar = 40.277.156,56 liter/tahun Harga diesel oil = Rp. 7.000

Biaya bahan bakar per tahun = Rp. 182.480.322.242,358

3. Listrik

Kebutuhan listrik = 553,718 kW

Biaya pemakaian

WBP (17.00-22.00) = Rp. 725

LWBP (22.00-17.00) = Rp. 520

Biaya beban per bulan = Rp. 35.000

Biaya beban per tahun = Rp. 420.000

Biaya untuk pemakaian per tahun



WBP (17.00-22.00) = Rp. 725×5×553,718 ×300 = Rp. 602.168.651,250

LWBP (22.00-17.00) = Rp. 520×19553,718 ×300 = Rp. 431.900.274

Biaya listrik total per tahun = WBP + LWBP + biaya beban per tahun

= Rp. 1.034.488.925,250

Jadi total biaya utilitas per tahun = Biaya air + sanitasi + bahan bakar + listrik

= Rp. 133.740.876.587,819

D.5. Perhitungan Harga Tanah dan Bangunan

1. Perhitungan harga tanah

Luas tanah = 20.000 m2

Harga per m2 = Rp.1.000.000

Harga tanah = Rp. 20.000.000.000

2. Perhitungan harga bangunan

Luas bangunan gedung = 4.000 m2

Luas bangunan pabrik = 5.000 m2

Harga bangunan gedung per m2 = Rp.1.250.000

Harga bangunan pabrik per m2 = Rp.1.500.000

Total harga bangunan gedung = Rp.5.000.000.000

Total harga bangunan pabrik = Rp.7.500.000.000

Jadi harga tanah dan bangunan = Rp.32.500.000.000

D.6. Perhitungan Gaji Karyawan

Tabel D.5.Perhitungan Gaji Karyawan

No Jabatan Jumlah Gaji per bulan (Rp.) Total (Rp.)

1 Direktur 1 25.000.000 25.000.000

2 Manager 3 15.000.000 45.000.000

3 Supervisor 20 7.500.000 150.000.000

4 Staff kantor 20 3.000.000 60.000.000

5 Karyawan pabrik 100 1.750.000 175.000.000

6 Satpam 18 1.500.000 27.000.000

7 Cleaning service 10 1.250.000 12.500.000

Total 172 494.500.000



Gaji kayawan per bulan = Rp. 494.500.000

Gaji karyawan per tahun = Rp. 494.500.000×12

= Rp. 5.934.000.000

58298708-tk-364-lampiran

Documents