hitungan tangki
Post on 28-Dec-2015
140 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
1TANGKI PENYIMPANAN PROPILEN
kode : T-01
fungsi : menyimpan bahan baku propilen untuk produksi selama 1 bulan
kondisi operasi : T = 30 °C 303.15 K
P = 15 atm 220.5 psia
tujuan : 1. menentukan tipe tangki
2. menentukan bahan konstruksi
3. menentukan kondisi operasi penyimpanan
4. menentukan kapasitas propilen yang disimpan
5. menentukan dimensi tangki
(1) menentukan tipe tangki
* storage vessel berbentuk bola mampu untuk menyimpan dengan tekanan 10 - 200 psig
* tangki diletakkan di luar (outdoor)
(2) menentukan bahan konstruksi
dalam perancangan dipilih bahan konstruksi Carbon Steel jenis SA 285 grade C, karena :
* cocok untuk vessel dengan tekanan moderat
* suhu > 1000 °F
(3) menentukan kondisi operasi penyimpanan
diinginkan propilen disimpan dalam fase cair jenuh pada suhu lingkungan dengan tekanan tinggi
tekanan operasi diprediksi dengan persamaan Antoinne pada suhu lingkungan : T = 30 °C 303.15 K
komponen A B C
propilen 15.7027 1807.5300 -26.1500
propana 15.7260 1872.4600 -25.1600
komponen kg/jam kgmol/jam yi P = Po * yi
propilen 4276.6888 101.8259 0.9500 12.7305 12.0940
propana 235.8074 5.3593 0.0500 10.5589 0.5279
total 4512.4962 107.1852 1.0000 12.6219 atm
maka, propilen disimpan pada fase cair (Tsimpan > Tdidih) dengan kondisi operasi : T = 30 °C 303.15 K
P = 15 atm
dalam perancangan ini dipilih tipe tangki bola (spherical vessel) dengan alasan :
data tekanan uap Antoinne (Coulson, vol. 6) :
ln Po = A - [B/(T+C)]
Po (atm)
2
(4) kapasitas propilen yang akan disimpan
propilen + propana yang dibutuhkan = 4512.4962 kg/jam
ρ = gr/ml T, Tc = K
komponen xi A B n Tc ρi ρc
propilen 0.9500 0.23314 0.27517 0.30246 364.7600 0.4953 0.4705
propana 0.0500 0.22151 0.27744 0.28700 369.8200 0.4852 0.0243
0.4948
densitas campuran = 494.8033
volume campuran cair = 9.1198
volume campuran untuk kebutuhan produksi selama 1 bulan = 30 hari 720
volume campuran = 6566.2399
over design = 20%
volume perancangan = 7879.4878 49560.4858 bbl
278261.4864 2081537.8315 gal
spherical vessel dapat untuk menyimpan dalam rentang kapasitas 1000 - 25000 bbl
dengan rentang tekanan 10 psig untuk kapasitas besar sampai 200 psig untuk kapasitas kecil
jika digunakan 6 tangki, maka kapasitas tiap tangki = 1313.2480 8260.0810 bbl
46376.9144 346922.9719 gal
(5) menentukan dimensi tangki
(a) menentukan diameter tangki
volume bola =
R = (V / ( 4/3* π))^(1/3)
= 6.7945 m
sehingga D = 13.5891 m 44.5830 ft
(b) menentukan tebal dinding shell
(Lloyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, eq. 4.28, pg. 68)
dengan : ts = tebal shell, in
d = inside diameter, in
P = internal pressure, psi
f = allowable working stress, psi
C = corrosion allowance, in
menghitung densitas campuran (Yaws, Chemical Properties Handbook, pg. 185, 1999) :
ρ = A B – (1 – T/Tc )n
kg/m3
m3/jam
jam (asumsi 1 minggu = 7 hari produksi)
m3
m3
ft3
(Lloyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, pg. 4)
m3
ft3
4/3 * π * R3
3
bahan yang dipilih adalah carbon steel SA 285 grade C
allowable stress (f) = 13750 (Lloyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, tab. 13.1, pg. 251)
corrossion allowance (c) = 0.125 in
tekanan tangki dengan over design = 20%
P = 18 atm 264.6 psi
diameter (d) = 13.5891 m 485.3236 in
jadi, ts = 2.4598 in
digunakan tebal shell standar = 2 1/2 in 0.0635 m 0.2083 ft
(c) menentukan tinggi support (tS)
dalam perancangan tangki spherical ini tinggi support dirancang setinggi = 25 ft
7.6201 m
(d) menentukan tinggi tangki
tinggi tangki = D + 2*ts
= 44.9997 ft
= 13.7161 m
Resume
Tangki Penyimpanan Propilen
kode : T-01
fungsi : menyimpan bahan baku propilen untuk produksi selama 1 bulan
waktu penyimpanan : 30 hari
tipe : spherical vessel (tangki berbentuk bola)
jumlah tangki : 6 buah
kondisi operasi : T = 30 °C diameter :
P = 15 atm 44.99965279683 ft
bahan konstruksi : Carbon Steel SA 285 grade C 13.71606095977 m
dimensi tangki : diameter tangki = 44.5830 ft 13.5891 m
tebal shell = 2 1/2 in 0.0635 m support :
tinggi tangki = 44.9997 ft 13.7161 m 2.500173601587 ft
tinggi support = 25 ft 7.6201 m 0.762052913764 m
kapasitas = 8260.0810 bbl 1313.2480
lb/in2
m3
4TANGKI PENYIMPANAN DIISOPROPIL ETER
kode : T-02
fungsi : menyimpan produk diisopropil eter selama 1 bulan
kondisi operasi : T = 30 °C 303.15 K
P = 1 atm 14.7 psia
tujuan : 1. menentukan tipe tangki
2. menentukan bahan konstruksi
3. menentukan kondisi operasi penyimpanan
4. menentukan kapasitas diisopropil eter yang disimpan
5. menentukan dimensi tangki
(1) menentukan tipe tangki
dalam perancangan ini dipilih tipe tangki silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dan bagian atas berbentuk kerucut (conical), dengan alasan :
* tangki mampu menampung dalam kapsitas yang besar dengan konstruksi yang mudah, sehingga lebih ekonomis
* kondisi operasi pada tekanan 1 atm, sehingga bisa digunakan conical roof
(2) menentukan bahan konstruksi
dalam perancangan dipilih bahan konstruksi Carbon Steel SA 283 grade C, karena :
* cocok untuk vessel yang tidak mengandung lethal fluid
* suhu operasi -20 sampai 650 °F
* harga murah dan mudah difabrikasi
5(3) menentukan kondisi operasi penyimpanan
diinginkan produk disimpan pada kondisi dibawah bubble point (pada suhu lingkungan 30 °C) dengan tekanan 1 atm
P = 1 atm T = 68.8032 °C
341.9532 K
komponen A B C D E
diisopropil eter 15.9552 -2.0276E+03 -2.8551E+00 2.7662E-04 -9.9111E-14
isopropil alkohol 38.2363 -3.5513E+03 -1.0031E+01 -3.4740E-11 1.7367E-06
komponen kg/jam kgmol/jam xi Ki yi = Ki * xi
diisopropil eter 581.8026 5.7039 0.9750 1.0111 1.0111 0.9858
isopropil alkohol 8.7778 0.1463 0.0250 0.5689 0.5689 0.0142
total 590.5804 5.8502 1.0000 1.0000
suhu penyimpanan di bawah bubble point, maka campuran dapat disimpan pada fase cair dengan kondisi operasi :
T = 30 °C 303.15 K
P = 1 atm
(4) kapasitas diisopropil eter yang akan disimpan
penyimpanan selama = 30 hari 720
kapasitas diisopropil eter dan impuritas yang akan disimpan selama 30 hari = 425217.9133 kg
937443.9160 lb
ρ = gr/ml
T, Tc = K
komponen %wi A B n Tc ρi ρc
diisopropil eter 0.9851 0.26218 0.26974 0.28571 500.0500 0.7155 0.7049
isopropil alkohol 0.0149 0.26475 0.22475 0.24300 508.3100 0.8767 0.0130
0.7179 gr/ml
densitas campuran = 717.9146 44.8178
volume campuran = 20916.7568 3725.672791927 bbl
592.2966 156468.0080501 gal
over design = 20%
volume perancangan = 25100.1081 4470.807350312 bbl
710.7559 187761.6096601 gal
cek bubble point dengan data tekanan uap Yaws (Chemical Properties Handbook, pg. 109, 1999) :
log Po = A + B/T + C log T + DT + ET2
Po (atm)
jam (asumsi 1 minggu = 7 hari produksi)
menghitung densitas campuran (Yaws, Chemical Properties Handbook, pg. 185, 1999) :
ρ = A B – (1 – T/Tc )n
kg/m3 lb/ft3
ft3
m3
ft3
m3
6(5) menentukan dimensi tangki
(a) menentukan diameter dan tinggi tangki
menentukan perbandingan D dan H, pendekatan yang dipakai :
untuk large clossed tank → harga atap dan dinding = 2 kali harga bagian dasar per unit
biaya pondasi dan harga tanah diabaikan (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, pg. 43)
persamaan umum yang dipakai :
D = 4H (c1/(c2 + c3 + c4 + c5)) (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, eq. 3.9, pg. 42)
c1 = 2.c2 c1 = harga dinding ( shell )
c3 = 2.c2 c2 = harga bagian dasar ( bottom )
c4 = 0 c3 = harga atap ( roof )
c5 = 0 c4 = biaya pondasi
c5 = harga tanah
dengan pendekatan tersebut, persamaan di atas menjadi :
D = 4H (2.c2/(c2 + 2.c2 + 0 + 0))
D = 8H/3
H = 3D/8
volume tangki = π/4 * D^2 * H
25100.1081 = π/4 * D^2 * 3D/8
25100.1081 = 3π/32 * D^3
25100.1081 = 0.2944 * D^3
D^3 = 85265.76000772
D = 44.0141 ft 13.4157 m
H = 16.5053 ft 5.0309 m
D = 45 ft 13.7162 m 540 in
H = 18 ft 5.4865 m
V = 5100 bbl 28768.88116562
814.6440 215205.9032482 gal
jumlah course = 3
jumlah tangki yang dibutuhkan = 0.8766 tangki ≈ 1 tangki standar
ketinggian cairan tiap tangki =V campuran / jumlah tangki
A
= 13.1583 ft 4.011 m
berdasarkan (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, app. E, item 1, pg. 346), ukuran tangki standar yang mendekati hasil perhitungan :
ft3
m3
7
(b) menentukan tebal dinding shell
digunakan 3 buah course
bahan konstruksi yang dipilih : Carbon Steel SA 283 grade C
allowable stress (f) = 12650 (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, tab. 13.1, pg. 251)
corrossion allowance (c) = 0.125 in
effisiensi pengelasan = 80% (double welded butt joint) (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, tab. 13.2, pg. 254)
tebal plate dirumuskan sebagai berikut :
(Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, eq. 3.16, pg. 45)
(Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, eq. 3.17, pg. 46)
sehingga :
dengan :
ts = tebal shell minimum, in
Pin = tekanan dalam tangki, psi
Pin untuk perancangan dengan over design = 20%
Pin = 17.64 psi
D = diameter tangki, in
f = allowable stress, psi
E = efisiensi pengelasan
C = faktor korosi, in
H = tinggi tangki, ft
ρ =
ts = 0.4706 + 0.0083 (H - 1) + 0.125
menghitung tebal shell silinder tiap course
lb/in2
densitas campuran, lb/ft3
course 3
course 1
course 2
6 ft
6 ft
6 ft
H1
H2
H3
8
# course ke-1
H1 = 18 ft 0.7500
ts = 0.7368 in
digunakan tebal shell standard = 3/4 0.7500 in
# course ke-2
H2 = 12 ft
ts = 0.6870 in
digunakan tebal shell standard = 3/4 0.7500 in
# course ke-3
H3 = 6 ft
ts = 0.6372 in
digunakan tebal shell standard = 3/4 0.7500 in
(c) menentukan sudut θ pada atap
direncanakan head berbentuk conical roof dan menggunakan bahan yang sama (Carbon Steel SA 283 grade C)
sin θ = D/(430.ts) (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, eq. 4.6, pg. 64)
dengan : θ = sudut cone roof terhadap horisontal
D = diameter tangki, ft
ts = tebal shell roof support, in
0.7500 in
sin θ = 0.1395
θ = 8.0250 °
α = 90 - θ = 81.9750 °
cos α = 0.1403
(d) menentukan tebal head tangki
persamaan yang digunakan :
(Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, eq. 6.154, pg. 118)
th = 0.4048 in
θ
α
D/2
course 3
course 1
course 2
6 ft
6 ft
6 ft
H1
H2
H3
9dipakai tebal head standard = 7/16 0.4375 in
(e) menentukan tinggi head tangki
H = (D/2).tg θ
H = 3.171 ft 0.966 m
(f) menentukan tinggi total tangki
tinggi total = Ttangki + Thead + t head
= 18 ft + 3.171 ft + 0.0365
= 21.2070 ft 6.4640 m
Resume
Tangki Penyimpanan Diisopropil Eter
kode : T-02
fungsi : menyimpan produk isopropil alkohol selama 1 bulan
waktu penyimpanan : 30 hari
tipe : silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dengan bagian atas kerucut (conical roof)
jumlah tangki : 1 buah
kondisi operasi : T = 30 °C 303.15 K
P = 1 atm 14.7 psia
bahan konstruksi : Carbon Steel SA 283 grade C
dimensi tangki : diameter = 45.0000 ft 13.7160 m
tinggi = 18.0000 ft 5.4864 m
tebal shell : course 1 = 0.7500 in 0.0190 m
course 2 = 0.7500 in 0.0190 m
course 3 = 0.7500 in 0.0190 m
tebal head = 0.4375 in 0.0111 m
tinggi head = 3.1706 ft 0.9664 m
sudut θ = 8.025
tinggi total = 21.2070 ft 6.4639 m
o
10TANGKI PENYIMPANAN ISOPROPIL ALKOHOL
kode : T-03
fungsi : menyimpan produk isopropil alkohol selama 1 bulan
kondisi operasi : T = 30 °C 303.15 K
P = 1 atm 14.7 psia
tujuan : 1. menentukan tipe tangki
2. menentukan bahan konstruksi
3. menentukan kondisi operasi penyimpanan
4. menentukan kapasitas isopropil alkohol yang disimpan
5. menentukan dimensi tangki
(1) menentukan tipe tangki
dalam perancangan ini dipilih tipe tangki silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dan bagian atas berbentuk kerucut (conical), dengan alasan :
* tangki mampu menampung dalam kapsitas yang besar dengan konstruksi yang mudah, sehingga lebih ekonomis
* kondisi operasi pada tekanan 1 atm, sehingga bisa digunakan conical roof
(2) menentukan bahan konstruksi
dalam perancangan dipilih bahan konstruksi Carbon Steel SA 283 grade C, karena :
* cocok untuk vessel yang tidak mengandung lethal fluid
* suhu operasi -20 sampai 650 °F
* harga murah dan mudah difabrikasi
11(3) menentukan kondisi operasi penyimpanan
diinginkan produk disimpan pada kondisi dibawah bubble point (pada suhu lingkungan 30 °C) dengan tekanan 1 atm
P = 1 atm T = 82.4453 °C
355.5953 K
komponen A B C D E
diisopropil eter 15.9552 -2.0276E+03 -2.8551E+00 2.7662E-04 -9.9111E-14
isopropil alkohol 38.2363 -3.5513E+03 -1.0031E+01 -3.4740E-11 1.7367E-06
air 29.8605 -3.1522E+03 -7.3037E+00 2.4247E-09 1.8090E-06
komponen kg/jam kgmol/jam xi Ki yi = Ki * xi
diisopropil eter 49.9049 0.4893 0.0058 1.5400 1.5400 0.0090
isopropil alkohol 5000.0038 83.3334 0.9900 0.9989 0.9989 0.9889
air 6.4081 0.3560 0.0042 0.5158 0.5158 0.0022
total 5056.3168 84.1787 1.0000 1.0000
suhu penyimpanan di bawah bubble point, maka campuran dapat disimpan pada fase cair dengan kondisi operasi :
T = 30 °C 303.15 K
P = 1 atm
(4) kapasitas isopropil alkohol yang akan disimpan
penyimpanan selama = 30 hari 720
kapasitas isopropil alkohol dan impuritas yang akan disimpan selama 30 hari = 3640548.0880 kg
8026025.1258 lb
ρ = gr/ml
T, Tc = K
komponen %wi A B n Tc ρi ρc
diisopropil eter 0.0099 0.26218 0.26974 0.28571 500.0500 0.7155 0.0071
isopropil alkohol 0.9889 0.27999 0.22475 0.24300 508.3100 0.9272 0.9169
air 0.0013 0.34710 0.27400 0.28571 674.1300 1.0339 0.0013
0.9252 gr/ml
cek bubble point dengan data tekanan uap Yaws (Chemical Properties Handbook, pg. 109, 1999) :
log Po = A + B/T + C log T + DT + ET2
Po (atm)
jam (asumsi 1 minggu = 7 hari produksi)
menghitung densitas campuran (Yaws, Chemical Properties Handbook, pg. 185, 1999) :
ρ = A B – (1 – T/Tc )n
12
densitas campuran = 925.2368 57.7605
volume campuran = 138953.4980 24750.26472331 bbl
3934.7249 1039443.031165 gal
over design = 20%
volume perancangan = 166744.1976 29700.31766797 bbl
4721.6699 1247331.637398 gal
direncanakan memakai tangki penyimpanan sebanyak = 3 tangki
jika digunakan 3 tangki, maka kapasitas tiap tangki = 55581.3992 9900.105889323 bbl
1573.8900 415777.212466 gal
(5) menentukan dimensi tangki
(a) menentukan diameter dan tinggi tangki
menentukan perbandingan D dan H, pendekatan yang dipakai :
untuk large clossed tank → harga atap dan dinding = 2 kali harga bagian dasar per unit
biaya pondasi dan harga tanah diabaikan (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, pg. 43)
persamaan umum yang dipakai :
D = 4H (c1/(c2 + c3 + c4 + c5)) (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, eq. 3.9, pg. 42)
c1 = 2.c2 c1 = harga dinding ( shell )
c3 = 2.c2 c2 = harga bagian dasar ( bottom )
c4 = 0 c3 = harga atap ( roof )
c5 = 0 c4 = biaya pondasi
c5 = harga tanah
dengan pendekatan tersebut, persamaan di atas menjadi :
D = 4H (2.c2/(c2 + 2.c2 + 0 + 0))
D = 8H/3
H = 3D/8
volume tangki = π/4 * D^2 * H
55581.3992 = π/4 * D^2 * 3D/8
55581.3992 = 3π/32 * D^3
55581.3992 = 0.2944 * D^3
D^3 = 188811.5471473
D = 57.3689 ft 17.4862 m
H = 21.5133 ft 6.5573 m
kg/m3 lb/ft3
ft3
m3
ft3
m3
ft3
m3
13
D = 60 ft 18.2882 m 720 in
H = 24 ft 7.3153 m
V = 12909 bbl 72819.11509157
2062.0077 544724.1186336 gal
jumlah course = 4
jumlah tangki yang dibutuhkan = 2.3007 tangki ≈ 3 tangki standar
ketinggian cairan tiap tangki =V campuran / jumlah tangki
A
= 16.3899 ft 4.996 m
(b) menentukan tebal dinding shell
digunakan 4 buah course
bahan konstruksi yang dipilih : Carbon Steel SA 283 grade C
allowable stress (f) = 12650 (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, tab. 13.1, pg. 251)
corrossion allowance (c) = 0.125 in
effisiensi pengelasan = 80% (double welded butt joint) (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, tab. 13.2, pg. 254)
tebal plate dirumuskan sebagai berikut :
(Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, eq. 3.16, pg. 45)
(Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, eq. 3.17, pg. 46)
sehingga :
dengan :
ts = tebal shell minimum, in
Pin = tekanan dalam tangki, psi
Pin untuk perancangan dengan over design = 20%
Pin = 17.64 psi
D = diameter tangki, in
f = allowable stress, psi
E = efisiensi pengelasan
C = faktor korosi, in
H = tinggi tangki, ft
berdasarkan (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, app. E, item 1, pg. 346), ukuran tangki standar yang mendekati hasil perhitungan :
ft3
m3
lb/in2
14ρ =
ts = 0.6275 + 0.0143 (H - 1) + 0.125
menghitung tebal shell silinder tiap course
# course ke-1
H1 = 24 ft
ts = 1.0807 in
digunakan tebal shell standard = 1 1/8 1.1250 in
# course ke-2
H2 = 18 ft
ts = 0.9951 in
digunakan tebal shell standard = 1 1.0000 in
# course ke-3
H3 = 12 ft
ts = 0.9095 in
digunakan tebal shell standard = 8/9 0.9375 in
# course ke-4
H4 = 6 ft
ts = 0.8239 in
digunakan tebal shell standard = 7/8 0.8750 in
densitas campuran, lb/ft3
course 3
course 1
course 2
6 ft
6 ft
6 ft
H1
H2
H3
course 46 ft
H4
15
(c) menentukan sudut θ pada atap
direncanakan head berbentuk conical roof dan menggunakan bahan yang sama (Carbon Steel SA 283 grade C)
sin θ = D/(430.ts) (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, eq. 4.6, pg. 64)
dengan : θ = sudut cone roof terhadap horisontal
D = diameter tangki, ft
ts = tebal shell roof support, in
1.1250 in
sin θ = 0.1240
θ = 7.1284 °
α = 90 - θ = 82.8716 °
cos α = 0.1248
(d) menentukan tebal head tangki
persamaan yang digunakan :
(Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, eq. 6.154, pg. 118)
th = 0.5444 in
dipakai tebal head standard = 5/8 0.6250 in
(e) menentukan tinggi head tangki
H = (D/2).tg θ
H = 3.750 ft 1.143 m
(f) menentukan tinggi total tangki
tinggi total = Ttangki + Thead + t head
= 24 ft + 3.750 ft + 0.0521
= 27.8020 ft 8.4741 m
θ
α
D/2
16
Resume
Tangki Penyimpanan Isopropil Alkohol
kode : T-03
fungsi : menyimpan produk isopropil alkohol selama 1 bulan
waktu penyimpanan : 30 hari
tipe : silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dengan bagian atas kerucut (conical roof)
jumlah tangki : 3 buah
kondisi operasi : T = 30 °C 303.15 K
P = 1 atm 14.7 psia
bahan konstruksi : Carbon Steel SA 283 grade C
dimensi tangki : diameter = 60.0000 ft 18.2880 m
tinggi = 24.0000 ft 7.3152 m
tebal shell : course 1 = 1.1250 in 0.0286 m
course 2 = 1.0000 in 0.0254 m
course 3 = 0.9375 in 0.0238 m
course 4 = 0.8750 in 0.0222 m
tebal head = 0.6250 in 0.0159 m
tinggi head = 3.7499 ft 1.1430 m
sudut θ = 7.128
tinggi total = 27.8020 ft 8.4740 m
o
top related