appendix

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Waktu operasi : 300 hari / tahun ; 24 jam / hari

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan operasi : kilogram (kg)

Bahan baku : - Propilen (C3H6)

- Udara (N2 dan O2)

- Steam (H2O)

Komposisi umpan : Propilen: udara : steam = 1:7: 0.746

Produk akhir : Asam Akrilat (C3H4O2)

Kapasitas Produksi : 13889 kg/jam = 100.000 ton/tahun

LA.1 Splitter (SP-101)

Neraca Massa Komponen:

Basis: N1propilen = 245,922 kmol/jam

F5 oksigen = 461,505 kmol/jam = 14768,18036 kg/jam.

F5 nitrogen =1736,1403 kmol/jam = 48611,927 kg/jam.

F6oksigen = (7 x N1

propilen) 0,29 = 361,5056 kmol/jam

= 11568,18036 kg/jam

F6nitrogen = (7 × N1

propilen × 0,79) = 1359,9498 kmol/jam

= 38078,5937 kg/jam

F7 oksigen = F5

oksigen – F7 oksigen

F7oksigen = (14768,18036 - 11568,18036) kg/jam.

= 3200 kg/jam

F7 nitrogen = F5

nitrogen – F7 nitrogen

Universitas Sumatera Utara

F7 nitrogen = (48611,927 - 75213,4007)kg/jam = 10533,333 kg/jam

LA.2 Mixing Point I (M-101)

Bahan baku berupa propilen, udara, dan steam harus dicampur terlebih dahulu

pada M-101 sebelum diumpankan ke dalam reaktor dengan perbandingan 1:7 :

0.746 (freepatents, 2006)

Mixing Point I(M-101)

Udara, OksigenNitrogen

OksigenNitrogenPropilenSteam

Propilen

3 8

2

Steam

6

Basis umpan bahan baku : N1 propilen = 245,922 mol

Neraca Massa Komponen :

F8propilen = F9

propilen = F2propilen= F1

propilen = 10328,7324 kg/jam

F8oksigen = F9

oksigen = F6oksigen = 11568,18036 kg/jam

F8nitrogen = F9

nitrogen = F6 nitrogen = 38078,5937 kg/jam

F8 steam = F9

steam= F3 steam = (0,746 × N1

propilen) 18 = 3303,0943 kg/jam.

Neraca Massa Total :

F2 + F3 + F6 = F8

F8 = (F8oksigen + F8

nitrogen + F8

propilen + F8

steam)

=(10328,7324 + 11568,18036 +38078,5937 + 3303,0943) kg/jam

= 63278,6008 kg/jam

F2 + F3 + F6 = (10328,7324 + 3303,0943 + 4946,774)kg/jam = 63278,6008 kg/jam

LA.3 Reaktor Oksidasi (R-101)

Dalam reaktor ini terjadi 3 reaksi oksidasi menghasilkan akrolein, air, asam

akrilat, asam asetat, dan karbondioksida.


R 1 : C3H6 + O2 C3H4O + H2O

R 2 : C3H6+3/2O2 C3 H4 O2 + H2O

R 3 : C3H6+5/2 O2 C2 H4 O2+ CO2 + H2O

Konversi propilen overall = 100 %

Konversi membentuk akrolein = 70 %

Konversi membentuk asam akrilat = 11 %

Konversi membentuk asam asetat = 13 %

Basis = F9propilen = 10328,7324 kg/jam

N propilen = kmolkmolkg

kg

propilenMr

propilenmassa922,245

/42

10328,7324

r1 = konversi × N propilen = 0,7 × 245,922 = 172,1455 kmol/jam



Reaksi yang terjadi di dalam reaktor :

R 1 C3H6 (g) + O2(g) → C3H4O(g) + H2O(g)

M 245,922 361,5056 - -

B 172,1455 172,1455 172,1455 172,1455

S 73,7767 189,3601 172,1455 172,1455

R 2 C3H6 (g) + 3/2O2(g) → C3 H4 O2(g) + H2O(g)

M 73,7767 189,3601 - -

B 27,0514 40,577 27,0514 27,0514

S 46,7252 148,7829 27,0514 27,0514


R 3 C3H6 (g) + 5/2O2(g) → C2 H4 O2 (g)+ CO2(g) + H2O(g)

M 46,7252 162,3087 - -

B 46,7252 116,813 46,7252 46,7252 46,7252

S 0 31,9699 46,7252 46,7252 46,7252

Dimana :

M = jumlah mol senyawa mula-mula (kmol)

B = jumlah mol senyawa yang bereaksi (kmol)

S = jumlah mol senyawa sisa setelah reaksi selesai (kmol)


F10akrolein = N10

akrolein Mr = 172,1455 × 56 = 9640,1502 kg/jam

F10asam akrilat = N10

asam akrilat × Mr = 267,051 × 72 = 1947,7038 kg/jam

F10asam asetat= N10

asam asetat × Mr = 46,7252 × 60 = 2803,513 kg/jam

F10 karbondioksida = N10

karbondioksida × Mr = 46,7252 × 44 = 2055,9096 kg/jam

F10air = F10

air (R1) + F10air (R2) + F10

air(R3)

F10air = (N 10

air(R1) + N 10air(R2) + N 10

air(R3) + N10steam) Mr

F10air = (172,1455+ 27,0514+ + 46,7252 + 183,50524)× 18 = 7729,6939 kg/jam

F10oksigen = N 10

oksigen × Mr = 31,9699 × 32 = 1023,0363 kg/jam


F10 = (F9 propilen + F9

oksigen+ F9

nitrogen+ F9 steam)

F10 = (10328,7324 + 11568,18036 + 38078,5937 + 3303,0943)= 63278,6008 kg/jam

F10 = (F10 akrolein + F10

asam akrilat+ F10

asam asetat + F10 karbondioksida + F10

air + F10 nitrogen+

F10 oksigen )

F10 = (9640,1502 + 1947,7038 + 2803,513 + 2055,9096 + 7729,6939 +

38078,5937+1023,0363)

= 63278,6008 kg/jam


LA.4 Knock Out Drum I (SP-101)

Berfungsi untuk memisahkan komponen berdasarkan parameter dan

fraksi split yang diinginkan. Pada dasarnya, sebelum memasuki separator stream

sudah terdiri dari dua fase, tetapi pada keadaan saturatednya, maka setiap

komponen dapat dipisahkan semuanya atau hanya sebagian saja.


F14 oksigen = F

15 oksigen = 1023,0363 kg/jam

F14 nitrogen = F15

nitrogen = 38078,5937 kg/jam

F14karbondioksida = F

15karbondioksida = 2055,9096 kg/jam

F14 akrolein = F

16 akrolein = 9640,1502 kg/jam

F14 air = F

16 air = 7729,6939 kg/jam

F14 asam akrilat = F

16 asam akrilat = 1947,7038 kg/jam

F14asam

asetat = F

15asam

asetat = 2803,513 kg/jam


F14 = F15 + F16

F14 = (F14 oksigen +F14

nitrogen+ F14

karbondioksida +F14 akrolein +F14

air+F14 asam akrilat +F14

asam asetat)

F14 = 6328,60008 kg/jam

F15 = F15 oksigen + F15

nitrogen + F15karbondioksida = 41157,5396 kg/jam

F16 = F16asam

asetat + F16

asam akrilat + F16 air + F16

akrolein = 22121,06117 kg/jam

F16 + F16 = 41157,5396 +22121,06117 = 6328,60008 kg/jam


LA.5 Mixing Point II (M-102)

Produk dari reaktor I dicampur terlebih dahulu dengan udara pada M-102

sebelum diumpankan ke R-102.


F18akrolein = F17

akrolein =F10akrolein = 9640,1502 kg/jam

F18asam akrilat = F17

asam akrilat =F10asam akrilat = 1947,7038 kg/jam

F18asam asetat = F17

asam asetat = F10asam asetat = 2803,513 kg/jam

F18air = F17

air = 7729,6939 kg/jam

F18oksigen = 3200 kg/jam

F18nitrogen = 10533,33 kg/jam


F17 + F7 = F18

F18 = F18akrolein + F

18asam akrilat + F

18asam asetat + F

18air + F18

oksigen + F18nitrogen

F18 = (7729,6939 + 2803,5 + 1947,7038 + 9640,1502 + ) kg/jam

F18 = 35854,39451 kg/jam

F17 = F16 = 22121,06117 kg/jam

F7 = F18oksigen + F18

nitrogen = (3200 + 10533,33) kg/jam = 13733,33 kg/jam

F17 + F7 = (22121,06117 + 13733,33 ) kg/jam = 35854,39451 kg/jam


LA.6 Reaktor Oksidasi II (R-102)

R 1 : C3H4O + ½ O2 C3H4O2

R 2 : C3H4O +3/2O2 C2 H4O2+ CO2

Konversi akrolein overall = 100 %

Konversi membentuk asam akrilat = 97,5 %

Konversi membentuk asam asetat = 2,5 %

Basis = F19akrolein = 9640,1502 kg/jam

N akrolein = kmolkmolkg

kg

akroleinMr

akroleinmassa145,172

/42

9640,1502

r1 = konversi × N akrolein = 0,975 × 172,1455 = 167,8419 kmol/jam

r2 = konversi × N akrolein = 0,025 × 172,1455 = 4,303 kmol/jam

Reaksi yang terjadi di dalam reaktor :

R 1 C3H4O (g) + 1/2O2(g) → C3H4O2(g)

M 172,1455 100 - -

B 167,8419 83,921 167,8419

S 4,3036 16,079 167,8419

R 2 C3H4O (g) + 3/2O2(g) → C2 H4 O2 (g)+ CO2(g)

M 4,3036 16,079 - -

B 4,3036 6,4554 4,3036 4,3036

S - 9,6235 4,3036 4,3036


Dimana :

M = jumlah mol senyawa mula-mula (kmol)

B = jumlah mol senyawa yang bereaksi (kmol)

S = jumlah mol senyawa sisa setelah reaksi selesai (kmol)


F19akrolein = F18

akrolein N10

akrolein = 9640,1502 kg/jam

F19asam akrilat = F18

asam akrilat = 1947,7038 kg/jam

F19asam asetat= F18

asam asetat = 2803,513 kg/jam

F19air = F20

air = F18air = 7729,6939 kg/jam

F19oksigen = F18

oksigen = 3200 kg/jam

F19nitrogen = F20

nitrogen = F18nitrogen = 10533,33 kg/jam

F20asam akrilat = N20

asam akrilat × Mr = 194,8933 × 72 = 14032,32 kg/jam

F20asam asetat = N20

asam asetat × Mr = 51,0289 × 60 = 3061,731 kg/jam

F20air =7729,6939 kg/jam

F20 karbondioksida = N20

karbondioksida × Mr = 4,3036 × 44 = 189,3600 kg/jam

F20oksigen = N20

oksigen × Mr = 9,6236 × 32 = 307,9549 kg/jam

F20nitrogen = 10533,33 kg/jam


F19 = (F19 akrolein + F19

asam akrilat+ F19

asam asetat + F19

air + F19 nitrogen+ F19

oksigen )

F19 = (9640,1502 + 1947,7038 + 2803,513 + 7729,6939 + 3200 + 10533,33) kg/jam

= 35854,39451 kg/jam

F20 = ( F20 asam akrilat+ F

20asam

asetat + F20

air + F20 nitrogen+ F20

oksigen + F20 karbondioksida )

= (14032,32 + 3061,731 + 7729,6939 + 10533,33 + 307,9549 + 189,3600) kg/jam

= 35854,39451 kg/jam


LA.7 Knock Out Drum II (SP-102)

Berfungsi untuk memisahkan komponen berdasarkan parameter dan

fraksi split yang diinginkan. Pada dasarnya, sebelum memasuki separator stream

sudah terdiri dari dua fase, tetapi pada keadaan saturatednya, maka setiap

komponen dapat dipisahkan semuanya atau hanya sebagian saja.


F21 oksigen = F

22 oksigen = F

19oksigen = 307,9549 kg/jam

F21 nitrogen = F22

nitrogen = F19nitrogen = 10533,33 kg/jam

F21karbondioksida = F

22karbondioksida = F

19 karbondioksida = 189,3600kg/jam

F21 air = F

23 air = F19

air = 7729,6939 kg/jam

F21 asam akrilat = F

23 asam akrilat = F19

asam akrilat = 14032,32 kg/jam

F21asam

asetat = F

23asam

asetat = F19

asam asetat = 3061,731 kg/jam


F21 = F22 + F23

F21 = (F21 oksigen +F21

nitrogen+ F21

karbondioksida +F21 air+F21

asam akrilat +F21asam

asetat)

F21 = 35854,39451 kg/jam

F22 = F22 oksigen + F

22 nitrogen + F22

karbondioksida

= (307,9549 + 10533,33 + 189,3600) kg/jam = 11030,6483 kg/jam

F23 = (F23 air + F23

asam akrilat + F23asam

asetat)

F23 = (7729,6939 +14032,32 + 3061,731) kg/jam

= 24823,7462 kg/jam

F22 + F23 = (11030,6483 + 24823,7462) kg/jam = 35854,39451 kg/jam


LA.8 Kolom Destilasi (D-101)

Fungsi : Untuk memisahkan C3H4O2 (asam akrilat) dari C2H4O2 (asam asetat)

dan air (H2O) berdasarkan perbedaan titik didih.

Dimana :

Titik didih senyawa pada keadaan tekanan 1 atm (101, 325 kPa ; 760 mmHg)

Asam Akrilat (C3H4O2) : 141oC

Air (H2O) : 100oC

Asam Asetat (C2H4O2) : 118,1oC

Analisa derajat kebebasan adalah :

Banyaknya :

- variabel alur 8

- persamaan neraca TTSL (3 komponen) 3

- alur yang terspesifikasi 2

- hubungan pembantu 3

-8

Derajat kebebasan 0

Maka neraca massa pada destilasi (D-101)

Penentuan Titik Didih Umpan

Titik didih umpan masuk ke kolom destilasi

Trial T = 117,85oC = 391,0 K

Asumsi : Tekanan (P) = 1 atm = 101,325 kPa (Perry, 1997)

Tekanan uap masing – masing komponen, dapat dihitung dengan persamaan Antoine

Asam Akrilat Asam Asetat Air


Asam Akrilat Asam Asetat

Fo ET+DlnT+C+T

B+A=(kPa) Pln


Keterangan :

Po = tekanan uap murni komponen (kPa)

A,B,C,D,E = konstanta Antoine

T = temperatur (K)

Tabel LA.1 Konstanta Antoine Komponen

Komponen Konstanta Antoine

A B C D E F

Air

Asam Asetat

Asam Akrilat

75,64

53,27

46,75

-7,25E+03

-6,30E+03

-6,58E+03

0

0

0

-7,30E+00

-4,29E+00

-3,22E+00

4,16E-06

8,88E-18

5,22E-07

2,00E+00

6,00E+00

6,00E+00

(Perry, 1997)

Diasumsikan cairan ideal, sehingga mengikuti hukum Roult Dalton

(Smith, 2001)

Ditrial T sehingga ∑yi = 1

Tabel LA.2 Trial Titik Didih Umpan Kolom Destilasi

Komponen Fi,

kmol/jam

Xi ln Po Po, kPa yi

H2O

C2H4O2 (LK)

C3H4O2 (HK)

428,9508

51,0289

194,8367

0,6357

0,0756

0,2887

11,2272

10,4387

9,5144

75,1470

34,1292

13,5541

0,2643

0,0692

0,6657

Σ 674,8164 1,0000 0,9993≈1

Dipilih Light Key Component = C2H4O2

Dipilih Heavy Key Component = C3H4O2

Karena ∑yi = 1 maka titik didih umpan adalah 117,85oC

Tumpan = 117,85oC = 391,0 K

Penentuan titik embun dan titik gelembung bottom

iit

o

i

oi.ti

k.x=xP

P=y

P x= .Py


Tabel LA.3 Laju Alir Setiap Alur

Komponen

Umpan Destilat Bottom

kg/jam kmol/

jam

kg/jam kmol/

jam

kg/jam kmol/

jam

H2O 7729,6939 428,9508 7729,6939 428,9508 0,0000 0,0000 C2H4O2 3061,7314 51,0289 3031,1141 50,7737 15,3087 0,2551 C3H4O2 14032,00 194,8367 140,2825 1,9489 13891,68 192,8884

∑ 24823,4254 674,8164 10901,0905 481,6734 13906,9887 193,1951

Penentuan Titik Embun Destilat dan Titik Gelembung Bottom

Penentuan titik embun destilat

T = 94oC = 372,0 K

Asumsi : Tekanan (P) = 0,9 atm = 91,32 kPa

Tabel LA.4 Trial Titik Embun Destilat Kolom Destilasi

Harga Kc perhitungan ≈ harga Kc pada 94oC (dew point)

Penentuan titik gelembung bottom (bubble point)

T = 144,75oC = 387 K

Asumsi : Tekanan (P) = 1,1 atm = 112,3250 kP

Komponen Di,

kmol/jam Yi Pi

o K=Pio/Pt α yi/α xi

H2O

C2H4O2

428,9508

50,5186

0.8936

0.1062

4385.1864

9.9265

48.0200

0.1087

1072,114

2,4269

0.0008

0.0438

0,0186

LK 0.9769

HK C3H4O2 1,9489 0.0002 4,0902 0,0448 1,000 0.0002 0.0045

481,6743 1,0000 0,0448 1,0000


Tabel LA.5 Trial Titik Gelembung Bottom Kolom Destilasi

Kc = 1/∑ αxi = 1/1,0018 = 0,9999

Harga Kc perhitungan ≈ harga Kc pada 144,75oC (bubble point)

Cek Pemilihan LK dan HK

Dicek apakah komponen terdistribusi atau tidak dengan persamaan Shiras

(Walas, 1988)

Dengan :

DK = nilai yang menunjukkan komponen terdistribusi atau tidak

αi = relative volatility komponen i terhadap komponen heavy key

αlk = relative volatility komponen light key terhadap komponen heavy key

XlkD = fraksi mol komponen light key di distilat

XlkF = fraksi mol komponen light key di umpan

D = jumlah distilat, kmol/jam

F = jumlah umpan, kmol/jam

XhkD = fraksi mol komponen heavy key di distilat

XhkF = fraksi mol komponen heavy key di umpan

Ki = koefisien aktivitas komponen i

Khk = koefisien aktivitas komponen heavy key

engan batasan DK untuk komponen terdistribusi adalah 0,01 < DK < 0,99 dan tidak

terdistribusi apabila DK < -0,01 atau DK > 1,01

XlkD. D = 51,1573 ZlkF. F = 51,0289

XhkD. D = 0,0963 ZhkF. F = 194,8889

Komponen Bi,

kmol/ Jam

xi Pio

K=Pio/

Pt αixi Α yi

Lk C2H4O2 0,255` 1E-04 215,327 1,9170 0,0002 1,9172 0.0002 Hk C3H4O2 192.94 0,999 112,313 0,9999 0,9999 1,0000 0.9998

193.398 1,000

1,0001 1,0000

21

lk

ilk

lk

i .1-α

-α.

1-α

1-α

FF

FZ

DX

FZ

DXDK

hkF

hkD

lkF

lkD


Tabel LA.6 Cek Pemilihan LK dan HK

Komponen Zi αD αB Αavg F1 F2 DK

H2O 0,6356 1072,11 0,0000 32,7432 29,3484 -0,0140 29,3344

C2H4O2 0,0756 2,4269 1,9172 2,0842 1,0024 0,0000 1,0024

C3H4O2 0,2888 1,0000 1,0000 1,4142 0,3830 0,0003 0,3833

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

LA.9 Kondensor (CD-01)

Untuk menurunkan temperatur destilat yang berasal dari kolom destilasi serta

mengubah fasanya menjadi cair.


Banyaknya :

- variabel alur 9




-9

Derajat kebebasan 0

Maka neraca massa pada kondensor (CD-01)

Mengitung laju refluks destilat (R) :

Laju refluks destilat dihitung menggunakan metode Underwood :

(Geankoplis, 1997)

∑ q-1=θ-α

Xα

i

Fii

∑ 1+Rm=θ-α

Xα

i

Dii


Karena umpan dimasukkan di kondensor adalah zat cair jenuh, maka q = 1 sehingga

Dengan cara trial dan eror didapat θ

Trial θ = 1,17648

Tabel LA.7 Omega Poin Destilasi

Komponen XiF αi

XiD

H2O 0.6356 32,7432 0,6718 0,8936 0,9445

C2H4O2 0.0756 2,0842 0,4933 0,1062 0,6928

C3H4O2 0.2888 1,4142 -1,1650 0,0002 -0,0008

Total 1,0000 0,0001 1,0000 1,6373

Maka: Rm + 1 = 1,6373

Rm = 0,6373

RD = 1,5 x Rm (Geankoplis, 1997)

RD = 1,5 x 0,6373= 0,9560

Refluks Destilat :

LD = RD x D (McCabe, 1999)

LD = 0,9560x 481,6734 kmol/jam

LD = 460,4788 kmol/jam

VD = LD + D

VD = 460,4788 kmol/jam + 481,6734 kmol/jam

VD = 942,1522 kmol/jam

Komposisi komponen keluar kondensor sebagai destilat :

Alur 30 (D)

∑ 0-

X

i

i

Fi

∑-

X

i

i

Fi ∑

-

X

i

i

Di


Tabel LA.8 Komposisi Komponen Destilat

Komponen BM kmol/jam fr mol

H2O 18,02 428,9508 0,8936

C2H4O2 60 50,7737 0,1062

C3H4O2 72 1,9489 0,0002

∑ 481,6734 1,0000

Komposisi

H2O : X30H2O = XVd H2O = XLd H2O = 0,89036

C2H4O2 : X30C2H4O2 = XVd C2H4O2 = XLd C2H4O2 = 0,1062


Alur 28 (VD)

Total : N28 = N29 + N30 = 942,1522 kmol/jam

N28 H2O = 0,89036 x 942,1522 kmol/jam

= 841,9072 kmol/jam

N28 C2H4O2 = 0,1062 x 942,1522 kmol/jam

= 100,0566 kmol/jam

N28 C3H4O2 = 0,0002 x 942,1522 kmol/jam

= 0,1884 kmol/jam

Alur 29 (LD)

Total : N29 = N28 – N30 = 460,4788 kmol/jam

N29 H2O = 0,89036 x 460,4788 kmol/jam

= 411,4838 kmol/jam

N29 C2H4O2 = 0,1062 x 460,4788 kmol/jam

= 48,9028 kmol/jam

N29 C3H4O2 = 0,0002 x 460,4788 kmol/jam

= 0,0921 kmol/jam


Tabel LA.9 Neraca Massa Kondensor (CD-01)

Komponen

VD LD D

kg/jam kmol/

jam kg/jam

kmol/

jam kg/jam

kmol/

jam

H2O 15154,3298 841,9072 7406,7090 411,4838 7729,6939 428,9508

C2H4O2 6003,3938 100,0566 2934,1707 48,9028 3046,4228 50,773

C3H4O2 13,5670 0,1884 6,6309 0,0921 140,32 1,949

∑ 21171,2906 942,1522 10347,5106 460,4788 10916,4367 481,6734

LA.10 Reboiler (RB-01)

Untuk menaikkan temperatur campuran sampai ke titik didihnya sebelum

dimasukkan ke kolom destilasi.


Banyaknya :

- variabel alur 6




-6

Derajat kebebasan 0

Maka neraca massa pada reboiler (RB-01) :

Berdasarkan Geankoplis (1997), untuk kondisi umpan masuk dalam keadaan bubble

point (cair jenuh) sehingga q = 1

VD = VB + (1-q) F

VD = VB = 942,1522 kmol/jam

LB = VB + B


LB = 942,1522 kmol/jam + 193,1951 kmol/jam

LB = 1135,3473 kmol/jam

Alur 34 (B)

Tabel LA.10 Komposisi Komponen Bottom


C2H4O2 60 0,2551 0,0001

C3H4O2 72 192,94 0,9999

∑ 193,1951 1,0000

Komposisi :

C2H4O2 : X34 C2H4O2 = XVb C2H4O2 = XLb C2H4O = 0,0001

C3H4O2 : X34C3H4O2 = XVb C3H4O2 = XLb C3H4O2 = 0,9999

Alur 32 (LB)


N32 C2H4O2 = 0,0001 x 1135,3473 kmol/jam

= 0,1135 kmol/jam

N32 C3H4O2 = 0,9999 x 1135,3473 kmol/jam

= 1135,233 kg/jam

Alur 33 (VB)


N33C2H4O2 = 0,0001 x 942,0580 kmol/jam

= 0,0942 kmol/jam

N33C3H4O2 = 0,9999 x 942,0580 kmol/jam

= 942,1522 kmol/jam


Tabel LA.11 Neraca Massa Reboiler (RB-01)

Komponen

VB LB B

kg/jam kmol/

jam kg/jam

kmol/

jam kg/jam

kmol/

jam

C2H4O2 5,6529 0,0942 6,8121 0,1135 15,3087 0,2551

C3H4O2 67828,1751 942,0580 81736,8345 1135,233 13891,96 192,94

∑ 67833,8280 942.1522 81743,6466 1135,347 13906,9887 193,1951

LA.11 Kolom Destilasi II (D-102)

Fungsi : Untuk memisahkan C2H4O2 (asam asetat) dari C3H4O2 (asam akrilat)

dan air (H2O) berdasarkan perbedaan titik didih.

Dimana :

Titik didih senyawa pada keadaan tekanan 1 atm (101, 325 kPa ; 760 mmHg)

Asam Akrilat (C3H4O2) : 141oC

Air (H2O) : 100oC

Asam Asetat (C2H4O2) : 118,1oC


Banyaknya :

- variabel alur 8








-8

Derajat kebebasan 0

Maka neraca massa pada destilasi (MD-01)

Penentuan Titik Didih Umpan

Titik didih umpan masuk ke kolom destilasi

Trial T = 95,2 oC = 368,35 K


Tekanan uap masing – masing komponen, dapat dihitung dengan persamaan Antoine

(Perry, 1997)

Keterangan :

Po = tekanan uap murni komponen (kPa)

A,B,C,D,E = konstanta Antoine

T = temperatur (K)

Tabel LA.12 Konstanta Antoine Komponen

Komponen Konstanta Antoine

A B C D E F

Air

Asam Asetat

Asam Akrilat

75,64

53,27

46,75

-7,25E+03

-6,30E+03

-6,58E+03

0

0

0

-7,30E+00

-4,29E+00

-3,22E+00

4,16E-06

8,88E-18

5,22E-07

2,00E+00

6,00E+00

6,00E+00

(Perry, 1997)

Diasumsikan cairan ideal, sehingga mengikuti hukum Roult Dalton

(Smith, 2001)

Ditrial T sehingga ∑yi = 1

Fo ET+DlnT+C+T

B+A=(kPa) Pln

iit

o

i

oi.ti

k.x=xP

P=y

P x= .Py


Tabel LA.13 Trial Titik Didih Umpan Kolom Destilasi

Komponen Fi,

kmol/jam

Xi ln Po Po, kPa yi

H2O (LK)

C2H4O2 (HK)

C3H4O2

429,4274

50,7737

1,9489

0,7905

0,1053

0,0040

11,5137

10,9317

10,0060

100,0747

55,9228

22,1596

0,8121

0,1718

0,0166

Σ 482,150 1,0000 1,0006≈1

Dipilih Light Key Component = H2O

Dipilih Heavy Key Component = C2H4O2

Karena ∑yi = 1 maka titik didih umpan adalah 99,67 oC

Tumpan = 99,67oC = 372,82 K

Penentuan titik embun dan titik gelembung bottom

Tabel LA.14 Laju Alir Setiap Alur

Komponen

Umpan Destilat Bottom

kg/jam kmol/

jam

kg/jam kmol/

jam

kg/jam kmol/

jam

C3H4O2 7729,6939 1,9489 140,3200 1,9489 0,0000 0,0000

H2O 3046,4228 429,4274 7691,0455 427,2803 38,6485 2,1471

C2H4O2 140,3200 50,7737 30,4642 0,5077 3015,9585 50,2660

∑ 10916,4367 482,1500 7861,8297 429,7369 3054,6070 52,4131

Penentuan Titik Embun Destilat dan Titik Gelembung Bottom

Penentuan titik embun destilat

T = 94,33oC = 367,48 K



Tabel LA.15 Trial Titik Embun Destilat Kolom Destilasi

Harga Kc perhitungan ≈ harga Kc pada 94,33oC (dew point)

Penentuan titik gelembung bottom (bubble point)

T = 116,85oC = 390 K

Asumsi : Tekanan (P) = 1 atm = 101,350 kPa

Tabel LA.16 Trial Titik Gelembung Bottom Kolom Destilasi

Kc = 1/∑ αxi = 1/1,0018 = 0,9670

Harga Kc perhitungan ≈ harga Kc pada 116,85oC (bubble point)

Cek Pemilihan LK dan HK

Dicek apakah komponen terdistribusi atau tidak dengan persamaan Shiras

(Walas, 1988)

Komponen Di,

kmol/jam Yi Pi

o K=Pio/Pt α yi/α xi

C3H4O2

H2O

1,9489

427,2803

0,0045

0,9943

19,2700

82,427

0,2375

1,0157

0,4149

1,7747

0,0109

0,5602

0,0191

LK 0,9788

HK C2H4O2 0,5077 0,0012 46,4454 0,5723 1,000 0,0012 0,0021

429,7369 1,0000 0,5724 1,0000

Komponen Bi,

kmol/ Jam

xi Pio

K=Pio/

Pt αixi Α yi

Lk H2O 2,1471 0,041 179,302 1,7691 0,0751 1,8339 0,0726

Hk C2H4O2 50,2660 0,959 97,7729 0,9647 0,9590 1,0000 0,9274

52,4131 1,000

1,0342 1,0000

21

lk

ilk

lk

i .1-α

-α.

1-α

1-α

FF

FZ

DX

FZ

DXDK

hkF

hkD

lkF

lkD


Dengan :

DK = nilai yang menunjukkan komponen terdistribusi atau tidak

αi = relative volatility komponen i terhadap komponen heavy key

αlk = relative volatility komponen light key terhadap komponen heavy key

XlkD = fraksi mol komponen light key di distilat

XlkF = fraksi mol komponen light key di umpan

D = jumlah distilat, kmol/jam

F = jumlah umpan, kmol/jam

XhkD = fraksi mol komponen heavy key di distilat

XhkF = fraksi mol komponen heavy key di umpan

Ki = koefisien aktivitas komponen i

Khk = koefisien aktivitas komponen heavy key

engan batasan DK untuk komponen terdistribusi adalah 0,01 < DK < 0,99 dan tidak

terdistribusi apabila DK < -0,01 atau DK > 1,01

XlkD. D = 427,2803 ZlkF. F = 429,4274

XhkD. D = 0,5077 ZhkF. F = 50,7737

Tabel LA.17 Cek Pemilihan LK dan HK

Komponen Zi αD αB Αavg F1 F2 DK

C3H4O2 0,0040 0,4149 0,0000 0,2074 -0,9805 0,0199 -0,9606

H2O 0,8907 1,7747 1,8339 1,8043 0,9950 0,0000 0,9950

C2H4O2 0,1053 1,0000 1,0000 1,0000 0,0000 0,0100 0,0100

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

LA.12 Kondensor (CD-02)

Untuk menurunkan temperatur destilat yang berasal dari kolom destilasi serta

mengubah fasanya menjadi cair.



Banyaknya :

- variabel alur 9




-9

Derajat kebebasan 0

Maka neraca massa pada kondensor (CD-01)

Mengitung laju refluks destilat (R) :

Laju refluks destilat dihitung menggunakan metode Underwood :

(Geankoplis, 1997)

Karena umpan dimasukkan di kondensor adalah zat cair jenuh, maka q = 1 sehingga

Dengan cara trial dan eror didapat θ

Trial θ = 1,0495

Tabel LA.18 Omega Poin Destilasi

Komponen XiF αi

XiD

H2O 0,0040 0,2074 -0,0010 0,0045 -0,0011

C2H4O2 0,8907 1,8043 2,1290 0,9943 2,3768

C3H4O2 0,1053 1,0000 -2,1280 0,0012 -0,0239

Total 1,0000 0,0001 1,0000 2,3756

Maka: Rm + 1 = 2,3756

Rm = 1,3756

RD = 1,5 x Rm (Geankoplis, 1997)

RD = 1,5 x 1,3756 = 2,0634

∑ q-1=θ-α

Xα

i

Fii

∑ 1+Rm=θ-α

Xα

i

Dii

∑ 0-

X

i

i

Fi

∑-

X

i

i

Fi ∑

-

X

i

i

Di


Refluks Destilat :

LD = RD x D (McCabe, 1999)

LD = 2,0634x 429,7369 kmol/jam

LD = 886,7405 kmol/jam

VD = LD + D

VD = 886,7405 kmol/jam + 429,7369 kmol/jam

VD = 1316,477 kmol/jam

Komposisi komponen keluar kondensor sebagai destilat :

Alur 37 (D)

Tabel LA.19 Komposisi Komponen Destilat


H2O 18,02 427,2803 0,9943

C2H4O2 60 0,5077 0,0012

C3H4O2 72 1,9489 0,0045

∑ 429,7369 1,0000

Komposisi

H2O : X30H2O = XVd H2O = XLd H2O = 0,9943



Alur 35 (VD)


N35 H2O = 0,9943 x 1316,477 kmol/jam

= 1308,9516 kmol/jam

N35 C2H4O2 = 0,0012 x 1316,477 kmol/jam

= 1,5554 kmol/jam

N35 C3H4O2 = 0,0045 x 1316,477 kmol/jam

= 5,9703 kmol/jam

Alur 36 (LD)


N36 H2O = 0,9943 x 886,7405 kmol/jam


= 881,6713 kmol/jam

N36 C2H4O2 = 0,0012 x 886,7405 kmol/jam

= 1,0477mol/jam

N36 C3H4O2 = 0,0045 x 886,7405 kmol/jam

= 4,0214 kmol/jam

Tabel LA.20 Neraca Massa Kondensor (CD-02)

Komponen

VD LD D

kg/jam kmol/

jam kg/jam

kmol/

jam kg/jam

kmol/

jam

C3H4O2 107,4658 5,9703 72,3858 4,0214 140,3200 1,9489

H2O 78537,0989 1308,951 52900,2806 881,6713 7691,0455 427,2803

C2H4O2 111,9907 1,5554 75,4337 1,0477 30,4642 0,5077

∑ 78756,5554 1316,477 53048,1001 886,7405 7861,8297 429,7369

LA.13 Reboiler (RB-02)

Untuk menaikkan temperatur campuran sampai ke titik didihnya sebelum

dimasukkan ke kolom destilasi.


Banyaknya :

- variabel alur 6




-6

Derajat kebebasan 0


Maka neraca massa pada reboiler (RB-01) :

Berdasarkan Geankoplis (1997), untuk kondisi umpan masuk dalam keadaan bubble

point (cair jenuh) sehingga q = 1

VD = VB + (1-q) F

VD = VB = 1316,4774 kmol/jam

LB = VB + B

LB = 1316,4774 kmol/jam + 52,4131kmol/jam

LB = 1368,8905 kmol/jam

Alur 40 (B)

Tabel LA.21 Komposisi Komponen Bottom


H2O 18 2,1471 0,0410

C2H4O2 60 50,2660 0,9590

∑ 52,4131 1,0000

Komposisi :

H2O : X40 H2O = XVb H2O = XLb H2O = 0,0410

C2H4O2 : X40C2H4O2 = XVb C2H4O2 = XLb C2H4O2 = 0,9590

Alur 38 (LB)


N38 H2O = 0,0410 x 1368,8905 kmol/jam

= 56,0775 kmol/jam

N38 C2H4O2 = 0,9590 x1368,8905 kmol/jam

= 1312,813 kmol/jam

Alur 39 (VB)


N39 H2O = 0,0041 x 1316,4774

= 53,9304 kmol/jam

N39C2H4O2 = 0,9590 x 1316,4774kmol/jam

= 1262,547 kmol/jam


Tabel LA.22 Neraca Massa Reboiler (RB-02)

Komponen

LB VB B

kg/jam kmol/

jam kg/jam

kmol/

jam kg/jam

kmol/

jam

H2O 3364,6493 56,0775 3235,8211 53,9304 38,6485 2,1471

C2H4O2 94522,5376 1312,813 90903,3873 1262,547 3015,9585 50,2660

∑ 97887,1869 1368,890 94139,2084 1316,477 3054,6070 52,4131


LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA PANAS

Basis Perhitungan : 1 jam operasi

Satuan Operasi : kJ/jam

Temperatur Referensi : 25oC = 298,15 K

Kapasitas : 100.000 ton/tahun

Neraca panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut:

Persamaan untuk menghitung kapasitas panas (Reklaitis, 1983):

Cp = a + bT + cT2 + dT3

Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi:

T

T

TTd

TTc

TTb

TTaCpdT2

1

)(4

)(3

)(2

)( 41

42

31

32

21

2212

Untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa persamaan yang digunakan adalah:

2

1 1

2

1

T

T

T

T

T

Tb

vVI

b

dTCpHdTCpCpdT

Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi:

2

1

2

1

)(T

T

T

T

inoutr CpdTNCpdTNTHrdt

dQ

B.1 Data Perhitungan Cp

Tabel LB.1 Nilai Konstanta a,b,c,d dan e untuk perhitungan Cp gas

Komponen a (101) b (10-2) c (10-4) d (10-7) e (10-11) Asam Asetat (CH3COOH) 34.8500 0.0376 0.0003 3,077E-07 9,46E-11

Asam Akrilat (C3H4O2) 7.5755 0.2939 -0.0002 2,044E-08 0,90E-11 Propilen (C3H6) 31,2900 0,0724 0,0002 2,158E-07 6,29E-11 Akrolein (C3H4O) 11,9700 0,2106 -0,0001 0,1906E07 65,9E-11 Oksigen (O2) 29,9883 -0,0114 0,43E-4 0,370E-07 1,0E-11 Nitrogen (N2) 29,4 -0,0030 5,45E-6 5,131E-09 0.4E-11

Air (H2O) 34,047 -0,0097 0,32E-4 0,20E-07 4,3E-11

Karbondioksida (CO2) 19,0223 0,0796 -7,37E-5 3,74E-08 -6,1E-12 (Reklaitis, 1983 dan Yaws, C.L. 1998)

\


Cpg = a + bT + cT2 + dT3 + eT4 [J/mol. K]

T

T

TTe

TTd

TTc

TTb

TTadTCpg

2

1

)(5

)(4

)(3

)(2

)( 51

52

41

42

31

32

21

2212

Tabel LB.2 Nilai Konstanta a,b,c,dan d untuk perhitungan Cp cairan

Komponen a (101) b (10-1) c (10-3) d (10-6) Asam Asetat (CH3COOH) -18,944 1,0971 -0,0029 2,927E-06 Asam Akrilat (C3H4O2) 84,1540 0,5290 0,0014 1,729E-06 Propilen (C3H6) 54,7180 0,3451 -0,0016 3,875E-06 Akrolein (C3H4O) 71,6660 0,3544 -0,0011 1,764E-06 Air(H2O) 18,296 0,4721 -0,0013 0,314E-06

(Reklaitis, 1983 dan Yaws, C.L. 1998)

Cp = a + bT + cT2 + dT3 [J/mol K]

T

T

TTd

TTc

TTb

TTaCpdT2

1

)(4

)(3

)(2

)( 41

42

31

32

21

2212

Tabel LB.3 Data Panas Laten

Komponen titik

didih(K)Panas laten (KJ/mol)

Asam Asetat (CH3COOH) 391,05 24,3 Asam Akrilat (C3H4O2) 414 45,67 Akrolein (C3H4O) 325,6 28,12 Air(H2O) 373 40,65

(Anonim, 2012 a ; Reklaitis , 1983)

B.2 Panas Pembentukan Standar

Tabel LB.4 Data Panas Pembentukan Standar

Komponen ∆Hof (Kj/kgmol)

Asam Asetat (CH3COOH) -432,3000Asam Akrilat (C3H4O2) -336.22624Propilen (C3H6) 20.41792Akrolein (C3H4O) -70.87696Karbondioksida (CO2) -394Nitrogen (N2) 1,7639

Air (H2O) -286Sumber : (Reklaitis, 1983; Yaws, 1993)


LB.1 Heater (E-101)

Suhu reaksi pada reaktor R-101 adalah 355 oC. Sedangkan campuran gas propilen, oksigen, nitrogen dan air memiliki suhu 72.5 oC sehingga gas tersebut harus dipanaskan terlebih dahulu pada heater (E-101) sebelum diumpankan kedalam reaktor (R-101) dari 72.5 oC hingga menjadi 355 oC.

Neraca panas masuk Heater (T=72,50C=344,5K)

Qin =N8oksigen

5,344

15,298

CpgdT +N8nitrogen +N8

propilen 5,344

15,298

CpgdT + N8air

5,344

15,298

CpldT

= (361,505 x 1405,2826 )+ (245,922 x 3209,92) + (183,50524

x 3759,675)

= 3.839.360,4 kJ/jam

Neraca panas keluar Heater (T=355=628K0C)

Qout =N9oksigen

628

15,298

CpgdT +N9nitrogen

628

15,298

CpgdT +N9propilen

628

15,298

CpgdT + N9air

( BP

CpldT15,298

+ ΔHvl + 628

BP

CpgdT )

= 361,505 x 9989,3041 + 1360 x 9840 + 245,922 x 27793,937+ 183,50524

x (8907,396 + 40656,2 + 5671,134)

= 33.961.195 kJ/jam

Panas yang dibutuhkan (Qs):

QS = Qout - Qin

= 33.961.195 kJ/jam – 3.476.034,1 kJ/jam

= 30.121.834,48 kJ/jam

Medium pemanas yang digunakan adalah superheated steam.


Massa superheated steam (400oC) yang diperlukan adalah:

m = HlHs

dtdQ

/

= 9,2631

78,11493933

= 4367,1620 kg/jam

LB.2 Reaktor Oksidasi I (R-101)

Suhu reaksi pada reaktor R-101 adalah 355 oC (628 K).

Neraca panas masuk Reaktor (T=3550C=628K)

Qin =N9oksigen

628

15,298

CpgdT +N9nitrogen

628

15,298

CpgdT +N9propilen

628

15,298

CpgdT + N9air(

BP

CpldT15,298

+ ΔHvl + 628

BP

CpgdT )

= (361,505 x 9989,3041) + (1360 x 9840) + (245,922 x 27793,937)+

183,50524 x (40656,2 + 5671, 1337 + 8907,396)

= 438.115.798,6 kJ/jam

Neraca panas keluar Reaktor (T=3550C=628K)

Qout =N10oksigen

628

15,298

CpgdT +N10nitrogen

628

15,298

CpgdT +N10akrolein(

BP

CpldT15,298

+ ΔHvl

628

BP

CpgdT ) + N10asam asetat (

BP

CpldT15,298

+ ΔHvl + 628

BP

CpgdT ) N10karbondioksida


628

15,298

CpgdT + N10air(

BP

CpldT15,298

+ ΔHvl + 628

BP

CpgdT ) + N10asam akrilat (

BP

CpldT15,298

+ ΔHvl + 628

BP

CpgdT )

= (31,969 x 9989,304 )+ (1359,9498 x 9840) + 172,145 x( 25728,83 + 28112

+ 3428,67) + 46,725 x ( 20367,77 + 24306,7 +12607,06) + (46,725 x

14391,713) + 27,05144 x(24349,283 + 45669,6 + 61094,412)

= 54.172.104,38 kJ/jam

Reaksi di dalam Reaktor Oksidasi:

R 1 : C3H6(g) + O2(g) C3H4O(g) + H2O(g)

Panas reaksi pada keadaan standar reaksi :

Hor,298,K = [∆Ho

f produk- ∆Hof reaktan]

= [(Hof C3H4O + Ho

f H2O) – (Ho

f: C3H6+ Hof O2]

= [ (-70,876 + -286) – ((20,4179+0))]

= - 377kJ/mol

= -377.000 kJ/kmol

Panas reaksi pada 355oC (628 K)

Hor628K = Ho

r,298,15K + ∑σs 15,333

15,298

CpdT

= ∆Hr(25oC)+

628

15,298

dTCpakrolein +

628

15,298

dTCpair -

628

15,298

2dTCpO -

628

15,298

dTCp propilen

= (-377.000 + 74720,99) kJ/kmol

= -302605,176 kJ/kmol

Panas reaksi total (Hr1 tot) :

kmol/jam1455,1721

(0,7)922,245

σ

XNr C3H6C3H61


kmol/jam7252,461

(0,19)922,245

σ

XNr C3H6C3H6

3

Hr1 tot = (r1x Hr1)

= ( 1455,172 x -302605,176)

= - 52092131,7 kJ/jam

R 2 : C3H6(g)+3/2O2(g) → C3H4O2(g) + H2O(g)


Hor,298,K = [∆Ho


= [(Hof C3H4O2 + Ho

f H2O) – (Ho

f: C3H6+ 3/2Hof O2]

= [ (-336,2262 -286) – ((20,4179+0))]

= - 643kJ/mol

= -643.000 kJ/kmol


Hor628K = Ho

r,298,15K + ∑σs 15,333

15,298

CpdT

= ∆Hr(25oC)+

628

15,298

dTCp tasamakrila +

628

15,298

dTCpair -

628

15,298

2dTCpO -

628

15,298

dTCp propilen

= (-643.000 + 148564,78) kJ/kmol

= -494110,66 kJ/kmol


Hr2 tot = (r2x Hr2)

= (27,05144 x -494110,66)

= - 13.366.406,1 kJ/jam

R 3 : C3H6(g)+5/2 O2(g) C2 H4O2(g)+ CO2(g) + H2O(g)

kmol/jam05144,271

(0,11)922,245

σ

XNr C3H6C3H6

2



Hor,298,K = [∆Ho


= [(Hof C2H4O2 + Ho

f H2O + Ho

f CO2) – (Ho

f: C3H6+ 5/2Hof O2]

= [ (-434,84 -394-286) – ((20,4179+0))]

= - 1135kJ/mol

= -1.135.000 kJ/kmol


Hor628K = Ho

r,298,15K + ∑σs 628

15,298

CpdT

= ∆Hr(25oC)+

628

15,298

dTCpasamasetat +

628

15,298

dTCpair +

628

15,298

2dTCpCO -

628

15,298

2dTCpO -

628

15,298

dTCp propilen

= (-1.135.000 + 89124,74) kJ/kmol

= -1045944,5 kJ/kmol


Hr3 tot = (r2x Hr3)

= (46,7252 x -1045944,5)

= - 48871985,09 kJ/jam

Maka, panas reaksi total :

Hr tot = Hr1 + Hr2 + Hr3

= (-52092131,7 - 13.366.406,1 – - 48871985,09) kJ/jam

= -114330522,9 kJ/jam

Dengan demikian, selisih panas:

2

1

2

1

T

T

in

T

T

outr tot CpdTNCpdTNΔHdt

dQ

dt

dQ-114330522,9 kJ/jam + 54172104,38 – 438115798,6 kJ/jam


dt

dQ -498.274.217 kJ/jam

Tanda Q negatif, berarti sistem melepas panas sebesar -498.274.217 kJ/jam.

Data air pendingin yang digunakan:

T masuk = 30oC H = 117,43 kJ/Kg (Geankoplis, 2003)

T keluar = 60oC H = 251,13 kJ/Kg (Geankoplis, 2003)

Air pendingin yang diperlukan adalah :

kg/jam 3726807,9

kJ/kg ) 251,13-(117,43

kJ/jam 498274217-

C)(60 H -) C(30 H

Qtotalm

0pendinginair

0pendinginAir

LB.3 Heater (E-102)

Suhu reaksi pada reaktor R-101 adalah 300 oC. Sedangkan suhu campuran antara keluaran knock out drum (akrolein, asam asetat, asam akrilat, air) dan udara (oksigen, nitrogen) adalah 44 oC sehingga gas tersebut harus dipanaskan terlebih dahulu pada heater (E-102) sebelum diumpankan kedalam reaktor (R-102) dari 44 oC hingga menjadi 300 oC.

Neraca panas masuk Heater (T= 440C=317 K)


Qin =N18oksigen

317

15,298

CpdT + N18nitrogen

317

15,298

CpdT + N18 air

317

15,298

CpdT + N18 akrolein +

N18asam akrilat

317

15,298

CpdT + N18asam asetat

317

15,298

CpdT

= 100 x 560,758 + 376,19 x 554 + 429,427 x 1426,63 + 172,14

x 2399,55 + 27,05 x 8093,026 + 46,725 x 2471,187

= 1624546,3 kJ/jam

Neraca panas keluar Heater (T=3000C=573K)

Qout = N19oksigen

573

15,298

CpgdT

+ N19nitrogen

573

15,298

CpgdT + N19air (

BP

CpldT15,298

+ HVL +

573

BP

CpgdT ) + N19 akrolein (

BP

CpldT15,298

+ HVL + 573

BP

CpgdT ) + N19asam akrilat

BP

CpldT15,298

+HVL + 573

BP


BP

CpldT15,298

+ HVL + 573

BP

CpgdT )

= (100 x 8296,66 ) + (376,19 x 8150) + 429,427 x (6492 + 40656 +5671,133)

+ (172,14 x ( 20467 + 28112 + 3428,67)) + ((27,05 x (17514,8 + 45669,6 +

61094,41) + ((46,725 x (15261,79 + 24306,7 + 12607,066)

= 41.524.168 kJ/jam

Panas yang dibutuhkan (Qs):

QS = Qout - Qin

= 41.524.168 kJ/jam – 1.624.546,3 kJ/jam

= 39.899.621,59 kJ/jam

Medium pemanas yang digunakan adalah produk dari keluaran reaktor, dimana suhu

keluaran reaktor 3550C dan laju panasnya 468152382,7 KJ/jam

Panas yang keluar reaktor = Qout reactor – Qs

= 498.274.217 KJ/jam - 39899621,59 KJ/jam

= 458374596 KJ/jam

Menentukaan panas keluaran reaktor dari preheater


Panas keluaran reaktor dari preheter 458374596 KJ/jam

∑ n Cpmh (T2 – 298,15) = 458374596 KJ/jam

∑ n Cpmh (T2 – 298,15) = 2113,995 Kmol/jam ∑ 2T

298,15dT Cp

Dengan metode iterasi diperoleh T2 = 161,8 0C

LB.4 Cooler (E-103)

Suhu keluaran reaktor R-101 adalah 118 0C. Sedangkan untuk memisahkan gas oksigen, nitrogen, dan karbondioksida dilakukan pada suhu 30 oC, sehingga keluaran reaktor R-101 tersebut harus didinginkan terlebih dahulu pada cooler sebelum diumpankan kedalam Vertical Knock Out Drums (FG-101) dari suhu 118 0C hingga menjadi 28 oC.

Panas masuk cooler (T =161,8 0C=389K)

Qin = N13oksigen

391

15,298

CpgdT

+ N13nitrogen

391

15,298

CpgdT + N13 air (

BP

CpldT15,298

+ HVL +

391

BP

CpgdT + N13akrolein (

BP

CpldT15,298

+ HVL + 391

BP


( BP

CpldT15,298

+ N12asam asetat (

BP

CpldT15,298

+ HVL + 391

BP

CpgdT )

= 458371963,7 kJ/jam

Oksigen

Nitrogen

Akrolein Asam Asetat

Air Karbondioksida

Asam Akrilat

161,8 0C

Oksigen

Nitrogen

Akrolein Asam Asetat

Air Karbondioksida

Asam Akrilat

30oC


Panas keluar cooler (30oC=303K)

Qout = N14oksigen

301

298

CpgdT + N14nitrogen

301

298

CpgdT + N14 akrolein

301

298

CpldT + N14asamasetat

301

298

CpldT

+ N14air

301

298

CpldT + N14karbondioksida

301

298

CpgdT + N14asam akrilat

301

298

CpldT

= 31,96 x 147,401 + 1359,94 x 146 + 172,14 x 625,644 + 46,725 x 645,075

+ 429,427 x 374,65 +46,752 x 186,557 + 27,05 x 2065,05

= 566167,7704 kJ/jam

Qtotal = (566167,7704 –458371963,7) kJ/jam

Tanda Q negatif, berarti sistem melepas panas sebesar 428618765,8 kJ/jam.


T masuk = 30oC H = 117,43 KJ/Kg (Geankoplis, 2003)

T keluar = 40oC H = 167,57 KJ/Kg (Geankoplis, 2003)


kg/jam 8548439,69

kJ/kg ) 167,57-(117,43

kJ/jam 8428618765,

C)(40 H -) C(30 H

Qtotalm

0pendinginair

0pendinginAir

LB.5 Reaktor Oksidasi II (R-102)

Suhu reaksi pada reaktor R-102 adalah 300 oC.


Neraca panas masuk Reaktor (T=3000C=573K)

Qin = N19oksigen

573

15,298

CpgdT

+ N19nitrogen

573

15,298

CpgdT + N19 air (

BP

CpldT15,298

+ HVL +

573

BP

CpgdT + N19akrolein (

BP

CpldT15,298

+ HVL + 573

BP


( BP

CpldT15,298

HVL + 573

BP


BP

CpldT15,298

+ HVL + 573

BP

CpgdT )

= (100 x 8296,66 ) + (376,19 x 8150) + 429,427 x (6492 + 40656 +5671,133)

+ (172,14 x ( 20467 + 28112 + 3428,67)) + ((27,05 x (17514,8 + 45669,6 +

61094,41) + ((46,725 x (15261,79 + 24306,7 + 12607,066)

= 41524168 kJ/jam

Neraca panas keluar Reaktor (T=3000C=573K)

Qout =N20oksigen

573

15,298

CpgdT + N20nitrogen

573

15,298

CpgdT + N20asam asetat(

BP

CpldT15,298

+ HVL +

573

BP

CpgdT )

+ N20karbondioksida

573

15,298

CpgdT + N20air(

BP

CpldT15,298

+ HVL +

573

BP

CpgdT )

+ N20asam akrilat (

BP

CpldT15,298

+ HVL + 573

BP

CpgdT )

= 9,62 x 8296 + 376,19 x 8150 + 51,02 x (15261 + 24306.7 + 12607,06) +

4,3 x 11731,33 +429,427 x (6492,72 + 40656,2 + 5671,13) + 194,89 x

(17514,8 + 45669,6 + 61094,412) kJ/jam

= 52955514,98 kJ/jam

Reaksi di dalam Reaktor Oksidasi:

R 1 : C3H4O(g) + 1/2O2(g) C3H4O2(g) + H2O(g)


Hor,298,K = [∆Ho


kmol/jam84,1671

(0,975)1455,172

σ

XNr C3H4OC3H4O1


= [(Hof C3H4O ) – (Ho

f C3H4O2+ Hof O2]

= [ (-336,226) – ((-70,87+0))]

= - 265,34kJ/mol

= -265.340 kJ/kmol


Hor573K = Ho

r,298,15K + ∑σs 15,573

15,298

CpdT

= ∆Hr(25oC)+

573

15,298

dTCp tasamakrila -

573

15,298

dTCpakrolein -

573

15,298

2dTCpO

= (-265.340 + 64000) kJ/kmol

= -201000 J/kmol


Hr1 tot = (r1x Hr1)

= (167,84 x 201000)

= - 33800000 kJ/jam

R 2 : C3H4O (g)+3/2O2(g) → C2H4O2(g) + CO2(g)


Hor,298,K = [∆Ho


= [(Hof C2H4O2 + Ho

f CO2) – (Ho

f: C3H4O + 3/2Hof O2]

= [ (-434,843 -394) – ((-70,87+0))]

= - 758 kJ/mol

= -758.000 kJ/kmol


Hor573K = Ho

r,298,15K + ∑σs 573

15,298

CpdT

kmol/jam303,41

(0,025)1455,172

σ

XNr C3H4OC3H4O

2


= ∆Hr(25oC)+

573

15,298

dTCpasamasetat +

573

15,298

2dTCpCO -

573

15,298

2dTCpO -

573

15,298

dTCpakrolein

= (-758.000 + 36000) kJ/kmol

= -754000 kJ/kmol


Hr2 tot = (r2x Hr2)

= (4,3036 x -754000)

= - 3.250.000 kJ/jam

Maka, panas reaksi total :

Hr tot = Hr1 + Hr2

= (- 33800000 - 3.250.000) kJ/jam

= -3700000 kJ/jam

Dengan demikian, selisih panas:

2

1

2

1

T

T

in

T

T

outr tot CpdTNCpdTNΔHdt

dQ

dt

dQ-3700000 kJ kJ/jam +52955514,98 – 41524168 kJ/jam

dt

dQ -25.600.000kJ/jam

Tanda Q negatif, berarti sistem melepas panas sebesar -25.600.000kJ/jam.


T masuk = 28oC H = 117,43 kJ/Kg (Geankoplis, 2003)

T keluar = 60oC H = 251,13 kJ/Kg (Geankoplis, 2003)



kg/jam 191574,4

kJ/kg ) 251,13-(117,43

kJ/jam 25.600.000-

C)(60 H -) C(30 H

Qtotalm

0pendinginair

0pendinginAir

LB.6 Heater (E-104)

Suhu umpan masuk ke Unit Destilasi adalah 117,85 oC, sehingga umpan harus

dipanaskan dulu hingga mencapai suhu umpan masuk destilasi.

Panas Masuk (T=300C=301 K):

Q24 = N24

air 301

298

CpldT + N24 asam asetat

301

298

CpldT + N24

asam akrilat 301

298

CpldT

= 429,427 x 224,725 + 51,02 x 386,58 + 194,89 x 1233,58

= 356647,455 kJ/jam

Panas Keluar (T=117,85 = 390,85K) :

Q25 = N25

air ( BP

CpldT15,298

+ HVL + 85,390

BP

CpgdT ) + N25 asam asetat

85,390

15,298

CpldT +

N25

asam akrilat 85,390

15,298

CpldT

= 429,427 x (607,52+5671,133 + 40656,2) + 51,02 x6387,80 + 194,89 x

46500,29

Air Asam Asetat Asam Akrilat (30oC)

Air Asam Asetat Asam Akrilat (117,85oC)


=29543677,56

kJ/jam

Qtotal = Qout - Qin

= (29543677,56 – 356647,455) kJ/jam

=29187030,1 kJ/jam

Medium pemanas yang digunakan adalah superheated steam.

Massa superheated steam (400oC) yang diperlukan adalah:

m = HlHs

dtdQ

/

= 9,2631

29187030,1

= 11100 kg/jam

LB.7 Cooler (E-105)

Suhu keluaran reaktor R-102 adalah 3000C. Sedangkan untuk memisahkan gas oksigen, nitrogen, dan karbondioksida dilakukan pada suhu 30 oC, sehingga keluaran reaktor R-102 tersebut harus didinginkan terlebih dahulu pada cooler sebelum diumpankan kedalam Vertical Knockiut Drums (FG-102) dari suhu 3000C hingga menjadi 30 oC.

Panas masuk cooler (T =3000C=573K)

Panas masuk alur 20 = Panas keluar Reaktor II (R-102)

Qin =N20oksigen

573

15,298

CpdT + N20nitrogen

573

15,298

CpdT + N20asam asetat(

BP

CpldT15,298

+ HVL +

Oksigen

Nitrogen

Asam Asetat Air

Karbondioksida

Asam Akrilat

3000C

Oksigen

Nitrogen

Asam Asetat Air

Karbondioksida

Asam Akrilat

30oC


573

BP

CpgdT )

+ N20karbondioksida

573

15,298

CpdT + N20air(

BP

CpldT15,298

+ HVL +

573

BP

CpgdT )

+ N20asam akrilat (

BP

CpldT15,298

+ HVL + 573

BP

CpgdT )

= 9,62 x 8296 + 376,19 x 8150 + 51,02 x (15261 + 24306.7 + 12607,06) +

4,3 x 11731,33 +429,427 x (6492,72 + 40656,2 + 5671,13) + 194,89 x

(17514,8 + 45669,6 + 61094,412) kJ/jam

= 52955514,98 kJ/jam

Panas Keluar cooler (30oC=303K)

Qout = N21oksigen

301

298

CpgdT + N21nitrogen

301

298

CpgdT + N21asam asetat

301

298

CpldT

+ N21air

301

298

CpldT + N21karbondioksid

301

298

CpgdT +

N21asam akrilat

301

298

CpldT

= 9,623 x 147,4012 + 376,19 x146 + 51,02 x 645,075 + 429,427 x 374,659 +

4,3 x 186,557 + 194,89 x 2065,0554

= 653304,05 kJ/jam

Qtotal = (653304,05–52955514,98) kJ/jam

Tanda Q negatif, berarti sistem melepas panas sebesar -52.302.210,93.kJ/jam.


T masuk= 28oC H = 117,3 kJ/kg (Geankoplis, 2003)

T keluar= 60oC H = 251,13 KJ/Kg (Geankoplis, 2003)


kg/jam 7390810,811

kJ/kg ) 117,3-(251,13

kJ/jam 352302210,9-

C)(30 H -) C(60 H

Qtotalm

0pendinginair

0pendinginAir


LB.8 Unit Destilasi I (D-101)

Panas Masuk :

Panas yang masuk kondensor (VD) pada T = 117,85oC (390,85 K)

Q26 = N26

asam akrilat 85,390

298


85,390

298

CpldT + ΔHvl + N26 air(

BP

CpldT298

+

ΔHvl + 85,390

BP

CpgdT )

= 43214879,38 kJ/jam

Panas Refluks keluar kondensor (LD) pada T = 94oC (371,85 K)

Q28 = N28

asam akrilat 85,371

15,298


85,371

15,298

CpldT + N28

air ( BP

CpldT15,298

+

ΔHvl + 85,371

BP

CpgdT )

= 19382856,55 kJ/jam

Panas destilat keluar kondensor pada T = 94oC (371,85 K)

Q29 = N29

asam akrilat 85,371

15,298


85,371

15,298

CpldT + N29

air BP

CpldT15,298

+


Asam Akrilat Asam Asetat

Air



ΔHvl + 85,371

BP

CpgdT

= 20264519,12 kJ/jam

Panas yang masuk reboiler (Lb) pada T = 117,85 oC (391,071 K)

Qin = N30

asam akrilat 071,391

15,298


071,391

15,298

CpldT

= 52790098,55 kJ/jam

Panas yang keluar reboiler (B) pada T = 144,75oC (417,75 K)

Qout = N30asam akrilat

75,417

15,298


75,417

15,298

CpldT

= 21031471 kJ/jam

Panas yang keluar reboiler (Vb) pada T = 144,75oC (417,75 K)


75,417

15,298

CpldT + ΔHvl + N30 asam asetat

BP

CpldT15,298

+ ΔHvl +

75,417

BP

CpgdT

= 102644181,4 kJ/jam

LB.8.1 Kondensor

Qs = Qoutput - Qinput

Qs =(19382856,55 + 20264519,12) – 43214879,38

= -3567503,708 kJ/jam





kg/jam 71150,8517

kJ/kg ) 167,57-(117,43

kJ/jam 83567503,70

C)(40 H -) C(30 H

Qtotalm

0pendinginair

0pendinginAir


LB.8.2 Reboiler


= (21031471 + 102644181,4) – 52790098,55

= 70885554,19 kJ/jam

Massa steam yang diperlukan:

Steam yang digunakan adalah saturated steam dengan kondisi:

Suhu :400 oC

Tekanan : 5 atm

m = Qs

∆Hvl (Smith, dkk. 1996)

ΔHvl = 2631,9 KJ/Kg (Smith, dkk. 1996)

m = 2631,9

970885554,1

= 26933,2247 kg/jam

LB.9 Unit Destilasi II (D-102)

Panas Masuk :

Panas yang masuk kondensor (Qv) pada T = 95,2oC (368,2 K)

Qin = N35

asam akrilat 2,368

298

CpldT + N35asam asetat

2,368

298

CpldT + N35air

2,368

298

CpldT


= 2317544,78 kJ/jam

Panas Refluks keluar kondensor (QLo) pada T = 93,85oC (366,85 K)

Qin = N38

asam akrilat 85,366

298


85,366

298

CpldT + N38air

85,366

298

CpldT

= 41572,1002 kJ/jam

Panas destilat keluar kondensor pada T = 93,85oC (366,85 K)

Qout = N37

asam akrilat 2,368

298


2,368

298

CpldT + N37 air

2,368

298

CpldT

= 2237031,3 kJ/jam

Panas yang masuk reboiler (Ld) pada T = 95,2oC (368,2 K)

Qin = N38

asam akrilat 84,358

298

CpldT+ N38 asam asetat

84,358

298

CpldT+ N38 air

84,358

298

CpldT

= 5034778,6 kJ/jam

Panas yang keluar reboiler (B) pada T = 118,65oC (391,65 K)


65,391

298


65,391

298

CpldT + N40 air

BP

CpldT298

+ ΔHvl +

65,391

BP

CpgdT

= 736079,2174 kJ/jam

Panas yang keluar reboiler (Vb) pada T = 118,65oC (391,65 K)


65,391

298


65,391

298

CpldT + N39air

BP

CpldT298

+

ΔHvl + 65,391

BP

CpgdT

= 6104146,44 kJ/jam


LB.9.1 Kondensor


Qs =( 41572,1002 + 2237031,3) – 2317544,78

= 38941,384 kJ/jam





LB.9.2 Reboiler


= (736079,2174 + 6104146,44) -5034778

= 1805447,057 kJ/jam

Massa steam yang diperlukan:

Steam yang digunakan adalah superheated steam dengan kondisi:

Suhu :400 oC

Tekanan : 5 atm

m = Qs

∆Hvl (Smith, dkk. 1996)

ΔHvl = 2631,9 KJ/Kg (Smith, dkk. 1996)

m = 2631,9

71805447,05

= 2088,9862 kg/jam

LB.10 Cooler (E-107)

Hasil produk bawah unit destilasi II (D-102) kemudian akan disimpan dalam tanki

penyimpanan produk (TT-102) sehingga diperlukan unit cooler untuk menurunkan

suhu dari 118,65oC menjadi 30oC.

kg/jam 776,653

kJ/kg ) 167,57-(117,43

kJ/jam 38941,384

C)(40 H -) C(30 H

Qtotalm

0pendinginair

0pendinginAir


Panas Masuk (T=118,65 oC= 391,65 K ) :

Qin = N40

asam asetat 65,361

15,298

CpldT + N40 asam akrilat

65,361

15,298

CpldT + N40

air 65,361

15,298

CpldT

= 726156kJ/jam

Panas Keluar(T=30 oC= 303 K ) :

Qout = N41

C2H4O2 303

15,298

CpldT + N41 n-C6H10O2

303

15,298

CpldT + N41

sec-C6H10O2 303

15,298

CpldT

= 47370,69818 kJ/jam

Maka Q total = (47370,69-726156) kJ/jam

= -678785,3058





kg/jam 713537,8002

kJ/kg ) 167,57-(117,43

8kJ/jam678785,305

C)(60 H -) C(30 H

Qtotalm

0pendinginair

0pendinginAir

Asam Asetat Asam Akrilat

Air

(118,65 o

C)


Air

(30o

C) o



Hasil produk bawah unit destilasi I (D-101) kemudian akan disimpan dalam tanki

penyimpanan produk (TT-101) sehingga diperlukan unit cooler untuk menurunkan

suhu dari 144,75oC menjadi 30oC.

Panas Masuk (T=144,75oC = 417 ,75 K):

Qin = N32

asam asetat 75,417

15,298


75,417

15,298

CpldT + N32

air 75,417

15,298

CpldT

=21031471,36

kJ/jam

Panas Keluar (T=30oC = 303 K):

Panas Keluar alur =

Qout = N33

asam asetat 298

298


298

298

CpldT + N33

air 298

298

CpldT

= 0,2551 x 645,075 + 192,94 x 398431,8

= 398596,36 kJ/jam

Maka Q total = (398596,36 – 21031471,36)

= -20632875,01 kJ/jam






Air

(144,75 o

C)


Air

(30o

C) o


kg/jam 4411505,285

kJ/kg ) 167,57-(117,43

kJ/jam 120632875,0

C)(60 H -) C(30 H

Qtotalm

0pendinginair

0pendinginAir


Suhu keluaran kompresor JC-102 adalah 774,40C. Sedangkan untuk menurunkan suhu steam menjadi 151,8oC maka harus didinginkan terlebih dahulu pada cooler sebelum diumpankan kedalam mixing point I.

Panas Masuk (T=744oC = 1017 K):

Qin = N3

asam asetat 1017

15,298

CpgdT

= 183,4 kmol/jam x 24338,66561 kJ/kmol

= 4463711,27 kJ/jam

Panas Keluar (T=151,8oC = 424,8 K)

Qout = N42

asam asetat 8,424

298

CpgdT

= 183,4 kmol/jam x 1769,049 kJ/mol

= 324443,667 kJ/jam

Maka Q total = (398596,36 – 4463711,273)

Steam

(744 o

C)

Steam

(151,8 o

C)


= -4139267,60 kJ/jam





/jam30929,29kg

kJ/kg ) 167,57-(117,43

kJ/jam 4139267,60

C)(60 H -) C(30 H

Qtotalm

0pendinginair

0


LAMPIRAN C

PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

LC.1 Tangki Penyimpanan Propilen ( C3H6) (V-101)

Fungsi : Menyimpan propilen untuk kebutuhan 10 hari

Bahan Konstruksi : Low alloy steel SA-353

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Jenis Sambungan : Double welded butt joints

Jumlah : 4 unit

Data Perhitungan:

Temperatur, T = -4,63oC

Tekanan, P = 13 atm

Kebutuhan perancangan, t = 10 hari

Laju alir massa, F = 10328,7325 kg/jam

ρ dalam fasa cair, ρ = 507,5 kg/m3 (Hysis, 2012)

Perhitungan Ukuran Tangki:

1. Volume Tangki

V propilen = 3/ 507,5

/2410/ 10328,7325

mkg

harijamharijamkg = 4884,523 m3

V propilen untuk 1 tangki = 4884,523 m3/4 = 1221,1309 m3 V propilen = 322588,6 gal Untuk tangki dengan volume lebih besar daripada 10.000 gal, maka digunakan tangki vertikal (Walas, dkk, 2005). Faktor kelonggaran mengikuti Faktor kelonggaran = 20%

Volume tangki, Vt = 1,2 × 1221,1309 = 1,465.3571 m3

2. Diameter dan tinggi shell

Direncanakan: Tinggi shell tangki : diameter tangki Hs : D = 5 : 4 Tinggi tutup tangki : diameter tangki Hh : D = 1 : 4 Volume shell tangki (Vs) Vs = ¼ π D2Hs


Vs = 3

16

5D

Volume tutup tangki (Vh) ellipsoidal, Vh = 3

24D

Volume tangki (V) V = Vs + 2Vh

1,465.3571 = 3

16

5D + 3

12D

1,465.3571 = 3

48

19D

Maka diameter tangki, D = 10.5609 m

Tinggi shell tangki, Hs = 2012,13

DD

Hsm

Tinggi tutup tangki, Hh = 6402,2

DD

Hhm

Tinggi tangki, Ht = Hs + 2Hh = 18,4816 m

3. Tebal shell tangki dan tutup tangki

Untuk tutup atas tangki: Tekanan operasi dengan faktor keamanan 20%:

Poperasi = 1,317.2250 kPa

Pdesain = 1,2 × 1,317.2250 kPa = 1580,67 kPa Untuk shell tangki dan tutup bawah tangki :

Tinggi cairan dalam tangki, h = mmm

m00,11 18,4816

1465,3571

1309,12213

3

Tekanan hidrostatik: P = ρ × g × h = 507 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 11,00 m = 54,713 kPa Tekanan operasi dengan faktor keamanan 20%: P operasi = 1,317.2250 kPa + 54,713 kPa = 1371,93 kPa P desain = 1,2 × 1371,93 = 1646,326 kPa

Joint efficiency, E = 0,8 (Brownell dan Young, 1959)

Allowable stress, S = 22500 psia= 155.131,4984 kPa (Brownell dan Young,1959)

Faktor korosi, C = 0,0032 (Peters, 2004)

Umur alat, n = 10 tahun

Tebal shell tangki :


t = nCPSE

DP

2.12

t = )0032,0(10 1646,3262.18,04984,131.1552

10.5609 1646,326

t = 4,0404 in tebal shell standar yang digunakan = 4 in.

Tebal tutup tangki bawah :

t = nCPSE

DP

2,02

t = )0032,0(10 1646,3262,08,04984,1551312

10.5609 1646,326

t = 4,022 in

tebal shell standar yang digunakan = 4 in. Tebal tutup tangki atas :

t = nCPSE

DP

2,02

t = )0032,0(10 1580,67 2,08,04984,1551312

6306,8 1580,67

t = 1,4638

tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in.

LC.2 Tangki Penyimpanan Larutan Asam Akrilat (TT-101)

Fungsi : Menyimpan larutan asam akrilat untuk kebutuhan 10 hari

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA – 285 Grade C

Bentuk : Silinder vertical dengan alas datar dan tutup ellipsoidal


Jumlah : 3 unit

Kondisi Operasi :

Tekanan = 1 atm = 101,325 kPa

Temperatur = 25oC = 298,15 K


Laju alir massa = 13906,58 kg/jam

Kebutuhan Perancangan = 10 hari

Faktor Kelonggaran = 20%


1. Volume Tangki

V larutan = 3/1051

/2410/ 13906,5

mkg


Volume untuk 1 tangki = 3178,3627/3 = 1059,4542 m3 Faktor kelonggaran = 20% Volume tangki, Vt = 1,2 × 1059,4542 = 1271,345 m3



Vs = 3

16

5D


24D


1271,345 = 3

16

5D + 3

12D

1271,345 = 3

48

19D

Maka diameter tangki, D = 10,0726 m


DD

Hs m


DD

Hh m

Tinggi tangki, Ht = Hs + 2Hh = 17,6271 m

4. Tebal shell tangki dan tutup tangki

Untuk tutup atas tangki:


Tekanan operasi dengan faktor keamanan 20%: Poperasi = 101,325 kPa Pdesain = 1,2 × 101,325 kPa = 121,59 kPa Untuk shell tangki dan tutup bawah tangki :


m4923,105908,212

345,1271

45,10593

3

Tekanan hidrostatik: P = ρ × g × h = 1051 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 10,4923 m = 108,068 kPa Tekanan operasi dengan faktor keamanan 20%: P operasi = 101,325 kPa + 108,068 kPa = 209,393 kPa P desain = 1,2 × 126,3485 = 251,272 kPa


Allowable stress, S = 13.750 psia = 94.802,58 kPa (Brownell dan Young, 1959)

Faktor korosi, C = 0,0125 m (Peters, 2004)



t = nCPSE

DP

2,12

t = )0125,0(10 251,2722,18,058,802.942

0726,10 251,272

t = 5,5804 in tebal shell standar yang digunakan = 6 in.

Tebal tutup tangki bawah :

t = nCPSE

DP

2,02

t = )0125,0(10 251,2722,08,058,802.942

0726,10 251,272

t = 5,5793 in

tebal shell standar yang digunakan = 6 in.


Tebal tutup tangki atas :

t = nCPSE

DP

2,02

t = )0125,0(105900,1212,08,021,458.942

0774,25900,121

t = 5,2401 in

tebal shell standar yang digunakan = 5,5 in

LC.3 Tangki Penyimpanan Larutan Asam Asetat (TT-102)

Fungsi : Menyimpan larutan asam asetat untuk kebutuhan 10 hari

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA – 285 Grade C

Bentuk : Silinder vertical dengan alas datar dan tutup ellipsoidal


Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi :


Temperatur = 30oC = 298,15 K


Kebutuhan Perancangan = 10 hari

Faktor Kelonggaran = 20%


1. Volume Tangki

V larutan = 3/1055

/2410/ 3054,6070

mkg


Faktor kelonggaran = 20% Volume tangki, Vt = 1,2 × 692,4394 = 830,927 m3




Vs = 3

16

5D


24D


830,927 = 3

16

5D + 3

12D

830,927 = 3

48

19D

Maka diameter tangki, D = 8,202 m


D

D

H s m


D

D

H h m

Tinggi tangki, Ht = Hs + 2Hh = 14,353 m 3. Tebal shell tangki dan tutup tangki

Untuk tutup atas tangki: Tekanan operasi dengan faktor keamanan 20%: Poperasi = 101,325 kPa Pdesain = 1,2 × 101,325 kPa = 121,59 kPa Untuk shell tangki dan tutup bawah tangki :


m5437,8202,8

9272,830

4394,6923

3

Tekanan hidrostatik: P = ρ × g × h = 1051 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 10,4923 m = 88,33 kPa Tekanan operasi dengan faktor keamanan 20%: P operasi = 101,325 kPa + 88,33kPa = 189,658 kPa P desain = 1,2 × 189,658 = 227,590 kPa


Allowable stress, S = 13.750 psia = 94.802,58 kPa (Brownell dan Young, 1959)

Faktor korosi, C = 0,0125 m (Peters, 2004)



4. Tebal shell tangki :

t = nCPSE

DP

2,12

t = )0125,0(10 227,5902,18,058,802.942

202,8 227,590

t = 5,4075 in tebal shell standar yang digunakan = 5,5 in.

5. Tebal tutup tangki bawah :

t = nCPSE

DP

2,02

t = )0125,0(10 227,5902,08,058,802.942

202,8 227,590

t = 5,4068 in

tebal shell standar yang digunakan = 5,5 in.

6. Tebal tutup tangki atas :

t = nCPSE

DP

2,02

t = )0125,0(105900,1212,08,021,458.942

202,85900,121

t = 5,1810 in

tebal shell standar yang digunakan = 5,5 in

LC.4 Kompresor (JC-101)

Fungsi : Menaikkan tekanan udara agar sesuai dengan kondisi

operasi reactor (R-101).

Jenis : Reciprocating compressor

Jumlah : 1 unit

Data:


ρcampuran = 0,9841 kg/m3


P1 = tekanan masuk = 1 atm = 101,325 kPa = 14,51 psia

P2 = tekanan keluar = 5 atm = 506,625 kPa = 72,54 psia

1. Kondisi Operasi :

a) Tekanan Suction, Ps = 14,508 psia

b) Temperatur Suction, Ts = 25 0C

c) Tekanan Discharge, Pd = 72,54 psia

d) Temperatur Discharge, Pd = 250 0C

e) Ratio specific heat , k = 1,406(Ludwig vol III,pers.(12-8))

f) Overall compressor ratio, Rc = 72,54/14,508 = 5

Rc maksimal / stage = 10

2. Kapasitas Power (BHP)

Menghitung bhp/MMSCFD menggunakan persamaan (12-27), Ludwig vol III

Bhp = brake horse power

MMSCFD = Million Standard Cubic Feet per 24 hour day, yaitu kapasitas

inlet pada kondisi 14,4 psia dan suction temperatur = 86 oF

Dengan nilai Rc = 5, k = 1,406

3. Menghitung kapasitas inlet gas alam

Volume 1 gmol gas pada 30 oC, 20 bar = 22.4 x (1/5)x (298/273.15) = 4,89 L

Rate mol = 1721,455 kgmol/jam

Volume gas = 4,89 L x 1721,455 kgmol/jam

= 8413733,42 l/jam

= 7131037,96 CFD (Cubic Feet per Day)

karena nilai bhp/MMSCFD yang diperoleh berdasarkan kondisi 14.4 psia dan

suction temperatur 86 oF maka :

Volume gas = 12588717,83 CFD

Bhp = (bhp/MMCSFD) dari grafik x (Volume gas/106)

= 110 x (12588717,83/ 106)

610/

kapasitasxMMSCFDbhpbhp

10

101 P

P

T

TVV


= 1384,76 hp

Efisiensi ditentukan = 85 % (Timmerhaus, 1991)

Sehingga power kompresor =1384,76/85 % = 1629,13 hp = 1214,84 kW

LC.5 Heater (E-101)

Fungsi : menaikkan temperatur campuran gas sebelum diumpankan ke reaktor (R-101). Tipe : Shell and tube heat exchanger Dipakai : ¾ in BWG 16, panjang 16 ft, 6 pass Jumlah : 1 unit

1. Neraca Energi

Fluia panas (Superheated steam)

Laju alir umpan masuk = 4367,1620 kg/jam = 9627,8454 lb/jam

Temperatur awal (T1) = 400 oC = 752oF

Temperatur akhir (T2) = 151,84 oC = 305,312oF

Fluida dingin (campuran gas)

Laju alir umpan masuk = 63.278,6008 kg/jam = 139.504,0033 lb/jam

Temperatur awal (t1) = 72,5oC = 162,5 oF

Temperatur akhir (t2) = 355oC = 671oF

Panas yang diserap (Q) = 11.493.933,7837 kJ/jam = 10.894.306,7522 Btu/jam

2. ∆T = beda suhu sebenarnya

Fluida panas Fluida dingin selisih T1 = 752oF Temperatur lebih tinggi t2 = 671oF ∆t1 = 81oF T2 = 305,312oF Temperatur lebih rendah t1 = 162,5oF ∆t2 = 142,812oF T1-T2=446,6oF Selisih t2 –t1 = 508,5oF ∆t2- ∆t1 = -61,81oF

LMTD =

81

812,142ln

61,81

ln1

2

12

t

t

tt109,0005oF

R = 12

21

tt

TT

= 878,05,508

6,446

S =

5,589

5,508

11

12

tT

tt0,863

Dengan nilai R dan S di atas, diperoleh nilai FT = 0,7


(dari Fig. 18, hal 828, Kern, 1965)

FT merupakan faktor koreksi LMTD.

Maka ∆t = FT × LMTD = 73,3004oF

3. Suhu kaloric Tc dan tc

Tc =

2

312,30500,752

221 TT

528,656oF

tc = 2

21 tt

2

5,162671416,75oF

dalam rancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi:

pitch = triangular 1 5/16

diameter luar tube (OD) = ¾ in

diameter dalam (ID) = 0,602 in

jenis tube = 16 BWG

panjang = 16 ft

at’ = 0,1963 ft2

Trial 1. a. Dari tabel 8 Kern, diharapkan UD = 100 – 200 Btu/(j.ft2.oF)

Coba UD = 120 Btu/(j.ft2.oF) Ditempatkan aliran yang kecil di dalam shell dan ditempatkan aliran yang besar dalam pipa (tube)

Luas perpindahan panas, A =

3004,76120

,752210.894.306

. tU

Q

D

1.189,848 ft2.

Luas permukaan per ft panjang pipa 3/4 “ OD = 0,1963 ft [Tabel 10, Kern]

Jumlah tube = 161963,0

1.189,848 378,836 buah

b. Coba tube passes = 6 (n=6)

Dari tabel 9, untuk 3/4 “ OD dan 1 5/16 ” triangular pitch, maka tube counts (tube sheet lay out) yang terdekat adalah 378 tubes dengan ID shell = 23,25 in.

c. Pembetulan harga UD

A = 378 × 16 × 0,1963 = 1187,224 ft2.

UD =

004,73224,1187

,752210.894.306

tA

Q 120,2655 Btu/(j.ft2.oF)


Fluida panas – Shell Side 1. luas aliran (as)

B = 65,45

25,23

5

IDin

C’ = PT – OD C’ = 1,3125 – 0,75= 0,5625

as = '144

'

nP

BCID

T

=

1325,1144

65,4)563,0(25,23

= 0,3218 ft2 2. Kecepatan Massa (Gs)

Gs = as

W =

0,3218

9627,854

= 29.922,128 lbm/ft2.jam

3. Bilangan Reynold (Res) De = 0,55 in [fig. 28] = 0,0458 ft μ = 0,0296 cP

= 0,0716 lbm/ft.jam

Res=

GsDe

=

0,0716

29.922,1280,048

= 19.158,4507

4. Dari Gambar 28 (Kern,1950,hal.838) Res = 19.158,4507diperoleh jH =90

5. Pada Tc = 528,656 0F Cp = 9,39 btu/lbm.0F

k = 0,041 btu/jam.ft.0F u = 0,03 btu/jam.ft.0F (Yaws, 1996)

3/1

k

Cp =3/1

0,041

0,03 x 9,39

= 1,887

6. 3/1

k

Cp

Ds

kjH

s

ho

887,10,0458

041,090

s

ho

Fluida dingin – Tube Side

1. at = n

atNt

144

' =

6144

302,0378

= 0,1321 ft2

2. Kecepatan massa (Gt)

Gt = at

w =

0,1321

33139.504,00

= 1.055.848,6534 /ft2.jam

3. Bilangan Reynold (Ret) Dari Tabel 10 (Kern,1950,hal.843) untuk 3/4 in 16 BWG Dt = 0,602 in = 0,0502 ft μ = 0,0350cP = 0,0847 lbm/ft.jam

Ret =

GtDt x

=

0847,0

65341.055.848,0,0502x

= 625.364,9049 4. Dari Gambar 24 (Kern,1950,hal.834) diperoleh jH = 1000 5. Pada tc = 416,75 0F

Cp = 16,57 btu/lbm.0F k = 0,0251 btu/jam.ft.0F

(Yaws, 1996)

= 3/1

0,0251

0,015416,57

= 2,9075

6. 3/1

k

Cp

Dt

kjH

t

hio

9075,20,0517

0,0251370

t

hio

= 432,4479 btu/jam.ft.0F Pressure drop 7. untuk Ret = 182.698,957

Dari Gambar 26, hal. 836 diperoleh f = 0,00013 ft2/in2

Spesifik gravity (s) = 0,64 Φt = 1

8. ∆Pt =

10,640517,010.22,5

42046131.783,70 0,000085210

2

3/1

k

Cp

tsDt

nLGtf

10

2

10.22,5


= 12,663 btu/jam.ft.0F 7. untuk trial dianggap Φs = 1 8. ho = 12,663 btu/jam.ft.0F

Pressure drop 9. untuk Res = 19158,4507 Dari Gambar 29, hal. 839

diperoleh f = 0,00267 ft2/in2 Spesifik gravity (s) = 0,77 Ds = 1,9375 ft Φs = 1 10. jumlah crosses N + 1 = 12 L / B N + 1 = 12 . (16 / 4,65) = 41,3 11. ∆Ps

=

ssDe

NDsGsf

10

2

10.22,5

1

10,770,045810.22,5

3,419375,1128,922.290,0026710

2

∆Ps = 0,1038 psi Pressure Drop < 10 psi Maka spesifikasi dapat diterima.

= 0,1046 psi

9. Gt = 131.783,7046/ft2.jam Dari Gambar 27 hal. 837 didapatkan :

v2/2g = 0,0015

∆Pr = g

v

s

n

2

4 2

= 0,00150,64

44

= 0,00375 psi ∆Pf = ∆Pt + ∆Pr = 0,1046 + 0,00375 = 0,1421 psi Pressure Drop < 10 psi Maka spesifikasi dapat diterima.

LC.6 Heater (E-102)

Fungsi : Menaikkan temperatur hasil campuran pada mixer (M-101) dari 44 oC menjadi 300 oC sebelum masuk ke dalam reaktor (R-102)

Jenis : 2-4 shell and tube

Dipakai : ¾ in BWG 16, panjang 16 ft, 4 pass

Jumlah : 1 unit

1. Neraca Energi

Fluida Panas (gas keluaran reaktor)

Laju alir fluida masuk (W) = 63.278,6008kg/jam

= 139.504,0033

Temperatur masuk (T1) = 355 oC = F325

9x355 o

= 671 oF

jam

lb


Temperatur keluar (T2) = 161,8 oC = F325

9x161,8 o

= 323 oF

Fluida dingin

Laju air pendingin masuk (w) = 35.854,3945 kg/jam

= 79.044,5981

Temperatur masuk (t1) = 44 oC = F325

9x44 o

= 11,2 oF

Temperatur keluar (t2) = 300 oC = F325

9x300 o

= 572 oF

Panas yang diserap (Q) = 36.423.750,8214

= 34,523,560.1648


Fluida panas Fluida dingin selisih T1 = 671oF Temperatur lebih tinggi t2 = 572oF ∆t1 = 99oF T2 = 323,24oF Temperatur lebih rendah t1 = 111,2oF ∆t2 = 212,04oF T1-T2=347,7oF Selisih t2 –t1 = 460,8oF ∆t2- ∆t1 =-113,04oF

LMTD =

04,212

99ln

113,04

ln1

2

12

t

t

tt148,4136oF

R = 12

21

tt

TT

= 755,08.460

76,347 S =

8,559

8,460

11

12

tT

tt0,823






Tc =

2

24,323671

221 TT

497,12oF

tc = 2

21 tt

2

2,111572341,6oF

jam

lb

jam

kJ

jam

lb




diameter luar tube (OD) = ¾ in


jenis tube = 16 BWG

panjang = 16 ft

at’ = 0,1963 ft2




889,10374

,164834.523.560

. tU

Q

D

4.490,679 ft2

Luas permukaan per ft panjang pipa 3/4 “ OD = 0,1963 ft [Tabel 10, Kern]


4.490,679 1143,83 buah


Dari tabel 9, untuk 3/4 “ OD dan 1 5/16 ” triangular pitch, maka tube counts (tube sheet lay out) yang terdekat adalah 1144 tubes dengan ID shell = 37 in.


A = 1144 × 16 × 0,1963 = 4491,344 ft2.

UD =

889,103344,4491

,164834.523.560

tA

Q 73,989 Btu/(j.ft2.oF)

Fluida panas – Shell Side

1. luas aliran (as)

B = 4,75

37

5

IDin

C’ = PT – OD C’ = 1,3125 – 0,75= 0,5625

as = '144

'

nP

BCID

T

=

1325,1144

4,7)5625,0(37

= 0,8149 ft2


1. at = n

atNt

144

' =

4144

302,01144

= 0,5998 ft2 2. Kecepatan massa (Gt)

Gt = at

w =

0,5998

179.044,598

= 131.783,7046/ft2.jam

3. Bilangan Reynold (Ret)


2. Kecepatan Massa (Gs)

Gs = as

W =

0,8149

33139.504,00

=171.195,562 lbm/ft2.jam

3. Bilangan Reynold (Res) De = 0,55 in [fig. 28] = 0,0458 ft

μ = 0,0296 cP = 0,0716 lbm/ft.jam

Res=

GsDe

0,0716

29.922,1280,048

= 134.369,67

4. Dari Gambar 28 (Kern,1950,hal.838) Res = 134.369,67 diperoleh jH =300



3/1

k

Cp =3/1

0,024

0,039 x 9,59

= 1,811

6. 3/1

k

Cp

Ds

kjH

s

ho

811,10,0458

039,0300

s

ho

= 38,213 btu/jam.ft.0F 7. untuk trial dianggap Φs = 1 8. ho = 38,213 btu/jam.ft.0 Pressure drop 9. untuk Res = 134.369,672 Dari Gambar 29, hal. 839

diperoleh f = 0,00011 ft2/in2 Spesifik gravity (s) = 0,55 Ds = 3,0833 ft Φs = 1 10. jumlah crosses N + 1 = 12 L / B

Dari Tabel 10 (Kern,1950,hal.843) untuk 3/4 in 16 BWG Dt = 0,62 in = 0,0517 ft μ = 0,00154 cP = 0,0373 lbm/ft.jam

Ret =

GtDt x

=

0373,0

46131.783,700,0517x

= 182.698,9572

4. Dari Gambar 24 (Kern,1950,hal.834) diperoleh jH = 370 5. Pada tc = 341,6 0F


(Yaws, 1996)

= 3/1

0,077

0.08471,252

= 1,4048

6. 3/1

k

Cp

Dt

kjH

t

hio

4048,10,0502

0,0771000

t

hio

= 147,4497 btu/jam.ft.0F

Pressure drop 7. untuk Ret = 625.364,9049



8. ∆Pt =

10,70502,010.22,5

1665341.055.848, 0,000085210

2

= 4,9626 psi

9. Gt = 1,055,848.6534 /ft2.jam Dari Gambar 27 hal. 837 didapatkan : v2/2g

= 0,14

∆Pr = g

v

s

n

2

4 2

= 0,140,999

64

= 4,8 psi

3/1

k

Cp

tsDt

nLGtf

10

2

10.22,5


N + 1 = 12 . (16 / 7,4) = 32,4 11. ∆Ps

=

ssDe

NDsGsf

10

2

10.22,5

1

10,550,045810.22,5

4,320833,33171.195,560,0001110

2


∆Pf = ∆Pt + ∆Pr = 4,96 + 4,8 = 4,9626 psi Pressure Drop < 10 psi Maka spesifikasi dapat diterima.

LC.7 Reaktor Oksidasi (R-101)

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi osidasi Tipe : Fixed Bed Reactor Bentuk : Silinder vertikal dengan tutup dan alas ellipsoidal Bahan konstruksi : Stainless steel SA-340


Jumlah : 1 unit Data Perhitungan: Temperatur, T = 355oC (628,15 K) Tekanan, P = 5 atm (507 kPa) Waktu tinggal, τ = 8 detik = 0,0022 jam Laju alir massa, Fo = 63278,6 kg/jam ρcampuran, ρ = 2,91 kg/m3 Perhitungan Dimensi Reaktor:

Vo = 91,2

63278,6

oF 22764,21 m3/jam

Volume campuran, V = τ × Vo = 0,0022 jam × 22764,21 m3/jam = 50,58714 m3

Volume katalis (molybdenum bismuth) = 358714,5070

30mx = 21,6802 m3

Volume total = 50,58714 + 21,6802 = 72,26734 m3 Faktor kelonggaran : 20% Volume total (Vt) = 86,7208 m3 Direncanakan, Hs : Di = 1 : 1

Volume silinder (Vs) = 2

4

1Dt Hs = 2

4

1Dt

Tinggi head (Hh) = Dt4

1

Volume tutup (Vh) elippsoidal = /6 x D2Hh = /24x D3


Vt = Vs + Vh

Vt = (/4 x D3) + ( /6 x D3)

Vt = 7/24 D3

Diameter tangki = 3

7

24

Vt = 3

7

7208,8624

x = 4,551 m = 179,17 in

Tinggi silinder (Hs) = Dt = 4,551 m

Tinggi tutup elilpsoidal ( Hh) =1/4x D = ¼ x 4,551 m = 1,137 m

Tinggi tangki (Ht) = H+ 2 (Hh) = 6,82655m

Tekanan Design Tekanan gas

A = 2 4

1D = 2)55,4(14,3

4

1xx = 3,5725 m

P =2

A

F=

A

mxg=

5725,3

8,96,63278 x =173,581 kPa

P operasi = 507 kPa P total = (Poperasi + P gas) = (507+173,581,4) kPa = 680,2064 kPa Faktor keamanan 20 % P design = (1+20%) x (680,2064) = 816,2476 kPa Tebal Dinding Tangki (Bagian Silinder) Dipilih bahan stainless steel SA-340 sehingga - Joint efficiency, E = 0,8 (Brownell dan Young, 1959)

- Allowable stress, S = 129.276,75 kPa

- Faktor korosi, C = 1/80 in/ tahun (Perry dan Green, 1999)

- Umur alat, n = 10 tahun (Peters, 2004)

t = nCPSE

DP

2,12

t = )80/1(10)2476,816(2,1)8,0)(75,276.129(2

4,551 816,2476

t = 0,730426 in tebal shell standar yang digunakan =1 in


Tebal Head Tangki (Bagian Silinder)

t = nCPSE

DP

2,02

t = )80/1(10)2476,816(2,0)8,0)(75,276.129(2

4,551 816,2476

t = 0,7276 in tebal tutup standar yang digunakan =1 in

Perancangan Jaket Pendingin Jumlah air pendingin (280C) = 372608 kg

Volume air pendingin (Vp) = 77,37388,996

372608 m3

Diameter dalam jaket (Dt) = diameter tangki + (2x tebal dinding tangki) = 179,17+ (2 x 1) = 181,1743 in Tinggi jaket = tinggi diameter reaktor = 179,17 in Asumsi jarak jaket adalah 5 in. Diameter luar jaket (D2) = D1 + (2x jarak jaket) = 181,1743 + (2 x 5) = 191,1743 in Luas yang dialiri air pendingin (A)

A = )12 (4

1 22 DD = )1743,1811743,191 (4

1 22

= 2922,936 in = 74,243 m2

Kecepatan superficial air pendingin (A)

A = 243,74

77,3738

A

Vp= 50,3 m/jam

Tebal dinding jaket (t) Dipilih bahan stainless steel SA-340 sehingga - Joint efficiency, E = 0,8 (Brownell dan Young, 1959)




H jaket = 179,17 in = 14,927 ft

Ph = 144

)275,62)(927,13(

144

)1(

aH = 6,023115 psia


P design = P operasi + Ph = 88,1757 + 6,023115 = 94,19881 psia

t = nCPSE

DP

6,02

t = )80/1(10) 94,19881(6,0)8,0)(75,276.129(2

179,17 94,19881

t = 2,32 in Tebal jaket standar yang digunakan =2,5 in

LC.8 Cooler (E-103)

Fungsi : mengkondisikan feed yang akan masuk ke Knock Out Drum

(SP-101)

Type : shell and tube heat exchanger

Jumlah : 3 buah heat exchanger disusun paralel

Kondisi Proses :

- Fluida Panas (campuran gas) :

T masuk (T1) : 161,80C : 240,80F : 389,15 K T keluar (T2) : 300C : 860F : 303,15 K P masuk : 5 atm : 73,119 psia P keluar : 5 atm : 73,119 psia Fluida Dingin (air) T masuk (t1) : 280C : 82,4 0F : 301,15 K T keluar (t2) : 400C : 1040F :313,15 K P masuk : 1 atm : 14,696 psia P keluar : 1 atm : 14,696 psia

Fluida dingin (0F) Fluida panas (0F)

T masuk 82,4 323,24

T keluar 104 86

Digunakan Heat Exchanger (shell and tubes) (Kern, appendiks tabel 10)

dengan data-data sebagai berikut :

Panjang tube, L : 16 ft

BWG : 16

Pitch : 1,5625 in triangular (kern, appendiks tabel 9)

Rd gab : 0,002 jft2 0F/Btu


∆P gas : 2 psi

OD tube : 1,25 in triangular, ID : 1,12 in

Neraca Massa dan Neraca Panas

Dari neraca massa (lampiran A)

Massa fluida panas (M) = 63278,601/3 kg = 46502,05458 lb

(Aliran gas dari R-101)

Massa fluida dingin (m) = 8548439,68/35 kg = 6282060,661 lb

Q yang diserap fluida dingin = m x Cp(fluida dingin) x ∆t

= 1,36E+08 Btu

Mencari LMTD

LMTD

2

1

21

ln

)(

T

T

TT

Dimana : ∆T1 = ∆Tpanas = T1 – t2

∆T2 = ∆Tdingin = T2 – t1

LMTD

82,4) - (86

104)-323,24 (ln

82,4) - (86 - 104)-(323,24

= 52,477 0F

R = 12

21

tt

TT

= 983,104,82104

8624,323

S =

4,8224,323

4,82,104

11

12

tT

tt0,09

Dengan nilai R dan S di atas, diperoleh nilai FT = 1



Maka ∆t = FT × LMTD = 52,477 x 1,00 = 52,477 0F

Menghitung Tc (Caloric Temperature)


Tc = (T2+T1)/2

= (86 + 323,24)/2

= 204,62 0F

tc = (t2+t1)/2

= (82,4 + 104)/2

= 93,2 0F

a. Trial Ud

Ud = 416 (Appendiks Tabel 8, Kern) Tersedia Ud = 250-500 A = Q/Ud x ∆t

= 1,3E+08 / (416 x 36,618)

= 6220ft2

a”t = 0,3271 ft2/lin ft (table 10, Kern)

b. Nt = A/(L x a”t )

=6220 / (16 x 0,3271) = 296,9159 Coba untuk tube passes, n = 4-P Nt standard = 297 (Appendiks table 9, Kern) IDs = 33 in (Appendiks table 9, Kern) c. Koreksi Ud

Ud = (Nt/Nt standar) × Ud = (296,916/297) × 416 = 415,9 Btu/hr. ft2. 0F

Kesimpulan Sementara Rancangan Shell and Tube Bagian Shell : IDs = 33 in (diameter dalam shell) B = 12 in (baffle spacing) N +1 = 24 (jumlah baffle) n' = 4 passes (jumlah passes pada shell) de = 0,91 in (diameter ekivalen) (Appendiks fig.28, Kern)

Bagian Tube :

di = 1,12 in (diameter dalam tube) (Appendiks tabel 10, Kern)

do = 1,25 in (diameter luar tube) (Appendiks tabel 10, Kern)

l = 16 ft (panjang tube)

n = 4 (jumlah passes pada tube) (Appendiks tabel 9, Kern)


Nt = 425 (jumlah tube) (Appendiks tabel 9, Kern)

Pt = 1,5625 in (jarak antara sumbu tube)

C' = 0,3125 in (jarak antara diameter luar tube)

a"t = 0,3271 ft2 (luas permukaan panjang) (Appendiks tabel 10, Kern)

a't = 0,985 in2 (luas penampang aliran) (Appendiks tabel 10, Kern)

Bagian shell (gas)

1. as = (IDS × B × c’)/(n’×Pt×144)

= ,

,

= 0,138 ft2

2. Gs = M / as

= 46502,055 / 0,318

= 338196,7605

3. Re = de × Gs / µ

= 0,91 × 338196,7605/0,01702

= 622665,3056

4. JH = 520 (fig. 28, kern)

5. ho = JH × (k/de) × (cpµ / k)1/3

= 520 × (0,04100/0,91) × (10,48× 0,01702 / 0,04100)1/3

= 382,4648 Btu/hr.ft2.0F

Bagian tube (air)

1. at’ = 0,985 ft2

= (Nt×at’)/144n

= ,

= 0,50789 ft2

2. Gt = m / at

= 6282060,661 / 0,50789

= 12368924

V = Gt/3600ρ

= 12368924/3600.598,1

= 5,745 ft/sec


3. Re = ID × Gt / µ

= , / / ,

,

= 398528,321

4. JH = 700 (fig. 24, kern)

5. hi dapat dilihat pada Kern fig 25 = 1500

6. hi0 = hi × (ID/OD)

= 1500 × 1,12 / 1,25

= 1344 Btu/hr.ft2.0F

7. Evaluasi Uc

Uc = (hio × ho) / (hio + ho)

= 1344 × 382,4648 / (1344 + 382,464797)

= 297,7371 Btu/hr.ft2.0F

8. a''= 0,3271 ft2/linft

A = Nt x l x a'' x 3

= 297 x 16 x 0,3271 x 2

= 1554,379 ft2

Ud = Q / A t

= 1,36E+08 / 1554,379 x 52,477

= 92,42 Btu/(hr)(ft2)(oF)

9. Evaluasi Rd

Rd = (Uc-Ud)/(Uc×Ud)

= (297,73714-92,42)/(297,7371 ×92,42 )

= 0,007746 hr.ft2.0F/Btu > Rd ditetapkan (memenuhi syarat)


diperoleh f = 0,001 ft2/in2 Spesifik gravity (s) = 1 Ds = 2,75 ft Φs = 1 7. jumlah crosses N + 1 = 12 L / B N + 1 = 12 . (16.2 / 12) = 32

Pressure drop 10. untuk Ret = 398528,321


Spesifik gravity (s) = 1 Φt = 1

11. ∆Pt = tsDt

nLGtf

10

2

10.22,5


8. ∆Ps=

ssDe

NDsGsf

10

2

10.22,5

1

11,00,9110.22,5

6475,2051338196,760,00210

2


1112,110.22,5

416017,2893078 0,00010310

2

= 0,000 psi

12. Gt = 12368924,236 /ft2.jam Dari Gambar 27 hal. 837 didapatkan : v2/2g = 1

∆Pn = g

v

s

n

2

4 2

= 11

44

= 1,067 psi ∆P t = ∆Pt + ∆Pr = 0,001 + 1,067 = 1,07 psi Pressure Drop < 2 psi Maka spesifikasi dapat diterima.

LC.9 Knock Out Drum (SP-101)

Fungsi : Memisahkan fasa gas dan cair dari produk keluaran reaktor

(R-101)

Jenis : Vertical knockout drum

Bahan konstruksi : High Alloy Steel (18 Cr-8 Ni) SA-240 Grade 340

Jumlah : 1 unit

Data:

Kondisi operasi

Temperatur = 30 oC

Tekanan = 5 atm

Lama Hold-up = 20 menit

Allowable stress = 120.645 kPa (Brownell and Young , 1959)

Joint efficiency (E) = 0,9 (Brownell and Young , 1959)

Faktor korosi (C) = 0,002 in/tahun

Umur alat = 10 tahun


Tabel LC.1 Kondisi umpan masuk Knock Out Drum

Komponen Laju massa

(kg/jam)

komposisi

(kmol) Xi

Densitas

(kg/m3)

O2(g) 1023 31,969886 0,0151 6,475

CO2(g) 2056 46,725218 0,0221 8,9050

N2(g) 38078,5937 1359,9498 0,6433 5,6680

CH3COOH(l) 2803,51309 46,725218 0,0221 1057,00

C3H4O2(l) 1948 27,051442 0,0128 1042,00

C3H4O(l) 9640 172,14554 0,0814 830,00

H2O(l) 7729,69 429,4274 0,2031 995,80

Total 63279 2113,9945 1,00

Laju alir massa gas = jam

kg41157,5396

Laju alir massa cairan = jam

kg0612,22121

Mol gas = 438,64488 mol

Mol cairan = 715,9268 mol

Densitas gas = 5,791 kg/m3 = 0,361532 ft/lbm

Densitas cairan = 927,7 kg/m3 = 57,9163 ft/lbm

Volume gas = 7110 m3/jam

Volume cairan = 25,304 m3/jam

Laju alir volumetri gas (Qg) = /jamm15587,7107 5,791

241157,539

ρ

F 3

= 70,4990 ft3/s

Laju alir volumetri cairan (Ql) = /jamm8984,30927,7

22121,0612

ρ

F 3

= 0,3064 ft3/s

Vertical knockout drum yang digunakan mempunyai efisiensi sangat tinggi sehingga

nilai k = 0,25 (Walas et al, 2005).


1791,57,9270,251ku

g

= 3,1543 ft/s

Diameter wire mesh yg dibutuhkan = uQg

4/

= 12,6174

/499,70

= 28,471in

= 5,3358 ft = 1,6267 m

Diameter rancangan untuk vertical knockout drum adalah 5,5 ft.

Tinggi kolom uap minimum 5,5 ft.

Kedalaman cairan:

Untuk hold-up 20 menit

= 2

3

ft5,33π/4

sec1200.secft3064,0

= 16,456 ft =5,0171 m

Htotal = Hcairan + Hgas

= 16,456 ft +5,5 ft

= 21,95621 ft

H/D =82,57309 ft/5,5 ft

= 4,1148 (H/D 3-5, memenuhi)

Poperasi = 5 atm = 506,625 kPa

Phidrostatik = ρ x g x l = 927,7 x 9,8 x 5,0171 = 45,61312 kPa

Ptotal = Poperasi + Phidrostatik

= 506,625 + 45,61312

= 552,2381 kPa

Pdesign = 1,2 x Poperasi = 1,2 x 552,2381 kPa = 662,6857 kPa

Tebal plat (d) = 002,0)120.645(6,0)8,0645.120(

626,16857,662

6,0.

x

xC

PES

DxP

2cairan 4/

.H

D

upholdwaktuQl


=0,2227 in

Maka dipilih tebal plat tangki = 0,25 in

LC.10 Blower I (BL-101) Fungsi : Menghisap gas hasil buangan Knock Out Drum (SP-

101) untuk dialirakan ke udara bebas Tipe : Blower sentrifugal Bahan konstruksi : Stainless steel Jumlah : 1 unit Cadangan : 0 unit

Data perhitungan: Temperatur, T = 30oC Tekanan operasi, P = 5 atm = 506,625 kPa Laju alir massa, F = 41157,53963 kg/jam N = 1438,64478 kmol/jam ρ gas , ρ = 5,791 kg/m3

Laju alir volum, Q = 3/791,5

/53963,41157

mkg

jamkgF

=7107,1558 m3/jam

Q = 70,499 ft3/menit Daya turbo blower dapat dihitung dengan persamaan : P = 144× Q (kg/jam) × efisiensi /33000 (Perry, 2008) P = 144× × 7107,1558 × 0,8= 24,8198078 hp Digunakan daya motor standar 25 hp. LC. 11 Pompa (P-101)

Fungsi : Memompa campuran dari SP-101 menuju ke R-102 Tipe : Centrifugal Pump Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Cadangan : 1 unit

Data Perhitungan: Temperatur : 30oC Laju alir campuran : 22121,0612kg/jam Densitas campuran : 927,7 kg/m3

= 57,9166 lbm/ft3 Viskositas campuran : Tabel LC.2 Viskositas Bahan Keluar Knock Out Drum (FG-101) Komponen F (kg/jam) N (kmol) Xi μ (cP) ln μ Xi . ln μ


Asam akrilat 1947,7038 27,0514 0,0401 1,2780 0,2453 0,0098

Asam asetat 2803,5131 46,7252 0,0692 1,0750 0,0723 0,0050

Air 7729,6939 429,4274 0,6359 0,8326 -0,1832 -0,1165

Akrolein 9640.1503 172.1455 0.2549 0.3258 -1.1215 -0.2859

Total 22121,0612 675,3496 1,000 -0,3875

Viskositas campuran dapat dihitung dengan persamaan Heric-Brewer (Perry, 2008) ln μ = Σ Xi ln μ ln μ = -0,3875 μ = exp (-0,3875) μ = 0,6787 cP = 0,0005 lbm/ft.s

Laju alir volumetrik :

mv = 3/7,927

/0612,22121

mkg

jamkg23,845 m3/jam = 0,0066 m3/s = 0,198709 ft3/s

Desain Pompa :

Untuk aliran turbulen NRe > 4100

Di,opt = 0,363 mv0,45ρ0,13 (Peters, 2004)

= 0,363 × (0,0066 m3/s) 0,45 × (927,7) 0,13

= 0,0923 m = 0,0923 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis, 2003, dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal : 3 ½ in Schedule number : 40 Diameter dalam (ID) : 0,0901 m = 0,2956 ft Diameter luar (OD) : 0,1016 m = 0,3332 ft Inside sectional area, A : 0,0687 ft2

Kecepatan linier, V = 8924,20687,0

/198709,02

3

ft

sft

A

mv ft/s

Bilangan Reynold:

NRe =

0005,0

0135.08924,29166,57

DV

108569,38 (aliran turbulen)

Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,00015 ft (Peters, 1984)

pada NRe = 108569,38 dan ε/D = 0005,02956,0

00015,0

ft

ftdiperoleh harga factor fanning

(Gambar 2.10-3) , f = 0,005 (Geankoplis, 2003).


Friction loss :

1 sharp edge entrance hc = 0,5

gc

V

A

A

21

2

1

2 0,5(1-0))174,32)(1(2

8924,2 2

hc = 0,065 ft lbf/lbm

3 elbow 90o hf = nKf gc

V

2

2

3(0,75) )174,32(2

8924,2 2

0,2925 ft.lbf/lbm

1 check valve hf = nKf gc

V

2

2

1(2) )174,32(2

8924,2 2

0,26 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 50 ft Ff = gcD

Lvf

24

2= 4 (0,005)

)174,32)(2)(2956,0(

)8924,2)(50( 2

Ff = 0,4398 ft.lbf/lbm

1 sharp edge exict hex = n

gc

v

A

A

21

22

2

1 1(1-0)2

)174,32)(1(2

8924,2 2

hex = 0,13 ft.lbf/lbm Total friction loss Σ F = 1,1874 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

02

1 1212

21

22

sWF

PPzz

gc

gvv

gc (Geankoplis, 2003)

Dimana : V1=V2 ∆v2 = 0 P1=P2 ∆P = 0 Tinggi pemompaan, ∆z = 5,1 m = 16,7321 ft

01874,107321,16174,32

174,320 sW

-Ws = 17,9195 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80% (Peters, 1984) Wp= -Ws/ η = 22,399 ft.lbf/lbm

Daya pompa, P = 550

vpmW

550

9166,57198709,0 22,3990,4687 hp

Digunakan daya motor standar ½ hp.


LC.12 Reaktor Oksidasi (R-102)

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi oksidasi Tipe : Fixed Bed Reactor Bentuk : Silinder vertikal dengan tutup dan alas ellipsoidal Bahan konstruksi : Stainless steel SA-340


Jumlah : 1 unit Data Perhitungan: Temperatur, T = 300oC (573,15 K) Tekanan, P = 5 atm (507 kPa) Waktu tinggal, τ = 8 detik = 0,0022 jam Laju alir massa, Fo = 35854,3945 kg/jam ρcampuran, ρ = 3,586 kg/m3 Perhitungan Dimensi Reaktor:

Vo = 586,3

35854,3945

oF 10022 m3/jam

Volume campuran, V = τ × Vo = 0,0022 jam × 10022m3/jam = 22,227 m3

Volume katalis (molybdenum vanadium) = 3227,2270

20mx = 6,362 m3

Volume total = 22,227 + 6,362 = 28,634 m3 Faktor kelonggaran : 20% Volume total (Vt) = 1,2 x 28,634 m3 = 34,361 m3 Direncanakan, Hs : Di = 1 : 1

Volume silinder (Vs) = 2

4

1Dt Hs = 2

4

1Dt

Tinggi head (Hh) = Dt4

1

Volume tutup (Vh) elilpsoidal = /6 x D2Hh = /24x D3

Vt = Vs + Vh

Vt = (/4 x D3) + ( /6 x D3)

Vt = 7/24 D3

Diameter tangki = 3

7

24

Vt = 3

7

361,3424

x = 3,3436 m = 131,641 in

Tinggi silinder (Hs) = Dt = 3,3436 m

Tinggi tutup elippsoidal ( Hh) =1/4x D = ¼ x 3,3436 m = 0,8359 m

Tinggi tangki (Ht) = H+ 2 (Hh) = 5,01552 m


Tekanan Design Tekanan gas

A = 2 4

1D = 2)3436,3(14,3

4

1xx = 2,62479 m

P =2

A

F=

A

mxg=

6249,2

8,93945,35854 x =133,866925 kPa

P operasi = 507 kPa P total = (P operasi + P gas) = (507+133,866925) kPa = 640,4919 kPa Faktor keamanan 20 % P design = (1+20%) x (640,4919) = 768,590 kPa Tebal Dinding Tangki (Bagian Silinder) Dipilih bahan stainless steel SA-340 sehingga - Joint efficiency, E = 0,8 (Brownell dan Young, 1959)




t = nCPSE

DP

2,12

t = )80/1(10)768,590(2,1)8,0)(75,276.129(2

3,3436768,590

t = 0,5113 in tebal shell standar yang digunakan =1 in Tebal Head Tangki (Bagian Silinder)

t = nCPSE

DP

2,02

t = )80/1(10)590,768(2,0)8,0)(75,276.129(2

3,3436 768,590

t = 0,5095 in tebal tutup standar yang digunakan =1 in

Perancangan Jaket Pendingin Jumlah air pendingin (280C) = 191574,401 kg


Volume air pendingin (Vp) = 2,1928,996

191574,401 m3

Diameter dalam jaket (Dt) = diameter tangki + (2x tebal dinding tangki) = 131,641+ (2 x 1) = 133,6409 in Tinggi jaket = tinggi diameter reaktor = 131,641 in Asumsi jarak jaket adalah 5 in. Diameter luar jaket (D2) = D1 + (2x jarak jaket) = 133,6409 + (2 x 5) = 143,6409 in Luas yang dialiri air pendingin (A)

A = )12 (4

1 22 DD = )6409,1436409,133 (4

1 22

= 2176,663 in = 55,28 m2

Kecepatan superficial air pendingin (A)

A = 28,55

2,192

A

Vp= 3,476 m/jam

Tebal dinding jaket (t) Dipilih bahan stainless steel SA-340 sehingga - Joint efficiency, E = 0,8 (Brownell dan Young, 1959)




H jaket = 131,641 in = 10,9673 ft

Ph = 144

)275,62)( 10,9673(

144

)1(

aH

= 4,310 psia

P design = P operasi + Ph = 88,1757 + 4,310 = 92,4862 psia

t = nCPSE

DP

6,02

t = )80/1(10) 92,4862(6,0)8,0)(75,276.129(2

131,641 92,4862

t = 2,3245 in Tebal jaket standar yang digunakan =2,5 in


LC.13 Cooler (E-105)

Fungsi : mengkondisikan produk yang akan diumpankan pada

separator knock out drum (SP-102)



Kondisi Proses :


T masuk (T1) : 3000C : 5720F : 417,9 K T keluar (T2) : 300C : 860F : 303,15 K P masuk : 5 atm : 74,35 psia P keluar : 5 atm : 74,35 psia Fluida Dingin (air) T masuk (t1) : 280C : 82,4 0F : 301,15 K T keluar (t2) : 600C : 1400F : 313,15 K P masuk : 1 atm : 14,87 psia P keluar : 1 atm : 14,87 psia


T masuk 82,4 572,

T keluar 140 86




BWG : 16

Pitch : 1,5625 in triangular (Kern, appendiks tabel 9)


∆P gas : 10 psi




Massa fluida panas (M) = 35854 kg = 79045,82 lb



Massa fluida dingin (m) = 390811 kg = 861594,86 lb


= 1,25E+07 Btu

Mencari LMTD

LMTD

2

1

21

ln

)(

T

T

TT



LMTD

82,4) - (86

140)-572 (ln

82,4) - (86 - 140)-(572

= 89,480F

R = 12

21

tt

TT

= 44,84,82140

86572

S =

4,82572

4,82,140

11

12

tT

tt0,118




Maka ∆t = FT × LMTD = 0,95 x 89,48= 85,01 0F


Tc = (T2+T1)/2

= (86 + 572)/2

= 329 0F

tc = (t2+t1)/2

= (82,4 + 140)/2

= 111,2 0F

a. Trial Ud

Ud = 28 (Appendiks Tabel 8, Kern)


Tersedia Ud = 2-50 A = Q/Ud x ∆t

= 1,25E+07 / (28 x 85,01)

= 5231,58 ft2



=5231,58 / (16 x 0,3271) = 333,2 Coba untuk tube passes, n = 4-P Nt standard = 335 (Appendiks table 9, Kern) IDs = 35 in (Appendiks table 9, Kern)

c. Koreksi Ud

A = Nt ×a”t × L × a = 335 × 0,3271 × 16 × 3 = 5259,768 ft2

Ud = Q / (A × Δt) = 1,25E+07 / (5259,768 × 85,01) = 27,85 Btu/hr. ft2. 0F

Kesimpulan Sementara Rancangan Shell and Tube Bagian Shell : IDs = 35 in (diameter dalam shell) B = 24 in (baffle spacing) N +1 = 36 (jumlah baffle) n' = 2 passes (jumlah passes pada shell) de = 0,91 in (diameter ekivalen) (Appendiks fig.28, Kern)

Bagian Tube :











Bagian shell (gas)

1. as = (IDS × B × c’)/(n’×Pt×144)

= ,

= 0,583 ft2

2. Gs = M / as

= 39522,911 / 0,583

= 67753,5619

3. Re = de × Gs / µ

= (0,91/12 × 67753,5619)/(0,0151×2,42)

= 140325,9477

4. JH = 350 (fig. 28, kern)

5. ho = JH × (k/de) × (cpµ / k)1/3

= 350 × (0,02/0,91 × 12) ×(11,78× 0,015 / 0,02)1/3

= 226,833 Btu/hr.ft2.0F

Bagian tube (gas alam)

1. at’ = 0,985 ft2

= (Nt×at’)/144n

= ,

= 0,5728 ft2

2. Gt = m / at

= 430797,429 / 0,5728

= 751994,30

3. Re = ID × Gt / µ

= , / ,

, ,

= 51790,24105

4. JH = 180 (fig. 24, kern)

5. hi = JH x (k/ID) x (cp m/k)1/3


= 180 × (0,37/1,12) × (18,17 × 0,56 × 0,371)

= 2894,85 Btu/hr.ft2.0F

6. hi0 = hi × (ID/OD)

= 2894,8458 × 1,12 / 1,25

= 2593,7818 Btu/hr.ft2.0F

7. Evaluasi Uc


= 2593,7818 × 226,832 / (2593,7818 + 226,832)

= 208,59 Btu/hr.ft2.0F

8. Evaluasi Rd


= (208,5907-27,85)/(208,59×27,85)



diperoleh f = 0,001 ft2/in2 Spesifik gravity (s) = 0,88 Ds = 2,9167 ft Φs = 1 7. jumlah crosses N + 1 = 12 L / B N + 1 = 12 . (16.2 / 24) = 16

8. ∆Ps=

ssDe

NDsGsf

10

2

10.22,5

1

174,00,9110.22,5

169167,267753,56190,00110

2




Spesifik gravity (s) = 1 Φt =1

10. ∆Pt =

1112,110.22,5

4163,751994 0,0001910

2

= 0,0006 psi

11. Gt = 751994,3 /ft2.jam Dari Gambar 27 hal. 837 didapatkan : v2/2g = 0,03

∆Pr = g

v

s

n

2

4 2

= 03,01

44

= 0,961 psi ∆Pf = ∆Pt + ∆Pr = 0,0006 + 0,961 = 0,9616 psi Pressure Drop < 2 psi

tsDt

nLGtf

10

2

10.22,5


Maka spesifikasi dapat diterima.

LC.14 Knockout Drum (SP-102)

Fungsi : Memisahkan fasa gas dan cairan dari produk keluaran

reaktor (R-102)

Jenis : Vertical knockout drum

Bahan konstruksi : Stainless Steel (18 Cr-8 Ni) SA-240 Grade 340

Jumlah : 1 unit

Data kondisi operasi :

Temperatur = 30 oC

Tekanan = 5 atm

Lama Hold-up = 20 menit

Allowable stress = 120.645 kPa (Brownell and Young , 1959)

Joint efficiency (E) = 0,9 (Brownell and Young , 1959)

Faktor korosi (C) = 0,002 in/tahun

Umur alat = 10 tahun

Tabel LC.3 Kondisi umpan masuk Knock Out Drum

Komponen Laju massa

(kg/jam)

komposisi

(kmol) Xi

Densitas

(kg/m3)

O2 308 9,623591 0,0090 6,475

CO2 189 4,3036385 0,0040 8,9050

N2 10533,3333 376,19048 0,3531 5,6680

CH3COOH 3061,731408 51,028857 0,0479 1057,00

C2H4O2 14032 194,89334 0,1829 1042,00

H2O 7729,7 429,42744 0,4030 995,80

Total 35854 1065,4673 1

Laju alir massa gas = jam

kg411030,6483

Laju alir massa cairan = jam

kg74617,24823


Mol gas = 390,1177 mol

Mol cairan = 675,43496 mol

Densitas gas = 5,725 kg/m3 = 0,357411 ft/lbm

Densitas cairan = 1044 kg/m3 = 65,17692 ft/lbm

Volume gas = 1950 m3/jam

Volume cairan = 2,2114 m3/jam

Laju alir volumetri gas (Qg) = /jamm7508,1926 5,725

11030,6483

ρ

F 3

= 19,1122 ft3/s

Laju alir volumetri cairan (Ql) = /jamm75688,361044

724823,7461

ρ

F 3

= 0,3646 ft3/s

Vertical knockout drum yang digunakan mempunyai efisiensi sangat tinggi sehingga

nilai k = 0,25 (Walas et al, 2005).

1725,510440,251ku

g

= 3,3667 ft/s

Diameter wire mesh yg dibutuhkan = uQg

4/

= 3,36674

/1122,19

= 7,2316 in

= 2,6891 ft = 0,8198 m

Tinggi kolom uap minimum 5,5 ft.

Kedalaman cairan:

Untuk hold-up 2 menit

3cairan 4/

.H

D

upholdwaktuQl


= 2

3

ft2,6891π/4

sec.120secft3646,0

= 7,7073 ft = 2,3497 m

Htotal = Hcairan + Hgas

= 7,7073 ft +5,5 ft

= 13,2073 ft

H/D =13,2073 ft/2,6891 ft

= 4,911 (H/D 3-5, memenuhi)


Phidrostatik = ρ x g x l = 1044 x 9,8 x 2,3497 = 24,04116 kPa

Ptotal = Poperasi + Phidrostatik

= 506,625 + 82,57309

= 530,666 kPa

Pdesign = 1,2 x Poperasi = 1,2 x 530,6661 kPa = 636,79939 kPa

Tebal plat (d) = 002,0)120.645(6,0)8,0645.120(

8198,0799,6636

6,0.

x

xC

PES

DxP

=0,1089 in

Maka dipilih tebal plat tangki = 0,25 in.

LC.15 Blower II (BL-102)

Fungsi : Menghisap gas hasil buangan Knock Out Drum (SP- 102) untuk dialirakan ke udara bebas

Tipe : Blower sentrifugal Bahan konstruksi : Stainless steal Jumlah : 1 unit Cadangan : 0 unit

Data perhitungan: Temperatur, T = 30oC Tekanan operasi, P = 5 atm = 506,625 kPa Laju alir massa, F = 11030,6483 kg/jam N = 390,117 kmol/jam ρ gas , ρ = 5,251 kg/m3

Laju alir volum, Q = 3/251,5

/6483,11030

mkg

jamkgF

= 1926,7508 m3/jam


Daya turbo blower dapat dihitung dengan persamaan : P = 144× Q (kg/jam) × efisiensi /33000 (Perry, 1997) P = 144× × 1926,7508 × 0,8= 6,730 hp Digunakan daya motor standar 7 hp. LC.16 Pompa (P-102)

Fungsi : Memompa campuran dari R-102 menuju ke D-101 Tipe : Centrifugal Pump Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Cadangan : 1 unit

Data Perhitungan: Temperatur : 30oC Laju alir campuran : 13907,2687kg/jam Densitas campuran : 1045 kg/m3

= 65,2396 lbm/ft3 Viskositas campuran : Tabel LC.4 Viskositas Bahan Keluar Knock Out Drum (FG-101) Komponen F (kg/jam) N (kmol) Xi μ (cP) ln μ Xi . ln μ

Asam akrilat 14032.3208 194.8933 0.2886 1.2780 0.2453 0.0708

Asam asetat 3061.7314 51.0289 0.0756 1.0750 0.0723 0.0055

Air 7729.6939 429.4274 0.6359 0.8326 -0.1832 -0.1165

Total 24823,7462 675,3496 1,000 -0,0402

Viskositas campuran dapat dihitung dengan persamaan Heric-Brewer (Perry, 2008) ln μ = Σ Xi ln μ ln μ = -0,0402 μ = exp (-0,0402) μ = 0,9606 cP = 0,0006 lbm/ft.s


mv = 3/0,1045

/13907,2687

mkg

jamkg24,1245 m3/jam = 0,0067 m3/s = 0,201035 ft3/s

Desain Pompa :


Di,opt = 0,363 mv0,45ρ0,13 (Peters, 2004)


= 0,363 × (0,0067 m3/s) 0,45 × (1029) 0,13

= 0,094 m = 3,7021 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis, 2003, dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal : 4 in Schedule number : 40 Diameter dalam (ID) : 0,1023 m = 0,3355 ft Diameter luar (OD) : 0,1143 m = 0,3749 ft Inside sectional area, A : 0,0884 ft2


/201035,02

3

ft

sft

A

mv ft/s

Bilangan Reynold:

NRe =

0006,0

3355.02741,2240,64

DV

75945,8126(aliran turbulen)


pada NRe = 75945,8126dan ε/D = 0004,03355,0

00015,0

ft

ftdiperoleh harga factor

fanning (Gambar 2.10-3) , f = 0,004 (Geankoplis, 2003). Friction loss :


gc

V

A

A

21

2

1

2 0,5(1-0))174,32)(1(2

274,2 2



V

2

2

3(0,75) )174,32(2

274,2 2

0,1808 ft.lbf/lbm


V

2

2

1(2) )174,32(2

274,2 2

0,1607 ft.lbf/lbm


Lvf

24

2= 4 (0,004)

)174,32)(2)(3355,0(

)274,2)(50( 2



gc

v

A

A

21

22

2

1 1(1-0)2

)174,32)(1(2

274,2 2

hex = 0,0804 ft.lbf/lbm Total friction loss Σ F = 1,0907ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :


02

1 1212

21

22

sWF

PPzz

gc

gvv


Dimana : V1=V2 ∆v2 = 0 P1=P2 ∆P = 0 Tinggi pemompaan, ∆z = 18,7 m = 61,336 ft

08355,00336,61174,32

174,320 sW


Daya pompa, P = 550

vpmW

550

2407,64201035,0 78,0331,8323 hp

Digunakan daya motor standar 2 hp.

LC.17 Heater (E-104)

Fungsi : menaikkan temperatur campuran gas sebelum diumpankan ke menara destilasi (D-101) Tipe : Shell and tube heat exchanger Dipakai : 1 ¼ in BWG 16, panjang 16 ft, 2 pass Jumlah : 1 unit

1. Neraca Energi

Fluida panas (Superheated steam)






Temperatur awal (t1) = 28oC = 82,4 oF

Temperatur akhir (t2) = 117,5oC = 243,5oF

Panas yang diserap (Q) = 11.493.933,7837 kJ/jam = 10.894.306,7522 Btu/jam



Fluida panas Fluida dingin selisih T1 = 752oF Temperatur lebih tinggi t2 = 243,5oF ∆t1 = 508,5oF T2 = 305,312oF Temperatur lebih rendah t1 = 82,4oF ∆t2 = 222,912oF T1-T2=446,6oF Selisih t2 –t1 = 161,1oF ∆t2- ∆t1 = 285,58oF

LMTD =

5,508

912,222ln

285,58-

ln1

2

12

t

t

tt346,2982oF

R = 12

21

tt

TT

= 773,21,161

6,446

S = 241,06,669

1,161

11

12

tT

tt0,863






Tc =

2

312,30500,752

221 TT

528,656oF

tc = 2

21 tt

2

4,825,243162,95oF



diameter luar tube (OD) = 1,25 in


jenis tube = 16 BWG

panjang = 16 ft

at’ = 0,3271 ft2





0385,277116

54725,7236

. tU

Q

D

860,8404 ft2.

Luas permukaan per ft panjang pipa 1 ¼ “ OD = 0,3271 ft [Tabel 10, Kern]


1.189,848 164 buah


Dari tabel 9, untuk 1 ¼ “ OD dan 1 9/16 ” triangular pitch, maka tube counts (tube sheet lay out) yang terdekat adalah 164 tubes dengan ID shell = 25 in.


A = 164 × 16 × 0,3271 = 1187,224 ft2.

UD =

0385,2778404,860

54725,7236

tA

Q 116,34 Btu/(j.ft2.oF)

Fluida panas – Shell Side 1. luas aliran (as)

B = 55

25

5

IDin

C’ = PT – OD C’ = 1,5625 – 1,25=

0,3125

as = '144

'

nP

BCID

T

=

15625,1144

5)3125,0(25

= 0,1736 ft2


Gs = as

W

= 0,1736

24448,3934

= 140822,74 lbm/ft2.jam


= 0,0716 lbm/ft.jam

Res=

GsDe

=

0,0716

140822,740,0758


1. at = n

atNt

144

' =

6144

302,0378

= 0,1321 ft2 2. Kecepatan massa (Gt)

Gt = at

w =

0,1321

33139.504,00

= 1.055.848,6534 /ft2.jam 3. Bilangan Reynold (Ret) Dari Tabel 10 (Kern,1950,hal.843) untuk 3/4 in 16 BWG Dt = 0,602 in = 0,0502 ft μ = 0,0350cP = 0,0847 lbm/ft.jam

Ret =

GtDt x

=

0847,0

65341.055.848,0,0502x

= 625.364,9049 4. Dari Gambar 24 (Kern,1950,hal.834) diperoleh jH = 1000 5. Pada tc = 416,75 0F


(Yaws, 1996)

= 3/1

0,0251

0,015416,57

= 2,9075

3/1

k

Cp


= 149183,0284 4. Dari Gambar 28

(Kern,1950,hal.838) Res = 149183,02847 diperoleh jH =250



3/1

k

Cp =3/1

0,039

0,03 x 9,519

= 1,938

6. 3/1

k

Cp

Ds

kjH

s

ho

938,10,0758

039,0250

s

ho



diperoleh f = 0,0013 ft2/in2 Spesifik gravity (s) = 0,77 Ds = 0,0758 ft Φs = 1 10. jumlah crosses N + 1 = 12 L / B N + 1 = 12 . (16 / 5) = 38,4 11. ∆Ps

=

ssDe

NDsGsf

10

2

10.22,5

1

10,770,075810.22,5

4,380833,2128,922.290,001310

2


6. 3/1

k

Cp

Dt

kjH

t

hio

9075,20,0517

0,0251370

t

hio

= 432,4479 btu/jam.ft.0F




8. ∆Pt =

10,640517,010.22,5

42046131.783,70 0,000085210

2

= 0,1046 psi

9. Gt = 131.783,7046/ft2.jam Dari Gambar 27 hal. 837 didapatkan :

v2/2g = 0,0015

∆Pr = g

v

s

n

2

4 2

= 0,00150,64

44


tsDt

nLGtf

10

2

10.22,5


LC.18 Kolom Destilasi (D-101)

Fungsi : memisahkan campuran air , asam asetat, dan asam akrilat.

Jenis : sieve – tray

Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : carbon steel SA-285 grade A

Jumlah : 1 unit

Dari perhitungan neraca massa dan neraca panas diperoleh:

RDM = 0,6373 XHF = 0,2887

XLW = 0,0001 XLF = 0,0756

RD = 0,9560 D = 481,6734 kmol/jam

XLD = 0,1062 W = 193,1951 kmol/jam

XHD = 0,0002 LD = 2,4268

XHW = 0,9999 LW = 1,91719

15703,21,91719)()2,4268( LWLDLav (Geankoplis, 2003)

)log(

)]/)(/log[(

,avL

LWHWHDLDm

XXXXN

(Geankoplis, 2003)

=

15703,2log

0001,0/9999,00002,0/0,1062log

= 20,1435

Dari Fig 11.7-3, Geankoplis, diperoleh N

N m = 0,6, maka:

N = 6,0

20,145

6,0mN

=33,57

Jumlah piring teoritis = 33,57

Efisiensi piring = 85 % (Geankoplis, 2003)

Maka jumlah piring yang sebenarnya = 33,57/0,85 =39,4970= 40 piring.

Penentuan lokasi umpan masuk

2

log206,0logHD

LW

LF

HF

s

e

X

X

D

W

X

X

N

N (Geankoplis, 2003)


2

0002,0

0001,0

481,6734

193,1951

0,0756

0,2887log206,0log

s

e

N

N

0858796,0log s

e

N

N

82058,0s

e

N

N

Ne = 0,82058 Ns

N = Ne + Ns

40 = = 0,82058 Ns + Ns

Ns = 21,971 22

Ne = 40 – 22 = 18

Jadi, umpan masuk pada piring ke-22 dari bawah atau piring ke-18 dari atas.

Design kolom

Direncanakan :

Tray spacing = 0,6 m

Hole diameter = 4,5 mm(Treybal, 1981, hal:169)

Space between hole center = 12 mm(Treybal, 1981, hal:169)

Weir height = 5 cm

Pitch = triangular ¾ in

Tabel LC.5 Komposisi Bahan pada Alur Vd Menara Destilasi (D-101) Komponen Vd

(kmol/jam) Xi (mol) BM XiBM

Asam akrilat 12 0,0006408 72 0,04613

Asam asetat 5417 0,283563 60 17,0137

Air 13673 0,7157962 18 12,8843

Total 19,102 1 29,9442


Tabel LC.6 Komposisi Bahan pada Alur Lb Menara Destilasi (D-101) Komponen Lb


Asam akrilat

75106,60326 0,9999167 72 71,9939

Asam asetat 6,259509556 8,333E-05 60 0,00500

Air 0 0 18 0

Total 75112,8627 1,0000 71,99

Data :

Laju alir massa cairan (L`) = 20,864 kg/s

Laju alir volumetrik cairan (q) = 0,28979 m3/s

L = 901 kg/m3

Laju alir massa gas (G`) = 5,306052 kg/s

Laju alir volumetrik gas (Q) = 169,8589 m3/s

v= 0,6801/m3

Surface tension () = 0,04 N/m

21

21

'

'

0,4968

945

5,306052

20,86468

V

L

G

L

= 0,074408

α = 0,0744t + 0,01173 = 0,0744(0,6) + 0,01173 = 0,05637

β = 0,0304t + 0,05 = 0,0304(0,6) + 0,015 = 0,06824

CF =

2,0

02,0)/)('/'(

1log

VLGL


=

2,0

02,0

04,0068,0

)6801,0/901)(30605,5/86468,20(

1log05637,0

=0,0782

VF = 0,5

L GF

G

C

-

= 5,0

0,6801

6801,09010,0782

= 2,8477 m/s

Asumsi kecepatan flooding

V = 0,8 x 2,8477 = 2,2782 m/s

An =2m5574,74

2,2782

169,8589

V

Q

Untuk W = 0,8 T dari tabel 6.1 Treybal, diketahui bahwa luas downspout sebesar

14,145%.

At =2m1507,87

14145,01

74,5574

Column Diameter (T) = [4(87,1507)/π]0,5 = 10,5366 m

Weir length (W) = 0,8(10,5366) = 8,4292 m

Downsput area (Ad) = 0,1414(74,5574) = 10,54615 m2

Active area (Aa) = At – 2Ad = 87,1507- 2(10,54615) = 66,0584m2

Weir crest (h1)

Misalkan h1 = 0,069841681 m

h1/T = 0,069841681 /10,536605 = 0,00662848


perhitungan diulangi

dengan memakai nilai h1 = 0,069841681 m hingga nilai h1 konstan pada nilai

0,0069885525 m.

Perhitungan Pressure Drop

Dry pressure drop

Ao= 0,1275 x 66,0584 = 8,42245

uo = m/s167406,208,42245

169,8589

0

A

Q

0,035944mmm1944,35

901

0,68

66,0

20,1670,51

0,51

2

2

20

20

d

d

L

Vd

h

h

C

uh

Hydraulic head

9,482944m 2

8,42925366,10

2

57134,266,0584

169,8589

WTz

A

QV

aa

m0,093938

9,482944

0,2897225,10,682,57134405,0238,005,0725,00061,0

225,1238,0725,00061,0

5,0

5,0

L

L

GaWWL

h

h

z

qVhhh


Residual pressure drop

0060401,0

8,90045,0945

104,06

6

r

aL

cr

h

gd

gh

Total gas pressure drop

m0,13592265

0060401,009393,00359,0

G

G

gLdG

h

h

hhhh

Pressure loss at liquid entrance

Ada = 0,025W = 0,025(8,429284) =0,2107321 m2

m28945,0

0,21073

0,28979

8,92

3

2

3

2

2

2

2

2

h

h

A

q

gh

da

Backup in downspout

m4253,0

0,289450,135922

3

3

23

h

h

hhh G

Check on flooding

0,5452587m

0,425306988,005,0

31

31

hhh

hhh

w

w

t/2 = 0,6/2 = 0,3 m

karena nilai hw + h1 + h3 lebih kecil dari t/2, maka spesifikasi ini dapat diterima,

artinya dengan rancangan plate seperti ini diharapkan tidak terjadi flooding.


Tinggi kolom = 40 x 0,6 m = 24 m

Tinggi tutup = 6341,22

10,5366

2

1

m

Tebal shell tangki

Tekanan operasi = 1 atm = 101,33 kpa

Faktor kelonggaran = 5 %

Maka, Pdesign = (1,05) (101,33 kpa) =106,39125 kpa = 15,431 psi

Allowable Stress = 11.200 psi (Brownell &Young, 2005)

Joint efficiency = 0,8 (Brownell &Young, 2005)

Tebal shell tangki:

Tebal plat (ts) = 15,4312,18,0200.112

)536,10( 15,431

2,12

xx

x

PSE

DP

= 0,4555754in

Tebal shell standar yang digunakan = ½ in

LC.19 Kondensor Kolom Destilasi I (CD-101)

Fungsi : menurunkan temperatur campuran gas sampai temperatur dew point tercapai

Tipe : Shell and tube heat exchanger Dipakai : 1 ¼ in BWG 16, panjang 16 ft, 4 pass Jumlah : 1 unit 1. Neraca Energi

Fluida panas (gas)

Laju alir umpan masuk = 19101,7885 kg/jam = 42111,8028,lb/jam

Temperatur awal (T1) = 117,85 oC = 244,13oF

Temperatur akhir (T2) = 94 oC = 201,2oF

Fluida dingin (air)



Temperatur akhir (t2) = 40oC = 104,00oF


Panas yang diserap (Q) = 3388158,0254 kJ/jam = 3211401,2094 Btu/jam



LMTD =

13,140

8,118ln

21,33

ln1

2

12

t

t

tt129,1716oF

R = 12

21

tt

TT

= 988,16,21

93,42

S = 134,073,161

6,21

11

12

tT

tt






Tc =

2

2,20113,244

221 TT 222,665oF

tc = 2

21 tt

2

4,8210493,2oF





jenis tube = 16 BWG

panjang = 16 ft

at’ = 0,3271 ft2

Trial 1. a. Dari tabel 8 Kern, diharapkan UD = 2-50 Btu/(j.ft2.oF)




1716,1295

93211401,20

. tU

Q

D

4972,3017 ft2.



4972,3017 158,3445 buah




A = 155 × 16 × 0,3271 = 811,2080 ft2.

UD =

1716,129208,811

943211401,20

tA

Q 5,1079 Btu/(j.ft2.oF)


1. luas aliran (as)

B = 55

25

5

IDin

C’ = PT – OD C’ = 1,5625 – 1,25= 0,3125

as = '144

'

nP

BCID

T

=

15625,1144

5)3125,0(25

= 0,1736 ft2 2. Kecepatan Massa (Gs)

Gs = as

W

= 0,1736

42111,8028

= 242563,9844 lbm/ft2.jam


= 0,0716 lbm/ft.jam


1. at = n

atNt

144

' =

4144

47,1155

= 0,1321 ft2


Gt = at

w =

0,1321

8156859,167

= 396536,6718 /ft2.jam

3. Bilangan Reynold (Ret) Dari Tabel 10 (Kern,1950,hal.843) untuk 1 ¼ in 16 BWG Dt = 1,12 in = 0,0933 ft μ = 0,3003cP = 0,7268 lbm/ft.jam

Ret =

GtDt x

=

3003,0

8396536,6710,0933x

= 50.923,7659


Cp = 18,04 btu/lbm.0F


Res=

GsDe

=

0,1406

4242563,9840,0758

= 54061,2119

4. Dari Gambar 28 (Kern,1950,hal.838) Res = 54061,2119 diperoleh jH =380

5. Pada Tc = 222,6650F Cp = 9,811 btu/lbm.0F


3/1

k

Cp =3/1

0,023

0,141 x 9,811

= 3,909

6. 3/1

k

Cp

Ds

kjH

s

ho

909,30,0758

023,0380

s

ho



diperoleh f = 0,0012 ft2/in2 Spesifik gravity (s) = 0,75 Ds = 0,0758 ft Φs = 1 10. jumlah crosses N + 1 = 12 L / B N + 1 = 12 . (16 / 5) = 38,4

11. ∆Ps=

ssDe

NDsGsf

10

2

10.22,5

1

10,750,075810.22,5

4,380833,29844,2425630,001210

2


k = 0,3915 btu/jam.ft.0F (Yaws, 1996)

= 3/1

0,3915

0,300318,04

= 3,2233

6. 3/1

k

Cp

Dt

kjH

t

hio

2233,30,0933

0,391520

t

hio

= 270,4123 btu/jam.ft.0F




8. ∆Pt =

110933,010.22,5

4166718,396536 0,0002110

2

= 0,4338 psi

9. Gt = 396536,6718 lb/ft2.jam Dari Gambar 27 hal. 837 didapatkan :

v2/2g = 0,018

∆Pr = g

v

s

n

2

4 2

= 0,0181

44

= 0,2880 psi ∆Pf = ∆Pt + ∆Pr = 0,4338+ 0,2880 = 0,7218 psi Pressure Drop < 2 psi Maka spesifikasi dapat diterima.

3/1

k

Cp

tsDt

nLGtf

10

2

10.22,5


LC.20 Accumulator (AC-101)

Fungsi : Menampung distilat pada kolom distilasi (D-101)

Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C

Jenis sambungan : Single welded butt joints

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 98,85 °C

Tekanan = 0,9 atm

Laju alir massa = 21.336 kg/jam

Kebutuhan perancangan = 1 jam


Densitas campuran = 966,0688 kg/m3

Perhitungan:

a. Volume tangki

Volume larutan, Vl = 0851,22kg/m 966,0688

jam 1 x kg/jam 21.3363

m3

Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 22,0851 m3 = 26,5021 m3

Fraksi volum = 22,0851/26,5021 = 0,8333

Dari tabel 10.64 Perry (1997), Chemical Engineering Handbook diperoleh

Untuk fraksi volum 0,8333 maka H/D = 0,777

Volume tangki, Vt =

cossin30,57

2LR

Dimana cos α = 1-2(H/D)

cos α = 1-2(0,777)

cos α = -0,554

α = 123,6419 derajat

Asumsi panjang tangki (Lt) = 4 m

Maka, volume tangki,


Vt =

cossin30,57

2LR

26,5021 m3=

123,6419cos123,6419sin

30,57

123,64194 2R

R (radius) = 1,59 m

D (diameter) = 3,18 m

H (tinggi cairan) = 2,471 m

Tinggi tutup = 0,7952 m

b.Tebal shell tangki

PHidrostatik = x g x H

= 966,06883 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,4652m

= 0,32808 atm = 4,821 psi

Po = Tekanan operasi = 0,9 atm = 13,2264 psi

Faktor kelonggaran = 20%

Pdesign = (1,2) (13,2264+4,821 ) = 21,657 psi

Joint efficiency (E) = 0,8 (Walas et al, 2005)

Allowable stress (S) = 13750 psi (Walas et al, 2005)

Faktor korosi = 0,25mm/tahun

= 0,0098 in/tahun

Umur tangki = 10 tahun

Tebal shell tangki:

in 0,3259

0098,05)1,2(21,657,8)2(13750)(0

39,37 x (4,46 (21,6575)

0098,01,2P2SE

PDt

Tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in

c. Tutup tangki

Diameter tangki = diameter tutup = 3,18 m

Ratio axis = L: D = 1:4


m 0,7952

18,3}4

1{

}Hh

{Lh

x

xDD

Lt (panjang tangki) = Ls + Lh

Ls (panjang shell) = 4 -2(0,7952) = 2,4095 m

Tutup atas dan bawah tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga

tebal tutup ½ in.

LC.21 Pompa Refluks Kolom Destilasi 1 (P-103) Fungsi : Memompa campuran refluks dari accumulator ke kolom destilasi (D-101) Tipe : Centrifugal Pump Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Cadangan : 1 unit

Data Perhitungan: Temperatur : 94oC Laju alir campuran : 8423,3109 kg/jam Densitas campuran : 967,900 kg/m3

= 60,4263 lbm/ft3 Viskositas campuran Tabel LC.7 Viskositas Bahan Keluar Accumulator (AC-101) Komponen F (kg/jam) N (kmol) Xi μ (cP) ln μ Xi . ln μ

Asam akrilat 5905,0955 82,0152 0,1214 1,2780 0,2453 0,0298

Asam asetat 2329,8989 38,8316 0,0575 1,0750 0,0723 0,0042

Air 107,3165 5,9620 0,0088 0,8326 -0,1832 -0,0016

Total 126,80898331 126,8089 0.1878 0.3258 -1.1215 0,0323

Viskositas campuran dapat dihitung dengan persamaan Heric-Brewer (Perry, 2008) ln μ = Σ Xi ln μ ln μ = 0,323 μ = exp (0,323) μ = 1,0329 cP = 0,0007 lbm/ft.s



mv = 3/967

/8342,31

mkg

jamkg8,619 m3/jam = 0,0024 m3/s = 0,071825 ft3/s

Desain Pompa :


Di,opt = 0,363 mv0,45ρ0,13 (Peters, 2004)

= 0,363 × (0,07125 m3/s) 0,45 × (944) 0,13

= 0,05870 m =2,3113 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis, 2003, dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal : 3,5 in Schedule number : 40 Diameter dalam (ID) : 0,0901 m = 0,2956 ft Diameter luar (OD) : 0,1016 m = 0,3332 ft Inside sectional area, A : 0,0687 ft2


/07182,02

3

ft

sft

A

mv ft/s

Bilangan Reynold:

NRe =

0007,0

2956,00455,14263,60

DV

26905,9261(aliran turbulen)


pada NRe = 8272,4903 dan ε/D = 0005,02956,0

00015,0

ft




gc

V

A

A

21

2

1

2 0,5(1-0))174,32)(1(2

0455,1 2



V

2

2

3(0,75) )174,32(2

0455,1 2

0,0382 ft.lbf/lbm


V

2

2

1(2) )174,32(2

0455,1 2

0,0340 ft.lbf/lbm


Lvf

24

2= 4 (0,005)

)174,32)(2)(2956,0(

)0455,1)(20( 2



gc

v

A

A

21

22

2

1 1(1-0)2

)174,32)(1(2

0455,1 2



02

1 1212

21

22

sWF

PPzz

gc

gvv


Dimana : V1=V2 ∆v2 = 0 P1=P2 ∆P = 0 Tinggi pemompaan, ∆z = 9,35m =30,6755 ft

01207,006755,30174,32

174,320 sW


Daya pompa, P = 550

vpmW0,3038 hp

Digunakan daya motor standar ½ hp.

LC.22 Pompa Reboiler Kolom Destilasi 1 (P-104) Fungsi : Memompa campuran dari D-101 menuju ke Reboiler (RB-101) Tipe : Centrifugal Pump Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit

Data Perhitungan: Temperatur : 144,75oC Laju alir campuran : 81743,6466 kg/jam Densitas campuran : 901 kg/m3

= 56,29961 lbm/ft3 Viskositas campuran :


Tabel LC.8 Viskositas Bahan Keluar Destilasi I (D-101) Komponen F (kg/jam) N (kmol) Xi μ (cP) ln μ Xi . ln μ

Asam akrilat 81736,83449 1135,2338 0,9999 1,3360 0,2897 0,2897

Asam asetat 6,812084083 0,1135 0,0001 1,1240 0,1169 0,0000

Total 81743,6466 1135,3473 1,0000 0,2897

Viskositas campuran dapat dihitung dengan persamaan Heric-Brewer (Perry, 2008) ln μ = Σ Xi ln μ ln μ = 0,2897 μ = exp (0,2897) μ = 0,36 cP = 0,0002 lbm/ft.s


mv = 3/8,901

/81743,6466

mkg

jamkg90,645 m3/jam = 0,0252 m3/s = 0,755375 ft3/s

Desain Pompa :


Di,opt = 0,363 mv0,45ρ0,13 (Peters, 2004)

= 0,363 × (0,0252 m3/s) 0,45 × (901,8) 0,13

= 0,1677 m = 6,6024 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis, 2003, dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal : 3,5 in Schedule number : 40 Diameter dalam (ID) : 0,1023 m = 0,3355ft Diameter luar (OD) : 0,1143 m = 0,3749 ft Inside sectional area, A : 0,0884 ft2


/755375,02

3

ft

sft

A

mv ft/s

Bilangan Reynold:

NRe =

0002,0

3357.05450,82996,56

DV



pada NRe = 667287,1742 dan ε/D = 0004,03357,0

00015,0

ft





gc

V

A

A

21

2

1

2 0,5(1-0))174,32)(1(2

5450,8 2



V

2

2

3(0,75) )174,32(2

5450,8 2

2,5531 ft.lbf/lbm


V

2

2

1(2) )174,32(2

93,11 2

2,2694 ft.lbf/lbm


Lvf

24

2= 4 (0,0048)

)174,32)(2)(3355,0(

)8,5450)(30( 2



gc

v

A

A

21

22

2

1 1(1-0)2

)174,32)(1(2

5450,8 2


02

1 1212

21

22

sWF

PPzz

gc

gvv


Dimana : V1=V2 ∆v2 = 0 P1=P2 ∆P = 0 Tinggi pemompaan, ∆z = 4,5 m =14,76 ft

0 8,4725076,14174,32

174,320 sW

-Ws = 23,2325 ft.lbf3/lbm Efisiensi pompa, η = 80% (Peters, 1984) Wp= -Ws/ η = 29,0406 ft.lbf/lbm

Daya pompa, P = 550

vpmW2,2455 hp

Digunakan daya motor standar 2 ¼ hp.

LC.23 Reboiler I (RB-101)

Fungsi : menaikkan temperatur campuran gas sebelum diumpankan ke menara destilasi (D-101) Tipe : Shell and tube heat exchanger Dipakai : ¾ in BWG 16, panjang 16 ft, 2 pass Jumlah : 1 unit


1. Neraca Energi







Temperatur awal (t1) = 117,85oC = 244,13 oF





LMTD =

182,61

45,459ln

61,182-459,45

ln1

2

12

t

t

tt197,536oF

R = 12

21

tt

TT

= 225,942,48

6,446

S = 095,013,244752

42,48

11

12

tT

tt






Tc =

2

312,30500,752

221 TT

528,656oF

tc = 2

21 tt

2

55,29213,244268,34oF






jenis tube = 16 BWG

panjang = 20 ft

at’ = 0,1963 ft2




029,158156

12667187525,7

. tU

Q

D

2725,3816 ft2.

Luas permukaan per ft panjang pipa ¾ “ OD = 0,1963 ft [Tabel 10, Kern]


2725,3816

x 694,1879 buah


Dari tabel 9, untuk ¾ OD dan 1 5/16 ” triangular pitch, maka tube counts (tube sheet lay out) yang terdekat adalah 692 tubes dengan ID shell = 29 in.


A = 692 × 20 × 0,1963 = 2716,792 ft2

UD =

0385,277792,2716

12667187525,7

tA

Q 156,49 Btu/(j.ft2.oF)


1. luas aliran (as)

B = 8,55

29

5

IDin

C’ = PT – OD

C’ = 1,5625 – 0,75= 0,813

as = '144

'

nP

BCID

T

=15625,1144

)8,5813,0(29


1. at = n

atNt

144

' =

2144

302,0692

= 0,7256 ft2


Gt = at

w =

0,7256

180212,043

= 248349,48 /ft2.jam



= 0,6074 ft2


Gs = as

W =

0,6074

59376,9873

= 97757,7765 lbm/ft2.jam

3. Bilangan Reynold (Res)

De = 0,55 in [fig. 28]

= 0,0458 ft

μ = 0,0296 cP

= 0,0716 lbm/ft.jam

Res=

GsDe

=0,0716

97757,770,0458

= 62592,0568

4. Dari Gambar 28 (Kern,1950,hal.838)

Res= 62592,0568diperoleh

jH =160

5. Pada Tc = 528,656 0F


k = 0,039 btu/jam.ft.0F

u = 0,03 btu/jam.ft.0F

(Yaws, 1996)

3/1

k

Cp =3/1

0,039

0,03 x 9,519

= 1,938

6. 3/1

k

Cp

Ds

kjH

s

ho

938,10,0458

039,0160

s

ho

Dari Tabel 10 (Kern,1950,hal.843)

untuk 3/4 in 16 BWG

Dt = 0,62 in = 0,0517 ft

μ = 0,4028cP = 0,9748 lbm/ft.jam

Ret =

GtDt x

=9748,0

349,480,0602x248

= 13162,424


diperoleh jH =40

5. Pada tc = 268,34 0F



(Yaws, 1996)

= 3/1

0,0771

0,974842,1

= 8,1042

6. 3/1

k

Cp

Dt

kjH

t

hio

1042,80,0517

0,077140

t

hio

= 399,8943 btu/jam.ft.0F

Pres

7. untuk Ret = 13163,4242

Dari Gambar 26, hal. 836 diperoleh

f = 0,0003 ft2/in2

Spesifik gravity (s) = 0,76

Φt = 1

8. ∆Pt =

3/1

k

Cp

tsDt

nLGtf

10

2

10.22,5


= 21,812 btu/jam.ft.0F

7. untuk trial dianggap Φs = 1

8. ho = 21,812btu/jam.ft.0F

Pressure drop

9. untuk Res = 62592,056

Dari Gambar 29, hal. 839

diperoleh f = 0,0016 ft2/in2


Ds = 3,0833 ft

Φs = 1

10. jumlah crosses

N + 1 = 12 L / B

N + 1 = 12 . (20 / 5) = 32,4

11. ∆Ps=

ssDe

NDsGsf

10

2

10.22,5

1

10,770,045810.22,5

4,4177,977570,001610

2

∆Ps = 0,83 psi

Pressure Drop < 10 psi


10,70517,010.22,5

220 248349,48 0,000310

2

= 0,3611 psi

9. Gt = 248349,48 /ft2.jam

Dari Gambar 27 hal. 837 didapatkan :

v2/2g = 0,008

∆Pr = g

v

s

n

2

4 2

= 0,0080,7

24

= 0,0842 psi

∆Pf = ∆Pt + ∆Pr

= 0,3611 + 0,0842

= 0,4453 psi



LC.24 Pompa (P-105)

Fungsi : Memompa campuran dari D-101 menuju ke TT-

101

Tipe : Centrifugal Pump

Bahan konstruksi : Commercial steel

Jumlah : 1 unit

Cadangan : 1 unit

Data Perhitungan:

Temperatur : 30oC

Laju alir campuran : 13907,2687kg/jam


Densitas campuran : 1045 kg/m3 = 65,2396 lbm/ft3

Viskositas campuran :

Tabel LC.9 Viskositas Bahan Keluar Destilasi (D-101)

Komponen F (kg/jam) N (kmol) Xi μ (cP) ln μ Xi . ln μ

Asam akrilat 13891.9600 192.9439 0.9987 1.3360 0.2897 0.2893

Asam asetat 15.3087 0.2551 0.0013 1.1240 0.1169 0.0002

Total 13907,2687 386.3981 2.0000 0.2895

Viskositas campuran dapat dihitung dengan persamaan Heric-Brewer (Perry, 2008)

ln μ = Σ Xi ln μ

ln μ = 0.2895

μ = exp (0.2895)

μ = 1,3357 cP = 0,0009 lbm/ft.s


mv = 3/0,1045

/13907,2687

mkg

jamkg13,3084 m3/jam = 0,0037 m3/s = 0,110903 ft3/s

Desain Pompa :


Di,opt = 0,363 mv0,45ρ0,13

(Peters, 2004)

= 0,363 × (0,0037 m3/s) 0,45 × (1045) 0,13

= 0,0721 m = 2,8384 in

Dari Tabel A.5-1 Geankoplis, 2003, dipilih pipa dengan spesifikasi :

Ukuran nominal : 3 ½ in

Schedule number : 40

Diameter dalam (ID) : 0,0901 m = 0,2956 ft

Diameter luar (OD) : 0,1016 m = 0,3332 ft

Inside sectional area, A : 0,0687 ft2


/110903,02

3

ft

sft

A

mv ft/s


Bilangan Reynold:

NRe =

0009,0

2956.06143,12396,65

DV



pada NRe = 34684,611 dan ε/D = 0005,02956,0

00015,0

ft


fanning (Gambar 2.10-3) , f = 0,006 (Geankoplis, 2003).

Friction loss :


gc

V

A

A

21

2

1

2 0,5(1-0))174,32)(1(2

6143,1 2



V

2

2

3(0,75) )174,32(2

6143,1 2

0,0911 ft.lbf/lbm


V

2

2

1(2) )174,32(2

6143,1 2

0,0810 ft.lbf/lbm


Lvf

24

2= 4 (0,006)

)174,32)(2)(2986,0(

)6143,1)(50( 2



gc

v

A

A

21

22

2

1 1(1-0)2

)174,32)(1(2

274,2 2

hex = 0,0405 ft.lbf/lbm

Total friction loss Σ F = 0,3973 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli :

02

1 1212

21

22

sWF

PPzz

gc

gvv


Dimana :

V1=V2 ∆v2 = 0 P1=P2 ∆P = 0 Tinggi pemompaan, ∆z = 17,62 m = 57,8077 ft


0 0,397308077,57174,32

174,320 sW


Daya pompa, P = 550

vpmW

550

2396,65110903,0 72,75620,957 hp



Fungsi : mengkondisikan produk yang akan disimpan pada tangki

penyimpanan (TT-101)



Kondisi Proses :


T masuk (T1) : 144,750C : 292,550F : 417,9 K T keluar (T2) : 300C : 860F : 303,15 K P masuk : 1 atm : 14,87 psia P keluar : 1 atm : 14,87 psia Fluida Dingin (air) T masuk (t1) : 280C : 82,4 0F : 301,15 K T keluar (t2) : 400C : 1040F :313,15 K P masuk : 1 atm : 14,87 psia P keluar : 1 atm : 14,87 psia


T masuk 82,4 292,55

T keluar 104 86




BWG : 16




∆P gas : 10 psi




Massa fluida panas (M) = 13906,989 kg = 15329,91104lb


Massa fluida dingin (m) = 411505.285 kg = 453609,3006 lb


= 9,8E+06 Btu

Mencari LMTD

LMTD

2

1

21

ln

)(

T

T

TT



LMTD

82,4) - (86

104)-292,55 (ln

82,4) - (86 - 104)-(292,55

= 46,723 0F

R = 12

21

tt

TT

= 563,94,82104

8655,292

S =

4,8255,292

4,82,104

11

12

tT

tt0,103




Maka ∆t = FT × LMTD = 1,00 x46,723 = 46,723 0F



Tc = (T2+T1)/2

= (86 + 292,55)/2

= 189,275 0F

tc = (t2+t1)/2

= (82,4 + 104)/2

= 93,2 0F

a. Trial Ud

Ud = 313 (Appendiks Tabel 8, Kern) Tersedia Ud = 250-500 A = Q/Ud x ∆t

= 9,8E+06 / (313 x 36,618)

= 670 ft2



= 670 / (16 x 0,3271) = 32,003 Coba untuk tube passes, n = 4-P Nt standard = 32 (Appendiks table 9, Kern) IDs = 15,25 in (Appendiks table 9, Kern) c. Koreksi Ud

Ud = (Nt/Nt standar) × Ud = (32,003/32) × 313 = 313,03 Btu/hr. ft2. 0F

Kesimpulan Sementara Rancangan Shell and Tube Bagian Shell : IDs = 15,25 in (diameter dalam shell) B = 12 in (baffle spacing) N +1 = 24 (jumlah baffle) n' = 2 passes (jumlah passes pada shell) de = 0,91 in (diameter ekivalen) (Appendiks fig.28, Kern)

Bagian Tube :











Bagian shell (gas)

1. as = (IDS × B × c’)/(n’×Pt×144

= , ,

,

= 0,127 ft2

2. Gs = M / as

= 15329,911 / 0,127

= 120628,8082

3. Re = de × Gs / µ

= 0,91 × 120628,8082/0,3631

= 10410,45158

4. JH = 50 (fig. 28, kern)

5. ho = JH × (k/de) × (cpµ / k)1/3

= 50 × (0,08852/0,91) ×

(35,6× 0,3631 / 0,08852)1/3

= 256,122 Btu/hr.ft2.0F


1. at’ = 0,985 ft2

= (Nt×at’)/144n

= ,

= 0,0547 ft2

2. Gt = m / at

= 907218,601 / 0,10602

= 8289307,01

V = Gt/3600ρ

= 8289307,01/3600.598,1

= 2,3 ft/sec

3. Re = ID × Gt / µ


= , / ,

,

= 436030,8119

4. JH = 780 (fig. 24, kern)


6. hi0 = hi × (ID/OD)

= 600 × 1,12 / 1,25

= 537,6 Btu/hr.ft2.0F

7. Evaluasi Uc


= 537,6 × 256,122 / (537,6 + 256,122)

= 173,4757 Btu/hr.ft2.0F

8. a''= 0,3271 ft2/linft


= 32 x 16 x 0,3271 x 2

= 167,475 ft2

Ud = Q / A t

= 9,8E+06 / 167,475 x 46,723

= 69,56 Btu/(hr)(ft2)(oF)

9. Evaluasi Rd


= (173,475-69,56)/(173,475×69,56)



diperoleh f = 0,002 ft2/in2 Spesifik gravity (s) = 0,88 Ds = 1,270833 ft Φs = 1 7. jumlah crosses N + 1 = 12 L / B N + 1 = 12 . (16.2 / 12) = 32




11. ∆Pt = tsDt

nLGtf

10

2

10.22,5


8. ∆Ps=

ssDe

NDsGsf

10

2

10.22,5

1

188,00,9110.22,5

322708,1120628,800,00210

2


1112,110.22,5

416017,2893078 0,00010310

2

= 0,000 psi

12. Gt = 8289307,017 /ft2.jam Dari Gambar 27 hal. 837 didapatkan : v2/2g = 1

∆Pr = g

v

s

n

2

4 2

= 11

44


LC.26 Kolom Destilasi (D-102)

Fungsi : memisahkan campuran air , asam asetat, dan asam akrilat.

Jenis : sieve – tray

Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : carbon steel SA-285 grade A

Jumlah : 1 unit

Dari perhitungan neraca massa dan neraca panas diperoleh:

RDM = 2,3756 XHF = 0,1053

XLW =0,041 XLF = 0,7905

RD = 2,0634 D = 428,736 kmol/jam

XLD = 0,9943 W = 52,413113 kmol/jam

XHD =0,0012 LD = 1,7747

XHW = 0.,959 LW = 1,7691369

1,77119)1,76913()1,7747( LWLDLav (Geankoplis, 2003)

)log(

)]/)(/log[(

,avL

LWHWHDLDm

XXXXN

(Geankoplis, 2003)

=

7719,1log

041,0/959,00012,0/0,9943log


= 17,2568

Dari Fig 11.7-3, Geankoplis, diperoleh N

N m = 0,65, maka:

N = 65,0

16,26648

65,0mN

=26,5489

Jumlah piring teoritis = 26,5489

Efisiensi piring = 85 % (Geankoplis, 2003)

Maka jumlah piring yang sebenarnya = 26,5489/0,85 =31,2340= 31 piring.

Penentuan lokasi umpan masuk

2

log206,0logHD

LW

LF

HF

s

e

X

X

D

W

X

X

N

N (Geankoplis, 2003)

2

0012,0

041,0

429,7369

52,6842

0,7905

0,1053log206,0log

s

e

N

N

2632,0log s

e

N

N

8335,1s

e

N

N

Ne = 1,8335 Ns

N = Ne + Ns

18 = 1,8335 Ns + Ns

Ns = 10,94053 11

Ne = 31 – 11 = 20

Jadi, umpan masuk pada piring ke-11 dari bawah atau piring ke-20 dari atas.

Design kolom

Direncanakan :

Tray spacing = 0,6 m

Hole diameter = 4,5 mm(Treybal, 1981, hal:169)

Space between hole center = 12 mm(Treybal, 1981, hal:169)

Weir height = 5 cm

Pitch = triangular ¾ in


Tabel LC.10 Komposisi Bahan pada Alur Vd Menara Destilasi (D-102)

Komponen Vd


Asam akrilat 107 0,0056259 72 0,40506

Asam asetat 112 0,0058628 60 0,35177

Air 78,537 4,1115050 18 74,0070

Total 78,757 4 74,7639

Tabel LC.11 Komposisi Bahan pada Alur Lb Menara Destilasi (D-102)

Komponen Lb


94522,53755 1,258406804 72 90,605 94522,5

3364,649343 0,044794583 60 2,6876 3364,64

Total 489,5875 1,0000 60,4397

Data :

Laju alir massa cairan (L`) = 27,190885 kg/s

Laju alir volumetrik cairan (q) = 0,291457 m3/s

L = 944kg/m3

Laju alir massa gas (G`) = 21,8768 kg/s

Laju alir volumetrik gas (Q) = 700,32752 m3/s

v= 0,4967/m3

Surface tension () = 0,04 N/m

21

21

'

'

0,4967

944

21,8768

27,190885

V

L

G

L

= 0,0181402

α = 0,0744t + 0,01173 = 0,0744(0,6) + 0,01173 = 0,05637

β = 0,0304t + 0,05 = 0,0304(0,6) + 0,015 = 0,06824

CF =

2,0

02,0)/)('/'(

1log

VLGL

=

2,0

02,0

04,0068,0

)68,0/944)(8768,21/1359,0(

1log05637,0

=0,1127913


VF = 0,5

L GF

G

C

-

= 5,0

0,68

68,09440,1127913

= 4,915 m/s

Asumsi kecepatan flooding

V = 0,8 x 4,915 = 4,6860 m/s

An =2m178,1065

3,92

700,32

V

Q

Untuk W = 0,8 T dari tabel 6.1 Treybal, diketahui bahwa luas downspout sebesar

14,145%.

At =2m18998,208

14145,01

178,1065

Column Diameter (T) = [4(2,90627)/π]0,5 = 16,2852m

Weir length (W) = 0,8(16,2852) =13,02822 m

Downsput area (Ad) = 0,1414(178,10653) = 25,1931m2

Active area (Aa) = At – 2Ad =208,18998– 2(25,1931) = 157,80365 m2

Weir crest (h1)

Misalkan h1 = 0,0526177 m

h1/T = 0,0526177 /16,2852= 0,003231

perhitungan diulangi

dengan memakai nilai h1 = 0,0526177 m hingga nilai h1 konstan pada nilai

0,00527103 m.

Perhitungan Pressure Drop

Dry pressure drop

uo = m/s34,80759220,119965

700,3275

0

A

Q


m0,07466mm6604,74

944

0,68

66,0

34,8070,51

0,51

2

2

20

20

d

d

L

Vd

h

h

C

uh

Hydraulic head

14,656m 2

13,028222852,16

2

4379,4157,80365

700

WTz

A

QV

aa

m0797,0

14,656

0,291457225,10,684,43705,0238,005,0725,00061,0

225,1238,0725,00061,0

5,0

5,0

L

L

GaWWL

h

h

z

qVhhh

Residual pressure drop

0057669,0

8,90045,0944

104,06

6

r

aL

cr

h

gd

gh

Total gas pressure drop

m160166,0

0057669,0570,079739470,0746

G

G

gLdG

h

h

hhhh

Pressure loss at liquid entrance

Ada = 0,025W = 0,025(13,02822) =0,32570 m2

m1225643,0

0,32570

0,291457

8,92

3

2

3

2

2

2

2

2

h

h

A

q

gh

da

Backup in downspout


m2827,0

0,122560,16016

3

3

23

h

h

hhh G

Check on flooding

m0,3854

0,28270527103,005,0

31

31

hhh

hhh

w

w

t/2 = 0,6/2 = 0,3 m

karena nilai hw + h1 + h3 lebih kecil dari t/2, maka spesifikasi ini dapat diterima,

artinya dengan rancangan plate seperti ini diharapkan tidak terjadi flooding.

Tinggi kolom = 31 x 0,6 m = 18,6 m


16,2852

2

1

m

Tebal shell tangki

Tekanan operasi = 0,9 atm = 91,193 kpa


Maka, Pdesign = (0.95) (91,193 kpa) = 95,752125 kpa = 13,888 psi

Allowable Stress = 11.200 psi (Brownell &Young, 2005)

Joint efficiency = 0,8 (Brownell &Young, 2005)

Tebal shell tangki:

Tebal plat (ts) = 13,8882,18,0200.112

28,16 13,888

6,0

xx

x

PES

DxP

= 0,59534 in

Tebal shell standar yang digunakan = 1 in

LC.27 Kondensor Kolom Destilasi II (CD-102)

Fungsi : menurunkan temperatur campuran gas sampai temperatur dew point tercapai

Tipe : Shell and tube heat exchanger Dipakai : 1 ¼ in BWG 16, panjang 16 ft, 4 pass Jumlah : 1 unit


1. Neraca Energi

Fluida panas (gas)

Laju alir umpan masuk = 78756,5554 kg/jam =173626,7021lb/jam

Temperatur awal (T1) = 99,67 oC = 211,406oF


Fluida dingin (air)



Temperatur akhir (t2) = 40oC = 104,00oF



Fluida panas Fluida dingin selisih T1 = 244oF Temperatur lebih tinggi t2 = 104,00oF ∆t1 = 107,406oF T2 = 201,2oF Temperatur lebih rendah t1 = 82,4oF ∆t2 = 119,394oF T1-T2=42,93oF Selisih t2 –t1 = 21,6oF ∆t2- ∆t1 = -

11,988oF

LMTD =

13,140

8,118ln

21,33

ln1

2

12

t

t

tt113,2943oF

R = 12

21

tt

TT

= 445,06,21

93,42

S = 167,073,161

6,21

11

12

tT

tt






Tc =

2

794,201406,211

221 TT 206,oF

tc = 2

21 tt

2

4,8210493,2oF






jenis tube = 16 BWG

panjang = 16 ft

at’ = 0,3271 ft2

Trial 1. 1. Dari tabel 8 Kern, diharapkan UD = 2-50 Btu/(j.ft2.oF)



2945,1132

524138,710

. tU

Q

D

2192,4972ft2.



4972,2192 155,126 buah

2. Coba tube passes = 4 (n=4)


3. Pembetulan harga UD

A = 155 × 16 × 0,3271 = 365,118 ft2.

UD =

2943,113118,365

1496794,918

tA

Q 2 Btu/(j.ft2.oF)


4. luas aliran (as)

B = 55

25

5

IDin

C’ = PT – OD C’ = 1,5625 – 1,25= 0,3125

as = '144

'

nP

BCID

T

=

15625,1144

5)3125,0(25

= 0,1736 ft2


4. at = n

atNt

144

' =

4144

47,1155

= 0,1321 ft2


Gt = at

w =

0,1321

8156859,167

= 396536,6718 /ft2.jam

6. Bilangan Reynold (Ret) Dari Tabel 10 (Kern,1950,hal.843) untuk 1 ¼ in 16 BWG



Gs = as

W

= 0,1736

42111,8028

= 242563,9844 lbm/ft2.jam


= 0,0716 lbm/ft.jam

Res=

GsDe

=

0,1406

4242563,9840,0758

= 54061,2119

7. Dari Gambar 28 (Kern,1950,hal.838) Res = 54061,2119 diperoleh jH =380

8. Pada Tc = 222,6650F Cp = 9,811 btu/lbm.0F


3/1

k

Cp =3/1

0,023

0,141 x 9,811

= 3,909

9. 3/1

k

Cp

Ds

kjH

s

ho

909,30,0758

023,0380

s

ho



diperoleh f = 0,0012 ft2/in2 Spesifik gravity (s) = 0,75 Ds = 0,0758 ft Φs = 1 13. jumlah crosses N + 1 = 12 L / B

Dt = 1,12 in = 0,0933 ft μ = 0,3003cP = 0,7268 lbm/ft.jam

Ret =

GtDt x

=

3003,0

8396536,6710,0933x

= 50.923,7659



(Yaws, 1996)

= 3/1

0,3915

0,300318,04

= 3,2233

9. 3/1

k

Cp

Dt

kjH

t

hio

2233,30,0933

0,391520

t

hio

= 270,4123 btu/jam.ft.0F



Spesifik gravity (s) = 1 Φt =1

11. ∆Pt =

3/1

k

Cp

tsDt

nLGtf

10

2

10.22,5


N + 1 = 12 . (16 / 5) = 38,4

14. ∆Ps=

ssDe

NDsGsf

10

2

10.22,5

1

10,750,075810.22,5

4,380833,29844,2425630,001210

2


110933,010.22,5

4166718,396536 0,0002110

2

= 0,4338 psi

12. Gt = 396536,6718 lb/ft2.jam Dari Gambar 27 hal. 837 didapatkan :

v2/2g = 0,018

∆Pr = g

v

s

n

2

4 2

= 0,0181

44

= 0,2880 psi ∆Pf = ∆Pt + ∆Pr = 0,4338+ 0,2880 = 0,7218 psi Pressure Drop < 2 psi Maka spesifikasi dapat diterima.

LC.28 Accumulator (AC-102)

Fungsi : Menampung distilat pada kolom distilasi (D-102)

Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal


Jenis sambungan : Single welded butt joints

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 94,33 °C

Tekanan = 0,8 atm

Laju alir massa = 78757 kg/jam



Densitas campuran = 970,3 kg/m3

Perhitungan:

a. Volume tangki

Volume larutan, Vl = 16722,81kg/m 970,3

jam 1 x kg/jam 787573

m3


Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 81,6722 m3 = 97,400 m3

Fraksi volum = 81,16722/97,4 = 0,8333

Dari tabel 10.64 Perry (1997), Chemical Engineering Handbook diperoleh

Untuk fraksi volum 0,8333 maka H/D = 0,777

Volume tangki, Vt =

cossin30,57

2LR

Dimana cos α = 1-2(H/D)

cos α = 1-2(0,777)

cos α = -0,554

α = 123,6419 derajat

Asumsi panjang tangki (Lt) = 4 m

Maka, volume tangki,

Vt =

cossin30,57

2LR

97,400 m3=

123,6419cos123,6419sin30,57

123,64192 2R

R (radius) = 3,049 m

D (diameter) = 6,098 m

H (tinggi cairan) = 4,6957 m


Panjang shell = 0,951 m

b. Tebal shell tangki

PHidrostatik = x g x H

= 970,3 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,6957 m

= 0,4465 atm = 6,5619 psi

Po = Tekanan operasi = 0,8 atm = 11,7568 psi


Pdesign = (1,2) (6,5619+11,7568) = 21,9824 psi

Joint efficiency (E) = 0,8 (Walas et al, 2005)


Allowable stress (S) = 13750 psi (Walas et al, 2005)

Faktor korosi = 0,25mm/tahun

= 0,0098 in/tahun

Umur tangki = 10 tahun

Tebal shell tangki:

in 0,57835

0098,0) 41,2(21,982,8)2(13750)(0

39,37 x ) (6,098 (21,9824)

0098,01,2P2SE

PDt

Tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in.

c. Tutup tangki

Diameter tangki = diameter tutup = 6,098 m

Ratio axis = L: D = 1:4

m 1,5245

098,6}4

1{

}Hh

{Lh

x

xDD

Lt (panjang tangki) = Ls + Lh

Ls (panjang shell) = 4 -2(1,5245) = 0,951 m

Tutup atas dan bawah tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga

tebal tutup ½ in.

LC.29 Pompa Refluks Kolom Destilasi 1I (P-106)

Fungsi : Memompa campuran refluks dari accumulator ke

kolom destilasi II (D-102)



Jumlah : 1 unit

Cadangan : 1 unit


Data Perhitungan:

Temperatur : 94,33oC

Laju alir campuran : 20622,3951 kg/jam

Densitas campuran : 962,00 kg/m3 = 60,0579 lbm/ft3


Tabel LC.12 Viskositas Bahan Keluar Accumulator (AC-102)


Asam akrilat 5905,0955 82,0152 0,1214 1,2780 0,2453 0,0298

Asam asetat 2329,8989 38,8316 0,0575 1,0750 0,0723 0,0042

Air 107,3165 5,9620 0,0088 0,8326 -0,1832 -0,0016

Total 126,80898331 126,8089 0.1878 0.3258 -1.1215 0,0323


ln μ = Σ Xi ln μ

ln μ = -0,2084

μ = exp (-0,2084)

μ = 0,8119 cP = 0,0005 lbm/ft.s


mv = 3/962

/20622,3951

m

jamkg21,4370 m3/jam = 0,0060 m3/s = 0,1786 ft3/s

Desain Pompa :


Di,opt = 0,363 mv0,45ρ0,13

(Peters, 2004)

= 0,363 × (0,1786 m3/s) 0,45 × (962) 0,13

= 0,0884 m =3,4799 in


Ukuran nominal : 3,5 in







/1786,02

3

ft

sft

A

mv ft/s

Bilangan Reynold:

NRe =

0005,0

2956,06003,120579,60

DV



pada NRe = 8272,4903 dan ε/D = 0005,02956,0

00015,0

ft



Friction loss :


gc

V

A

A

21

2

1

2 0,5(1-0))174,32)(1(2

6003,2 2



V

2

2

3(0,75) )174,32(2

6003,2 2

0,2364 ft.lbf/lbm


V

2

2

1(2) )174,32(2

6003,2 2

0,2102 ft.lbf/lbm


Lvf

24

2= 4 (0,005)

)174,32)(2)(2956,0(

)6003,2)(20( 2



gc

v

A

A

21

22

2

1 1(1-0)2

)174,32)(1(2

6003,12 2




02

1 1212

21

22

sWF

PPzz

gc

gvv



Dimana :

V1=V2

∆v2 = 0

P1=P2

∆P = 0

Tinggi pemompaan, ∆z = 9,35m =30,6755 ft

0718,006755,30174,32

174,320 sW

-Ws = 31,3934 ft.lbf/lbm

Efisiensi pompa, η = 80% (Peters, 1984)

Wp= -Ws/ η = 39,2418 ft.lbf/lbm

Daya pompa, P = 550

vpmW0,7655 hp

Digunakan daya motor standar 1 hp

LC.30 Pompa Rebolier Kolom Destilasi II (P-107)

Fungsi : Memompa campuran dari D-102 menuju ke

Reboiler (RB-102)



Jumlah : 1 unit

Data Perhitungan:

Temperatur : 118,65oC


Densitas campuran : 944,9 kg/m3 = 58,9904 lbm/ft3




Asam akrilat 1303.8370 18.1088 0.0370 1.3360 0.2897 0.0107

Asam asetat 28285.82 471.4303 0.9629 1.1240 0.1169 0.1126

Air 0.869805 0.0483 0.0001 0.8900 -0.1165 0.0000


Total 29590,5268 489,5875 1.0000 0.1233


ln μ = Σ Xi ln μ

ln μ = 0,1233

μ = exp (0,1233)

μ = 0,2217 cP = 0,0001 lbm/ft.s


mv = 3/9,944

/29590,5268

mkg

jamkg31,316 m3/jam = 0,0087 m3/s = 0,260967 ft3/s

Desain Pompa :


Di,opt = 0,363 mv0,45ρ0,13

(Peters, 2004)

= 0,363 × (0,0087m3/s) 0,45 × (944,9) 0,13

= 0,1046 m = 4,1175 in




Diameter dalam (ID) : 0,1023 m = 0,3355ft




/260967,02

3

ft

sft

A

mv ft/s

Bilangan Reynold:

NRe =

0004,0

3357.09521,29904,58

DV




pada NRe = 392236,7434 dan ε/D = 0004,03357,0

00015,0

ft



Friction loss :


gc

V

A

A

21

2

1

2 0,5(1-0))174,32)(1(2

9521,2 2



V

2

2

3(0,75) )174,32(2

9521,2 2

0,3047 ft.lbf/lbm


V

2

2

1(2) )174,32(2

9521,2 2

0,2709 ft.lbf/lbm


Lvf

24

2= 4 (0,0045)

)174,32)(2)(3355,0(

)9521,2)(30( 2



gc

v

A

A

21

22

2

1 1(1-0)2

)174,32)(1(2

9521,2 2




02

1 1212

21

22

sWF

PPzz

gc

gvv


Dimana :

V1=V2

∆v2 = 0

P1=P2

∆P = 0

Tinggi pemompaan, ∆z = 4,5 m =14,76 ft


0 1,1178076,14174,32

174,320 sW

-Ws = 31,1178 ft.lbf3/lbm



Daya pompa, P = 550

vpmW 1,0887 hp


LC.31 Reboiler II (RB-102)

Fungsi : menaikkan temperatur campuran gas sebelum

diumpankan ke menara destilasi (D-102)

Tipe : Shell and tube heat exchanger

Dipakai : 11/4 in BWG 16, panjang 16 ft, 2 pass

Jumlah : 1 unit

1. Neraca Energi







Temperatur awal (t1) = 95,200oC =203,36 oF




Fluida panas Fluida dingin selisih

T1 = 752oF Temperatur lebih tinggi t2 = 245,57oF ∆t1 = 506,43oF

T2 = 305,312oF Temperatur lebih rendah t1 = 203,36oF ∆t2 = 101,952oF


T1-T2=446,6oF Selisih t2 –t1 = 42,21oF ∆t2- ∆t1 = 404,47oF

LMTD =

952,101

43,506ln

101,952-506,43

ln1

2

12

t

t

tt252,3439oF

R = 12

21

tt

TT

= 225,921,42

6,446

S = 07,036,203752

21,42

11

12

tT

tt






Tc =

2

312,30500,752

221 TT

528,656oF

tc =

2

21 tt

2

36,20357,245

224,465oF





jenis tube = 16 BWG

panjang = 16 ft

at’ = 3270 ft2

Trial 1.

1. Dari tabel 8 Kern, diharapkan UD = 100 – 200 Btu/(j.ft2.oF)

Coba UD = 110 Btu/(j.ft2.oF)

Ditempatkan aliran yang kecil di dalam shell dan ditempatkan aliran yang besar

dalam pipa (tube).


297,247110

971711258,68

. tU

Q

D

62,907ft2.




62,907

x 12,0237 buah

2. Coba tube passes = 2 (n=2)

Dari tabel 9, untuk 1 ¼ OD dan 1 9/16 ” triangular pitch, maka tube counts

(tube sheet lay out) yang terdekat adalah 12 tubes dengan ID shell = 10 in.

3. Pembetulan harga UD

A = 12 × 16 × 0,3270 = 62,784 ft2

UD =

297,247784,62

971711258,68

tA

Q 110,2168 Btu/(j.ft2.oF)


4. luas aliran (as)

B = 25

10

5

IDin

C’ = PT – OD

C’ = 1,5625 – 1,25= 0,3125

as = '144

'

nP

BCID

T

=15625,1144

)23125,0(10

= 0,0278g ft2


Gs = as

W =

0,0278

1512,3252

= 54443,7057 lbm/ft2.jam

6. Bilangan Reynold (Res)

De = 1,23 in [fig. 28]

= 0,1025 ft

μ = 0,55 cP


4. at = n

atNt

144

' =

2144

985,012

= 0,0410 ft2


Gt = at

w =

0,041

7019,9839

= 171045,2925 /ft2.jam


Dari Tabel 10 (Kern,1950,hal.843)

untuk 3/4 in 16 BWG

Dt = 1,12 in = 0,0933 ft

μ = 0,2705cP = 0,6546 lbm/ft.jam

Ret =

GtDt x

=6546,0

45,0933x17100,

= 24387,3868


diperoleh jH =65


= 1,331 lbm/ft.jam

Res=

GsDe

=1,331

54443,70570,1025

= 4192,6971

7. Dari Gambar 28

(Kern,1950,hal.838)

Res=4192,69711diperoleh

jH =32

8. Pada Tc = 528,656 0F



u = 0,55 btu/jam.ft.0F

(Yaws, 1996)

3/1

k

Cp =3/1

0,039

0,03 x 9,519

= 5,314

9. 3/1

k

Cp

Ds

kjH

s

ho

314,51,23

039,032

s

ho

= 5,168 btu/jam.ft.0F

10. untuk trial dianggap Φs = 1

11. ho = 5,168 btu/jam.ft.0F

Pressure drop

12. untuk Res = 4192,6971




8. Pada tc = 224,465 0F



(Yaws, 1996)

= 3/1

0.0846

0,654636,02

= 6.5311

9. 3/1

k

Cp

Dt

kjH

t

hio

5311.60.0933

0.0846000.65

t

hio

= 344.9402btu/jam.ft.0F

Pressure drop

10. untuk Ret = 24,387


f = 0,000240 ft2/in2


Φt = 1

11. ∆Pt =

10,760933,010.22,5

2165171045,292 0,00024010

2

= 0,0607 psi

12. Gt = 171045,2925/ft2.jam


v2/2g = 0,0043

∆Pr = g

v

s

n

2

4 2

= 0,00430,76

24

= 0,00455 psi


3/1

k

Cp

tsDt

nLGtf

10

2

10.22,5


Ds = 0,833 ft

Φs = 1

13. jumlah crosses

N + 1 = 12 L / B

N + 1 = 12 . (16 / 2) = 96

14. ∆Ps=

ssDe

NDsGsf

10

2

10.22,5

1

10,770,102510.22,5

96833,07057,544430,002510

2

∆Ps = 0,1439 psi



= 0,0607 +0 ,00455

= 0,1062psi



LC.32 Pompa (P-108)

Fungsi : Memompa campuran dari D-102 menuju ke TT-

102



Jumlah : 1 unit

Cadangan : 1 unit

Data Perhitungan:

Temperatur : 30oC


Densitas campuran : 1060 kg/m3 = 66,1761 lbm/ft3




Asam akrilat 140.3064 1.9487 0.0370 1.3360 0.2897 0.0107

Asam asetat 3043.8480 50.7308 0.9629 1.1240 0.1169 0.1126

Air 0.0936 0.0052 0.0001 0.8900 -0.1165 0.0000

Total 3184,248 52,6847 1.0000 0.1233



ln μ = Σ Xi ln μ

ln μ = 0,1233

μ = exp (0,1233)

μ = 1,1312 cP = 0,0008 lbm/ft.s


mv = 3/1060

/3184,248

mkg

jamkg3,0044 m3/jam = 0,0008 m3/s = 0,0250 ft3/s

Desain Pompa :


Di,opt = 0,363 mv0,45ρ0,13

(Peters, 2004)

= 0,363 × (0,0250 m3/s) 0,45 × (1060) 0,13

= 0,0370 m = 1,4554 in


Ukuran nominal : 4 in






/0250,02

3

ft

sft

A

mv ft/s

Bilangan Reynold:

NRe =

0008,0

3355.06143,11761,66

DV



pada NRe = 8272,4903 dan ε/D = 0004,03355,0

00015,0

ft




Friction loss :


gc

V

A

A

21

2

1

2 0,5(1-0))174,32)(1(2

2832,0 2



V

2

2

3(0,75) )174,32(2

2832,0 2

0,0911 ft.lbf/lbm


V

2

2

1(2) )174,32(2

2832,0 2

0,0810 ft.lbf/lbm


Lvf

24

2= 4 (0,006)

)174,32)(2)(3355,0(

)2832,0)(50( 2



gc

v

A

A

21

22

2

1 1(1-0)2

)174,32)(1(2

2832,0 2




02

1 1212

21

22

sWF

PPzz

gc

gvv


Dimana :

V1=V2

∆v2 = 0

P1=P2

∆P = 0

Tinggi pemompaan, ∆z = 14,35 = 47,0795 ft

00187,000795,47174,32

174,320 sW

-Ws = 58,8728 ft.lbf/lbm



Daya pompa, P = 550

vpmW0,1773 hp


Digunakan daya motor standar ¼ hp.


Fungsi : mengkondisikan produk yang akan disimpan pada tangki

penyimpanan (TT-102)

Type : 2-4 shell and tube heat exchanger

Jumlah : 1 buah heat exchanger disusun parallel

Kondisi Proses :


T masuk (T1) : 118,650C : 245,570F : 391,8K

T keluar (T2) : 300C : 860F : 303,15 K

P masuk : 1 atm : 14,87 psia

P keluar : 1 atm : 14,87 psia

Fluida Dingin (air)

T masuk (t1) : 280C : 82,4 0F : 301,15 K

T keluar (t2) : 400C : 1040F :313,15 K




T masuk 82,4 245,57

T keluar 104 86




BWG : 16



∆P gas : 10 psi





Massa fluida panas (M) = 3184,248 kg = 7020,1018 lb


Massa fluida dingin (m) = 12201,071 kg = 26898,898 lb


= 611761,723 Btu

Mencari LMTD

LMTD

2

1

21

ln

)(

T

T

TT



LMTD

82,4) - (86

104)-245,57 (ln

82,4) - (86 - 104)-(245,57

= 37,575 0F

R = 12

21

tt

TT

= 388,74,82104

8657,245

S =

4,8257,245

4,82,104

11

12

tT

tt0,132

Dengan nilai R dan S di atas, diperoleh nilai FT = 0.989



Maka ∆t = FT × LMTD = 0,989 x37,575 = 37,162 0F


Tc = (T2+T1)/2

= (86 + 245,57)/2

= 165,785 0F

tc = (t2+t1)/2

= (82,4 + 104)/2


= 93,2 0F

a. Trial Ud


Tersedia Ud = 2-50

A = Q/Ud x ∆t

= 611761,723 / (50x 37,162)

=329 ft2



=329 / (16 x 0,1963)

= 26,209

Coba untuk tube passes, n = 4-P

Nt standard = 26 (Appendiks table 9, Kern)

IDs = 8 in (Appendiks table 9, Kern)

c. Koreksi Ud

Ud = (Nt/Nt standar) × Ud

= (26,2069/26) × 50

= 50,3 Btu/hr. ft2. 0F

Kesimpulan Sementara Rancangan Shell and Tube

Bagian Shell :

IDs = 8 in (diameter dalam shell)

B = 1,6 in (baffle spacing)

N +1 = 24 (jumlah baffle)

n' = 2 passes (jumlah passes pada shell)

de = 0,91 in (diameter ekivalen) (Appendiks fig.28, Kern)

Bagian Tube :











Bagian shell (gas)

1. as = (IDS × B × c’)/(n’×Pt×144

= , ,

,

= 0,019 ft2

2. Gs = M / as

= 7020 / 0,019

= 368555,3473

3. Re = de × Gs / µ

= 0,91 × 368555,3473/0,70580

= 16363,1097


1. at’ = 0,302 ft2

= (Nt×at’)/144n

= ,

= 0,01363 ft2

2. Gt = m / at

= 26898,899 / 0,0136319

= 1973225,374

V = Gt/3600ρ

= 1973225,374 /3600.564,3

= 0,916 ft/sec

3. Re = ID × Gt / µ

= , / ,

,

= 35194,728


4. JH = 780 (fig. 24, kern)


6. hi0 = hi × (ID/OD)

= 1500× 0,75/ 0,62

= 1240 Btu/hr.ft2.0F

7. Evaluasi Uc


= 1240 × 463,5069 / (1240 + 463,5069)

= 337,39141 Btu/hr.ft2.0F

8. a''= 0,1963 ft2/linft


= 26 x 16 x 0,1963 x 2

= 81,661 ft2

Ud = Q / A t

= 6,12E+05 / 81,66 x 37,612

= 11,2 Btu/(hr)(ft2)(oF)

Pressure drop

6. untuk Res = 16363,1079




Ds = 0,66687 ft

Φs = 1

7. jumlah crosses

N + 1 = 12 L / B

N + 1 = 12 . (16.2 / 1,6) = 240

8. ∆Ps=

ssDe

NDsGsf

10

2

10.22,5

1

174,00,9110.22,5

240667,0368555,3470,00210

2

Pressure drop

10. untuk Ret = 35194,728


f = 0,00012 ft2/in2

Spesifik gravity (s) = 1

Φt = 1

11. ∆Pt =

1162,010.22,5

41641973225,37 0,0001210

2

= 0,0000 psi

12. Gt = 1973225,374 /ft2.jam


v2/2g = 0.6

tsDt

nLGtf

10

2

10.22,5


∆Ps = 0,275 psi



∆Pr = g

v

s

n

2

4 2

= 6,01

44

= 0,865 psi


= 0,0000 0,865

= 0,865 psi




Fungsi : mengkondisikan feed sesuai


umlah : 1 buah heat exchanger disusun paralel

Kondisi Proses :


T masuk (T1) : 7740C : 1425,90F : 1047,55 K

T keluar (T2) : 1520C : 305,20F : 424,95K



Fluida Dingin (air)

T masuk (t1) : 300C : 82,4 0F : 301,15 K

T keluar (t2) : 600C : 1400F :333,15 K




T masuk 82,4 323,24

T keluar 104 86




BWG : 16




∆P gas : 2 psi




Massa fluida panas (M) = 3303 kg = 7282,1 lb


Massa fluida dingin (m) = 30929 kg = 68187,13 lb


= 9,85 E+5 Btu

Mencari LMTD

LMTD

2

1

21

ln

)(

T

T

TT



LMTD

82,4) - (86

104)-323,24 (ln

82,4) - (86 - 104)-(323,24

= 606,51 0F

R = 12

21

tt

TT

= 46,194,82350

1401425

S = 043.04,821426

4,82140

11

12

tT

tt




Maka ∆t = FT × LMTD = 606,51 x 1,00 = 576,19 0F



Tc = (T2+T1)/2

= (305.24 + 1425.9)/2

= 865,58 0F

tc = (t2+t1)/2

= (82,4 + 140)/2

= 111,2 0F

d. Trial Ud


Tersedia Ud = 2-50

A = Q/Ud x ∆t

= 985495 / (50 x 576,2)

= 570,13 ft2


e. Nt = A/(L x a”t )

=570 / (16 x 0,33)

= 36,31

Coba untuk tube passes, n = 4-P

Nt standard = 36 (Appendiks table 9, Kern)

IDs = 13,3 in (Appendiks table 9, Kern)

f. Koreksi Ud

Ud = (Nt/Nt standar) × Ud

= 9,85E+05+/(565,229× 576,19)

=3,03 Btu/hr. ft2. 0F

Kesimpulan Sementara Rancangan Shell and Tube

Bagian Shell :

IDs = 13,25 in (diameter dalam shell)

B = 24 in (baffle spacing)

N +1 = 36 (jumlah baffle)

n' = 2 passes (jumlah passes pada shell)

de = 0,91 in (diameter ekivalen) (Appendiks fig.28, Kern)

Bagian Tube :











Bagian shell (gas)

1. as = (IDS × B × c’)/(n’×Pt×144)

= , ,

= 0,221 ft2

2. Gs = M / as

= 3641,052 / 0,221

= 16487,784

3. Re = de × Gs / µ

= 0,91 × 16487,784/0,57/2,42

= 906,4257

4. JH = 195 (fig. 28, kern)

5. ho = JH × (k/de) × (cpµ / k)1/3

= 195 × (0,02/0,91x12) × (0,58× 0,570 / 0,02)1/3

= 154,926 Btu/hr.ft2.0F

Bagian tube (air)

1. at’ = 0,985 ft2

= (Nt×at’)/144n

=

= 0,061525 ft2

2. Gt = m / at

= 34093,565 / 0,062


= 553804,10

3. Re = ID × Gt / µ

= , / ,

,

= 119323,1043

4. JH = 700 (fig. 24, kern)


6. hi0 = hi × (ID/OD)

= 1649,46 × 1,12 / 1,25

= 1477,92 Btu/hr.ft2.0F

7. Evaluasi Uc


= 1344 × 382,4648 / (1344 + 382,464797)

= 297,7371 Btu/hr.ft2.0F

8. a''= 0,3271 ft2/linft


= 297 x 16 x 0,3271 x 2

= 1554,379 ft2

Ud = Q / A t

= 1,36E+08 / 1554,379 x 52,477

= 92,42 Btu/(hr)(ft2)(oF)

9. Evaluasi Rd


= (1477,2262-3,026)/(140,226 ×3,026 )


Pressure drop

6. untuk Res = 906,425




Pressure drop

10. untuk Ret = 119323,1

Dari Gambar 26, hal. 836 diperoleh f =

0,00019 ft2/in2



Ds = 1,1041 ft

Φs = 1

7. jumlah crosses

N + 1 = 12 L / B

N + 1 = 12 . (16.2 / 12) = 32

8. ∆Ps=

ssDe

NDsGsf

10

2

10.22,5

1

11,00,9110.22,5

6475,2051338196,760,00210

2

∆Ps = 0,0000 psi

Pressure Drop < psi


Φt = 1

11. ∆Pt =

= 0,000 psi

12. Gt = 553804,1 /ft2.jam


v2/2g = 0,03

∆Pn = g

v

s

n

2

4 2

= 0,031

44

= 1,0 psi

∆P t = ∆Pt + ∆Pr

= 0,003 + 1,0

= 0,963 psi



tsDt

nLGtf

10

2

10.22,5


LAMPIRAN D

PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS

LD.1 Screening (SC-01)

Fungsi : Menyaring partikel-partikel padat yang besar.

Jenis : Bar screen

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Stainless steel

Data Perhitungan :

Temperatur = 28oC

Densitas air () = 996,24 kg/m3 (Geankoplis, 2003)

Laju alir massa (F) = 504642,8898 kg/jam

Laju alir volumetrik (Q) =s/jam 3600x kg/m996,24

kg/jam 8504642,8893

= 0,1407 m3/s

Dari Tabel 5.1 Physical Chemical Treatment of Water and Wastewater.

Ukuran bar :

lebar bar = 5 mm ; tebal bar = 20 mm ; bar clear spacing = 20 mm ; slope = 30o

Direncanakan ukuran screening:

Panjang screen = 2 m ; Lebar screen = 2 m


Misalkan, jumlah bar = x

Maka, 20x + 20 (x + 1) = 2000

40x = 1980

x = 49,5 50 buah

Luas bukaan (A2) = 20(50 + 1) (2000) = 2040000 mm2 = 2,04 m2

Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,6 dan 30

% screen tersumbat.

Head loss (h) = 22

2

22

2d

2

(2,04) (0,6) (9,8) 2

(0,0035)

A C g 2

Q

= 0,000674243 m dari air

20 mm

20 mm

2 m

2 m

Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen (dilihat dari atas)

LD.2 Pompa Screening (PU-101)

Fungsi : Memompa air dari sungai ke bak pengendapan (BS-101)

Jenis : Centrifugal pump

Jumlah : 1 unit

Cadangan : 1 unit


Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC

Densitas air () = 996,24 kg/m3 = 62,1939 lbm/ft3 (Geankoplis, 2003)

Viskositas air () = 0,836 cP = 0,000562 lbm/ft s (Geankoplis, 2003)


Laju alir massa (F) = 504642,88 kg/jam = 309,042 lbm/sec

Laju alir volumetrik (Q) = 3lbm/ft62,1939

lbm/sec 309,042= 4,969 ft3/s

= 0,1407 m3/s

Desain pompa :

untuk aliran turbulen NRe > 2100

Di,opt = 0,363 Q 0,45 0,13 (Peters, 2004)

= 0,363 (0,0059 m3/s)0,45 (996,24 kg/m3)0,13

= 0,3685 m = 14,5 in

Dari Tabel 11 Kern, 1965, dipilih pipa dengan spesifikasi :



Diameter Dalam (ID) : 15,25 in = 0,3847 m = 1,2708 ft

Diameter Luar (OD) : 16 in = 1,0625 ft

Luas penampang dalam (A) : 1,2621 ft2

Kecepatan linier, v = A

Q=

2

3

2621,1

/ 4,969

ft

sft = 3,9372 ft/s

Bilangan Reynold :

NRe = Dvρ

(Peters, 2004)

= slbm/ft 0,000562

) 0075,1)(/ 9372,3)(/f1939,62( 3 ftsfttlbm

= 578341,8169 (aliran turbulen)

Untuk pipa Commercial Steel diperoleh harga = 0,000046 ; /D = 0,0001 pada

NRe = 578341,8169 (aliran turbulen) (diperoleh harga faktor fanning f = 0,0035

(Geankoplis, 2003).

Friction loss :


1 sharp edge entrance hc = 0,55c

2

1

2

g 2

v

A

A1

=

)174,32)(1(2

93,3)01(55,0

2

= 0,1325 ft lbf/lbm

2 elbow 90° hf = n.Kf.c

2

g 2

v= 2(0,75)

)174,32)(1(2

93,3 2

= 0,1807 ft lbf/lbm

1 gate valve hf = n Kf c

2

g 2

v = 1(0,17)

)174,32)(1(2

93,3 2

= 0,4818 ft lbf/lbm

Pipa lurus 20 ft Ff = 4fc

2

g 2 D

v L = 4(0,0035)

174,3220075,1

3,93.20 2

= 0,0531 ft lbf/lbm

1 sharp edge exit hex = nc

22

2

1

g 2

v

A

A1

= 1

)174,32)(1(2

93,301

22

= 0,2409 ft lbf/lbm

Total friction loss F = 1,089 ft lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli:

0WFPP

zzg

gvv

g 2

1s

1212

c

21

2

2c

(Geankoplis, 1997)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0

tinggi pemompaan z = 20 ft

0 089,1020174,32

174,320 sW

Efisiensi pompa, = 80 %

Wp = ‐Ws / = 34,8714 ft lbf/lbm

Daya pompa :

550

62,19394,9621,089

550

WP

ρQp=14,8 hp


LD.3 Bak Sedimentasi (BS-101)

Fungsi : Tempat penampungan air sementara untuk mengendapkan lumpur


Jumlah : 1 unit

Jenis : Grift Chamber Sedimentation

Aliran : Horizontal sepanjang bak sedimentasi

Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC



Laju alir volumetrik (Q) = 3lbm/ft62,1939

lbm/sec 309,042= 4,969 ft3/s

= 0,1407 m3/s

Desain Perancangan :

Bak dibuat persegi panjang

Perhitungan ukuran bak :

Waktu tinggal air = 2 jam = 7200 s (Perry, 1997)

Volume air diolah = 0,1407 m3/hari × 7200 = 1013,095 m3

Bak terisi 90 maka volume bak = 9,0

1013,095 = 1125,6611 m3

Direncanakan ukuran bak sebagai berikut :

panjang bak (p) = 2 × lebar bak (l) ; p = 2l

tinggi bak (t) = lebar bak (l) : t = l

Volume bak V = p × l × t

1125,6611 m3 = 2l × l × l

l = 8,2564 m

Jadi, panjang bak (p) = 16,5129 m

lebar bak (l) = 8,25 m

tinggi bak (t) = 8,25 m

luas bak (A) =136,337 m2

tinggi air (h) = 0,9 (8,25) m = 7,4308 m

LD.4 Pompa Bak Sedimentasi (PU-102)


Fungsi : Memompa air dari water reservoir ke bak sedimentasi


Jumlah : 1 unit

Cadangan : 1 unit


Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC




Laju alir volumetrik (Q) =s/jam 3600x kg/m996,24

kg/jam504642,883 = 0,0059 m3/s

= 4,969 ft3/s

Desain pompa :


Di,opt = 0,363 Q 0,45 0,13 (Peters, 2004)

= 0,363 (0,0035 m3/s)0,45 (996,24 kg/m3)0,13

= 0,36852 m = 14,5078 in

Dari Tabel 11 Kern, 1965, dipilih pipa dengan spesifikasi :







Q=

2

3

2621,1

/ 4,96

ft

sft = 3,9372 ft/s

Bilangan Reynold :

NRe = Dvρ

(Peters, 2004)


= slbm/ft 0,000562

) 2708,1)(/ 93,3)(/f1939,62( 3 ftsfttlbm


Untuk pipa Commercial Steel diperoleh harga = 0,000046 ; /D = 0,0001, pada

NRe = 578341,89 (diperoleh harga faktor fanning f = 0,0035 (Geankoplis, 2003).

Friction loss :


2

1

2

g 2

v

A

A1

=

)174,32)(1(2

93,3)01(55,0

2

= 0,1325 ft lbf/lbm


2

g 2

v= 2(0,75)

)174,32)(1(2

93,3 2

= 0,1807 ft lbf/lbm

1 gate valve hf = n Kf c

2

g 2

v = 1(0,17)

)174,32)(1(2

93,3 2

= 0,4818 ft lbf/lbm


2

g 2 D

v L = 4(0,0035)

174,3220075,1

3,93.20 2

= 0,0531 ft lbf/lbm


22

2

1

g 2

v

A

A1

= 1

)174,32)(1(2

93,301

22

= 0,2409 ft lbf/lbm



0WFPP

zzg

gvv

g 2

1s

1212

c

21

2

2c

(Geankoplis, 1997)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0


0 089,100174,32

174,320 sW



Wp = ‐Ws / = 1,3612 ft lbf/lbm

Daya pompa :

550

62,19394,961,3612

550

WP

ρQp= 0,7649 hp


LD.5 Tangki Pelarutan Alum (TP-101)

Fungsi : Membuat larutan alum Al2(SO4)3

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212, Grade B

Jenis sambungan : Double welded butt joints

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC

Tekanan = 1,01325 bar = 1,01325 kPa

Al2(SO4)3 yang digunakan = 50 ppm

Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30 ( berat)

Laju massa Al2(SO4)3 (F) = 25,2321 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 30 (ρ) = 1363 kg/m3 = 85,090216 lbm/ft3 (Perry, 1997)

Viskositas Al2(SO4)3 30 (μ) = 6,72 10-4 lbm/ft s = 1 cP (Othmer, 1968)

Kebutuhan perancangan = 15 hari

Perhitungan ukuran tangki :

1. Volume tangki

Vlarutan = 3kg/m 6331 0,3

jam/hari24 hari15 kg/jam23,25

= 14,8083

Faktor kelonggaran : 20 %

Volume tangki, Vt = 1,2 × 14,808 m3 = 17,77 m3

2. Diameter dan tinggi tangki


Direncanakan :

Tinggi tangki : diameter tangki Hs : D = 1: 1

Volume tangki (Vt)

Vt = ¼ π D2 Hs

Vt = 3D π4

1

17,77 = 3D π4

1

Maka, diameter tangki D =2,8289 m = 9,28 ft

tinggi tangki Ht = Hs = DD

Hs

= 2,8289 m

3. Tebal shell tangki

Tinggi cairan dalam tangki, h =3

3

m77,71

m 14,809 × 2,8289 m = 2,3574 m

Tekanan hidrostatik :

P = × g × h = 1363 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 4,903 = 65,5 kPa

Tekanan operasi :

Poperasi = 101,325 kPa

Ptotal = 101,325 kPa + 65,5 kPa = 166,825 kPa

Faktor keamanan : 20 %

Pdesign = (1,2) (166,825 kPa) = 200,19 kPa

Joint efficiency : E = 0,8 (Brownell, 1959)

Allowable stress : S = 12650 psia = 87218,714 kPa (Brownell, 1959)

Faktor korosi : C = 0,002in (Peters, 2004)

Umur alat : n = 10 tahun


n 0,1474

)002,0( 10kPa) 1,2(200,194kPa)(0,8)2(87218,71

(3,9229) kPa) (200,19

Cn 1,2P2SE

PDt

i

in

Tebal shell standar yang digunakan = 3/16 in (Brownell, 1959)


Perancangan Sistem Pengaduk

Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle : 4 buah

Untuk turbin standar (Geankoplis, 1997), diperoleh :

Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 × 2,8289 m = 0,943 m

E/Da = 1 ; E = 0,943 m

L/Da = 1/4 ; L = 1/4 × 0,943 m = 0,2357m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 × 0,3481 m = 0,1886 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 × 2,8289 m = 0,2357 m

dimana : Dt = D = diameter tangki (m)

Da = Diameter impeller (m)

E = tinggi turbin dari dasar tangki (m)

L = panjang blade pada turbin (m)

W = lebar blade pada turbin (m)

J = lebar baffle (m)

Kecepatan pengadukan, N = 0,5 putaran/detik

Bilangan Reynold, NRe = 4768,605947 10

)943,0)(5,0(1363)( ρ3-

22

DaN

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan daya pengaduk menggunakan rumus:

P = gc

DaKN 53

(Badger, 1950)

Dari Tabel 13-1 Badger 1950 untuk impeller jenis turbin, 6 blades, flat blade

diperoleh:

K = 5,75

P = 8,9

)1363(943,0()5,0)(75,5( 53

= 3,9178 hp.

Efisiensi motor = 80% (Peters, 1983)

Daya motor = 4,8972 hp.



LD.6 Pompa Alum (PU-103)

Fungsi : Memompa larutan alum dari Tangki Pelarutan Alum (TP-101)

ke Clarifier (CL-101)


Jumlah : 1 unit

Cadangan : 1 unit


Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC

Densitas alum () = 1363 kg/m3 = 85,090216 lbm/ft3 (Perry, 1997)

Viskositas alum (μ) = 6,72 10-4 lbm/ft s = 1 cP (Othmer, 1968)

Laju alir massa (F) = 25,232 kg/jam = 0,01556 lbm/sec

Debit air/laju alir volumetrik, ρ

FQ sec/0001816,0

0898,85

01556,0 3ft

Q = 2,1426. 10-7 m3/sec

Desain pompa :

untuk aliran viscous NRe < 2100

Di,opt = 0,133 Q 0,4 μ 0,2 (Peters, 2004)

= 0,133 (2,146 . 10-7)0,4 (1/1000)0,2

= 0,0001 m = 0,0028 in


Ukuran nominal : 1/8 in



Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,0103 m = 0,033750 ft



Q=

2

3

ft0,0004

/sft 0,0001816 = 0,454 ft/s


Bilangan Reynold :

NRe = Dvρ

= slbm/ft 0,000672

) 022416,0)(/ 454,0)(/f090216,85( 3 ftsfttlbm

= 1288,57 (aliran laminar)


NRe = 1288,57 diperoleh harga faktor fanning f = 0,01 (Geankoplis, 2003).

Friction loss :


2

1

2

g 2

v

A

A1

=

)174,32)(1(2

0,454)01(55,0

2

= 0,0032 ft lbf/lbm


2

g 2

v=2(0,75)

)174,32)(1(2

0,452

= 0,0048 ft lbf/lbm

1 check valve hf = n Kfc

2

g 2

v= 1(2)

)174,32)(1(2

0,452

= 0,0064 ft lbf/lbm


2

g 2 D

v L = 4 (0,01)

174,322022416,0

0,45.20 2

= 0,1419 ft lbf/lbm


22

2

1

g 2

v

A

A1

= 1

)174,32)(1(2

0,0111401

22

= 0,0032 ft lbf/lbm



0WFPP

zzg

gvv

g 2

1s

1212

c

21

2

2c

(Geankoplis, 2003)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0

dimana ∆z = 25 ft


0 1595,0025174,32

174,320 sW



Daya pompa :

550

62,19390,000004631,449

550

WP

ρQp= 0,00088 hp

Digunakan daya motor standar 1/64 hp.

LD.7 Tangki Pelarutan Soda Abu (TP- 102)

Fungsi : Membuat larutan soda abu Na2CO3




Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC

Tekanan = 1,01325 bar

Na2CO3 yang digunakan = 27 ppm

Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 ( berat)

Laju massa Na2CO3 (F) = 13,62 kg/jam

Densitas Na2CO3 30 (ρ) = 1327 kg/m3 = 82,8428 lbm/ft3 (Perry, 1997)

Viskositas Na2CO3 30 (μ) = 3,69 10-4 lbm/ft s = 0,549 cP (Othmer, 1968)



1. Volume tangki

Vlarutan = 3kg/m 2731 0,3

jam/hari24 hari10 kg/jam62,13

= 8,2142 m3





Direncanakan :

Tinggi tangki : diameter tangki Hs : D = 1 : 1

Volume tangki (Vt)

Vt = ¼ π D2 Hs

Vt = 3D π4

1

9,8571= 3D π4

1

Maka, diameter tangki D = 2,3243 m = 91,5081 in


Hs

= 2,3243 m



3

m8571,9

m 8,2142 × 2,3243 m = 1,9369 m


P = × g × h = 1327 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,9369 = 25,1889 kPa

Tekanan operasi :




Pdesign = (1,2) (126,5139 kPa) = 151,8166 kPa


Allowable stress : S = 87218,714 kPa = 12.650 psia (Brownell, 1959)

Faktor korosi : C = 0,002 in (Peters, 2004)




n 0,1197

)002,0( 1066kPa)1,2(151,814kPa)(0,8)2(87218,71

m) (2,3243 kPa) (151,8166

Cn 1,2P2SE

PDt

i

in


Perancangan Sistem Pengaduk :




Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 × 2,3243 m = 0,7748 m

E/Da = 1 ; E = 0,7748 m

L/Da = 1/4 ; L = 1/4 × 0,7748 m = 0,1937 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 × 0,7748 m = 0,1550 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 × 2,3243 m = 0,1937 m








Bilangan Reynold, NRe = 998,275..398 10

)7748,0)(5,0(1327)( ρ3-

22

DaN


P = gc

DaKN 53

(Badger, 1950)


diperoleh:

K = 5,75

P = 8,9

)1327()7748,0()5,0)(75,5( 53

= 1,428 hp.





LD.8 Pompa Soda Abu (PU-104)

Fungsi : Memompa larutan soda abu dari Tangki Pelarutan Soda Abu

(TP-102) ke Clarifier (CL-101)


Jumlah : 1 unit

Cadangan : 1 unit


Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC

Densitas soda abu () = 1327 kg/m3 = 82,8423 lbm/ft3 (Perry, 1997)

Viskositas soda abu (μ) = 3,69 10-4 lbm/ft s = 0,549 cP (Othmer, 1968)


Debit air/laju alir volumetrik, jams

jamkg

ρ /3600kg/m1327

/327FQ

3

= 2,85.10-6 m3/s = 1.10-4 ft3/s

Desain pompa :


Di,opt = 0,133 Q 0,4 0,2 (Peters, 2004)

= 0,133 (2,85.10-6 m3/s)0,4 (0,549/1000 Pa s)0,2

= 0,0002 m = 0,0071 in




Diameter Dalam (ID) : 0,269 in = 0,0224 ft = 0,0068 m

Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,0338 ft

Inside sectional area A : 0,0004 ft2



Q=

2

3-4

0004,0

/ 1.10

ft

sft = 0,2518 ft/s

Bilangan Reynold :

NRe= Dvρ

=slbm/ft 0,000369

) 0224,0)(/2518,0)(/f8423,82( 3 ftsfttlbm= 1267,2041

(aliran laminar)

Untuk pipa Commercial Steel pada NRe = 1267,204 diperoleh harga faktor fanning f

= 0,0126 (Geankoplis, 2003).

Friction loss :


2

1

2

g 2

v

A

A1

=

)174,32)(1(2

0,2518)01(5,0

2

= 4,9.10-4 ft lbf/lbm

2 elbow 90° hf =n.Kf.c

2

g 2

v=2(0,75)

)174,32(2

0,2518 2

= 1,48.10-3 ft lbf/lbm

1 check valve hf =n.Kf.c

2

g 2

v = 1(2)

)174,32(2

0,0063312

= 1,97.10-3 ft lbf/lbm


2

g 2 D

v L = 4(0,0126)

174,3220224,0

0,2518.20 2

= 0,044 ft lbf/lbm


22

2

1

g 2

v

A

A1

= 1 174,3212

0,251801

22

= 6 . 10-7 ft lbf/lbm



0WFPP

zzg

gvv

g 2

1s

1212

c

21

2

2c

(Geankoplis, 2003)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0



00493,0015174,32

174,320 sW



Daya pompa :

hp10.02,1550

82,84230,000118,817

550

WP 5

ρQp

Digunakan daya motor standar 1/64 hp

LD.9 Clarifier (CL-101)

Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena

penambahan alum dan soda abu

Jenis : External Solid Recirculation Clarifier

Jumlah : 1 unit


Data Perhitungan :

Laju massa air (F1) = 504642,889 kg/jam

Laju massa Al2(SO4)3 (F2) = 25,232 kg/jam

Laju massa Na2CO3 (F3) = 13,6254 kg/jam

Laju massa total, m = 504681,7473 kg/jam = 140,1894 kg/s

Densitas Al2(SO4)3 = 1363 kg/m3 (Perry, 1999)

Densitas Na2CO3 = 1327 kg/m3 (Perry, 1999)

Densitas air = 996,24 kg/m3 (Geankoplis,1997)

Reaksi koagulasi :

Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3CO2

Dari Metcalf, 1984, untuk clarifier tipe upflow diperoleh :

Kedalaman air = 3-10 m

Settling time = 1-3 jam

Dipilih : kedalaman air (h) = 4 m, waktu pengendapan = 2 jam


Diameter dan Tinggi clarifier

Densitas larutan,

2533

6254,113

1363

2321,25

24,996

3504681,747 3504681,747

= 996,26 kg/m3

Volume cairan, V = 33

m2147,42kg/m 996,28782

jam1kg/jam 504681,747


Volume clarifier = 1,2 x 42,2147 m3 = 50,6576 m3

a. Diameter dan tinggi clarifier

Volume silinder clarifier (Vs) = Vs =

πD2

4 (Brownell & Young, 1959)

Perbandingan tinggi silinder dengan diameter tangki (Hs

: D) = 4:3

Vs = πD3

3

Volume alas clarifier kerucut (Vc)

Vs = πD2Hc

12 ...................................................................................... (Perry, 1999)

Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter kerucut (Hc : D) = 1:2

Vc = πD3

24 ............................................................................................ (Perry, 1999)

Volume clarifier (V)

V = Vs + Ve = 3πD3

8

50,6576 m3 = 1,178097 D3

D = 3,50 m = 137,92 in ; Hs = (4/3) x D = 4,67 m

H s

½ D


b. Diameter dan tinggi kerucut

Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter clarifier (Hh : D) = 1: 2

Diameter tutup = diameter tangki = 3,5 m

Tinggi tutup =

2

m 3,5= 1,75 m

Tinggi total clarifier = 4,67 m + 1,75 m = 6,422 m

Tebal Dinding Tangki

Tekanan hidrostatik: P = × g × h

= (996,24 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 4 m)/1000

= 39,0534 kPa

Tekanan total = 39,0534 kPa + 101,325 kPa

= 140,3784 kPa


Maka, Pdesign = 1,05 × 140,3784 kPa

= 147,3973 kPa

Jenis sambungan = Double welded butt joint

Joint Efficiency = 0,8 (Brownell dan Young, 1959)

Allowable Stress = 87218,71 kPa (Brownell dan Young, 1959)

Korosi yang diizinkan (c) = 0,002 in/tahun

Tebal shell tangki (t),

cSE

2

DP(t)silinder Tebal t

(Brownell dan Young, 1959)

dimana : t = tebal dinding tangki bagian silinder (in)

P = tekanan desain = 87218,71 kPa = 12650,027 psia

Dt = diameter dalam tangki (in) = 90,0650 in

S = allowable working stress (lb/in2)

E = efisiensi pengelasan

c = korosi yang diizinkan (in)

in 0,1477

002,08,087218,712

5034,3 147,39d

in


Dipilih tebal silinder standar = 0,15 in

c. Daya Pengaduk

Daya Clarifier

P = 0,006 D2 ............................................................................... (Ulrich, 1984)

Dimana :

P = daya yang dibutuhkan, kW

Sehingga,

P = 0,006 x (3,5034)2 = 0,0736 kW = 0,0988 hp

Bila efisiensi motor = 80%, maka :

hp1235,00,8

hp 0,0988P

Maka dipilih motor dengan daya ¼ hp.

LD.10 Tangki Utilitas I (TU-101)

Fungsi : menampung air sementara dari Clarifier (CL-101)

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur = 280C


Laju massa air = 504642,889 kg/jam

Densitas air = 996,24 kg/m3


Faktor keamanan = 20

Desain Tangki

a. Volume tangki

Volume air, 3a kg/m24,969

jam2kg/jam 504642,889V

= 1013,095 m3

Volume tangki, Vt = 1,2 1013,095 m3 = 1215,714 m3

b. Diameter tangki


Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3

33

23

2

8

3m 1215,714

)2

3(πD

4

1m 1215,714

4

1

D

D

HDV

Maka, D = 10,107 m = 401,754 in

H = 15,1605 m

c. Tebal tangki

Tinggi air dalam tangki = m 10,107 1215,714m

m1013,0953

3

= 12,633 m


= 996,24 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 12,633 m

= 123,3456kPa

P total = 123,3456 kPa + 101,325 kPa

= 224,67 kPa


Maka, Pdesign = 1,05 × 224,67 kPa = 235,9041 kPa






cSE

2




P = tekanan desain (lb/in2) = 24,0744 lb/in2






in 0,6812

002,08,071,872182

10,107 224,67d

Dipilih tebal silinder standar = ¾ in

LD.11 Tangki Filtrasi (SF-101)

Fungsi : Menyaring endapan (flok-flok) yang masih terikut dengan air

yang keluar dari Clarifier (CL-101)

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC

Laju massa air (F) = 504642,8898 kg/jam = lbm/s


Tangki Filtrasi dirancang untuk penampungan 1 jam operasi.

Direncanakan Volume bahan penyaring = 1/3 Volume tangki


Tangki filtrasi dirancang untuk volume bahan penyaring 1/3 volume tangki

Perhitungan:

a. Volume tangki


jam1 kg/jam 504642,889V

= 506,5475 m3

Volume total 33t m3967,675

kg/m996,24

5475,506)33,0(1V

x

Volume tangki = 1,2 675,3967 m3 = 810,4760 m3

b. Diameter tangki

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D : H = 3 : 4


33

23

2

πD3

1m476,810

D3

4πD

4

1m 810,476

HπD4

1V

Maka: D = 7,0066 m = 275,85 in

H = 9,34 m

c. Diameter dan tinggi tutup


Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H = 4 : 1

Tinggi tutup = 4

1 7,006 = 1,7517 m

Tinggi tangki total = 9,34 + 2(1,7517) = 12,8455 m

d. Tebal shell dan tutup tangki

Tinggi penyaring = 4

1 9,34 = 2,3355 m

Tinggi cairan dalam tangki = m 9,34 810,476m

m 506,54753

3

= 5,8389 m

Phidro = × g × h

= (996,24 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 5,8389m)/1000

= 57,00 kPa

Ppenyaring = × g × l

= 2089,5 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 2,335 m

= 47,82kPa

PT = 57,00 kPa + 47,822 kPa + 101,325 kPa

= 206,1559 kPa


Maka, Pdesign = 1,05 × 206,1559 = 216,4636 kPa



Allowable Stress = 87218,71 (Brownell dan Young, 1959)




cSE

2


(Bnell dan Young, 1959)







in 0,423

002,08,071,872182

00,7 216,46d

Dipilih tebal silinder standar = 0,5 in

Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup

0,5 in.

LD.12 Pompa Filtrasi (PU-105)

Fungsi : Memompa air dari tangki utilitas (TU-102) ke Sand Filter (SF-

101)


Jumlah : 1 unit

Cadangan : 1 unit


Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC




Debit air/laju alir volumetrik, jamsρ /3600996,24kg/m

kg/jam 504642,889FQ

3

= 0,0059 m3/s = 0,2070 ft3/s


Desain pompa :


Di,opt = 0,363 Q 0,45 0,13 (Peters, 2004)

= 0,363 (0,0059 m3/s)0,45 (996,24 kg/m3)0,13 = 0,0702m = 2,7656 in




Diameter Dalam (ID) : 3,548in

Diameter Luar (OD) : 4 in



Q=

2

3

0687,0

/ 0,2070

ft

sft = 3,0137 ft/s

Bilangan Reynold :

NRe = Dvρ

= slbm/ft 0,0006

) 2957,0)(/ 0137,3)(/f1936,62( 3 ftsfttlbm




Friction loss :


2

1

2

g 2

v

A

A1

=

)174,32)(1(2

0137,3)01(5,0

2

= 0,0706 ft lbf/lbm


2

g 2

v= 2(0,75)

)174,32(2

3,0137 2

= 0,2117 ft lbf/lbm

1 check valve hf = n Kf c

2

g 2

v = 1(2)

)174,32(2

3,0137 2

= 0,2823 ft lbf/lbm


2

g 2 D

v L = 4(0,0064)

174,3222556,0

3,0137.20 2


= 0,3666 ft lbf/lbm


22

2

1

g 2

v

A

A1

= 1 174,3212

0137,301

22

= 0,1411 ft lbf/lbm



0WFPP

zzg

gvv

g 2

1s

1212

c

21

2

2c

(Geankoplis, 2003)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0


0 0724,1020174,32

174,320 sW


Wp = -Ws / η = 26,3405 ft lbf/lbm

Daya pompa : P =

550

0670,62207,03405,26

550

.. QWp0,6167 hp

Dipilih pompa dengan daya ¾ hp.

LD.13 Tangki Utilitas II (TU-102)

Fungsi : menampung air dari Sand Filter (SF-101) untuk

didistribusikan kepada berbagai kebutuhan

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur = 280C


Laju massa air = 504642,889 kg/jam

Densitas air = 996,24 kg/m3




Desain Tangki

a. Volume tangki


jam2kg/jam 504642,889V

= 1013,095 m3

Volume tangki, Vt = 1,2 1013,095 m3 = 1215,714 m3

b. Diameter tangki

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3

33

23

2

8

3m 1215,714

)2

3(πD

4

1m 1215,714

4

1

D

D

HDV

Maka, D = 10,107 m = 401,754 in

H = 15,1605 m

c. Tebal tangki

Tinggi air dalam tangki = m 10,107 1215,714m

m1013,0953

3

= 12,633 m


= 996,24 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 12,633 m

= 123,3456kPa

P total = 123,3456 kPa + 101,325 kPa

= 224,67 kPa


Maka, Pdesign = 1,05 × 224,67 kPa = 235,9041 kPa







cSE

2









in 0,6812

002,08,071,872182

10,107 224,67d

Dipilih tebal silinder standar = ¾ in

LD.14 Pompa (PU-106)

Fungsi : Memompa air dari tangki utilitas (TU-101) untuk didistribusikan

ke berbagai keperluan


Jumlah : 1 unit

Cadangan : 1 unit


Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC




Debit air/laju alir volumetrik, jamsρ /3600996,24kg/m

kg/jam 504642,889FQ

3 = 0,0059 m3/s =

0,2070 ft3/s

Desain pompa :



Di,opt = 0,363 Q 0,45 0,13 (Peters, 2004)

= 0,363 (0,0059 m3/s)0,45 (996,24 kg/m3)0,13 = 0,0702m = 2,7656 in




Diameter Dalam (ID) : 3,548in

Diameter Luar (OD) : 4 in



Q=

2

3

0687,0

/ 0,2070

ft

sft = 3,0137 ft/s

Bilangan Reynold :

NRe = Dvρ

= slbm/ft 0,0006

) 2957,0)(/ 0137,3)(/f1936,62( 3 ftsfttlbm = 98645,4418 (aliran

turbulen)



Friction loss :


2

1

2

g 2

v

A

A1

=

)174,32)(1(2

0137,3)01(5,0

2

= 0,0706 ft lbf/lbm


2

g 2

v= 2(0,75)

)174,32(2

3,0137 2

= 0,2117 ft lbf/lbm


2

g 2

v = 1(2)

)174,32(2

3,0137 2

= 0,2823 ft lbf/lbm


2

g 2 D

v L = 4(0,0064)

174,3222556,0

3,0137.20 2

= 0,3666 ft lbf/lbm


22

2

1

g 2

v

A

A1

= 1 174,3212

0137,301

22


= 0,1411 ft lbf/lbm



0WFPP

zzg

gvv

g 2

1s

1212

c

21

2

2c

(Geankoplis, 2003)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0


Dipilih pompa dengan daya ¾ hp.

00724,12105174,32

174,320 sW


Wp = ‐Ws / = 26,3405 ft lbf/lbm

Daya pompa :

hp6167,0550

62,067280,207 26,3405

550

WP

ρQp


LD.15 Tangki Pelarutan Asam Sulfat (TP-103)

Fungsi : Membuat larutan asam sulfat H2SO4


Bahan konstruksi : Low-alloy steel SA-353


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC

Tekanan = 1 atm

H2SO4 yang digunakan berupa larutan 5 ( berat)

Laju massa H2SO4 (F) = 158,61213 kg/hari

Densitas H2SO4 5 (ρ) = 1061,7 kg/m3 = 66,2801 lbm/ft3 (Perry, 1997)


Viskositas H2SO4 5 (μ) = 3,5 cP = 0,012 lbm./fts (Othmer, 1968)



1. Volume tangki

Vlarutan = 3kg/m 1061,7 0,05

hari5 kg/hari158,6213

= 14,94 m3




Direncanakan :

Tinggi tangki : diameter tangki Hs : D = 3 : 2

Volume tangki (Vt)

Vt = ¼ π D2 Hs

Vt = 3D π8

3

17,92 = 3D π8

3



Hs

= 3,7178 m



3

92,17

14,94

m

m × 2,4785 m = 2,0654 m


P = × g × h = 1028,86 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 2,0654 = 21,4902 kPa

Tekanan operasi :




Pdesign = (1,2) (124,8152 kPa) = 149,7782 kPa




Faktor korosi : C = 1/80 in (Peters, 2004)



n 0,1839

) ( 10kPa) 7821,2(1149,7kPa)(0,8) 3312(155131,0

(2,4785) Pa)(149,7782k

Cn 1,2P2SE

PDt

801

i

in






Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 × 2,4785 = 0,8262 m

E/Da = 1 ; E = 0,82620 m

L/Da = 1/4 ; L = 1/4 × 0,8262= 0,2065 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 × 0,8262 = 0,1652 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 × 2,4785 = 0,2065 m








Bilangan Reynold, NRe = 7032,20289 3,5

)8262,0)(5,0(7,1061)( ρ 22

DaN


P = gc

DaKN 53

(Badger, 1950)


diperoleh:


K = 0,63

P = 8,9

)7,1061()8262,0()5,0)(63,0( 53

= 1,726 hp.



Digunakan daya motor standar 2 ¼ hp.

LD.16 Pompa Asam Sulfat (PU-109)

Fungsi : Memompa larutan asam sulfat dari Tangki Pelarutan Asam

Sulfat (TP-103) ke Cation Exchanger (CE-101)


Jumlah : 1 unit

Cadangan : 1 unit


Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC

Densitas asam sulfat () = 1061,7 kg/m3 = 66,28 lbm/ft3 (Perry, 1997)

Viskositas asam sulfat (μ) = 17,86 cP = 0,012 lbm/ft s (Othmer, 1968)


Debit air/laju alir volumetrik, jamsharijammkg

harikg

ρ /3600./24./28,66

/158,6213FQ

3

= 1,73.10-6 m3/s = 6,1.10-5 ft3/s

Desain pompa :


Di,opt = 0,133 Q 0,4 0,2 (Peters, 2004)

= 0,133 (1,73.10-6 m3/s)0,4 (17,8/1000 Pa s)0,2

= 0,0003 m = 0,0116 in









Q=

2

3

0004,0

/ 05-6,11.E

ft

sft = 0,1527 ft/s

Bilangan Reynold :

NRe= Dvρ =

slbm/ft 0,012

) 0224,0)(/ 1527,0)(/f2801,66( 3 ftsfttbm= 18,89 (aliran viscous)

Untuk pipa Commercial Steel pada NRe = 18,89 diperoleh harga faktor fanning f =

0,846 (Geankoplis, 2003).

Friction loss :


2

1

2

g 2

v

A

A1

=

)174,32)(1(2

1527,0)01(5,0

2

= 3,62. 10-4 ft lbf/lbm

2 elbow 90° hf =n.Kf.c

2

g 2

v=2(0,75)

)174,32(2

0,1527 2

= 5,43.10-4 ft lbf/lbm


2

g 2

v = 1(2)

)174,32(2

0,1527 2

= 7,24.10-4ft lbf/lbm


2

g 2 D

v L = 4(0,8466)

174,3220224,0

0,1527.20 2

= 1,0943 ft lbf/lbm


22

2

1

g 2

v

A

A1

= 1 174,3212

0,152701

22

= 7,24.10-4 ft lbf/lbm

Total friction loss F = 1,0967ft lbf/lbm



0WFPP

zzg

gvv

g 2

1s

1212

c

21

2

2c

(Geankoplis, 1997)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0


00967,105174,32

174,320 sW



Daya pompa :

hp10.6,5550

66,286,1.107,6208

550

WP 5

-5

ρQp


LD.17 Cation Exchanger (CE-101)

Fungsi : Mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC

Laju massa air (F) = 504061,5167 kg/jam



Ukuran Cation Exchanger


Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, 1988 diperoleh :

- Diameter penukar kation = 2 ft = 0,610 m = 24,0157 in

- Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2


Tinggi resin = 2,5 ft = 0,76201 m

Tinggi silinder = 1,2 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m


Direncanakan rasio Tinggi tutup : Diameter tangki = 1 : 4

Tinggi tutup = ¼ 0,610 m= 0,1525 m

Tinggi cation exchanger = 0,9144 + 2 (0,1525) = 1,2194 m

Tebal dinding tangki


P = × g × h = 996,24 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,76201 = 7,4396 kPa

Tekanan operasi :




Pdesign = (1,2) (108,7646 kPa) = 130,5175 kPa






n 0,125

) ( 10kPa) 751,2(130,51kPa)(0,8) 482(120658,2

(0,6096) kPa) (130,5175

Cn 1,2P2SE

PDt

801

i

in


LD.19 Pompa Cation Exchanger (P-110)


Fungsi : Memompa air dari Cation Exchanger (CE-101) ke

Anion Exchanger (AE-101)


Jumlah : 1 unit

Cadangan : 1 unit


Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC





FQ 0,0001 m3/s = 0,0569 ft3/s

Desain pompa :


Di,opt = 0,363 Q 0,45 0,13 (Peters, 2004)

= 0,363 (0,0001 m3/s)0,45 (996,24 kg/m3)0,13

= 0,0118 m = 0,4646 in

Dari Tabel A.5-1 Geankoplis,1997, dipilih pipa dengan spesifikasi :







Q=

2

3

0013,0

/ 0,0569

ft

sft = 42,809 ft/s

Bilangan Reynold :

NRe = Dvρ

(Peters, 2004)


= slbm/ft 0,0006

) 0411,0)(/ )809,42)(/f1938,62( 3 ftsfttlbm= 194702,6088 (aliran turbulen)



Friction loss :


2

1

2

g 2

v

A

A1

=

)174,32)(1(2

8091,42)01(5,0

2

= 14,2399 ft lbf/lbm


2

g 2

v= 2(0,75)

)174,32(2

8091,42 2



2

g 2

v = 2(2)

)174,32(2

8091,42 2



2

g 2 D

v L = 4(0,007)

174,32206867,0

42,8091.10 2



22

2

1

g 2

v

A

A1

= 1 174,3212

8091,4201

22

= 28,47 ft lbf/lbm



0WFPP

zzg

gvv

g 2

1s

1212

c

21

2

2c

(Geankoplis, 1997)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0


0 501,33605174,32

174,320 sW


Wp = ‐Ws / = 426,8763 ft lbf/lbm


Daya pompa :

hp1145,0550

62,19390,0001341,5

550

WP

ρQp


LD.20 Tangki Pelarutan NaOH (TP-104)

Fungsi : Membuat larutan natrium hidroksida (NaOH)




Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC

Tekanan = 1 atm

NaOH yang digunakan berupa larutan 4 ( berat)

Laju massa NaOH (F) = 0,1461 kg/hari

Densitas NaOH 4 (ρ) = 1039,76 kg/m3 = 94,7662 lbm/ft3 (Perry, 1997)

Viskositas NaOH 4 (μ) = 0,00043 lbm/ft s = 0,64 cP (Othmer, 1968)



1. Volume tangki

Vlarutan = 3kg/m 1039,76 0,04

hari30 kg/hari0,1461

= 0,1054 m3




Direncanakan : Tinggi tangki : diameter tangki Hs : D = 3 : 2

Volume tangki (Vt)

Vt = ¼ π D2 Hs

Vt = 3D π8

3


0,1265 = 3D π8

3



Hs

= 0,713 m



3

1265,0

0,1054

m

m × 0,4754 m = 0,3961 m


P = × g × h = 1039,76 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,3961 = 4,0364 kPa

Tekanan operasi :




Pdesign = (1,2) (105,3614 kPa) = 126,4337 kPa





Tebal tangki :

n 0,1373

) ( 10kPa) 371,2(126,43kPa)(0,8) 482(120658,2

(0,4754) kPa) (126,4337

Cn 1,2P2SE

PDt

801

i

in

Tebal standar yang digunakan = 3/16 in (Brownell, 1959)

Perancangan Sistem Pengaduk :





Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 × 0,4754 = 0,1585 m

E/Da = 1 ; E = 0,1585 m

L/Da = 1/4 ; L = 1/4 × 0,1585 = 0,0396 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 × 0,1585 = 0,0317 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 × 0,4754 = 0,0396 m








Bilangan Reynold,

NRe = 8686,20387 0,00064

)1585,0)(1,0(76,1039)( ρ 22

DaN


P = gc

DaKN 53

(Badger, 1950)


diperoleh:

K = 6,30

P = 8,9

)76,1039()1585,0()1,0)(30,6( 53

= 0,0004 hp.



Digunakan daya motor standar ¼ hp.

LD.21 Pompa NaOH (PU-111)

Fungsi : Memompa larutan NaOH dari Tangki Pelarutan NaOH (TP-104)

ke Anion Exchanger (AE-101)


Jumlah : 1 unit


Cadangan : 1 unit


Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC

Densitas NaOH () = 1039,76 kg/m3 = 64,91079 lbm/ft3 (Perry, 1997)

Viskositas NaOH (μ) = 0,00043 lbm/ft s = 0,64 cP (Othmer, 1968)

Laju alir massa (F) = 0,1461 kg/hari


FQ 5,74.10-8 m3/s = 1,63.10-9 ft3/s

Desain pompa :


Di,opt = 0,133 Q 0,4 0,2 (Peters, 2004)

= 0,133 (1,63.10-9 m3/s)0,4 (0,64/1000 Pa s)0,2

= 3,85.10-6 m = 0,0002 in








Q= 0,0001 ft/s

Bilangan Reynold :

NRe = Dvρ

=slbm/ft 0,00043

) 0224,0)(/ 0001,0)(/f9108,64( 3 ftsfttlbm

=0,4857 (aliran viscous)

Untuk pipa Commercial Steel pada NRe = 0,4857 diperoleh harga faktor fanning

f = 2 (Geankoplis, 2003).

Friction loss :



2

1

2

g 2

v

A

A1

=

)174,32)(1(2

0001,0)01(5,0

2

= 1,6.10-10 ft lbf/lbm


2

g 2

v= 2(0,75)

)174,32(2

0,0001 2

= 7,2.10-10 ft lbf/lbm


2

g 2

v = 1(2)

)174,32(2

0,0001 2

= 6,4.10-10 ft lbf/lbm


2

g 2 D

v L = 4(2)

174,3220224,0

0,0001.15 2

= 1,72.10-6 ft lbf/lbm


22

2

1

g 2

v

A

A1

= 1 174,3212

0,000101

22

= 3,2.10-10 ft lbf/lbm

Total friction loss F = 1,7. 10-6 ft lbf/lbm


0WFPP

zzg

gvv

g 2

1s

1212

c

21

2

2c

(Geankoplis, 1997)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0


00000017,005174,32

174,320 sW



Daya pompa :

hp307410,3550

64,910795,74.1064,8789

550

WP 8

-8

ρQp



LD.22 Anion Exchanger (AE-101)

Fungsi : Mengikat anoin yang terdapat di dalam air

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC

Laju massa air (F) = 504061,5167 kg/jam = 1,1720 lbm/s



Ukuran Anion Exchanger

Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, 1988 diperoleh :

- Diameter penukar kation = 2 ft = 0,6100 m

- Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2


Tinggi resin = 2,5 ft = 0,76201 m

Tinggi silinder = 1,2 2,5 ft = 3 ft = 0,91441 m

Diameter tutup = diameter tangki = 1,0668114 m = 3,5 ft = 42,00037 in

Direncanakan rasio Tinggi tutup : Diameter tangki = 1 : 4

Tinggi tutup = ¼ 0,6100 m= 0,1525 m

Tinggi anion exchanger = 0,91441 + 2 (0,1525) = 1,2194 m

Tebal dinding tangki


P = × g × h = 996,24 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,76201 = 7,4396 kPa

Tekanan operasi :





Pdesign = (1,2) (108,7646 kPa) = 130,5175 kPa






n 0,1412

) ( 10kPa) 751,2(130,51kPa)(0,8) 482(120658,2

(0,6069) kPa) (130,5175

Cn 1,2P2SE

PDt

801

i

in


LD.23 Pompa Anion Exchanger (PU-112 )

Fungsi : Memompa air dari Anion Exchanger (AE-101) ke Deaerator

(DE-101)


Jumlah : 1 unit

Cadangan : 1 unit


Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC





FQ 0,0005 m3/s = 0,0188 ft3/s

Desain pompa:


Di,opt = 0,133 Q 0,4 0,2 (Peters, 2004)

= 0,133 (1,63.10-9 m3/s)0,4 (0,64/1000 Pa s)0,2


= 0,0002 m = 0,0076 in








Q=

2

3

0004,0

/ 0,0001

ft

sft = 0,2417 ft/s

Bilangan Reynold :

NRe = Dvρ

(Peters, 2004)

= slbm/ft 0,0006

) 0224,0)(/ 2417,0)(/f0670,62( 3 ftsfttlbm= 613,2623 (aliran laminar)



Friction loss :


2

1

2

g 2

v

A

A1

=

)174,32)(1(2

2417,0)01(5,0

2



2

g 2

v= 2(0,75)

)174,32(2

2417,0 2

= 0,0021 ft lbf/lbm


2

g 2

v = 2(2)

)174,32(2

2417,0 2

= 0,0019 ft lbf/lbm


2

g 2 D

v L = 4(0,0059)

174,32206867,0

1,1820.10 2

= 0,0442 ft lbf/lbm


22

2

1

g 2

v

A

A1

= 1 174,3212

1820,101

22

= 0,0009 ft lbf/lbm




0WFPP

zzg

gvv

g 2

1s

1212

c

21

2

2c

(Geankoplis, 1997)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0


0 0496,0030174,32

174,320 sW



Daya pompa :

hp0101,0550

62,19390,000137,562

550

WP

ρQp


LD.24 Deaerator (DE-101)

Fungsi : Menghilangkan gas-gas yang terlarut di dalam air

Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup elipsoidal



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 90oC


Densitas air () = 996,24 kg/m3 (Geankoplis, 2003)




1. Volume tangki

Vair = 3kg/m 24,996

jam24 kg/jam2819,5782 = 143,6235 m3




Direncanakan :

Tinggi shell tangki : diameter tangki ; Hs : D = 3 : 1

Tinggi tutup tangki : diameter tangki ; Hh : D = 1 : 4

Volume shell tangki (Vs)

Vs = ¼ π D2 Hs = 3D π4

3

Volume tutup tangki (Vh) elipsoidal

Vh = 3D24

(Brownell,1959)

Volume tangki (V)

V = Vs + 2 Vh

172,348 = 3D π6

5


tinggi shell tangki Hs = DD

Hs

= 12,115 m

tinggi tutup tangki Hh = D D

Hh

= 1,0096 m

tinggi tangki Ht = Hs + 2 Hh = 14,1347 m



3

3482,172

143,6235

m

m × 12,1155 m = 10,0962 m


P = × g × h = 996,24 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 10,0962 = 95,6028 kPa


Tekanan operasi :


Ptotal = 101,325kPa + 95,6028 kPa = 196,9278 kPa


Pdesign = (1,2) (196,9278 kPa) = 236,3133 kPa






n 0,3199

) ( 10kPa) 31,2(236,31kPa)(0,8) 482(120658,2

(4,0385) kPa) (236,313

Cn 1,2P2SE

PDt

801

i

in

Tebal shell standar yang digunakan = ½ in (Brownell, 1959)

LD.25 Pompa (PU-108)

Fungsi : Memompa air dari Menara Air (MA-101) ke Cation Exchanger

(CE-101)


Jumlah : 1 unit

Cadangan : 1 unit


Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC





FQ 0,0016 m3/s = 0,0569 ft3/s


Desain pompa :


Di,opt = 0,363 Q 0,45 0,13 (Peters, 2004)

= 0,363 (0,0016 m3/s)0,45 (996,24 kg/m3)0,13

= 0,0493 m = 1,94 in

Dari Tabel A.5-1 Geankoplis,1997, dipilih pipa dengan spesifikasi :







Q=

2

3

0233,0

/ 0,0569

ft

sft = 2,4436 ft/s

Bilangan Reynold :

NRe = Dvρ

(Peters, 2004)

= slbm/ft 0,0006

) 1723,0)(/ )4436,2)(/f1938,62( 3 ftsfttlbm= 46597,3316 (aliran turbulen)



Friction loss :


2

1

2

g 2

v

A

A1

=

)174,32)(1(2

44,2)01(5,0

2

= 0,0464 ft lbf/lbm


2

g 2

v= 2(0,75)

)174,32(2

44,2 2

= 0,2088 ft lbf/lbm


2

g 2

v = 2(2)

)174,32(2

44,2 2

= 0,7424 ft lbf/lbm



2

g 2 D

v L = 4(0,007)

174,3221723,0

2,44.20 2

= 0,2155 ft lbf/lbm


22

2

1

g 2

v

A

A1

= 1 174,3212

44,201

22

= 0,0928 ft lbf/lbm



0WFPP

zzg

gvv

g 2

1s

1212

c

21

2

2c

(Geankoplis, 1997)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0


0 3058,1010174,32

174,320 sW


Wp = ‐Ws / = 14,1323 ft lbf/lbm

Daya pompa :

hp09,0550

62,19390,0001614,1323

550

WP

ρQp


LD.26 Ketel Uap (KU-101)

Fungsi : Menyediakan uap untuk keperluan proses

Jenis : Ketel pipa api

Bahan konstruksi : Carbon steel

Jumlah : 1 unit

Data :


Uap lewat jenuh (superheatedd steam) yang digunakan bersuhu 400oC

Tekanan superheated steam, P = 5 atm = 506,625 kPa

Kalor laten steam = 3272,1 kJ/kg = 1406,6758 Btu/lbm

Total kebutuhan uap = 57822,819 kg/jam = 127478,16 lbm/jam

Daya Ketel Uap

H

3,970P5,34W

dimana: P = daya ketel uap (hp)

W = kebutuhan uap (lbm/jam)

H = kalor steam (Btu/lbm)

3,9705,34

6758,140616,127478

P = 5356,79 hp

Jumlah Tube

Luas permukaan perpindahan panas, A = P 10 ft2/hp

= 5356,79 hp 10 ft2/hp

= 5356,79 ft2

Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi:

- Panjang tube, L = 30 ft

- Diameter tube, 3 in

- Luas permukaan pipa, a = 0,917 ft2/ft (Kern, 1965)

Jumlah tube

814,230

53567,90 '

aL

ANt = 634,5405 635 buah

LD.27 Tangki Pelarutan Kaporit (TP-105)

Fungsi : Membuat larutan kaporit Ca(ClO)2




Jumlah : 1 unit


Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC

Tekanan = 1 atm

Ca(ClO)2 yang digunakan = 2 ppm

Laju massa Ca(ClO)2 (F) = 0,0017 kg/jam

Densitas Ca(ClO)2 70 (ρ) = 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3 (Perry, 1997)

Viskositas Ca(ClO)2 70 (μ) = 0,00067 lbm/ft s = 1 cP (Othmer, 1968)



1. Volume tangki

Vlarutan = 3kg/m 1272

hari90 kg/jam39780,0 = 0,004 m3





Volume tangki (Vt)

Vt = ¼ π D2 Hs

Vt = 3D π8

3

0,0048 = 3D π8

3



Hs

= 0,2402 m



3

0048,0

0,004

m

m × 0,1601 m = 0,1334 m


P = × g × h = 1272 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,1334 = 1,6635 kPa

Tekanan operasi :





Pdesign = (1,2) (103,1309 kPa) = 123,5862 kPa





Tebal tangki :

n 0,1290

) ( 10kPa) 711,2(123,75kPa)(0,8) 482(120658,2

m) (0,1610 kPa) 123,5862

Cn 1,2P2SE

PDt

801

i

in

Tebal standar yang digunakan = 3/16 in (Brownell, 1959)





Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 × 0,1610 m = 0,0534 m

E/Da = 1 ; E = 0,0534 m

L/Da = 1/4 ; L = 1/4 × 0,0534 m = 0,0133 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 × 0,0534 m = 0,0107 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 × 0,1610 m = 0,0133 m









Bilangan Reynold,

NRe = 3246,1015610

)0478,0)(5,3(1272)( ρ3-

22

DaN


ρ 53aDNNpP (Geankoplis, 1997)

Np = 5 untuk NRe = 12685,1772 (Geankoplis, 1997)

12720,05343,55P 53 = 0,0678 watt = 9,09.10-5 hp

Efisiensi motor = 80 %

Daya motor = 11,362.10-5 hp


LD.28 Pompa Kaporit (PU-113)

Fungsi : Memompa larutan kaporit dari Tangki Pelarutan Kaporit (TP-

105) ke Tangki Utilitas (TU-103)


Jumlah : 1 unit

Cadangan : 1 unit


Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC

Densitas Ca(ClO)2 () = 1272 kg/m3 = 79,4092 lbm/ft3 (Perry, 1997)

Viskositas Ca(ClO)2 (μ) = 0,00067 lbm/ft s = 1 cP (Othmer, 1968)



FQ = 3,71.10-10 m3/s = 1,311.10-8 ft3/s

Desain pompa :


Di,opt = 0,133 Q 0,4 0,2 (Peters, 2004)


= 0,133 (6,61655 10-10 m3/s)0,4 (1/1000 Pa s)0,2

= 5,6 10-6 m = 0,00022 in








Q= 3,2.10-5 ft/s

Bilangan Reynold :

NRe = Dvρ

(Peters, 2004)

= slbm/ft 0,000672

) 0224,0)(/ 10.2,3)(/f4092,79( 53 ftsfttlbm

= 0,0848 (aliran viscous)

Untuk pipa Commercial Steel pada NRe = 0,0848, e/D = 0,0067 diperoleh harga

faktor fanning f = 1,25 (Geankoplis, 2003).

Friction loss:


2

1

2

g 2

v

A

A1

=

)174,32)(1(2

)10.2,3()01(5,0

25

hc = 1,59.10-11 ft.lbf/lbm


2

g 2

v= 1(0,75)

)174,32(2

)10.2,3( 25

= 1,2.10-11 ft.lbf/lbm


2

g 2

v = 1(2)

)174,32(2

)10.2,3( 25

= 3,19.10-11 ft.lbf/lbm



2

g 2 D

v L = 4(1,25)

174,3220224,0

)10.2,3.(18 25

= 1,070.10-7 ft lbf/lbm


22

2

1

g 2

v

A

A1

= 1 174,3212

0,00003201

22

= 3,19.10-11 ft lbf/lbm

Total friction loss F = 1,07.10-7 ft lbf/lbm


0WFPP

zzg

gvv

g 2

1s

1212

c

21

2

2c

(Geankoplis, 1997)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0


010.1,07 010174,32

174,320 7

sW



Daya pompa :

hp10. 3119,2550

79,409211,28.1012,5

550

WP 8

-8

ρQp


LD.29 Tangki Utilitas (TU-103)

Fungsi : Menampung air untuk didistribusikan untuk kebutuhan domestik





Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC





1. Volume tangki

Vair = 3kg/m 24,996

jam24 kg/jam3731,381 = 9,1875 m3





Volume tangki (Vt)

Vt = ¼ π D2 Hs

Vt = 3D π16

5

11,0250 = 3D π16

5

Maka, diameter tangki D = 2,2398 m = 7,3482 ft


Hs

= 2,7997 m



3

025,11

9,1875

m

m × 2,2398 m = 1,8665 m



P = × g × h = 996,24 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,8665 = 18,2225 kPa

Tekanan operasi :




Pdesign = (1,2) (119,5475 kPa) = 143,457 kPa






n 0,1867

) ( 10457kPa) 1,2(143,kPa)(0,8) 482(120658,2

(2,2398) kPa) (143,457

Cn 1,2P2SE

PDt

801

i

in

Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell, 1959)

LD.30 Pompa Air Domestik (PU-114)

Fungsi` : Memompa air dari Tangki Utilitas (TU-103) ke kebutuhan

domestik


Jumlah : 1 unit

Cadangan : 1 unit


Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC



Laju alir massa (F) = 600 kg/jam



FQ = 0,00000675416 m3/s = 0,0002 ft3/s

Desain pompa :


Di,opt = 0,133 Q 0,4 0,2 (Peters, 2004)

= 0,133 (6,75 10-6 m3/s)0,4 (0,836/1000 Pa s)0,2

= 0,0003 m = 0,0108 in








Q= 0,0398 ft/s

Bilangan Reynold :

NRe = Dvρ

= slbm/ft 0,000562

) 0874,0)(/ 0398,0)(/f1939,62( 3 ftsfttlbm



NRe =384,72 diperoleh harga faktor fanning f = 0,05 (Geankoplis, 2003).

Friction loss :


2

1

2

g 2

v

A

A1

=

)174,32)(1(2

0398,0)01(5,0

2

= 0,00001228 ft lbf/lbm


2

g 2

v= 2(0,75)

)174,32(2

0398,0 2

= 0,000037 ft lbf/lbm


2

g 2

v = 2(2)

)174,32(2

0398,0 2

= 0,0001 ft lbf/lbm



2

g 2 D

v L = 4(0,009)

174,3220874,0

0,0398.280 2

= 0,0157 ft lbf/lbm


22

2

1

g 2

v

A

A1

= 1 174,3212

0398,001

22

= 0,0000246 ft lbf/lbm



0WFPP

zzg

gvv

g 2

1s

1212

c

21

2

2c

(Geankoplis, 1997)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0


0 0159,0040174,32

174,320 sW


Wp = ‐Ws / = 50,0199 ft lbf/lbm

Daya pompa :

hp0013,0550

62,19390,000250,0199

550

WP

ρQp


LD.31 Pompa ke Ketel Uap (PU-116)

Fungsi : Memompa air dari Deaerator (T-101) ke Ketel Uap (KU-101)


Jumlah : 1 unit

Cadangan : 1 unit



Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC





FQ = 0,0001 m3/s = 0,0024 ft3/s

Desain pompa :


Di,opt = 0,363 Q 0,45 0,13 (Peters, 2004)

= 0,363 (0,0001 m3/s)0,45 (996,24 kg/m3)0,13

= 0,0118 m = 0,465 in




Diameter Dalam (ID) : 0,622 in = 0,0518 ft




Q=

2

3

,00210

/ 0,0118

ft

sft =1,1243 ft/s

Bilangan Reynold :

NRe = Dvρ

= slbm/ft 0,0006

) 0518,0)(/ 1243,1)(/f1939,62( 3 ftsfttlbm



NRe = 6451 diperoleh harga faktor fanning f = 0,025 (Geankoplis, 2003).

Friction loss :



2

1

2

g 2

v

A

A1

=

)174,32)(1(2

1243,1)01(5,0

2

= 0,0098 ft lbf/lbm


2

g 2

v= 2(0,75)

)174,32(2

1,12432

= 0,0442 ft lbf/lbm


2

g 2

v = 4(2)

)174,32(2

1,12432

= 0,0393 ft lbf/lbm


2

g 2 D

v L = 4(0,025)

174,3220518,0

1,1243.50 2

= 0,2122 ft lbf/lbm


22

2

1

g 2

v

A

A1

= 1 174,3212

1243,101

22

= 0,0196 ft lbf/lbm



0WFPP

zzg

gvv

g 2

1s

1212

c

21

2

2c

(Geankoplis, 1997)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0


03252,0010174,32

174,320 sW


Wp = ‐Ws / = 12,9065 ft lbf/lbm

Daya pompa :

hp0035,0550

62,19390,002412,9065

550

WP

ρQp



LD.32 Pompa Air Pendingin (PU-107)

Fungsi : Memompa air dari menara air (MA-101) ke Water Cooling

Tower (CT-101)


Jumlah : 1 unit

Cadangan : 1 unit


Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC





FQ = 0,1389 m3/s = 4,9064 ft3/s

Desain pompa :


Di,opt = 0,363 Q 0,45 0,13 (Peters, 2004)

= 0,363 (0,1389 m3/s)0,45 (996,24 kg/m3)0,13

= 0,3664 m = 14,425 in








Q=

2

3

1,2621

/ 4,904

ft

sft =3,8876 ft/s


Bilangan Reynold : NRe = Dvρ

= slbm/ft 0,0006

)27,1)(/ 887,3)(/f1939,62( 3 ftsfttlbm




Friction loss :


2

1

2

g 2

v

A

A1

=

)174,32)(1(2

8876,3)01(5,0

2

= 0,1174 ft lbf/lbm


2

g 2

v= 2(0,75)

)174,32(2

3,88762

= 0,3523 ft lbf/lbm


2

g 2

v = 4(2)

)174,32(2

3,88762

= 0,0393 ft lbf/lbm


2

g 2 D

v L = 4(0,025)

174,3222708,1

1,1243.50 2

= 0,0739 ft lbf/lbm


22

2

1

g 2

v

A

A1

= 1 174,3212

1243,101

22

= 0,2349 ft lbf/lbm



0WFPP

zzg

gvv

g 2

1s

1212

c

21

2

2c

(Geankoplis, 1997)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0


02483,1030174,32

174,320 sW



Wp = ‐Ws / = 12,9065 ft lbf/lbm

Daya pompa :

hp9030,0550

62,19394,906412,9065

550

WP

ρQp


LD.33 Pompa Menara Pendingin Air (PU-115)

Fungsi : Memompa air dari Water Cooling Tower (CT-101) untuk

digunakan sebagai air pendingin


Jumlah : 1 unit

Cadangan : 1 unit


Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC





FQ = 0,1389 m3/s = 4,9064 ft3/s

Desain pompa :


Di,opt = 0,363 Q 0,45 0,13 (Peters, 2004)

= 0,363 (0,1389 m3/s)0,45 (996,24 kg/m3)0,13

= 0,3664 m = 14,425 in









Q=

2

3

1,2621

/ 4,904

ft

sft =3,8876 ft/s

Bilangan Reynold :

NRe = Dvρ

= slbm/ft 0,0006

)27,1)(/ 887,3)(/f1939,62( 3 ftsfttlbm




Friction loss :


2

1

2

g 2

v

A

A1

=

)174,32)(1(2

8876,3)01(5,0

2

= 0,1174 ft lbf/lbm


2

g 2

v= 2(0,75)

)174,32(2

3,88762

= 0,3523 ft lbf/lbm


2

g 2

v = 4(2)

)174,32(2

3,88762

= 0,0393 ft lbf/lbm


2

g 2 D

v L = 4(0,025)

174,3222708,1

1,1243.50 2

= 0,0739 ft lbf/lbm


22

2

1

g 2

v

A

A1

= 1 174,3212

1243,101

22

= 0,2349 ft lbf/lbm




0WFPP

zzg

gvv

g 2

1s

1212

c

21

2

2c

(Geankoplis, 1997)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0


02483,1030174,32

174,320 sW


Wp = ‐Ws / = 12,9065 ft lbf/lbm

Daya pompa :

hp9030,0550

62,19394,906412,9065

550

WP

ρQp


LD.34 Menara Pendingin Air (Water Cooling Tower) (CT-101)

Fungsi : Menurunkan temperatur air pendingin bekas dari temperatur

47,26 oC menjadi 28 oC

Jenis : Mechanical draft cooling tower


Jumlah : 1

Data :

Temperatur air masuk, T2 = 47,26 oC = 117,0680 oF

Temperatur air keluar, T1 = 28 oC = 82,4 oF

Suhu udara (TG1) = 28C = 82,4F

Dari Gambar 9.3-2 Geankoplis(2003) diperoleh suhu bola basah, Tw = 23,75oC

= 74,75oF dan H = 0,01 kg uap air/kg udara kering

Dari Gambar 12-14, Perry (1999) diperoleh konsentrasi air = 1,7 gal/ft2menit

Densitas air (47,26oC) = 989,000 kg/m3 (Geankoplis, 2003)

Laju massa air pendingin bekas = 668.2416,7918 kg/jam

Laju volumetrik air pendingin = 6756,7409 = 281,5309 m3/jam


Kapasitas air, Q = 13513,4819 m3/jam264,17 gal/m3 / 60 menit/jam

= 29748,8042 gal/menit = 1,8769 m3/s

Faktor keamanan = 20%

Luas menara, A = 1,2 × (kapasitas air/konsentrasi air)

= 1,2 × (1,8769 gal/menit/(1,7 gal/ft2.menit)

= 20999,1559 ft2

Laju alir air tiap satuan luas (L) = 22

2

13600ft 20999,1559

ft) 3,2808(jam 1kg/jam186682416,79

ms

= 0,9515 kg/s.m2

Perbandingan L : G direncanakan = 5 : 6

Sehingga laju alir gas tiap satuan luas (G) = 5/6 . 0,9515 = 1,1417 kg/s.m2

Perhitungan Tinggi Menara

Dari Pers. 9.3-8, Geankoplis (2003):

Hy1 = (1,005 + 1,88 × 0,01).103 (28 – 0) + 2,501.106 (0,01)

= 53.676,4 J/kg

Dari Pers. 10.5-2, Geankoplis (2003) diperoleh:

0,9515 (Hy2 – 53.676,4) = 1,1417 (4,187.103).(47,26-28)

Hy2 = 120877,75 J/kg

Gambar LD.2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT)

050

100150200250300350400450500550600

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Ent

alpi

()x1

03

suhu (0C)

garis kesetimbangan

garis operasi


Ketinggian menara, z = G . (Geankoplis, 2003)

M.kG.a.P

Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin

Hy hy* 1/(hy*-hy)

53,6764 98 0,0226

66,4 115 0,0206

79,8 130 0,0199

86,4 144,8 0,0171

98 178,2 0,0125

116 198,4 0,0121

120,8700 243,6000 0,0081

Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*–Hy)

Luas daerah dibawah kurva = luas 1 + luas 2 + luas 3 + luas 4 + luas 5

= 0,2744 + 0,2713 + 0,1222 + 0,1716 + 0,2214

= 1,0611

= 1,0611

Asumsi : kG.a = 1,207.10-7 kg.mol /s.m3 (Geankoplis, 2003).

0.0000

0.0050

0.0100

0.0150

0.0200

0.0250

60 80 100 120 140

1/(Hy*‐Hy) x103

Hy x10‐3

2

1*

Hy

Hy HyHy

dHy


Maka ketinggian menara , z = 57 10013,110207,129

061,11,1417

= 3,4167 m

Diambil performance menara 90%, maka dari Gambar 12-15, Perry (1999) diperoleh

tenaga kipas 0,03 Hp/ft2.

Daya yang diperlukan = 0,03 Hp/ft2 20999,155 ft2 = 629,9747 hp

Digunakan daya standar 630 hp.

LAMPIRAN E

PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI

Dalam rencana pra rancangan pabrik pembuatan Asam Akrilat ini digunakan

asumsi sebagai berikut :

Pabrik beroperasi selama 300 hari dalam setahun

Kapasitas maksimum adalah 100.000 ton/tahun

Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchased-equipment

delivered (Peters, 2004)

Harga alat disesuaikan dengan basis 3 Juli 2013, dimana nilai tukar dollar terhadap

rupiah adalah US$ 1 = Rp 9.925- (Bank Mandiri, 3 Juli 2013)

E.1 Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment)

E.1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)

A. Biaya Tanah Lokasi Pabrik

Harga tanah untuk kebutuhan pabrik dan industri di daerah Indramayu adalah Rp.

300.000,- /m2

Luas tanah seluruhnya = 18.118 m2

Harga tanah seluruhnya = 18.118 m2 Rp. 300.000,- /m2 = Rp 5.435.400.000,-

Biaya perataan tanah diperkirakan 5 dari harga tanah seluruhnya (Peters, 2004).


Biaya perataan tanah

= 0,05 Rp 5.435.400.000,- = Rp 271.770.000,-

Total biaya tanah (A)

= Rp 5.435.400.000,- + Rp 271.770.000,-

= Rp 5.707.170.000,-

B. Harga Bangunan

Tabel LE.1 Estimasi Perincian Harga Bangunan

No Nama Bangunan Luas (m2)

Harga (Rp/m2)

Jumlah (Rp)

1 Taman 1000 800.000 14.400.000

2 Areal bahan baku 800 700.000 192.500.000

3 Areal proses 6000 500.000 500.000.000

4 Areal produk 500 2.000.000 1.600.000.000

5 Ruang kontrol 100 2.500.000 15.000.000.000

6 Perkantoran 250 2.000.000 1.000.000.000

7 Gudang peralatan 100 2.000.000 200.000.000

8 Unit pengolahan air 1500 3.500.000 875.000.000

9 Ruang boiler 100 1.000.000 150.000.000

10 Unit pembangkit listrik 150 2.000.000 225.000.000

11 Laboratorium 100 1.500.000 350.000.000

12 Pemadam kebakaran 100 1.500.000 100.000.000

13 Bengkel 70 1.000.000 56.000.000

14 Poliklinik 40 2.000.000 68.000.000

15 Tempat ibadah 35 800.000 21.000.000

16 Kantin 80 1.700.000 80.000.000

17 Areal perluasan 1400 600.000 1.400.000.000


18 Perumahan karyawan 2000 1.000.000 3.000.000.000

19 Areal antar bangunan 500 1.000.000 350.000.000

20 Jalan 2600 1.500.000 1.820.000.000

Total 18118 30.101.900.000

Total biaya bangunan (B) = Rp 30.101.900.000,-

C. Perincian Harga Peralatan

Harga peralatan dibagi menjadi 2 bagian yaitu :

C.1 Harga Peralatan non-Impor

Tabel LE.2 Estimasi Harga Peralatan Proses- non-Impor

No Kode Jumlah (unit)

Harga / Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

1 P-101 2 2.300.000 4.600.000 2 P-102 2 4.500.000 9.000.000 3 P-103 2 2.300.000 4.600.000 4 P-104 2 4.500.000 9.000.000 5 P-105 2 2.300.000 4.600.000 6 P-106 2 2.300.000 4.600.000 7 P-107 2 2.300.000 4.600.000 8 P-108 2 2.300.000 4.600.000 9 JC-101 1 25.410.000 25.410.000 10 JC-102 1 4.700.000 4.700.000 11 12

BL-101 BL-102

1 1

15.600.00018.000.000

15.600.000 18.000.000

Total 19 106.208.000,- Ket : Harga Pompa : PT. Aneka Pompa Teknik Perkasa, 2013

Harga Compressor : Krisbow, 2013

Harga Blower : diasumsikan sama dengan harga impor (canadianblower.com)

Untuk beberapa peralatan proses seperti yang ditabelkan di Tabel E.3, harga per

alat tersebut merupakan total harga dari tiap bagian peralatan.

Contoh : Estimasi Harga V-101

Tangki Penyimpanan Propilen (V-101) dari Lampiran C, dengan bagian :


Silinder

Diameter : 10,56 m

Tinggi : 13,2012 m

Tebal : 0,1016 m

Maka volume silinder tersebut dapat dihitung :

V = 10,556 × 13,2012 × 0,1016 = 14,1658 m3.

Densitas carbon steel = 7801 kg/m3 (Geankoplis, 2003)

Maka massa silinder = 110499,2157 kg.

Harga per kg carbon steel = Rp 14.500,- (PT Krakatau Steel, 2013)

Maka harga silinder = 110499,2157 × 14.500 = Rp 1.602.238.627,7234,-

Tutup Atas

Diameter : 10,5609 m → r = 5,2805 m

Tinggi : 2,6402 m

Tebal : 0,0381 m

Maka volume tutup atas (selimut bola kosong) dapat dihitung:

V = 4/6 × 3,14 × (5,2805-5,2423)3

V = 6,6235 m3.


Maka massa tutup atas = 51670,218 kg.


Maka harga tutup atas = 51670,218 × 14.500 = Rp 749.218.168,71,-

Tutup Bawah

Diameter : 10,5609 m → r = 5,2805 m

Tinggi : 2,6402 m

Tebal : 0,1016 m

Maka volume tutup atas (selimut bola kosong) dapat dihitung :

V = 4/6 × 3,14 × (5,2805-5,1788)3

V = 17,4507 m3.


Maka massa tutup atas = 136132,9919 kg.



Maka harga tutup atas = 136132,9919 × 14.500 = Rp 1.973.928.382,28,-

Maka harga total = harga silinder + harga tutup atas + harga tutup bawah

harga total = 1.602.238.627,7234,-+ 749.218.168,71,-1.973.928.382,28,-

harga total = Rp 4.325.385.178,7284

dengan cara yang sama untuk mendapatkan perkiraan harga untuk alat-alat

lainnya seperti ditabelkan di Tabel E.3.

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses - Terangkai


Harga / Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

1 V-101 4 4.325.385.178 17.301.540.714 ,2 TT-101 3 7.297.818.643 21.893.455.929 3 TT-102 1 4.554.374.343 4.554.374.343 4 R-101 1 189.219.025 189.219.025 5 R-102 1 147.514.244 147.514.244 5 SP-101 1 2.019.624 2.019.624 6 SP-102 1 987.392 987.392

Total 44.089.111.274

Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Pengolahan Air - non-Impor *)


Harga / Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

1 PU-01 2 4.500.000 9.000.000 2 PU-02 2 2.300.000 4.600.000 3 PU-03 2 2.300.000 4.600.000 4 PU-04 2 2.300.000 4.600.000 4 PU-05 2 2.300.000 4.600.000 5 PU-06 2 2.300.000 4.600.000 7 PU-07 2 2.300.000 4.600.000 8 PU-08 2 2.300.000 4.600.000 9 PU-09 2 2.300.000 4.600.000 10 PU-10 2 2.300.000 4.600.000 11 PU-11 2 2.300.000 4.600.000 12 PU-12 2 2.300.000 4.600.000


13 PU-13 2 2.300.000 4.600.000 14 PU-14 2 2.300.000 4.600.000 15 PU-15 2 2.300.000 4.600.000 16 PU-16 2 2.300.000 4.600.000

Total 32 78.000.000 *) sumber : PT. Aneka Pompa Teknik Perkasa, 2013

Tabel LE.5 Estimasi Harga Peralatan Utilitas - Terangkai


Harga / Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

1 SC-01 1 2.262.290 2.262.290 2 TP-101 1 57.245.117 57.245.117 3 TP-102 1 46.077.139 46.077.139 4 TU-101 1 675.767.086 675.767.086 5 SF-101 1 260.094.896 260.094.896 6 TU-102 1 675.767.086 675.767.086 7 MA-101 1 55.536.605 55.536.605 8 TP-103 1 38.597.575 38.597.575 9 CE-101 1 1.459.082 1.459.082 10 TP-104 1 26.325.740 26.325.740 11 AE-101 1 4.463.253 4.463.253 12 DE-101 1 137.179.439 137.179.439 13 TP-105 1 25.967.652 25.967.652 14 TU-103 1 21.476.128 21.476.128

Total 1.317.421.990

Perbandingan semen : pasir cor : batu bata = 1 : 2 : 3

Harga pasir = Rp 140.000,- per m3 (CV. Indah Traso, 2013)

Harga semen = Rp 50.000,- per 40 kg (PT Holcim Indonesia, 2013)

Harga batu bata = Rp 1,000,- per buah (CV. Indah Traso, 2012)

Maka estimasi biaya untuk membuat suatu bangunan dapat dihitung :

BP :


Panjang = 20,68 m

Lebar = 10,34 m

Tinggi = 10,34 m

Luas bangunan = 427,67 m2.

Untuk biaya bangunan disusun dengan menggunakan RAB yaitu Rencana Anggaran

Biaya Bangunan yaitu perhitungan biaya bangunan berdasarkan gambar bangunan

dan spesifikasi pekerjaan konstruksi yang akan dibangun sehingga dengan adanya

RAB dapat dijadikan sebagai acuan pelaksanaan pekerjaan nantinya

(www.ilmusipil.com, 4 Juni 2013) dengan biaya per m2 = Rp 35323,-

Harga = 427,67 × 35323 = Rp 15.106.661,-

Cara pehitungan yang sama dilakukan untuk beberapa peralatan lainnya seperti yang

ditabelkan di Tabel LE.6

C.2 Harga Peralatan Impor

Harga peralatan yang diimpor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan

berikut :

y

x

m

1

2yx I

I

X

XCC (Peters, 2004)

dimana: Cx = harga alat pada tahun 2012

Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia

X1 = kapasitas alat yang tersedia

X2 = kapasitas alat yang diinginkan

Ix = indeks harga pada tahun 2012

Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia

m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat)

Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2012 digunakan metode regresi

koefisien korelasi :

2

i2

i2

i2

i

iiii

ΣYΣYnΣXΣXn

ΣYΣXYΣXnr

(Montgomery, 1992)

Tabel LE.6 Harga Indeks Marshall dan Swift


No Tahun (Xi) Indeks (Yi) Xi.Yi Xi ² Yi ²

1 1989 895 1780155 3956121 801025

2 1990 915 1820850 3960100 837225 3 1991 931 1853621 3964081 866761 4 1992 943 1878456 3968064 889249 5 1993 967 1927231 3972049 935089 6 1994 993 1980042 3976036 986049 7 1995 1028 2050860 3980025 1056784 8 1996 1039 2073844 3984016 1079521 9 1997 1057 2110829 3988009 1117249 10 1998 1062 2121876 3992004 1127844 11 1999 1068 2134932 3996001 1140624 12 2000 1089 2178000 4000000 1185921 13 2001 1094 2189094 4004001 1196836 14 2002 1103 2208206 4008004 1216609

Total 27937 14184 28307996 55748511 14436786

(Sumber : Tabel 6-2, Peters, 2004)

Data : n = 14 ∑ Xi = 27937 ∑ Yi = 14184

∑ XiYi = 28307996 ∑ Xi ² = 55748511 ∑ Yi² = 14436786

Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE.2, maka diperoleh harga

koefisien korelasi :

r = 984.0 ½(14184)²]} - 6786)[(14)(1443 × (27937)²] - (55748511) {[(14)

184)(27937)(14 - (28307996) (14)

r = 0,984 ≈ 1

Harga koefisien yang mendekati + 1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier

antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah

persamaan regresi linier.

Persamaan umum regresi linier, Y = a + b X

dengan: Y = indeks harga pada tahun yang dicari (2013)

X = variabel tahun ke n

a, b = tetapan persamaan regresi

Tetapan regresi ditentukan oleh :


2

i2

i

iiii

ΣXΣXn

ΣYΣXYΣXnb

a 22

2

Xi)(Xin.

Xi.YiXi.XiYi.

(Montgomery, 1992)

Maka :

b = 8088,163185

53536

)27937()55748511)(14(

)14184)(27937()28307996)(14(2

a = 8,325283185

103604228

)27937()55748511)(14(

)28307996)(27937()55748511)(14184(2

Sehingga persamaan regresi liniernya adalah :

Y = a + b X

Y = – 32528,8 + 16,8088 X

Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2013 adalah :

Y = – 32528,8 + 16,8088 (2013)

Y = 1307,3144

Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial (m)

Marshall dan Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Peters,

2004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya diasumsikan sebesar 0,6

(Peters, 2004).

Contoh perhitungan harga peralatan :

a. Heater (E-101)

Kapasitas Heater, X2 = 1187,224 ft2. Dari Gambar 14-15 Peters, 2004 diperoleh

untuk luas perpindahan panas (X1) 1200 ft2 adalah US $ 30.000. Dari tabel 6-4,

Peters et al, 2004, faktor eksponen untuk (m) 0,44. Indeks harga pada tahun 2002

(Iy) adalah 1103.

Indeks harga tahun 2013 (Ix) adalah 1307,314. Maka estimasi harga cooler untuk

X2 = 1200 ft2 adalah :

Cx = US$ 30.000 44,0

1200

22,1187×

1103

1307,31 ×

US$1

9925 Rp.


Cx = Rp. 27.064.070,1760,-/unit

Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat

pada Tabel E.8 untuk peralatan proses, Tabel E.9 untuk peralatan utilitas, Tabel E.10

pengolahan limbah

Tabel LE.7 Estimasi Harga Peralatan Proses - Impor


Harga / Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

1 E-101 1 351.245.628 351.245.628 2 E-102 1 587.674.879 587.674.879 3 E-103 1 935.799.831 935.799.831 4 E-104 1 232.714.389 232.714.389 5 E-105 1 659.938.946 659.938.946 6 E-106 1 229.769.561 229.769.561 7 E-107 1 148.486.262 148.486.262 8 E-108 1 4.480.974 4.480.974 9 CD-101 1 821.409.986 821.409.986 10 CD-102 1 115.489.315 115.489.315 11 MD 2 1.808.506.750 3.617.013.500 11 RB-101 1 585.321.572 585.321.572 12 13 14 15

RB-102 V-101 TT-101 TT-102

1 4 3 1

54.994.9122.721.149.5702.538.268.6182.060.792.245

54.994.912 10.884.598.283 7.614.805.855

2.060.792.245 Total 20 28.960.579.595

Tabel LE.8 Estimasi Harga Peralatan Utilitas - Impor


Harga / Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

1 Generator 2 342.412.500 684.825.0002 Generator 1 248.125.000 248.125.0003 CT 1 560.907.228 2.587.961.008


4 KU-01 1 588.172.956 310.361.609 Total 5 902.527.223

Harga generator : www.depco.com, 5 Juli 2013

Tabel LE.9 Estimasi Harga Peralatan Pengolahan Limbah


Harga / Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

1 Septic tank 1 129.000.000 129.000.000 Total 1 129.000.000

Total Harga peralatan

Tabel LE.10 Rangkuman Total Harga Peralatan dan Jumlah Peralatan

No Asal Harga (Rp)

Jumlah alat

1 Impor 32.747.111.587 27 2 Non-Impor 1.970.376.777 70 Total 31.044.020.395 97

Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai

berikut:

- Biaya transportasi = 5

- Biaya asuransi = 1

- Bea masuk = 15

- PPn = 10

- PPh = 10

- Biaya gudang di pelabuhan = 0,5

- Biaya administrasi pelabuhan = 0,5

- Transportasi lokal = 0,5

- Biaya tak terduga = 0,5

Total = 43

Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai

berikut:

- PPn = 10


- PPh = 1,5 (Pasal 22 UU No 21/1997)

- Transportasi lokal = 0,5

- Biaya tak terduga = 0,5

Total = 12,5

Maka, total harga peralatan adalah:

Harga impor = 1,43 x (Rp 32.747.111.587,-) = Rp. 46.828.369.569,-

Harga non impor = 1,125 (Rp. 1.970.376.777,-) = Rp. 2.216.673.874,-

Rp. 49.045.043.444,-

Biaya pemasangan diperkirakan 50 dari total harga peralatan (Timmerhaus

2004).

Biaya pemasangan = 0,5 Rp 49.045.043.444,-

= Rp. 24.522.521.722,-

Sehingga biaya peralatan + pemasangan (C):

= Rp. 49.045.043.444,- + Rp. 24.522.521.722,-

= Rp.73.567.565.166,-

Instrumentasi dan Alat Kontrol

Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 46 dari total harga

peralatan (Timmerhaus et al, 2004).

Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,46 Rp. 49.045.043.444,-

= Rp.22.560.719.984,-

Biaya Perpipaan

Diperkirakan biaya perpipaan 42 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al,

2004).

Biaya perpipaan (E) = 0,42 Rp 49.045.043.444,-

= Rp 20.598.918.246,-


Biaya Instalasi Listrik

Diperkirakan biaya instalasi listrik 25 dari total harga peralatan (Timmerhaus

et al, 2004).

Biaya instalasi listrik (F) = 0,25 Rp 49.045.043.444,-

= Rp 12.261.260.861,-

Biaya Insulasi

Diperkirakan biaya insulasi 55 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al,

2004).

Biaya insulasi (G) = 0,55 Rp49.045.043.444,-

= Rp 26.974.773.894,-

Biaya Inventaris Kantor

Diperkirakan biaya inventaris kantor 7 dari total harga peralatan (Timmerhaus

et al, 2004).

Biaya inventaris kantor (H) = 0,07 Rp 49.045.043.444,-

= Rp 3.443.153.041,-

Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan

Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 10 dari total harga

peralatan (Timmerhaus et al, 2004).

Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I ) = 0,1 Rp.

49.045.043.444,-

= Rp 4.904.504.344,-

Sarana Transportasi

Untuk mempermudah pekerjaan, perusahaan memberi fasilitas sarana transportasi (J)

seperti pada tabel berikut.


Tabel LE.12 Biaya Sarana Transportasi

No. Jenis Kendaraan Unit Tipe Harga/unit (Rp)

Harga/total (Rp)

1 Mobil Dewan Komisaris 3 Chevrolet Tahoe

542.082.500 1.626.247.500

2 Mobil Direktur 1 New KIA Sorento

390.500.000 390.500.000

3 Mobil Manager 4 Honda Odyssey 380.000.000 1.520.000.000 4 Mobil Kepala Seksi 14 Minibus L-300 246.000.000 3.444.000.000 5 Ambulance 1 Minibus 108.000.000 108.000.0006 Bus Karyawan 4 Bus 380.000.000 1.520.000.0007 Truk 5 Truk 346.000.000 1.730.000.0008 Mobil Pemadam Kebakaran 2 Truk 270.000.000 540.000.0009 Sepeda motor 10 Honda 14.500.000 145.000.000

Total Biaya Transportasi 11.023.747.500

Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J

= Rp 211.007.713.038,-

E.1.2 Modal Investasi Tetap Tidak Langsung (MITTL)

Pra Investasi

Diperkirakan 50 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Pra Investasi (K) = 0,50 x Rp 49.045.043.444 ,-

= Rp 24.522.521.772,-

Biaya Engineering dan Supervisi

Diperkirakan 42 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).

Biaya Engineering dan Supervisi (L) = 0,42 x Rp49.045.043.444,-

= Rp. 20.598.918.246,-

Biaya Legalitas


Biaya Legalitas (M) = 0,12 Rp49.045.043.444,-

= Rp 5.885.405.213,-

Biaya Kontraktor



Biaya Kontraktor (N) = 0,1 Rp49.045.043.444,-

= Rp 4.904.504.344,-

Biaya Tak Terduga

Diperkirakan 42 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004) .

Biaya Tak Terduga (O) = 0,42 x Rp. 49.045.043.444,-

= Rp 20.598.918.246,-

Total MITTL = K + L + M + N + O

= Rp 76.510.267.773,-

Total MIT = MITL + MITTL

=Rp 76.510.267.773,- + Rp 211.007.713.038,-

= Rp. 287.517.980.811,-

E.2 Modal Kerja

Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (90 hari).

E.2.1 Persediaan Bahan Baku

A. Bahan baku proses

1. Propilen

Kebutuhan = 10.328,73 kg/jam

Harga = Rp 12902,5,- /kg (www.pertamina.com, 2013)

Harga total = 90 hari 24 jam/hari 10.328,73 kg/jam Rp 12902,5,- /kg

= Rp 287.855.574.748,-

2. Katalis

Kebutuhan = 25 kg

Harga = Rp 1.056.836,-/kg (http://www.zauba.com/ 9Juli 2013)

Harga total =90 hari 24 jam/hari 25 kg x Rp. 1.056.836,-

= Rp 57.069.161.010,-

3. MEHQ

Kebutuhan = 2,7778 kg


Harga = Rp 1.925.450,-/L (PT. Bratachem, 2012)

Harga total = 90 hari 24 jam/hari 2,7778 kg/jam x Rp1.925.450,-/L

= Rp 11.552.792.421,-

B. Persediaan bahan baku utilitas

1. Alum, Al2(SO4)3

Kebutuhan = 25,23 kg/jam

Harga = Rp 1786,5,-/kg ( http//:www.alibaba.com/8 Juli 2013)

Harga total = 90 hari 24 jam/hari 25,23 kg/jam Rp 1786,- /kg

= Rp 139.234.536,-

Diimpor dari China maka harga dikali 43% = Rp 41.867.727,-

2. Soda abu, Na2CO3


Harga = Rp 1885,75,-/kg ( http//:www.alibaba.com/8 Juli 2013)

Harga total = 90 hari 24 jam/hari x 13,628 kg/jam Rp 1885,75,-/kg

= Rp. 79.384.727,-

Diimpor dari China maka harga dikali 43% = Rp 23.870.931,-

3. Kaporit


Harga = Rp 11000,-/kg (PT. Bratachem, 2012)

Harga total = 90 hari 24 jam/hari 0,00166 kg/jam Rp 11.000,-/kg

= Rp 39.466,-

4. H2SO4

Kebutuhan = 6,609 kg/jam =3,574 ltr/jam

Harga = Rp 116.400-/L (PT. Sumber Arum Abadi, 2013)

Harga total = 90 hari 24 jam x 6,609 L/jam Rp 116.400-/L

= Rp 898.683.440,-

5. NaOH



Harga = Rp 12.000,-/kg (http//:www.tokokimia.com/8 Juli 2013)

Harga total = 90 hari 24 jam 0,00608 kg/jam Rp 12.000,-/kg

= Rp 157.810,-

6. Solar

Kebutuhan = 175,15 ltr/jam

Harga solar untuk industri per 8 Juli 2013 = Rp 9150,-/ltr

(http//:suppliersolar.com, 2012)

Harga total = 90 hari 24 jam/hari 175,15 ltr/jam Rp. 9150,-/ltr

= Rp 3.461.773.272,-

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan (90 hari) :

= Rp361.056.801.434,-

E.2.2 Kas

A. Gaji Pegawai

Tabel LE.13 Perincian Gaji Karyawan

Jabatan Jumlah Gaji/bulan

(Rp)

Jumlah Gaji/bulan

(Rp)

Dewan Komisaris 3 50.000.000 50.000.000

Direktur 1 25.000.000 25.000.000

Sekretaris 1 5.000.000 5.000.000

Staff Ahli 3 8.000.000 45.000.000

Manajer Teknik 1 15.000.000 15.000.000

Manajer Produksi 1 15.000.000 15.000.000

Manajer Umum dan Keuangan 1 15.000.000 15.000.000


Manajer Pembelian dan Pemasaran 1 15.000.000 15.000.000

Kepala Seksi Proses 1 10.000.000 10.000.000

Kepala Seksi Laboratorium R&D 1 10.000.000 10.000.000

Kepala Seksi Utilitas 1 10.000.000 10.000.000

Kepala Seksi Listrik 1 8.000.000 8.000.000

Kepala Seksi Instrumentasi 1 8.000.000 8.000.000

Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik 1 8.000.000 8.000.000

Kepala Seksi Keuangan 1 8.000.000 8.000.000

Kepala Seksi Administrasi 1 8.000.000 8.000.000

Kepala Seksi Personalia 1 8.000.000 8.000.000

Kepala Seksi Humas 1 8.000.000 8.000.000

Kepala Seksi Keamanan 1 6.000.000 6.000.000

Kepala Seksi Pembelian 1 8.000.000 8.000.000

Kepala Seksi Penjualan 1 8.000.000 8.000.000

Kepala Seksi Gudang / Logistik 1 8.000.000 8.000.000

Karyawan Proses 39 4.000.000 156.000.000

Karyawan Laboratorium, R&D 10 4.000.000 40.000.000

Karyawan Utilitas 10 4.000.000 40.000.000

Karyawan Unit Pembangkit Listrik 8 3.500.000 28.000.000

Karyawan Instrumentasi Pabrik 10 3.500.000 35.000.000

Karyawan Pemeliharaan Pabrik 8 3.500.000 28.000.000

Karyawan Bagian Keuangan 4 3.500.000 14.000.000

Karyawan Bagian Administrasi 4 3.500.000 14.000.000

Karyawan Bagian Personalia 4 3.500.000 14.000.000

Karyawan Bagian Humas 4 3.500.000 14.000.000

Petugas Keamanan 10 3.000.000 30.000.000

Karyawan Pembelian 7 3.500.000 24.500.000

Karyawan Penjualan / Pemasaran 8 3.500.000 28.000.000

Karyawan Gudang / Logistik 10 3.500.000 35.000.000

Dokter 1 6.000.000 6.000.000

Perawat 2 2.500.000 5.000.000

Petugas Kebersihan 5 1.500.000 7.500.000


Supir 5 2.000.000 10.000.000

Total 175 814.000.000

Total gaji pegawai selama 3 bulan = 3 × Rp 814.000.000 = Rp 2.442.000.000,-

B. Biaya Administrasi Umum

Diperkirakan 20% dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 2.658.000.000,- = Rp 531.600.000,-

C. Biaya Pemasaran

Diperkirakan 20 dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 2.658.000.000,- = Rp 531.600.000,-

D. Pajak Bumi dan Bangunan

Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada

Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea

Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut:

Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan

(Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).

Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU

No.20/00).

Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97).

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp.

30.000.000,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).

Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak

dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).

Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut :

Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Asam Akrilat

Nilai Perolehan Objek Pajak

Tanah Rp 5.581.170.000,-

Bangunan Rp 30.101.900.000,-

Total NJOP Rp 35.683.070.000,-

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak Rp 30.000.000,- –

Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak Rp 35.653.070.000,-

Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP) Rp 1.782.653.500,-


Tabel E.14 Perincian Biaya Kas

No. Jenis Biaya Jumlah (Rp) 1 Gaji Pegawai 2.658.000.0002 Administrasi Umum 531.600.0003 Pemasaran 531.600.0004 Pajak Bumi dan Bangunan 1.782.653.500 Total 5.503.853.500

D. Biaya Start – Up

Diperkirakan 22 dari Modal Investasi Tetap (Timmerhaus et al, 2004).

= 22 Rp 287.517.980.811,- = Rp63.253.955.778,-

E.2.3 Piutang Dagang

HPT12

IPPD

dimana: PD = piutang dagang

IP = jangka waktu kredit yang diberikan (1 bulan)

HPT = hasil penjualan tahunan

Penjualan :

1. Harga jual asam akrilat = 2200 US$ = Rp 21.835- /kg

(http://www.alibaba.com/9 Juli 2013)

Produksi asam akrilat = 13.888,9 kg/jam

Hasil penjualan asam akrilat tahunan

= 13.888,9 kg/jam 24 jam/hari300 hari/thn Rp 21.835,- /kg

= Rp. 2.183.501.746.800,-

2. Harga jual Produk samping yang dijual adalah asam asetat 95 %

Harga jual CH3COOH = Rp. 5.458,75 /kg

(http://www.permatakimia.indonetwork.co.id /9 Juli 2013)

Produksi campuran CH3COOH = 3.054,607 kg/jam

Hasil penjualan campuran CH3COOH tahunan

= 3.054,607 kg/jam 24 jam/hari300 hari/thn Rp 5.458,75,- /kg

= Rp. 120.055.218.921,-

Total penjualan = Rp 2.303.556.965.721,-


Piutang Dagang = 12

1 Rp 2.303.556.965.721,-

= Rp 191.963.080.476

Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel LE.15 Perincian Modal Kerja

No. Biaya Jumlah (Rp) 1 Bahan baku proses dan utilitas 361.056.801.434 2 Kas 2.658.000.000 3 Start up 63.253.955.778 4 Piutang Dagang 191.963.080.476 Total 618.931.837.689

Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja

= Rp 287.517.980.811,- + Rp 618.931.837.689,-

= Rp 906.499.818.501,-

Modal ini berasal dari:

- Modal sendiri = 60 dari total modal investasi

= 0,6 Rp 906.499.818.50,-

= Rp 543.869.891.100,-

- Pinjaman dari Bank = 40 dari total modal investasi

= 0,4 Rp906.499.818.501,-

= Rp 362.579.927.400,-

E.3 Biaya Produksi Total

E.3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC)

A. Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 bulan gaji yang

diberikan sebagai tunjangan, sehingga (P)

Gaji total = (12 + 2) Rp 841.000.000,-

= Rp 11.396.000.000,-

B. Bunga Pinjaman Bank

Bunga pinjaman bank adalah 15 % dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2012).


Bunga bank (Q) = 0,15 Rp 362.579.927.400,-

= Rp 54.386.989.110,-

C. Depresiasi dan Amortisasi

Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa

manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk

mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan melalui penyusutan

(Rusdji, 2004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau

straight line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif

penyusutan sesuai dengan Undang-undang Republik Indonesia No. 17 Tahun

2000 Pasal 11 ayat 6 dapat dilihat pada tabel LE.16.

Tabel LE.16 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000

Kelompok Harta

Berwujud

Masa

(tahun)

Tarif

(%)

Beberapa Jenis Harta

I. Bukan Bangunan

1.Kelompok 1

2. Kelompok 2

3. Kelompok 3

4

8

16

25

12,5

6,25

Mesin kantor, perlengkapan, alat perangkat/

tools industri.

Mobil, truk kerja

Mesin industri kimia, mesin industri mesin

II. Bangunan

Permanen

20

5

Bangunan sarana dan penunjang

Sumber : (Waluyo, 2000 dan Rusdji, 2004)

Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol.

n

LPD

dimana: D = depresiasi per tahun

P = harga awal peralatan

L = harga akhir peralatan


n = umur peralatan (tahun)

\

Tabel LE.17 Perhitungan Biaya Depresiasi

Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami

penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung

(MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi.

Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya

yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan,

menagih, dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan

menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 2000). Para Wajib Pajak

menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa

manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak

berwujud yang dimaksud (Rusdji, 2004).

Untuk masa 4 tahun, maka biaya amortisasi adalah 25 dari MITTL. sehingga :

Biaya amortisasi = 0,25 Rp 76.411.190.179,-

= Rp 19.102.797.544,-

Total biaya depresiasi dan amortisasi (R)

= Rp 30.164.368.853,- + Rp 19.127.566.943,-

= Rp 49.291.935.796,-

Komponen Biaya (Rp) Umur

(tahun) Depresiasi (Rp)

Bangunan 30.101.900.000 20 1.505.095.000Peralatan proses dan utilitas 73.567.565.166 16 4.597.972.822Instrumentrasi dan pengendalian proses 22.560.719.984 4 5.640.179.996Perpipaan 20.598.918.246 4 5.149.729.561Instalasi listrik 12.261.260.861 4 3.065.315.215Insulasi 26.974.773.894 4 6.743.693.473Inventaris kantor 3.433.153.041 4 858.288.260Perlengkapan keamanan dan kebakaran 4.904.504.344 4 1.226.126.086Sarana transportasi 11.023.747.500 8 1.377.968.437

TOTAL 30.169.368.853


D. Biaya Tetap Perawatan

1. Perawatan mesin dan alat-alat proses

Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20%,

diambil 10% dari harga peralatan terpasang di pabrik (Timmerhaus et al,

2004).

Biaya perawatan mesin = 0,1 Rp 73.567.565.166,-

= Rp 7.356.756.516,-

2. Perawatan bangunan

Diperkirakan 10 dari harga bangunan (Timmerhaus et al, 2004).

Perawatan bangunan = 0,1 Rp 19.164.400.000,-

= Rp 1.916.440.000,-

3. Perawatan kendaraan

Diperkirakan 10 dari harga kendaraan (Timmerhaus et al, 2004).

Perawatan kenderaan = 0,1 Rp 11.023.747.500,-

= Rp 1.102.374.750,-

4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol

Diperkirakan 10 dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Timmerhaus et

al, 2004).

Perawatan instrumen = 0,1 Rp 22.560.719.984,-

= Rp 2.256.071.998,-

5. Perawatan perpipaan

Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan (Timmerhaus et al, 2004).

Perawatan perpipaan = 0,1 Rp 20.598.918.246,-

= Rp 2.059.891.824,-

6. Perawatan instalasi listrik

Diperkirakan 10 dari harga instalasi listrik (Timmerhaus et al, 2004).

Perawatan listrik = 0.1 Rp 12.261.260.861,-

= Rp 1.226.126.086,-

7. Perawatan insulasi

Diperkirakan 10 dari harga insulasi (Timmerhaus et al, 2004).


Perawatan insulasi = 0,1 Rp 26.974.773.894,-

= Rp 2.697.477.389,-

8. Perawatan inventaris kantor

Diperkirakan 10 dari harga inventaris kantor (Timmerhaus et al, 2004).

Perawatan inventaris kantor = 0,1 Rp 3.433.153.041,-

= Rp 343.315.304,-

9. Perawatan perlengkapan kebakaran

Diperkirakan 10 dari harga perlengkapan kebakaran (Timmerhaus et al,

2004).

Perawatan perlengkapan kebakaran = 0,1 Rp 4.904.504.344,-

= Rp 490.450.434,-

Total biaya perawatan (S) = Rp10.175.707.787,-

E. Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost)

Biaya tambahan industri ini diperkirakan 60 dari modal investasi tetap

(Timmerhaus et al, 2004).

Plant Overhead Cost (T) = 0,6 x Rp.287.517.980.811,-

= Rp 172.510.788.486,-

F. Biaya Administrasi Umum

Biaya administrasi umum selama 3 bulan adalah Rp 531.600.000,-

Biaya administrasi umum selama 1 tahun (U) = 4 Rp 531.600.000,-

= Rp 2.126.400.000,-

,-

G. Biaya Pemasaran dan Distribusi

Biaya pemasaran selama 3 bulan adalah Rp 531.600.000,-

Biaya pemasaran selama 1 tahun = 4 Rp 531.600.000,-

= Rp 2.126.400.000,-

Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran, sehingga :

Biaya distribusi = 0,5 x Rp 2.126.400.000,-

= Rp 1.063.200.000,-


Biaya pemasaran dan distribusi (V) = Rp 3.189.600.000,-

H. Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan

Diperkirakan 40 dari biaya tambahan industri (Timmerhaus et al, 2004).

Biaya laboratorium (W) = 0,4 x Rp 172.510.788.486,-

= Rp 69.004.315.394,-

I. Hak Paten dan Royalti

Diperkirakan 50% dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004).

Biaya hak paten dan royalti (X) = 0,5 x Rp 287.517.980.811,-

= Rp 172.510.788.486,-

J. Biaya Asuransi

1. Biaya asuransi pabrik adalah 3,1 permil dari modal investasi tetap

langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2007).

= 0,0031 Rp 211.007.713.038,-

= Rp 654.123.910,-

2. Biaya asuransi karyawan

Premi asuransi = Rp. 375.000,-/tenaga kerja (Asuransi Jiwa Bersama

Bumiputera, 2008)

Maka biaya asuransi karyawan = 175 orang x Rp. 375.000,-/orang

= Rp 65.625.000,-

Total biaya asuransi (Y) = Rp 719.748.910,-

K. Pajak Bumi dan Bangunan

Pajak Bumi dan Bangunan (Z) adalah Rp 1.155.217.250,-

Total Biaya Tetap = P + Q + R + S + T + U +V + W + X + Y + Z

= Rp 392.465.060.447,-

E.3.2 Biaya Variabel


A. Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun

Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari adalah

= Rp 361.056.801.434,-

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun

= Rp 361.056.801.434,- x 90300

= Rp 1.203.522.671.448,-

B. Biaya Variabel Tambahan

1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan Diperkirakan 10 dari biaya variabel bahan baku

Biaya perawatan lingkungan = 0,1 Rp 1.203.522.671.448,-

= Rp 120.352.267.144,-

2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi

Diperkirakan 1 dari biaya variabel bahan baku

Biaya variabel pemasaran = 0,01 Rp 1.203.522.601.309,-

= Rp 12.035.226.013,-

Total biaya variabel tambahan = Rp 132.387.493.859,-

C. Biaya Variabel Lainnya

Diperkirakan 5 dari biaya variabel tambahan

= 0,05 Rp 132.387.493.859,-

= Rp 6.619.374.692,-

Total biaya variabel = Rp 1.342.529.540.001,-

Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel

= Rp 517.715.693.141,- + Rp 1.342.529.540.001,-

= Rp 1.860.245.233.143,-


E.4 Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan

E.4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto) Laba atas penjualan = total penjualan – total biaya produksi

= (Rp2.303.556.965.721,-) - (Rp 1.860.245.233.143,-)

= Rp 443.311.732.577,-

Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5% dari keuntungan perusahaan

= 0,005 x Rp 441.465.517.798,-

= Rp 2.216.558.662,-

Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UU RI No. 17/00

Pasal 6 ayat 1 sehingga :

Laba sebelum pajak (bruto)

= (Rp 441.311.732.577,-) - (Rp 2.216.558.662,-)

= Rp 441.095.173.915,-

E.4.2 Pajak Penghasilan

Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 3 UU No 36 Tahun 2008, tentang

Pajak Penghasilan mengikuti aturan sebagai berikut:

Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 5.

Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 250.000.000,- dikenakan

pajak sebesar 15 .

Penghasilan di atas Rp 250.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 .

Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah:

- 5 Rp 50.000.000 = Rp 5.000.000,-

- 15 Rp 250.000.000-Rp 50.000.000 = Rp 30.000.000,-

- 25 (Rp 500.000.000- Rp 250.000.000) = Rp 62.500.000,-

- 30 (Rp 441.095.173.915 – Rp 500.000.000) = Rp 132.178.552.174,-

Total PPh = Rp 132.276.052.175,-

E.4.3 Laba setelah pajak

Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh


= Rp 441.095.173.915,- – 132.276.052.175,-

= Rp 308.819.121.740,-

E.5 Analisa Aspek Ekonomi

A. Profit Margin (PM)

PM = penjualantotal

pajaksebelumLaba 100

PM = 100%x 965.721,-2.303.556. Rp

,- 915.173.095.441 Rp

= 19,1484 %

B. Break Even Point (BEP)

BEP = VariabelBiayaPenjualanTotal

TetapBiaya

100

BEP = 100%x 540.001,-1.342.529. Rp 965.721,-2.303.556. Rp

3.141,-517.715.69 Rp

BEP = 53,8710 %

Kapasitas produksi pada titik BEP = 53,8710 % 100.000 ton/tahun

= 53.871,06 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP = 53,8710 % x Rp 2.303.556.965.721,-

= Rp 1.240.950.631.878,-

C. Return on Investment (ROI)

ROI = investasi modal Total

pajak setelah Laba 100

ROI = 100%x 8.501,-906.449.81 Rp

1.740,-308.819.12 Rp= 34,0690 %

D. Pay Out Time (POT)


POT = tahun1x 0,3406

1

POT = 2,935212 tahun

E. Return on Network (RON)

RON = sendiriModal

pajaksetelahLaba 100

RON = 100%x 1.100,-543.869.89 Rp

1.740,-308.819.12 Rp = 56,7818 %

F. Internal Rate of Return (IRR)

Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan

pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk

memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut:

- Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 tiap tahun

- Masa pembangunan disebut tahun ke nol

- Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun

- Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10

- Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan.

- Dari Tabel E.18 diperoleh nilai IRR sebesar 37,493%.


LAMPIRAN F

MATERIAL SAFETY DATA SHEET (MSDS)

1. Propilen (C3H6)

BAGIAN 1: IDENTIFIKASI BAHAN DAN PENYEDIA

Nama produk Propilen Alamat penyalur Talavera Office

Park, 28th Floor Jl.

TB Simatupang

Kav. 26

Jakarta 12430,

Jakarta

Nama lain Propena

Penyalur PT.Tahoma Mandiri No. Telpon darurat +62 21 7599 9968

BAGIAN 2 : IDENTIFIKASI BAHAYA

Klasifikasi bahaya Gas mudah terbakar. Dapat meledak jika berada di bawah

tekanan. Dapat menyebabkan kerusakan pada sistem saraf dan


pernafasan pusat.

Pencegahan Jauhkan dari panas/ percikan api. Dilarang merokok

Jangan menghirup asap / gas / kabut / uap / semprotan.

Cuci sampai bersih setelah terpegang.

Jangan makan, minum atau merokok pada saat menggunakan

produk ini.

Penyimpanan Lindungi dari sinar matahari. Simpan di tempat yang

berventilasi baik.

BAGIAN 3 : INFORMASI KOMPOSISI

Komponen Propilen/ CAS# 115-07-1 % >75

Propana/ CAS #74-98-6 % <25

BAGIAN 4 : TATA CARA PERTOLONGAN PERTAMA

Kontak mata Segera mungkin membilas mata dengan banyak air sedikitnya

selama 15 menit, kelopak mata terbuka untuk memastikan

penyiraman yang memadai. Cari pertolongan medis.

Kontak kulit Lepaskan pakaian yang terkontaminasi. Dalam kasus terik,

radang dingin atau beku luka bakar mencari perhatian medis

segera..

Pernafasan Bawa korban ke udara segar. Jika orang tersebut tidak bernapas,

berikan pernapasan buatan. Jika perlu, menyediakan oksigen

tambahan setelah pernapasan dikembalikan jika dilatih untuk

melakukannya. Mencari bantuan medis segera

Tertelan Resiko konsumsi sangat rendah. Namun, jika paparan lisan

terjadi, segera mencari bantuan medis.

BAGIAN 5 : TATA CARA PENANGGULANGAN KEBAKARAN

Tipe pemadam

kebakaran

Setiap pemadam yang cocok untuk kebakaran Kelas B, dry

chemical, busa pemadam kebakaran, CO2, dan agen gas lainnya

Namun, api tidak boleh padam kecuali aliran gas dapat segera

dihentikan.

Bahaya api/

ledakan

Uap mudah terbakar jauh di bawah suhu kamar dan mudah

membentuk campuran yang mudah terbakar dengan udara.

Berbahaya kebakaran dan bahaya ledakan bila terkena panas,


percikan api atau api. Uap lebih berat daripada udara dan bisa

melakukan perjalanan jarak jauh ke titik pengapian dan flash

back. Kontainer dapat meledak di panas atau api. Limpasan ke

saluran pembuangan dapat menyebabkan kebakaran atau bahaya

ledakan.

Prosedur

penanggulangan

kebakaran.

Pakailah alat bantu pernafasan dan pakaian pelindung diri untuk

mencegah kontak dengan kulit dan pakaian.

BAGIAN 6 : TATA CARA PENANGGULANGAN TUMPAHAN

Pakaian pelindung diperlukan saat menyapu, menyendok, atau mengambil bahan yang

tumpah. Pindahkan ke wadah logam yang sebaiknya tertutup untuk pembuangan

limbah ke fasilitas yang telah disetujui.

BAGIAN 7 : PENANGANAN DAN PENYIMPANAN

Menyimpan di tempat yang sejuk, kering, berventilasi baik, jauh dari bahan-bahan

yang tidak kompatibel, dan tertutup rapat. Cuci bersih tangan setelah memegang

bahan.

BAGIAN 8 : PENGENDALIAN DAN PERLINDUNGAN DIRI

Pemakaian sarung tangan yang tepat, kaca mata debu, pelindung wajah, dan pakaian

untuk mencegah kerusakan kulit.

BAGIAN 9 : DATA FISIK DAN KIMIA

Titik leleh 323 oC pH 14 pada 50 g/l,

20oC

Titik didih 1390 oC pada 1.013

hPa

Densitas uap relatif Informasi tidak

tersedia

Tekanan uap Diabaikan Densitas relatif 2,13 g/cm3 pada

20oC

Kepadatan uap >1 Penguapan standar Informasi tidak

tersedia

Kelarutan dalam

air

1.090 g/l pada 20 oC Suhu menyala

sendiri

Informasi tidak

tersedia

Penampilan dan

bau

Kristal tidak

berwarna dan tidak

Sifat eksplosif Informasi tidak

tersedia


berbau

Titik nyala Tidak mudah

terbakar

Sifat oksidasi Informasi tidak

tersedia

BAGIAN 10 : STABILITAS DAN REKTIVITAS

Stabilitas Stabil

Kondisi yang dihindari Air, material yang sifatnya tidak sesuai,

suhu ekstrim

Bahan-bahan yang dihindari Suasana asam, cairan yang mudah

terbakar, organic halogens, logam, nitro

compounds

Produk dekomposisi berbahaya Natrium oksida

Polimerisasi berbahaya Tidak akan terjadi

Kondisi untuk dihindari Tidak diketahui

BAGIAN 11 : INFORMASI TAMBAHAN

Berbahaya dan korosif

Dapat berakibat fatal jika tertelan

Menyebabkan luka bakar untuk setiap bagian yang terkena

2. Ferro Klorida (FeCl2)


Nama produk Ferro klorida Alamat Penyalur Jl. TB Simatupang

no.8 Pasar Rebo

Jakarta 13760

Indonesia

Nama lain -

Penyalur Merck Millipore No. Telpon Darurat +62 21 2856 5600


Klasifikasi

bahaya

Bahan berbahaya, bersifat toksik akut, menyebabkan iritasi kulit,

dan kerusakan mata yang serius.

Fasa aman Tidak tersedia Fasa berisiko Tidak tersedia


Komponen FeCl2 % dalam berat -


Nomor CAS CAS# 13478-10-9


Kontak Mata Segera mungkin membilas mata dengan banyak air sedikitnya

selama 15 menit. Segera cari pertolongan dokter

Kontak Kulit Dalam kasus kontak, segera basuh kulit dengan air minimal

selama 15 menit sambil melepas pakaian dan sepatu yang

tercemar. Buang pakaian dan sepatu yang tercemar.

Pernafasan Jika korban sadar, pindahkan ke area yang tidak terkontaminasi

agar dapat bernafas dengan udara segar.Jika korban tidak sadar,

pindahkan ke area yang tidak terkontaminasi dan berikan

pernafasan buatan.

Tertelan Berikan beberapa gelas susu atau air. Muntah dapat terjadi secara

spontan, tetapi jangan dibuat muntah. Jangan memberikan

apapun melalui mulut kepada orang yang tidak sadar.

Berkonsultasilah dengan dokter.


Tipe pemadam

kebakaran

Semua pemadam dapat digunakan.

Bahaya api/

ledakan

Tidak mudah terbakar, api mungkin melepaskan uap berbahaya.

Api dapat menyebabkan gas HCl. Gunakan water spray jet.

Prosedur

penanggulangan

kebakaran

Pakailah alat bantu pernafasan dan pakaian pelindung diri untuk

mencegah kontak dengan kulit dan pakaian.


Pakaian pelindung diperlukan saat menyapu, menyendok, atau mengambil bahan

yang tumpah. Pindahkan ke wadah logam yang sebaiknya tertutup untuk

pembuangan limbah ke fasilitas yang telah disetujui. Jangan membuang tumpahan

ke saluran air.



yang tidak kompatibel, dan tertutup rapat.






Titik leleh 105 – 110 oC,

mengeliminasi air

pada saat

kristalisasi


tersedia

Titik didih Informasi tidak

tersedia

Densitas relatif 1,93 g/cm3

Tekanan uap Informasi tidak

tersedia

Tingkat penguapan Informasi tidak

tersedia

pH 2,5 pada 100 g/l, 20 oC


tersedia

Kelarutan dalam

air

1.600 g/l pada 10oC Suhu menyala

sendiri

Tidak menyala

Penampilan dan

bau

Padatan berwarna

hijau terang dan

tidak berbau

Temperatur

dekomposisi

Informasi tidak

tersedia

Titik nyala Informasi tidak

tersedia


tersedia


Stabilitas Stabil dibawah kondisi standar (suhu

kamar)

Kondisi yang dihindari Informasi tidak tersedia

Bahan-bahan yang dihindari Informasi tidak tersedia

Produk dekomposisi berbahaya Terbentuk gas HCl disebabkan oleh

keberadaan api.

Reaksi berbahaya yang dapat terjadi Kemungkinan reaksi hebat dengan logam

alkali.



Toksik oral akut LD50 rat dosis: 450 mg/kg

3. Natrium Posfat Dihidrat (Na2HPO4.2H2O)


Nama Produk di-sodium hidrogen

fosfat dihidrat

Alamat Penyalur Jl. TB Simatupang

no.8 Pasar Rebo

Jakarta 13760

Indonesia

Nama lain -



Klasifikasi Bahaya Tidak berbahaya Fasa aman Informasi tidak

tersedia

Fasa Berisiko -


Komponen Na2HPO4.2H2O Nomor CAS CAS# 10028-24-7



selama 15 menit. Jika terjadi segera cari pertolongan dokter



tercemar. Bersihkan pakaian dan sepatu yang tercemar sebelum

digunakan kembali.

Pernafasan Panggil dokter. Jika korban sadar, pindahkan ke area yang

tidak terkontaminasi agar dapat bernafas dengan udara

segar.Jika korban tidak sadar, pindahkan ke area yang tidak

terkontaminasi dan berikan pernafasan buatan.

Tertelan Berikan 2 gelas susu atau air. Segera berkonsultasi dengan

dokter apabila terdapat keluhan,


Tipe pemadam

kebakaran

Gunakan alat pemadam kebakaran yang sesuai untuk

memadamkan lingkungan yang terbakar.


Bahaya api/

ledakan

Tidak mudah terbakar,api mungkin melepaskan uap berbahaya.

Api dapat menyebabkan oksidasi fosfor. Gunakan water spray

jet.

Prosedur

penanggulangan

kebakaran

Pakailah alat bantu pernafasan dan pakaian pelindung diri

untuk mencegah kontak dengan kulit dan pakaian.




pembuangan limbah ke fasilitas yang telah disetujui.


Menyimpan di tempat yang sejuk, kering, berventilasi baik, tertutup rapat. Cuci

bersih tangan setelah memegang bahan.


Pemakaian sarung tangan terbuat dari nitrile rubber, kaca mata debu, pelindung

wajah, dan pakaian untuk mencegah kerusakan kulit.


Titik leleh 92,5 oC

Eliminasi air dari

kristalisasi

Densitas relatif 2,1 g/cm3 pada 20 oC


tersedia


tersedia

pH 9 – 9,4 pada 50 g/l,

20oC


tersedia

Sifat oksidasi - Suhu nyala Tidak mudah

terbakar

Kelarutan dalam

air

93 g/l pada 20 oC Flammability Informasi tidak

tersedia

Penampilan dan

bau

Padatan berwarna

putih, tidak berbau

Viskositas Informasi tidak

tersedia

Titik nyala Tidak menyala Sifat eksplosif Tidak meledak



Stabilitas Membebaskan air pada kristalisasi ketika

dipanaskan

Kondisi yang dihindari Pemanasan yang kuat

Bahan-bahan yang dihindari Bereaksi eksotermik dengan asam kuat,

antipyrine, dan asetat

Produk dekomposisi berbahaya Terjadinya oksidasi fosfor disebabkan

keberadaan api

Polimerisasi berbahaya -

Material yang tidak sesuai Informasi tidak tersedia


Toksik oral akut: LD50 rat > 2.000 mg/kg

Menyebabkan iritasi ringan untuk paparan yang lama pada kulit dan mata

4. Dikalium Hidrogen Posfat (K2HPO4)


Nama Produk Dikalium Hidrogen

Posfat


no.8 Pasar Rebo

Jakarta 13760

Indonesia

Nama lain -



Klasifikasi Bahaya Bahan tidak berbahaya berdasarkan pengesahan Eropa

Fasa Aman Tidak Tersedia Fasa Berisiko Tidak Tersedia


Komponen Dikalium Hidrogen

Posfat Nomor CAS CAS# 7758-11-4



selama 15 menit.





digunakan kembali.


agar dapat bernafas dengan udara segar. Jika korban tidak

sadar, pindahkan ke area yang tidak terkontaminasi dan berikan

pernafasan buatan.

Tertelan Berikan beberapa gelas susu atau air. Muntah dapat terjadi

secara spontan, tetapi jangan dibuat muntah. Jangan

memberikan apapun melalui mulut kepada orang yang tidak

sadar. Segera konsultasi ke dokter apabila belum merasa sehat.


Tipe pemadam

kebakaran


Bahaya api/

ledakan

Tidak mudah terbakar,api mungkin melepaskan uap berbahaya.

Api dapat menyebabkan oksidasi fosfor. Gunakan water spray

jet.

Prosedur

penanggulangan

kebakaran




Segera bersihkan bahan yang tumpah. Pindahkan ke wadah yang sebaiknya tertutup

untuk pembuangan limbah ke fasilitas yang telah disetujui. Jangan membuang

limbah ke saluran air.




bahan.






Titik leleh Dekomposisi Densitas Uap

Relatif

Informasi tidak

tersedia

Titik didih - Densitas Relatif 2,44 g/cm3 pada

20oC


tersedia


tersedia

pH 9 pada 10 g/l, 20 oC

Suhu Dekomposisi > 180oC

Kelarutan dalam

air

1.600 g/l pada

20oC

Suhu menyala

sendiri

Informasi tidak

tersedia

Penampilan dan

bau

Padatan berwarna

putih dan tidak

berbau

Sifat eksplosif Tidak termasuk

bahan yang

meledak

Titik nyala Tidak menyala Sifat oksidasi -


Stabilitas Stabil pada kondisi standar ( temperatur

kamar)


Bahan-bahan yang dihindari Suasana asam, cairan yang mudah

terbakar, organic halogens, logam, nitro

compounds

Produk dekomposisi berbahaya Oksidasi fosfor disebabkan keberadaan

api

Kemungkinan reaksi yang berbahaya Informasi tidak tersedia

Material yang tidak sesuai Informasi tidak tersedia


Menyebabkan iritasi ringan pada kontak mata dan kulit

Toksik oral akut: LD50 rat 8000 mg/kg

5. Natrium Nitrat (NaNO3)



Nama Produk Sodium Nitrat Alamat Penyalur Jl. TB Simatupang

no.8 Pasar Rebo

Jakarta 13760

Indonesia

Nama lain - No. Telpon Darurat +62 21 2856 5600

Penyalur Merck Millipore


Klasifikasi Bahaya Bahan Berbahaya, menyebabkan api bila kontak dengan

material yang mudah terbakar, pengoksidasi



Komponen Natrium

Hidroksida




selama 15 menit. Jika terjadi segera cari pertolongan dokter



tercemar.


agar dapat bernafas dengan udara segar.Jika korban tidak


pernafasan buatan.




sadar. Segera konsultasi dengan dokter.


Tipe pemadam

kebakaran


Bahaya api/

ledakan

Tidak mudah terbakar. Menyebabkan gas pembakaran yang

berbahaya dengan keberadaan api yaitu nitrogen oksida dan


gas yang mengandung nitrogen.

Prosedur

penanggulangan

kebakaran






pembuangan limbah ke fasilitas yang telah disetujui. Jangan membuang tumpahan ke

saluran air.


Menyimpan di tempat yang sejuk, tertutup rapat, kering, berventilasi baik, jauh dari

bahan-bahan yang mudah terbakar, jauhkan dari panas dan sumber api.





Titik leleh 308 oC Densitas gas relatif Tidak

teraplikasikan

Titik didih Tidak

teraplikasikan

Densitas relatif 2,26 g/cm3 pada

20oC


tersedia


tersedia

pH 5,5 – 8 pada 50 g/l,

20oC

Suhu dekomposisi > 380oC

Kelarutan dalam

air

874 g/l pada 20oC Suhu menyala

sendiri

Informasi tidak

tersedia

Penampilan dan

bau

Padatan tidak

berwarna dan tidak

berbau


tersedia

Titik nyala Tidak menyala Sifat oksidasi Menyebabkan api,

pengoksidasi



Stabilitas Stabil pada kondisi standar ( suhu kamar)

Kondisi yang dihindari Pemanasan (Dekomposisi)


Produk dekomposisi berbahaya Menghasilkan nitrogen oksida dan gas

yang mengandung nitrogen

Kemungkinan reaksi yang berbahaya Berisiko menimbulkan ledakan bila

direaksikan dengan : Bubuk logam,

aluminium oksida, boron fosfit, sianida,

asetat anhidrat, sodium fosfit, sodium

tiosulfat, kebaradaan asam, dan polivinil

klorida

Berisiko menimbulkan nyala atau

pembentukan gas atau uap yang mudah

terbakar bila direaksikan dengan: bahan

organik mudah terbakar, bahan yang

dapat dioksidasi, karbon, dan arsenik

oksida.


Toksik oral akut: LD 50 rat 1.267 mg/kg

Menyebabkan iritasi mukosa jika tertelan dan iritasi ringan pada mata

6. Natrium Klorida (NaCl)


Nama Produk Sodium klorida Alamat Penyalur Surabaya

Nama lain -

Penyalur Toko Kimia

Indonesia No. Telpon Darurat 082 228 000 493


Klasifikasi Bahaya Diklasifikasikan sebagai bahan yang tidak berbahaya

berdasarkan pengesahan Eropa




Komponen Sodium klorida Nomor CAS CAS# 7647-14-5



selama 15 menit.



tercemar.




pernafasan buatan.




sadar. Segera konsultasi dengan dokter bila merasa belum baik.


Tipe pemadam

kebakaran

Semua pemadam dapat digunakan

Bahaya api/

ledakan

Tidak mudah terbakar

Prosedur

penanggulangan

kebakaran




Segera kumpulkan bahan yang tumpah. Pindahkan ke wadah yang sebaiknya tertutup

untuk pembuangan limbah ke fasilitas yang telah disetujui.




bahan.






Titik leleh 801 oC Densitas relatif 2,17 g/cm3 pada

20oC

Titik didih 1.461 oC pada

1,013 hPa


tersedia

Tekanan uap 1,3 hPa pada 865 oC


tersedia

pH 4,5 – 7 pada 100

g/l, 20oC

Suhu dekomposisi Informasi tidak

tersedia

Kelarutan dalam

air

358 g/l pada 20oC Suhu menyala

sendiri

Informasi tidak

tersedia

Penampilan dan

bau

Padatan tidak

berwarna dan tidak

berbau


bahan yang dapat

meledak

Titik nyala Tidak

teraplikasikan

Sifat oksidasi -


Stabilitas Stabil pada kondisi standar ( suhu kamar)



Produk dekomposisi berbahaya Informasi tidak tersedia

Kemungkinan reaksi berbahaya Reaksi eksotermik dengan logam alkali


Toksik oral akut : LD50 rat 3000 mg/kg

Menyebabkan iritasi ringan pada mata

7. Magnesium Diklorida Heksahidrat (MgCl.6H2O)



Nama Produk Magnesium klorida

heksahidrat


no.8 Pasar Rebo

Jakarta 13760

Indonesia

Nama lain - No. Telpon Darurat +62 21 2856 5600

Penyalur Merck Millipore


Klasifikasi Bahaya Bahan tidak berbahaya berdasarkan pengesahan Eropa



Komponen Magnesium klorida

heksahidrat




selama 15 menit.



tercemar.




pernafasan buatan.




sadar. Segera konsultasi dengan dokter bila merasa belum baik.


Tipe pemadam

kebakaran



Bahaya api/

ledakan

Tidak mudah terbakar. Api dapat menyebabkan pelepasan gas

HCl. Gunakan water spray jet.

Prosedur

penanggulangan

kebakaran







saluran air.




bahan.





Titik leleh 117 oC Densitas relatif 1,57 g/cm3 pada

20oC

Titik didih Tidak

teraplikasikan


tersedia


tersedia


tersedia

pH 4,5 – 7 pada 50 g/l,

20oC

Suhu dekomposisi > 117 oC,

mengeliminasi air

pada proses

kristalisasi

Kelarutan dalam

air

1.670 g/l pada

20oC

Suhu menyala

sendiri

Informasi tidak

tersedia

Penampilan dan

bau

Padatan tidak

berwarna dan tidak


bahan yang dapat


berbau meledak

Titik nyala Tidak menyala Sifat oksidasi -


Stabilitas Membebaskan air kristalisasi ketika

dipanaskan

Kondisi yang dihindari Pemanasan kuat (dekomposisi)


Produk dekomposisi berbahaya Menghasilkan gas HCl disebabkan

keberadaan api

Informasi tidak tersedia Informasi tidak tersedia


Toksik oral akut : LD50 rat 8.100 mg/kg

Menyebabkan iritasi mukosa ringan jika terhisap

8. Kalium Hidroksida (KOH)


Nama Produk Kalium hidroksida Alamat Penyalur Surabaya

Nama lain -

Penyalur Toko Kimia

Indonesia No. Telpon Darurat 082 228 000 493


Klasifikasi Bahaya Bahan Berbahaya, menyebabkan luka bakar pada kulit, korosi

pada logam, dan toksik akut.



Komponen Kalium hidroksida Nomor CAS CAS# 215-181-3



selama 15 menit.




tercemar. Olesi kulit yang terbakar dengan polietilen glikol

400. Segera panggil dokter.




pernafasan buatan.




sadar serta jangan mencoba untuk menetralkan.


Tipe pemadam

kebakaran


Bahaya api/

ledakan

Tidak mudah terbakar.

Prosedur

penanggulangan

kebakaran







saluran air.


Menyimpan di tempat yang sejuk, kering, berventilasi baik, tidak terbuat dari

aluminium, timah, atau seng, jauh dari bahan-bahan yang tidak kompatibel, dan

tertutup rapat. Simpan pada 5 – 30 oC






Titik leleh 360oC Densitas relatif 2,04 g/cm3 pada

20oC

Titik didih 1.320oC Densitas uap relatif Informasi tidak

tersedia

Tekanan uap Pada 20oC tidak

teraplikasikan


tersedia

pH 14 pada 56 g/l,

20oC


tersedia

Kelarutan dalam

air

1.130 g/l pada

20oC

Suhu menyala

sendiri

Tidak

teraplikasikan

Penampilan dan

bau

Padatan tidak

berwarna dan tidak

berbau


tersedia

Titik nyala Tidak

teraplikasikan


tersedia


Stabilitas Stabil pada kondisi standar (suhu kamar)


suhu ekstrim

Bahan-bahan yang dihindari Berisiko meledak dengan: senyawa

amonium,logam alkali, halogen,

senyawa-senyawa halogen, hidrocarbon

halogen, oksihalida nonlogam, senyawa

organik nitrogen, fosforus, oksida

nonlogam, hidrokarbon, anhidra, dan

asam kuat.


Kemungkinan reaksi berbahaya Informasi tidak tersedia

Reaktivitas Terjadi pelarutan eksoterm dengan air



Toksik oral akut: LD50 rat 273 mg/kg

Menyebabkan membran mukosa terbakar jika tertelan

Menyebabkan luka bakar pada kulit dan mata, serta berisiko menyebabkan kebutaan

9. Oksigen (O2)


Nama Produk Oksigen Alamat Penyalur Indonesia

Nama lain - Penyalur PT.Samator Gas

Industri No. Telpon Darurat 081912473833


Klasifikasi Bahaya Bahan Berbahaya, pengoksidasi, dapat menyebabkan api bila

kontak dengan bahan yang mudah terbakar,dapat menyebabkan

radang dingin, dan menyebabkan iritasi pada mata dan kulit.



Komponen Oksigen % 100%

Nomor CAS 7782-44-7



selama 15 menit. Jika terjadi iritasi parah segera cari

pertolongan dokter

Kontak Kulit Tidak diharapkan


agar dapat bernafas dengan udara segar. Jika korban tidak


pernafasan buatan.

Tertelan Karena produk ini berupa gas, maka lebih mengacu kepada

bagian pernafasan.


Tipe pemadam Semua pemadam dapat digunakan. Tambahan air akan


kebakaran melepaskan panas.

Bahaya api/

ledakan

Mudah terbakar, menyebabkan kebakaran ekstrim dengan

keberadaan material atau kondisi berikut: bahan mudah

terbakar dan bahan organik.

Prosedur

penanggulangan

kebakaran




Segera hubungi petugas darurat. Hentikan kebocoran jika tanpa risiko. Gunakan

peralatan tahan percikan dan tahan ledakan.


Simpan wadah tertutup rapat. Simpan wadah di tempat yang sejuk berventilasi.

Terpisah dari asam, alkali, zat pereduksi, dan mudah terbakar. Silinder harus

disimpan tegak, dengan topi katup perlindungan di tempat, dan tegas diamankan

untuk mencegah jatuh atau menjadi terguling. Suhu silinder tidak boleh melebihi 52 °

C (125 ° F).





Titik leleh -218,4 oC (-361,1 oF)

Densitas cairan 1141 kg/m3

Titik didih -183 oC (-297,4oF) Densitas gas 0,083 lb/ft3

Temperatur kritis -118,6 oC (-181,5 oF)

Volume spesifik 12,0482 ft3/lb

Densitas uap 1,105 kg/m3


Bahan-bahan yang dihindari Sangat reaktif atau tidak cocok dengan

bahan-bahan berikut:bahan pengoksidasi,

dan bahan mudah terbakar.

Stabilitas Stabil

Produk dekomposisi berbahaya Tidak akan terbentuk pada kondisi


penyimpanan dan penggunaan normal

Polimerisasi berbahaya Tidak akan terjadi pada kondisi

penyimpanan dan penggunaan normal


Produk ini menunjukkan potensi bioakumulasi yang rendah.

10. Kalium Karbonat (K2CO3)


Nama Produk Kalium karbonat Alamat Penyalur China

Nama lain - Penyalur Sichuan Highlight

Fine Chemicals

Co., Ltd.

No. Telpon Darurat 86-28-86026038


Klasifikasi Bahaya Bahan Berbahaya, menyebabkan iritasi kulit, mata, dan sistem

pernafasan.



Komponen Kalium karbonat % -




selama 15 menit.



tercemar.




pernafasan buatan.







Tipe pemadam

kebakaran


Bahaya api/

ledakan

Tidak mudah terbakar, keberadaan api dapat menyebabkan

terbentuknya uap berbahaya.

Prosedur

penanggulangan

kebakaran







saluran air.



yang tidak kompatibel, dan tertutup rapat. Simpan bahan pada suhu 5 – 30oC.






20oC

Titik didih Tidak

teraplikasikan


tersedia

Tekanan uap Tidak

teraplikasikan


tersedia

pH 11,5 – 12,5 pada 50

g/l, 20oC


tersedia


Kelarutan dalam

air

1.120 g/l pada

20oC

Suhu menyala

sendiri

Informasi tidak

tersedia

Penampilan dan

bau

Padatan berwarna

putih dan tidak

berbau


bahan yang dapat

meledak

Titik nyala Sifat oksidasi -




suhu ekstrim



Kemungkinan terjadi reaksi berbahaya Reaksi hebat/ menghasilkan gas jika

kontak dengan : karbon, asam, bubuk

logam alkali.



Menyebabkan iritasi pada kulit dan mata

11. Karbon Dioksida (CO2)


Nama Produk Karbondioksida Alamat Penyalur Tebing Tinggi,

Sumatera Utara Nama lain -

Penyalur Pabrik Biohidrogen No. Telpon Darurat 081378409220


Klasifikasi Bahaya Bahan Berbahaya



Komponen Karbondioksida % -




selama 15 menit. Segera cari pertolongan dokter




digunakan kembali.




pernafasan buatan.




sadar.


Tipe pemadam

kebakaran

Ini merupakan media pemadam kebakaran.

Bahaya api/

ledakan

Tidak berbahaya kebakaran.

Prosedur

penanggulangan

kebakaran

-




pembuangan limbah ke fasilitas yang telah disetujui.


Simpan pada area berventilasi baik, sejuk, hindari sinar matahari langsung,dan jauh

dari panas serta sumber api. Jangan memaparkan tangki penyimpan pada suhu 55oC.


Evakuasi area dan ventilasi. Jangan memasuki dimana ada kemungkinan konsentrasi


tinggi tanpa peralatan perlindungan yang sesuai termasuk perlengkapan pernapasan.


Titik leleh Informasi tidak

tersedia

Suhu menyala

sendiri

Tidak menyala

Titik didih -78,5oC Penampilan dan

bau

Gas tidak berbau

dan berwarna.

Tekanan uap 100 atm Densitas uap 1,873 kg/m3


Stabilitas Stabil pada kondisi penyimpanan dan

penggunaan normal.

Kondisi yang dihindari Tidak ada

Bahan-bahan yang dihindari Tidak ada informasi tersedia

Produk dekomposisi berbahaya Tidak ada

Polimerisasi berbahaya Tidak akan terjadi

Reaksi berbahaya Tidak ada


Jika menghirup gas ini lebih lama dan pada kondisi atmosfir kekurangan oksigen

(oksigen dibawah 18%) dapat mempengaruhi jantung dan tubuh menjadi gelisah.

12. Gas Hidrogen (H2)


Nama Produk Hidrogen Alamat Penyalur Tebing Tinggi,

Sumatera Utara

Nama lain - No. Telpon Darurat 081378409220

Penyalur Pabrik Biohidrogen


Klasifikasi Bahaya Bahan Berbahaya dan mudah terbakar serta bertekanan tinggi.

Lebih ringan dari udara dan terbakar dengan nyala yang tidak

terlihat.




Komponen Hidrogen % 99%


Kontak Mata -

Kontak Kulit -




pernafasan buatan.

Tertelan -


Tipe pemadam

kebakaran

CO2, bahan kimia kering, semprotan atau kabut air.

Bahaya api/

ledakan

Gas mudah terbakar.

Prosedur

penanggulangan

kebakaran

Pakailah alat bantu pernafasan dan pakaian pelindung diri.


Evakuasi area yang terkontaminasi. Eliminasi sumber yang memungkinkan

terbentuknya nyala api.


Menyimpan di tempat yang sejuk, kering, berventilasi baik, tertutup rapat, dan

jauhkan dari bahan-bahan yang tidak dapat menimbulkan api atau mudah terbakar.





Titik leleh -259,2oC

(-434,5oF)

Densitas gas 0,08342 kg/m3

Titik didih -252,8oC (-423oF) Penampilan dan Gas tidak berwarna


bau


Stabilitas Stabil

Kondisi yang dihindari -

Bahan-bahan yang dihindari Agen pengoksidasi,

Produk dekomposisi berbahaya -

Polimerisasi berbahaya -


-

13. Sulfur (S)


Nama Produk Sulfur Alamat Penyalur Tebing Tinggi,

Sumatera utara Nama lain -

Penyalur Pabrik Biohidrogen No. Telpon Darurat 081378409220


Klasifikasi Bahaya Menyebabkan iritasi kulit



Komponen Sulfur % -



selama 15 menit. Jika terjadi iritasi parah segera cari

pertolongan dokter



tercemar.





pernafasan buatan.




sadar.


Tipe pemadam

kebakaran

Air, karbondioksida (CO2), busa, dan serbuk kering. Tekan

gas/uap/kabut dengan semprotan air jet. Cegah air pemadam

kebakaran mengkontaminasi air permukaan atau sistem air

tanah.

Bahaya api/

ledakan

Bahan mudah terbakar, perkembangan gas atau uap menyala

yang berbahaya mungkin terjadi dalam kejadian kebakaran.

Kebakaran dapat menyebabkan berevolusi: sulfur oksida.

Prosedur

penanggulangan

kebakaran




Hindari pembentukan debu: jangan menghirup debu. Ambil dalam keadaan kering,

bersihkan area yang terkena, dan teruskan ke pembuangan.




bahan.





Titik leleh 113 – 119oC Densitas 1,96 – 2,07

g/cm3pada 20oC


Titik didih 444oC Titik nyala 160oC

Tekanan uap < 0,01 hPa pada

20oC


tersedia

pH Informasi tidak

tersedia

Suhu menyala

sendiri

235oC, debu.

Kelarutan dalam

air

Pada 20oC praktis

tidak larut

Viskositas 17 mPa.s pada

120oC, cair

Penampilan dan

bau

Padatan berwarna

kuning muda dan

berbau khas yang

lemah.

Sifat oksidator Informasi tidak

tersedia


Stabilitas Stabil


Bahan-bahan yang dihindari Logam basa, logam alkali-tanah, logam

oksida, nonmetal, nonmetal oksida,

fluorin, senyawa halogen, oksidator,

senyawa peroksi, nitrit, hidrida, nitrida,

karbida, sulfida, lithium silicide, senyawa

silikon, karbon disulfida senyawa nitro

organik, eter, dan acetylidene.

Dekomposisi termal > 250oC

Reaksi yang hebat dapat terjadi dengan Klorat, nitrat, perklorat, dan permanganat


Toksik oral akut LD50 rat: > 5.000 mg/kg

Menyebabkan iritasi ringan pada mata dan kulit

14. Alum (Al2 (SO4)3)


Nama Produk Aluminium sulfat Alamat Penyalur China


Nama lain - No. Telpon Darurat -

Penyalur www.icis.com


Klasifikasi Bahaya Bahan berbahaya, menyebabkan iritasi kulit, mata, dan sistem

pernafasan.



Komponen Kalium karbonat % 100%




selama 15 menit.



tercemar.




pernafasan buatan.






Tipe pemadam

kebakaran


Bahaya api/

ledakan



Prosedur

penanggulangan

kebakaran





Gunakan alat yang sesuai untuk mengambil dan membuang tumpahan.Pembersihan

akhir dilakukan dengan menyebarkan air pada permukaan yang terkontaminasi.








Titik leleh Informasi tidak

tersedia

Densitas relatif 1,69 gr/cm3


tersedia


tersedia

Tekanan uap Tidak

teraplikasikan


tersedia

pH Informasi tidak

tersedia


tersedia

Kelarutan dalam

air

86,9 g/100 ml pada

0oC

Suhu menyala

sendiri

Informasi tidak

tersedia

Penampilan dan

bau

Padatan berwarna

putih dan tidak

berbau


bahan yang dapat

meledak



Stabilitas Stabil

Kondisi yang dihindari Kelembaban

Bahan-bahan yang dihindari Reaktif dengan agen pengoksidasi

Reaktivitas Melebur ketika dipanaskan secara

bertahap pada 250oC, kehilangan

sejumlah air.


Korosivitas Menimbulkan korosi pada logam dengan

kehadiran kelembaban, dan tidak korosif

pada kaca.

Polimerisasi Tidak akan terjadi



15. Natrium karbonat (Na2CO3)


Nama Produk Natrium karbonat Alamat Penyalur China




Klasifikasi Bahaya Bahan Berbahaya, menyebabkan iritasi kulit, mata, dan sistem

pernafasan.



Komponen Kalium karbonat % 100%




selama 15 menit.



tercemar.




pernafasan buatan.







Tipe pemadam

kebakaran


Bahaya api/

ledakan



Prosedur

penanggulangan

kebakaran







saluran air.



yang tidak kompatibel, dan tertutup rapat. Simpan bahan pada suhu 5 – 30oC.






20oC

Titik didih Tidak

teraplikasikan


tersedia

Tekanan uap Tidak

teraplikasikan


tersedia

pH 11,5 – 12,5 pada 50

g/l, 20oC


tersedia


Kelarutan dalam

air

1.120 g/l pada

20oC

Suhu menyala

sendiri

Informasi tidak

tersedia

Penampilan dan

bau

Padatan berwarna

putih dan tidak

berbau


bahan yang dapat

meledak





suhu ekstrim



Kemungkinan terjadi reaksi berbahaya Reaksi hebat/ menghasilkan gas jika

kontak dengan : karbon, asam, bubuk

logam alkali.



Menyebabkan iritasi pada kulit dan mata

16. Kaporit


Nama Produk Kaporit Alamat Penyalur Jl. Gatot Subroto

188

Nama lain - No. Telpon Darurat (061) 4518375

Penyalur PT. Bratachem


Klasifikasi Bahaya Bahan berbahaya, menyebabkan iritasi kulit, mata, dan sistem

pernafasan.




Komponen Klorin dan air % air 99,8 %

Nomor CAS CAS# campuran % klorin 0,1 – 0,3 %



selama 15 menit.



tercemar.




pernafasan buatan.






Tipe pemadam

kebakaran

-

Bahaya api/

ledakan

Tidak dapat terbakar.

Prosedur

penanggulangan

kebakaran

-


Tumpahan kecil dengan cara mengencerkan dengan air kemudian bersihkan dengan

pengepel, atau serap dengan bahan kering inert, dan tempatkan dalam kontainer

pembuangan limbah yang sesuai.









Titik leleh Tidak tersedia Densitas relatif -

Titik didih 100oC Densitas uap 0,62 kg/m3

Tekanan uap Tidak tersedia Tingkat penguapan Informasi tidak

tersedia

Temperatur kritis Tidak tersedia Suhu dekomposisi Informasi tidak

tersedia

Kelarutan dalam

air

Sangat mudah larut

dalam air dingin

Suhu menyala

sendiri

Informasi tidak

tersedia

Penampilan dan

bau

Cairan Sifat eksplosif Tidak termasuk

bahan yang dapat

meledak




Kondisi yang dihindari Tidak tersedia

Bahan-bahan yang dihindari Sangat reaktif dengan agen pereduksi,

bahan mudah terbakar,dan bahan organik.

Produk dekomposisi berbahaya Tidak tersedia

Polimerisasi Tidak terjadi


-

17. Asam sulfat (H2SO4)



Nama Produk Asam sulfat Alamat Penyalur China




Klasifikasi Bahaya Bahan sangat berbahaya, menyebabkan iritasi dan korosif pada

kulit, mata, pencernaan dan sistem pernafasan.



Komponen Asam sulfat % 95-98%




selama 15 menit.



tercemar.




pernafasan buatan.






Tipe pemadam

kebakaran

-

Bahaya api/

ledakan

Tidak mudah terbakar.

Prosedur

penanggulangan

kebakaran

-



Tumpahan kecil dengan cara mengencerkan dengan air kemudian bersihkan dengan

pengepel, atau serap dengan bahan kering inert, dan tempatkan dalam kontainer

pembuangan limbah yang sesuai. Netralkan residu dengan larutan sodium karbonat.



yang tidak kompatibel, dan tertutup rapat. Jangan tambahkan air pada produk ini dan

jangan simpan pada suhu di atas 23oC.





Titik leleh -35oC Volatilitas Tidak tersedia

Titik didih 270oC Densitas uap 3,4 kg/m3

Tekanan uap Tidak tersedia Tingkat penguapan -

pH Asam Suhu dekomposisi -

Kelarutan dalam

air

Mudah larut pada

air dingin.

Suhu menyala

sendiri

-

Penampilan dan

bau

Cairan tidak berbau, tetapi memiliki bau menusuk ketika

panas, dan tidak berwarna.

Titik nyala - Sifat oksidasi -



Kondisi yang dihindari Panas yang berlebih

Bahan-bahan yang dihindari Bahan mudah terbakar,bahan organik,

pengoksidasi, amina, basa.



Toksik oral akut: LD50 rat 320 mg/m3

18. Zeolit (Na2O.Al2O3.xSiO2.yH2O)



Nama Produk Zeolit Alamat Penyalur China

Nama lain - Penyalur Sichuan Highlight

Fine Chemicals

Co., Ltd. No. Telpon Darurat 86-28-86026038

Klasifikasi Bahaya Bahan sangat berbahaya, menyebabkan iritasi dan korosif pada

kulit, mata, pencernaan dan sistem pernafasan.



Komponen Asam sulfat % 100%




selama 15 menit.



tercemar.




pernafasan buatan.






Tipe pemadam

kebakaran

-

Bahaya api/

ledakan

Tidak dapat terbakar.

Prosedur -


penanggulangan

kebakaran


Gunakan alat yang sesuai untuk mengambil dan membuang tumpahan.Pembersihan

akhir dilakukan dengan menyebarkan air pada permukaan yang terkontaminasi.



yang tidak kompatibel, dan tertutup rapat. Jangan tambahkan air pada produk ini dan

jangan simpan pada suhu di atas 23oC.





Titik leleh Tidak tersedia Volatilitas Tidak tersedia

Titik didih Tidak tersedia Densitas uap Tidak tersedia

Tekanan uap Tidak tersedia Tingkat penguapan Tidak tersedia

pH Tidak

teraplikasikan

Suhu dekomposisi Tidak tersedia

Kelarutan dalam

air

Larut pada air

dingin dan air

panas.

Suhu menyala

sendiri

Tidak tersedia

Penampilan dan

bau

Padatan tidak

berbau dan

berwarna putih

Suhu kritis Tidak tersedia

Titik nyala - Sifat oksidasi -


Stabilitas Stabil

Kondisi yang dihindari -

Bahan-bahan yang dihindari -




-


PABRIK P

Tabe

l

E.23

Data

Perhi

tung

an

IRR

PEMBUATA

AN ASAM AK

BREA

KRILAT DA

T

AK EVEN PO

ARI PROPILE

TON/TAHUN

OINT

EN DENGAN

N

N KAPASITAAS PRODUKKSI 100.000


Tahun Laba Sebelum

Pajak Pajak

Laba Sesudah

Pajak Depresiasi Net Cash Flow

P/F pada I =

24%

PV pada I = 24%

PF pada I = 25

%

PV pada I 25%

0 - - 308.784.121.741 49.291.935.797 358.076.057.537 - - - -

1 441.095.173.915 132.311.052.175 339.660.783.915 49.291.935.797 388.952.719.711 0,8065 313.690.368.447 0,8000 311.162.175.7

2 485.204.691.307 145.543.907.392 373.625.112.306 49.291.935.797 422.917.048.103 0,6504 275.065.248.086 0,6400 270.666.910.7

3 533.725.160.437 160.100.048.131 410.985.873.537 49.291.935.797 460.277.809.333 0,5245 241.415.710.995 0,5120 235.662.238.3

4 587.097.676.481 176.111.802.944 452.082.710.890 49.291.935.797 501.374.646.687 0,4230 212.081.475.549 0,4096 205.363.055.2

5 645.807.444.129 193.724.733.239 497.289.231.979 49.291.935.797 546.581.167.776 0,3411 186.438.836.328 0,3277 179.114.648.6

6 710.388.188.542 213.098.956.563 547.016.405.177 49.291.935.797 596.308.340.974 0,2751 164.044.424.602 0,2621 156.292.416.1

7 781.427.007.396 234.410.602.219 601.716.295.695 49.291.935.797 651.008.231.492 0,2218 144.393.625.745 0,2097 136.516.426.1

8 859.569.708.136 257.853.412.441 661.886.175.264 49.291.935.797 711.178.111.061 0,1789 127.229.764.069 0,1676 119.193.451.4

9 945.526.678.949 283.640.503.685 728.073.042.791 49.291.935.797 777.364.978.588 0,1443 112.173.766.410 0,1342 104.322.380.1

10 1.040.079.346.844 312.006.304.053 800.878.597.070 49.291.935.797 850.170.532.867 0,1164 98.959.850.026 0,1074 91.308.315.2

Total 1.875.493.070.257 1.809.602.017.9

Dengan cara interpolasi, diperoleh nilai IRR :

IRR = 24 % + %25%24)980.017.602.809.1(257.070.493.875.1

257.070.493.875.1

IRR = 37,493 %.


STRUKTUR ORGANISASI PERUSAHAAN

PABRIK PEMBUATAN ASAM AKRILAT DENGAN OKSIDASI PROPILEN

RUPS

Direktur Dewan Komisaris

Sekretaris

Keterangan

Garis Komando

Kasie Proses

Kasie Laboratorium R & D

Kasie Utilitas

Manajer Produksi Manajer Teknik

Kasie Listrik

Kasie Pemeliharaan

Pabrik

Kasie Instrumentasi

Manajer Umum & Keuangan

Kasie Administr

asi

Kasie Keuangan

Kasie Keamanan

Kasie Personalia

Kasie Humas

Manajer Pembelian & Pemasaran

Kasie Pembelian

Kasie Penjualan

Kasie Gudang/Logistik

Karyawan

Staff Ahli

Garis Koordinasi


PRODUK

KSI PEMBUA

FLOW

ATAN ASAM

WSHEET PR

M AKRILAT

ROSES

DENGAN OOKSIDASI PRROPILEN

TI

V-101 Tangki PropilenV-102 Tangki MEHQ

TT-101 Tangki Asam AsetatTT-102 Tangki Asam AkrilatE-101 Heater E-102 Heater E-103 Cooler E-104 Heater E-105 Cooler E-106 Cooler E-107 Cooler E-108 Cooler S-101 SplitterM-101 Mixing Point IM-102 Mixing Point IIP-101 PompaP-102 PompaP-103 PompaP-104 PompaP-105 PompaP-106 PompaP-107 PompaP-108 PompaR-101 ReaktorR-102 ReaktorJC-101 KompresorBL-101 BlowerBL-101 BlowerSP-101 Knock Out DrumSP-102 Knock Out DrumMD-101 DestilasiMD-102 DestilasiCD-01 KondensorCD-02 KondensorAC-01 AkumulatorAC-02 AkumulatorRB-01 ReboilerRB-02 Reboiler


FLOWSHEET UTILITAS

PEMBUATAN ASAM AKRILAT DENGAN OKSIDASI PROPILEN

Na2CO3

Kondensat

Air Pendingin Bekas

PU-101

PU-105

TU-101

Al2(SO4)3

FC

FC

FC

FC

PU-102

PU-103

PU-104

BS-101

FC

SF-01

H2SO4

NaOH

PU-111TP-104

CT-101

PU-112

PU-115

PU-116

PU-114

Steam

TU-102

CE-101AE-101PU-110

PU-109TP-103

PU-106

PU-108

Air Domestik

KU-101

FC

FC

FC

FC

FCFC

FC

FC

PU-113 TP-105

Kaporit

FC

FC

Air Pendingin

Lumpur

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARAMEDAN

DIAGRAM ALIR PENGOLAHAN AIR PABRIK PEMBUATAN ASAM AKRILAT

PRA-RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASAM AKRILAT DENGAN OKSIDASI PROPILEN UNTUK KAPASITAS PRODUKSI 100.000 TON/TAHUN

Skala : Tanpa Skala Tanggal Tanda Tangan

Digambar Nama : Irza Menka Deviliany KabanNIM : 080405026

NIP : Diperiksa/Disetujui

NIP : 2.Nama :

Keterangan :AE = Anion ExchangerCE = Cation ExchangerCL = ClarifierCT = Water Cooling TowerDE = DeaeratorKU = Ketel UapPU = Pompa UtilitasSC = ScreeningSF = Sand FilterTP = Tangki PelarutTU = Tangki UtilitasBS

PU-107

FC

1.Nama : Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si19680820 199501 1 001

Ir. Bambang Trisakti, MT19660925 199103 1 003

TP-101

TP-102

CL-101

SC-101

SC-101

= Water Reservoir

DE-101

TU-103


appendix

Documents