dekanter fix

Prarancangan Pabrik Monoklorobenzena dari Benzena dan Gas Klorin dengan Kapasitas 45.000 Ton/Tahun

Bernardinus Andrie Luiren (11/313003/TK/37785)Khansa Irsalina Dhau (11/319115/TK/38247)

DEKANTER

( D-01 )

Tugas : Memisahkan produk cair keluar neutralizer menjadi fase atas dan fase

bawah sebanyak 10.721,8984 kg/jam.

Alat : Tangki silinder horizontal

Kondisi operasi :

Suhu : 40oC

Tekanan : 1 atm

Gambar 1. Sekema arus dalam dekanter

4.1. Dasar Pemilihan Alat

Campuran keluar neutralizer adalah campuran cairan immiscible. Hal ini

ditandai dengan adanya campuran organik yang terdiri dari benzena, monokloro

benzena, dan dikloro benzena, serta adanya campuran air dan zat – zat terlarutnya.

Alat yang digunakan untuk memisahkan campuran immiscible ini yang paling sesuai

adalah dekanter.

Dekanter digunakan untuk memisahkan cairan dengan perbedaan densitas

yang cukup signifikan, dengan bantuan gaya gravitasi (gravity settling). Di dalam

dekanter, cairan memiliki waktu tinggal sehingga cairan yang ingin dipisahkan

membentuk dua lapisan atau lebih. Umumnya, dekanter digunakan untuk operasi

kontinyu, akan tetapi dapat pula digunakan untuk operasi batch. Bentuk dekanter

yang paling murah dan paling umum dijumpai adalah berupa tangki silinder, dapat

dipasang secara horizontal maupun vertical (Sinnott, 1983).

Umpan

Fase atas

Fase bawah



4.2. Perancangan Dekanter

Komposisi produk neutralizer masuk ke decanter adalah sebagai berikut :

Tabel 1. Komposisi produk cair masuk decanter

KomponenLaju Massa Laju Mol

kg/jam kmol/jam

Benzena, C6H6 3.053,9511 39,1532

Monoklorobenzena, C6H5Cl 5.678,3520 50,4742

Diklorobenzena, C6H4Cl2 1403,8475 9,5500

Klorin, Cl2 0,1863 2,6245 x 10-3

Asam Klorida, HCl 0,3233 8,8858 x 10-3

Besi (III) Hidroksida, Fe(OH)3 5,0774 0,0474

Natrium Klorida, NaCl 477,2104 8,1574

Air 1426,685 6,5444

Total 10.721,8984 107,2534

4.2.1. Menentukan Fase Atas dan Fase Bawah Dekanter

Prinsip pemisahan pada decanter adalah kesetimbangan cair – cair. Pada

kesetimbangan cair – cair berlaku hubungan :

(γi.xi)I = (γi.xi)II ( 1 )

Arus masuk dekanter mengandung 9 komponen, yaitu benzene, monokloro

benzene, dikloro benzene, klorin dan HCl terlarut, Fe(OH)3, NaCl, dan air. Sebagai

penyederhanaan, beberapa asumsi yang dilakukan adalah:

1. Perhitungan pemisahan komponen dilakukan terhadap 3 komponen dengan

jumlah terbesar yaitu benzene, monoklorobenzena, dan air.

2. Seluruh natrium klorida ikut terlarut di fase air atau fase berat.

3. Seluruh klorin dan HCl terlarut dalam benzene dan berada di fase dengan

jumlah benzene terbanyak.

Sebagai perhitungan, fraksi umpan masu dekanter dihitung dengan persamaan

Zi = xiI.α + xi

II.(1-α) ( 2 )

F i=( K i−1 ) zi

( K i−1 ) α+1≅ 0 ( 3 )

Dengan



K i=xi

I

x iII =

γiII

γ iI ( 4 )

Pada perhitungan awal, pembagian fraksi atas dan bawah adalah sebagai berikut :

Tabel 2. Pembagian fraksi fase atas dan bawah dalam dekanter

Kompone

n

Umpan Fase I Fase II

kmol/jam zi kmol/jam xi kmol/jam xi

C6H6 39,1532 0,2318 39,13581 0,4232 0,0174 0,0002

H2O 79,2603 0,4693 2,8734 0,0311 76,3869 0,9997

C6H5Cl 50,4742 0,2988 50,4661 0,5457 0,008 0,0001

Menghitung Koefisien Aktivitas Fase I

Berdasarkan informasi yang ada di table 8.21 buku Properties of gases and

liquid, diperoleh data untuk komponen – komponen tersebut sebagai berikut:

Tabel 3. Identifikasi grup dalam komponen

Molekul Grup Main No. Sec No. vji Rj Qj

C6H6 ACH 3 10 6 0,5313 0,4

H2O H2O 7 17 1 0,92 1,4

C6H5Cl ACH 3 10 5 0,5313 0,4

ACCl 25 54 1 1,1562 0,844

Selanjutnya dihitung nilai ri, qi, фi, ѳi, dan li yang digunakan untuk menghitung

koefisien aktivitas combinatorial. Persamaan yang digunakan adalah:

ri=v j . R j ( 5 )

q i=v j .Q j ( 6 )

∅ i=ri x i

∑j

r j x j( 7 )

θi=q i x i

∑j

q j x j ( 8 )

li=5 (ri−qi )−(ri−1 ) ( 9 )



ln γiC=ln

∅ i

xi

+5q i lnθi

∅ i

+li−∅ i

x i∑

j

x j l j ( 10 )

Dari persamaan – persaman tersebut diperoleh hasil untuk koefisien aktivitas

combinatorial tiap komponen sebagai berikut :

Tabel 4. Perhitungan koefisien aktivitas combinatorial

Molekul ri qi фi ѳi li Ln γiC

C6H6 3,1878 2,4 0,3901 0,3890 1,7512 -0,0032

H2O 0,92 1,4 0,0083 0,0167 -2,3200 0,7888

C6H5Cl 3,8127 2,844 0,6016 0,5944 2,0308 -0,0039

Selanjutnya dihitung kontribusi residual terhadap koefisien aktivitas, sehingga

perlu dicari interaksi antargrup yang dilambangkan sebagai ψmn. Di mana

ψmn=exp (−amn

T ) (11)

Tabel 5. Interaksi antar grup

Grup amn ψmn

3,25 538,2 0,1792

25,3 237,7 2,1370

3,7 903,8 0,0557

7,3 362,3 0,3143

25,7 920,4 0,0528

7,25 678,2 0,1145

Sebelum dihitung interaksi antar grup secara keseluruhan, perlu diketahui pula

interaksi antar grup dalam molekul sejenis. Persamaan yang digunakan adalah:

ln Γ k=Qk [1−ln (∑m

θm ψmk)−∑m

θm ψkm

∑n

θnψnm ] (12)

Tabel 6. Interaksi antargrup dalam molekul

Molekul Grup Main No. Sec No. Xsec no(i) Ѳsec no

(i) Γ sec no(i)

C6H6 ACH 3 10 0 0 0

H2O H2O 7 17 0 0 0



C6H5Cl ACH 3 10 5/6 5/7 0,0231

ACCl 25 54 1/6 2/7 0,0298

Setelah terhitung interaksi antargrup dalam molekul maka dihitung interaksi

antargrup keseluruhan dan juga koefisien aktifitas residual


Sec no. Xi Ѳi Γi

10 0,9013 0,8069 0,0149

17 0,0053 0,0167 3,9990

54 0,00 0,1764 1,1318

Koefisien aktvitas residual komponen dan koefisien aktiifitas dihitung dengan

persamaan :

ln γiR=∑

k

vki (ln Γ k−ln Γ k

i ¿)¿ (13)

ln γi=ln γiC+ ln γi

R (14)

Tabel 8. Koefisien aktivitas fase I

Komponen lnγiC lnγi

R lnγi γi

10 -0,0032 0,0893 0,0861 1,08994

17 0,7888 3,9990 4,7878 120,0355

54 -0,0039 1 1 2,8782

Menghitung Koefisien Aktivitas Fase II

Berdasarkan informasi yang ada di table 8.21 buku Properties of gases and

liquid, diperoleh data untuk komponen – komponen tersebut sebagai berikut:

Tabel 9. Identifikasi grup dalam komponen

Molekul Grup Main No. Sec No. vji Rj Qj

C6H6 ACH 3 10 6 0,5313 0,4



H2O H2O 7 17 1 0,92 1,4

C6H5Cl ACH 3 10 5 0,5313 0,4

ACCl 25 54 1 1,1562 0,844

Selanjutnya dihitung nilai ri, qi, фi, ѳi, dan li yang digunakan untuk

menghitung koefisien aktivitas combinatorial. Persamaan yang digunakan adalah:

ri=v j . R j ( 5 )

q i=v j .Q j ( 6 )

∅ i=ri x i

∑j

r j x j( 7 )

θi=q i x i

∑j

q j x j ( 8 )

li=5 (ri−qi )−(ri−1 ) ( 9 )

ln γiC=ln

∅ i

xi

+5q i lnθi

∅ i

+li−∅ i

x i∑

j

x j l j (10)

Dari persamaan – persaman tersebut diperoleh hasil untuk koefisien aktivitas

combinatorial tiap komponen sebagai berikut :

Tabel 10. Perhitungan koefisien aktivitas combinatorial

Molekul ri qi фi ѳi li Ln γiC

C6H6 3,1878 2,4 0,0609 0,0327 1,7512 1,9486

H2O 0,92 1,4 0,8477 0,8477 -2,3200 0,0152

C6H5Cl 3,8127 2,844 0,0914 0,0914 2,0308 2,1765

Selanjutnya dihitung kontribusi residual terhadap koefisien aktivitas, sehingga

perlu dicari interaksi antargrup yang dilambangkan sebagai ψmn. Di mana

ψmn=exp (−amn

T ) (11)

Tabel 11. Interaksi antar grup

Grup amn ψmn

3,25 538,2 0,1792



25,3 237,7 2,1370

3,7 903,8 0,0557

7,3 362,3 0,3143

25,7 920,4 0,0528

7,25 678,2 0,1145

Sebelum dihitung interaksi antar grup secara keseluruhan, perlu diketahui pula

interaksi antar grup dalam molekul sejenis. Persamaan yang digunakan adalah:

ln Γ k=Qk [1−ln (∑m

θm ψmk)−∑m

θm ψkm

∑n

θnψnm ] (12)


Molekul Grup Main No. Sec No. Xsec no(i) Ѳsec no

(i) Γ sec no(i)

C6H6 ACH 3 10 0 0 0

H2O H2O 7 17 0 0 0

C6H5Cl ACH 3 10 5/6 5/7 0,0231

ACCl 25 54 1/6 2/7 0,0298

Setelah terhitung interaksi antargrup dalam molekul maka dihitung interaksi

antargrup keseluruhan dan juga koefisien aktifitas residual


Sec no. Xi Ѳi Γi

10 0,1988 0,0668 0,6812

17 0,7809 0,9188 1,1646

54 0,0203 0,0144 2,3461

Koefisien aktvitas residual komponen dan koefisien aktiifitas dihitung dengan

persamaan :

ln γiR=∑

k

vki (ln Γ k−ln Γ k

i ¿)¿ (13)

ln γi=ln γiC+ ln γi

R (14)



Tabel 14. Koefisien aktivitas fase II

Komponen lnγiC lnγi

R lnγi γi

10 1,9486 4,0872 6,0358 418,1237

17 0,0152 1,1646 1,1798 3,2538

54 2,1765 5,6070 7,7845 2400,5820

Mengecek Ulang Pembagian Fase

Seperti yang sudah dijelaskan di awal, kesesuain pembagian fase dicek dengan

persamaan ( 2 ) dan ( 3 ), sehingga diperoleh hasil.

Tabel 15. Perhitungan kesesuaian pembagian fase

Komponen γiI γi

II Ki α Fi Ki

10 1,0899 418,1237 0,0026 0,5476 -0,50945 0,0026

17 120,0355 3,2538 36,8912 0,5476 0,8156 36,8912

54 2,8782 2400,5820 0,0012 0,5476 -0,6588 0,0012

Total -0,3527

Hasil perhitungan menunjukkan pembagian fase di awal bagian sudah terjadi

kesetimbangan antara fase I dan II, walaupun nilai Fi tidak sama dengan 0 namun

dianggap sudah mendekati 0. Berdasarkan perhitungan di atas diperoleh komposisi di

fase atas dan fase bawah sebagai berikut:

Tabel 16. Data komposisi fase atas dan fase bawah dekanter

KomponenFase Atas Fase Bawah

kg/jam xi kg/jam Xi

Benzena, C6H6 3.052,5931 0,2997 1,3577 0,0174

Monoklorobenzena, C6H5Cl 5.677,4303 0,5574 0,9221 0,0082

Diklorobenzena, C6H4Cl2 1.403,8475 0,1378 0,0000 0,0000

Klorin, Cl2 0,1863 1,83x10-5 0,0000 0,0000

Asam Klorida, HCl 0,3233 3,17x10-5 0,0000 0,0000

Besi (III) Hidroksida, 0,0000 0,0000 5,0774 0,0006



Fe(OH)3

Natrium Klorida, NaCl 0,0000 0,0000 477,2104 0,0964

Air 51,7203 0,0282 1.374,9646 0,9027

Total 10.186,1009 1 1.859,5323 1

Dari hasil perhitungan densitas dan viskositas campuran, diperoleh densitas dan

viskositas fase atas sebesar 1045,5693 kg/m3 dan 0,6442 cp. Sedangkan untuk fase

bawah densitas dan viskositasnya sebesar 1.196,4160 kg/m3 dan 0,7975 cp. Laju alir

volumetris fase atas dan fase bawah sebesar 0,002706 m3/s dan 0,000432 m3/s

4.2.2. Menetukan Fase Terdispersi

Fase terdispersi dan fase kontinu dalam decanter perlu diketahui sebagai

pertimbangan dalam perhitungan desain alat. Selker dan Sleicher memberikan

persamaan yang dapat digunakan untuk memperdiksi fase terdispersi:

θ=QL

QH

.( ρL μH

ρH μL)

0,3

(15)

Tabel 17. Nilai ѳ sebagai Penentu Fase Terdispersi

Ѳ Keterangan

< 0,3 Fase atas selalu terdispersi

0,3 – 0,5 Fase atas dapat terdispersi

0,5 – 2,0 Sulit terjadi pemisahan

2,0 – 3,3 Fase bawah dapat terdispersi

>3,3 Fase bawah selalu terdispersi

θ=9,7422m3/ jam1,5543 m3/ jam

.( 1045,5693kg

m3 .0,7975 cP

1196,4155kgm3 .0,6442 cP )

0,3

Ѳ = 6,4179

Dari hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa fase bawah akan selalu terdispersi.

4.2.3. Menentukan Kecepatan Settling Droplet



h

R

AL

AH

Ukuran droplet yang digunakan dalam perancangan adalah 150 μm. Ukuran ini

digunakan dalam API Design Mehod. Persamaan yang digunakan dalam menghitung

kecepatan settling adalah :

u=g d2 ( ρD−ρC )

18 μc

(16)

u=9,81ms2

(0,00015 m¿¿2) (1196,4155−1045,5693 ) kg

m3

18. (0,6442∗0,0001 ) kgm. s

¿

u = 0,0028715 m/s

u = 2,8715 mm/s

4.2.4. Menghitung Dimensi Dekanter

Gambar 2. Penampang Samping Dekanter

Pada decanter diasumsikan lebar interface ( I ) adalah 50% dari diameter dan

L/D yang digunakan untuk decanter adalah 2.

Luas interface=I . L (17)

Luas interface=0,5 D .2 D

Luas interface=D2 (18)

D=0,5√ Qc

uD

(19)

Dari hasil perhitungan diperoleh diameter decanter sebesar 0,9708 m. Untuk

decanter digunakan pipa sebagai materialnya. Berdasarkan diameter standard yang

ada di Nominal Pipe Size ( NPS ), maka ukuran standard pipa yang digunakan adalah



NPS 49 SCH STD dengan diameter dalam sebesar 1,2002 m. Untuk pipa standar dari

ukuran yang dihasilkan perhitungan diameter decanter, sebenarnya ada ukuran yang

lebih kecil dari diameter standard yang dipilih. Tetapi ada pertimbangan lain yang

akan dijelaskan selanjutnya. Dari diameter tersebut diperoleh panjang decanter ( L )

sebesar 2,4003 m.

Interface dijaga 1 ft dari bagian bawah dekanter untuk menjaga agar interface

tidak terikut keluar.

h=R−1 ft (20)

h=1,2002 m2

−0,3048 m

h = 0,2953 m

R = 0,6001 m

I=2√R2−h2 (21)

I=2√(0,6001 m)2−(0,2953 m)2

AH=π r2

2−h√ R2−h2−R2 arcssin( h

R ) (22)

AL=π R2−AH (23)

Dari hasil perhitungan diperoleh luas penampang fase bawah sebesar 0,2258 m2

dan luas penampang fase atas sebesar 0,9048 m2.

4.2.5. Cek Coalesence time

Coalesence time adalah waktu yang diperlukan oleh droplet untuk melewati

interface. Coalesence time sangat berpengaruh pada dimensi dekanter. Diasumsikan

tebal interface ( HD ) adalah 10% dari diameter dekanter atau sebesar 0,1200 m.

t c=12

H D . A I

QD (24)

t c=12

0,1200 m .2,5078 m2

0,00043m3

s

tc = 348,5666 s

Sebagai acuan, sebaiknya coalescence time dijaga pada waktu di atas 2. Pada

dekanter ini coalesensce timenya sebesar 348,5666s atau sekitar 5,8094 menit

sehingga dimensi yang digunakan pada dekanter ini sudah terpenuhi dari sisi

coalescence time.



4.2.6. Cek Turbulensi

Keadaan fluida di dalam dekanter harus dijaga dalam keadaan tenang tanpa

olakan. Adanya olakan menyebabkan pemisahan tidak berjalan dengan baik. Olakan

dapat disebabkan oleh turbulensi di aliran keluar dekanter. Oleh karena itu perlu dicek

bilangan reynold dari aliran keluar dekanter.

ℜ= ρ. v . Dμ

(25)

Bilangan Reynold ini sangat dipengaruhi oleh diameter dari dekanter sehingga

perlu dipilih diameter dekanter yang sesuai agar turbulensi sesuai dengan kriteria.

Oleh karena itu di awal pemilihan diameter perlu di trial diameter yang sesuai agar

turbulensi nya juga sesuai.

Untuk fase atas :

DL=4. AH

1+2 πr−P

(26)

P=2. R . arccos( hR ) (27)

P=2.0,6000 m. arccos( 0,2953 m0,6001 m )

P = 1,2678 m

DL=4.0,9048 m2

1+2 π .0,6000 m−1,2678 m

DL = 1,0208 m

ℜ=1045,5693

kg

m3.0,0030

ms

.1,0208 m

0,6442 x 0,001 Pa . s

Re = 4.955,4503

Untuk fase bawah :

DH=4. AL

I+P (28)

DH= 4.0,2258 m2

1,0448 m+1,2678 m



DH = 0,3906 m

ℜ=1.196,4155

kg

m3.0,0019

ms

.0,3906 m

0,7975 x0,001 Pa. s

Re = 1.120,3068

Tabel 18. Efek turbulensi pada dekanter

Re Efek

< 5.000 Tidak terjadi gangguan

5.000 – 20.000 Adanya sedikit olakan dalam dekanter

20.000 – 50.000 Akan ada olakan yang sangat

mengganggu

> 50.000 Pemisahan tidak berhasil dijalankan

Dari hasil perhitungn diperoleh bilangan reynold untuk outlet fase atas sebesar

4.955,4503 dan untuk outlet fase gas sebesar 1.120,3068 sehingga dapat disimpulkan

tidak terjadi gangguan di dalam dekanter.

4.2.7. Menghitung Geometri Pipa Umpan

Pipa masuk dekanter harus dirancang dengan baik agar tidak mengganggu

pemisahan di dekanter. Diameter ini dapat ditentukan dari umpan masuk dekanter di

mana:

Q total=QL+QH (29)

Q total = 0,00314 m3/s

D¿=√ 4Qtotal

3,14 v (30)

Kecepatan masuk dekanter dijaga pada kecepatan 2 – 5 ft/s. Pada perancangan

ini diambil 3 ft/s atau 0,9144 m/s. Sehingga diperoleh diameter umpan masuk

dekanter sebesar 0,0661 m. Berdasarkan diameter standar yang ada maka diambil

diameter pipa masuk NPS 2,5 dengan sch no.5 dan ketebalan 3,05 mm dan diameter

dalam sebesar 0,06878 m.

4.2.7. Menghitung Geometri Pipa Keluar



4.2.7.1. Pipa Keluar Fase Atas

Luas penampang pipa keluar yang digunakan adalah 10% dari luas penampang

fase atas dalam dekanter ( Hooper, 1957 ).

Dout=√ 4.0,1 . A3,14

(31)

Dout=√ 4.0,1 .0,9048 m2

3,14

Dout = 0,3395 m

Untuk pipa keluar fase atas diperoleh diameter keluar sebesar 0,3395 m. Jika

digunakan diameter ini maka dimungkinkan terjadinya olakan di aliran keluar

dikarenakan ukuran pipa pengeluaran yang terlalu besar. Oleh karena hal itu

diperlukan adanya baffle di bawah lubang pengeluaran sehingga mengurangi

kemungkinan terjadinya olakan di dalam dekanter. Diasumsikan baffle berjarak 4 in

dari lubang pengeluaran. Sehingga ketinggian baffle dari pusak dekanter dapat

dihitung :

h=R−4∈¿ (32)

h = 0,6001 m – 0,1060 m

h = 0,4985 m

Luas area baffle dapat dihitung dengan persamaan :

A=π r2

2−h√r2−h2−r2 arcssin( h

r ) (33)

A=π 0,6001 m2

2−0,6001 m √(0,6001 m)2−(0,4985 m)2−0,6001 m2 arcssin( 0,6001

0,4985 ) A = 0,4985 m2

Gambar 3. Gambar posisi baffle pengeluaran fase atas

Baffle atas



Karena baffle yang digunakan adalah baffle dengan opean area at each end,

maka luas keseluruhannya adalah

A baffle = 2 x A

A baffle = 2 x 0,0458 m2

A baffle = 0,0916 m2

Diameter untuk pipa pengeluaran dihitung ulang dengan luasan fase atas

adalah luasan dari baffle, sehingga :

Dout=√ 4.0,1 . A3,14

(34)

Dout=√ 4.0,1 .0,0916 m2

3,14

Dout = 0,08468 m

Diambil diameter standard untuk pipa NPS 3 dengan diameter luar sebesar

0,0889 m Sch 40.

Lebar baffle = 4 x diameter keluar

Lebar baffle = 4 x 0,08468 m

Lebar baffle = 0,33872 m

4.2.7.2. Pipa Keluar Fase Bawah

Luas penampang pipa keluar yang digunakan adalah 10% dari luas penampang

fase bawah dalam dekanter ( Hooper, 1957 ).

Dout=√ 4.0,1 . A3,14

(35)

Dout=√ 4.0,1 .0,2258 m2

3,14

Dout = 0,1696 m

Untuk pipa keluar fase atas diperoleh diameter keluar sebesar 0,1696 m. Jika

digunakan diameter ini maka dimungkinkan terjadinya vortex dan olakan di aliran

keluar dikarenakan ukuran pipa pengeluaran yang terlalu besar. Oleh karena hal itu

diperlukan adanya baffle di bawah lubang pengeluaran sehingga mengurangi

kemungkinan terjadinya olakan di dalam dekanter. Diasumsikan baffle berjarak 2 in

dari lubang pengeluaran. Sehingga ketinggian baffle dari pusak dekanter dapat

dihitung



h=R−2∈¿ (36)

h = 0,6001 m – 0,0508 m

h = 0,5493 m

Luas area baffle dapat dihitung dengan persamaan :

A=π r2

2−h√r2−h2−r2 arcssin( h

r ) (37)

A=π 0,6001 m2

2−0,6001 m √(0,6001 m)2−(0,5493 m)2−0,6001 m2 arcssin( 0,6001

0,5493 ) A = 0,0162 m2

Gambar 4. Gambar posisi baffle pengeluaran fase bawah

Karena baffle yang digunakan adalah baffle dengan open area at each end,

maka luas keseluruhannya adalah

A baffle = 2 x A

A baffle = 2 x 0,0162 m2

A baffle = 0,0324 m2

Diameter untuk pipa pengeluaran dihitung ulang dengan luas#an fase atas

adalah luasan dari baffle, sehingga :

Dout=√ 4.0,1 . A3,14

(38)

Dout=√ 4.0,1 .0,0324 m2

3,14

Dout = 0,06878 m

Diambil diameter standard untuk pipa NPS 2,5 dengan diameter luar sebesar

0,0730 m Sch 40.

Lebar baffle = 4 x diameter keluar

Lebar baffle = 4 x 0,06878 m

Lebar baffle = 0,27512 m

Baffle bawah



4.3. Mechanical Design

4.3.1. Perhitungan Tekanan Desain (Pi)

Persamaan untuk menghitung tekanan hidrostatis:

Ph idrostatis= ρl g HC (39)

Ph idrostatis=12.746,9283 Pa

Ph idrostatis=0,1258 atm

Persamaan untuk menghitung tekanan operasi:

Poperasi=P reaksi+Ph idrostatis (40)

Poperasi=1atm+0,1258 atm

Poperasi=1,1268 atm

Persamaan untuk menghitung tekanan desain:

Pi=1,2 Poperasi (41)

Pi=1,2(1,1268 atm)

Pi=1 , 3510 atm

4.3.2. Pemilihan Bahan Konstruksi

Bahan konstruksi : Carbon steel

Design stress ( f ) pada temperatur 100 °C : 125 N/mm2

Corrosion allowance : 2 mm

Jenis sambungan : Double-welded butt joint

Joint factor( J ) : 0.85

Penentuan Tebal Minimum Shell

Menurut Britih Standard PD 5500, tebal minimum shell yang berbentuk

silinder adalah:

e=Pi D i

2Jf −P i

+C

(42)

Data-data yang digunakan antara lain:

Pi = 1,3510 atm = 136.886,3140 Pa

Di = 0, m



J = 0,85

f = 125 N/mm2 = 1,25 x 108 N/m2

e=(136.886,31

N

m2 )(1,2002 m)

2 (0,85 )(1,25 ×108 Nm2 )−(136.886 .31

Nm2 )

+4mm

e=2,0590 mm

Sehingga tebal standard yang dipilih sudah sesuai yaitu untuk SCH STD sebesar

9,525 mm.

Perancangan Head

Torispherical Head

e=P i Rc C s

2 fJ +Pi(C s−0,2) (43)

Data-data yang digunakan antara lain:

Pi = 136.886,3140 Pa

f = 1,25 x 108 N/m2

J = 0,85#

Untuk menghindari buckling, maka Rk/Rc ≥ 0,06. Diambil sebuah asumsi

bahwa nilai Rk/Rc = 0,06. Crown radius tidak boleh lebih besar daripada diameter

tangki silinder. Diambil sebuah asumsi bahwa nilai crown radius sama dengan

diameter internal tangki silinder.

Rc = Di = 0,9970 m

C s=14

(3+√Rc /Rk) (44)

C s=14

(3+√1/0,06)

C s=1,7706

e=(136.886,31

N

m2 )(1,2001m)(1,7706)

2(1,25×108 Nm2 )(0,85)+(136.886,31

Nm2 )(1,7706−0,2)



e=3,3675 mm

e=0,1326∈¿

Diambil tebal standard 0,1875 in.

Perhitungan Tebal Head Bagian Atas

Pi=1,2 Poperasi (41)

Pi=1,2(1atm)

Pi=1,2 atm

Data-data yang digunakan sama dengan perhitungan tebal head bagian

bawah, kecuali untuk tekanan. Tekanan yang digunakan adalah 1,2 atm atau sama

dengan 121590 Pa.

e=(121590

N

m2 )(3,41m)(1,7706)

2(1,50×108 Nm2 )(0,85)+(121590

Nm2 )(1,7706−0,2)

e=2,4661 ×10−3m

e=2,4661 mm

e=0,0971∈¿

Diambil tebal standard 0,1875 in.

Gambar 5 . Skema Head Stripper

OAsf

OD

t ID

ar

b

A

C

B

icr



Ringkasan Dekanter

Diameter dalam = 1,2002 m ( NPS 48 Sch STD )

Panjang = 2,4003 m

Pipa masuk = NPS 2,5 Sch 40

Pipa keluar fase atas = NPS 3 Sch 40

Lebar baffle fase atas = 0,33872 m

Pipa keluar fase bawah = NPS 2,5 Sch 40

Lebar baffle fase bawah = 0,27512 m

Tebal shell = 9,525 mm

Tebal head = 0,1875 mm

Daftar simbol

A luas penampang dekanter,m2

AH luas fase bawah, m2

AI luas interface, m2

AL luar fase atas, m2

Cs stress concentration factor

D diameter dekanter, m

DH diameter ekuivalen fase bawah, m

DL diameter ekuivalen fase atas, m

Dout diameter pipa pengeluaran, m

e tebal, mm

F design factor, N/m2

HD tebal interface, m

lebar



I lapisan interface, m

J joint factor

Ki koefisien kesetimbangan

L panjang dekanter, m

P tekanan, atm

QC laju alir voumetris fase kontinu, m3/s

QD laju alir voumetris fase terdispersi, m3/s

QH laju alir voumetris fase bawah, m3/s

qi parameter komponen murni

QL laju alir voumetris fase atas, m3/s

R jari – jari dekanter, m

Rc crown radius, m

Re bilangan Reynold

ri parameter komponen murni

Rk knuckle radius, m

tc coalescence time, s

u kecepatan settling droplet, m/s

xi fraksi mol komponen di fase

zi fraksi mol komponen di umpan

γi koefisien aktivitas komponen

Γi koefisien aktivitas grup

μC viskositas fase kontinu, cp

μD viskositas fase terdispersi, cp

ρC densitas fase kontinu, kg/m3

ρD densitas fase terdispersi, kg/m3

ψi =fraksi segmen

ѳi fraksi area

dekanter fix

Documents