-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
1/28
TK-4090 KERJA PRAKTEK
ANALISA PERFORMA PRE-EVAPORATOR
LAPORAN TUGAS KHUSUS
KERJA PRAKTEK DI
PT RAYA SUGARINDO INTITASIKMALAYA-JAWA BARAT
Oleh :
Anggi Febrina (13010107)
Pembimbing :
Dr. I Gede Wenten
Iwan Hermawan
SEMESTER I 2013/2014
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
2/28
i
LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN KHUSUS
ANALISA PERFORMA PRE-EVAPORATOR
Anggi Febrina (13010107)
Catatan/komentar :
Tempat kerja praktek : PT. Raya Sugarindo IntiTasikmalayaJawa Barat
Periode Kerja Praktek : 3 Juni 2013 31 Juli 2013
Telah diperiksa dan disetujui,
Pembimbing Lapangan
Iwan Hermawan
Kepala Bagian QA & QC
Tanggal :
Dosen Pembimbing
Dr. I Gede Wenten
Tanggal :
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
3/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti-Tasikmalaya ii
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ....................................................................................................................................................... ii
BAB IPENDAHULUAN ...................................................................................................................................11.1 Latar Belakang ........................................................................................................................................1
1.2 Permasalahan ...........................................................................................................................................1
1.3 Tujuan ......................................................................................................................................................1
BAB IITINJAUAN PUSTAKA .........................................................................................................................2
2.1 Evaporasi .................................................................................................................................................2
2.1.1 Pengertian Evaporasi ...........................................................................................................................2
2.1.2 Manfaat Evaporasi di Industri .............................................................................................................2
2.1.3 Faktor-Faktor yang Mempercepat Proses Evaporasi ...........................................................................2
2.2 Evaporator ...............................................................................................................................................3
2.2.1 Jenis-Jenis Evaporator .........................................................................................................................32.2.2 Single Effect Evaporator(Evaporator Tunggal) ..................................................................................5
2.2.3 Multiple Effect Evaporator ..................................................................................................................5
2.2.4 Masalah-Masalah Pada Evaporator .....................................................................................................9
2.3 Evaporator PT Raya Sugarindo Inti ........................................................................................................9
BAB IIIMETODOLOGI PELAKSANAAN ................................................................................................... 10
3.1 Teknik Pengumpulan Data ................................................................................................................... 10
3.2 Langkah Pengerjaan Tugas Khusus...................................................................................................... 10
BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................................................................... 12
4.1 Kebutuhan SteamEvaporator ............................................................................................................... 12
4.2 PerhitunganHeat Losspada Evaporator .............................................................................................. 134.3 Perhitungan Efisiensi Energi Evaporator ............................................................................................. 13
BAB VKESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................................................... 15
4.1 Kesimpulan ........................................................................................................................................... 15
4.2 Saran ..................................................................................................................................................... 15
DAFTAR PUSTAKA....................................................................................................................................... 16
LAMPIRAN ADATA LITERATUR .............................................................................................................. 17
A.1 Sifat Fisik Steam ................................................................................................................................... 17
A.2 Kecepatan Uap yang Direkomendasikan.............................................................................................. 17
LAMPIRAN BCONTOH PERHITUNGAN................................................................................................... 18
B.1 Perhitungan Kebutuhan SteamSingle effect evaporator ...................................................................... 18B.2 Perhitungan Kebutuhan SteamDouble effect evaporator .................................................................... 18
B.3 Perhitungan Kebutuhan SteamTriple effect evaporator ...................................................................... 21
B.4 PerhitunganHeat lossEvaporator ........................................................................................................ 25
B.5 Perhitungan Efisiensi Energi evaporator .............................................................................................. 25
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
4/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
PT Raya Sugarindo Inti merupakan salah satu industri yang memproduksi gula yangdihasilkan dengan hidrolisis pati, yaitu tepung tapioka. Industri ini terletak di Desa Cikadondong,Kecamatan Singaparna, Tasikmalaya, Jawa Barat. Dalam produksinya, dilakukan berbagai proses
yaitu pencampuran, hidrolisis, pemurnian, dan pemekatan. Gula yang dihasilkan oleh PT Raya
Sugarindo Inti memiliki spesifikasi brix yang berbeda-beda, tergantung dengan pemesanan. Untukmencapai brix yang diinginkan, perlu dilakukan tahap pemekatan dengan menggunakan evaporator
setelah melalui tahap pemurnian.
Evaporasi merupakan proses fisis perubahan cairan menjadi uap. Proses evaporasi bertujuan
untuk memekatkan larutan yang terdiri dari zat terlarut yang tidak mudah menguap dan pelarut yang
mudah menguap. Air merupakan jenis pelarut yang kebanyakan ada pada proses evaporasi.
Evaporasi dilakukan dengan menguapkan sebagian dari pelarut sehingga dihasilkan larutan yang
pekat dengan konsentrasi yang lebih tinggi. Proses evaporasi di pabrik gula ini bertujuan untukmengurangi kadar air sehingga diperoleh brix yang lebih tinggi. Melalui proses evaporasi ini
diharapkan akan diperoleh sirup glukosa dengan brix 75% , 80%, 82%, dan 85%.
Alat yang digunakan dalam proses evaporasi ini adalah evaporator. Proses ini merupakansalah satu proses yang menggunakan energi dalam jumlah besar. Tingginya kebutuhan energi dapat
juga berarti pembengkakan biaya produksi. Penghematan energi pada proses evaporasi ini
merupakan peluang untuk meningkatkan keuntungan perusahaan secara signifikan. Analisa
performa pre-evaporator dilakukan dengan menghitung dan membandingkan efisiensi dari alattersebut pada periode bulan Juli 2013. Dari hasil analisa performa tersebut dapat dianalisa peluang-
peluang modifikasi untuk meningkatkan kinerja alat tersebut.
1.2 PermasalahanTahap pemekatan di PT Raya Sugarindo Inti Tasikmalaya terbagi menjadi dua tahap, yaitu
pemekatan awal dan pemekatan akhir. Pada pemekatan awal digunakan tiga jenis pre-evaporator,
yaitusingle effect evaporator, double effect evaporator, dan triple effect evaporator. Selama ini PTRaya Sugarindo Inti menggunakan pre-evaporator tanpa mengetahui manakah evaporator yang akan
memberikan performa dan efisiensi terbaik. Untuk itu dilakukan analisa performa pre-evaporator
untuk menentukan evaporator manakah yang memberikan efisiensi energi terbaik.
1.3 TujuanTujuan dari penyelesaian tugas khusus analisa performa pre-evaporator dalam proses
evaporasi di PT Raya Sugarindo Inti adalah :
Menentukan kebutuhan steam untuk masing-masing pre-evaporator (single effect
evaporator, double effect evaporator, dan triple effect evaporator).
Membandingkan performa kerja pre-evaporator (single effect evaporator, double effectevaporator, dan triple effect evaporator).
Menentukan heat lossdalam proses evaporasi.
Menentukan efisiensi energi pre-evaporator.
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
5/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 2
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Evaporasi
2.1.1
Pengertian EvaporasiSecara umum, evaporasi dapat didefinisikan dalam dua kondisi, yaitu proses penguapan yang
terjadi secara alami, dan proses penguapan yang timbul akibat diberikan uap panas (steam) dalam
suatu peralatan. Evaporasi adalah metode yang umum digunakan untuk meningkatkan konsentrasidari suatu larutan dengan cara menguapkan air yang terkandung dalam larutan melalui pendidihan
larutan tersebut di dalam suatu wadah dan mengambil uapnya (Richardson, dkk., 2002). Evaporasi
atau penguapan juga dapat didefinisikan sebagai perpindahan kalor ke dalam zat cair mendidih.
Evaporasi didasarkan pada proses pendidihan secara intensif yaitu pemberian panas ke
dalam cairan, pembentukan gelembung-gelembung (bubbles) akibat uap, pemisahan uap dari cairan,dan pengkondensasian uap. Panas yang diberikan harus cukup untuk memenuhi kalor penguapan
agar proses evaporasi dapat berjalan dengan baik. Umumnya, panas diberikan oleh steam dan
selanjutnya terjadi perpindahan panas dari steamke larutan melalui rangkaian susunan logam yangberfungsi sebagai penukar panas di dalam evaporator. Efisiensi dari proses evaporasi dapat
dilakukan dengan memanfaatkan kalor yang tersimpan di dalam uap yang dihasilkan dari proses
evaporasi itu sendiri. Sistem vakum dapat pula digunakan pada proses ini agar proses evaporasi
berlangsung pada suhu rendah sehingga kerusakan produk dapat dihindari.
2.1.2 Manfaat Evaporasi di Industri
Proses evaporasi memiliki berbagai manfaat dalam dunia industri. Di dalam pengolahan
hasil pertanian, proses evaporasi bertujuan untuk :
Meningkatkan konsentrasi/viskositas larutan sebelum diproses lebih lanjut. Sebagai contoh pada
pengolahan gula diperlukan proses pengentalan nira tebu sebelum proses kristalisasi, spraydrying, drum drying,dan lainnya.
Pengurangan volume larutan sehingga dapat menghemat biaya pengepakan, penyimpanan, dan
transportasi.
Menurunkan aktivitas air dengan cara meningkatkan konsentrasi solid terlarut sehingga bahanmenjadi awet, misalnya pada pembuatan susu kental manis.
2.1.3 Faktor-Faktor yang Mempercepat Proses EvaporasiSetiap industri tentu menginginkan proses penguapan berlangsung dengan cepat. Beberapa
faktor yang dapat mempercepat proses evaporasi adalah :
SuhuWalaupun cairan dapat terevaporasi di bawah titik didihnya, namun prosesnya akan cepat terjadiketika suhu di sekeliling lebih tinggi. Hal ini terjadi karena evaporasi menyerap kalor laten dari
sekelilingnya. Dengan demikian, semakin hangat suhu sekeliling semakin banyak jumlah kalor
yang terserap untuk mempercepat evaporasi.
Kelembapan udara
Jika kelembapan udara kurang, maka udara sekitar akan kering. Semakin kering udara (sedikit
kandungan uap air di dalam udara), maka semakin cepat proses evaporasi terjadi.
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
6/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 3
TekananSemakin besar tekanan yang dialami maka semakin lambat evaporasi terjadi.
Sifat cairanCairan dengan titik didih yang lebih rendah akan terevaporasi lebih cepat daripada cairan yang
titik didihnya besar.
2.2 Evaporator
Evaporator merupakan alat yang digunakan untuk mengubah sebagian atau keseluruhan
pelarut dari sebuah larutan cair menjadi uap sehingga dihasilkan produk yang lebih pekat. Padadasarnya semua jenis evaporator memiliki prinsip kerja yang sama. Salah satunya yaitu pemekatan
larutan berdasarkan perbedaan titik didih yang besar antara masing-masing zat. Selain itu evaporator
dijalankan pada suhu yang lebih rendah daripada titik didih normal. Tekanan mempengaruhi tinggi
rendahnya titik didih cairan murni. Begitu pula pada titik didih cairan dipengaruhi oleh tekanan dankadar air pada zat yang tidak mudah menguap seperti gula. Pada efek awal diperlukan adanya
pemanasan suhu yang lebih tinggi. Dan kenaikan titik adalah perbedaan titik didih larutan dan titik
didih cairan murni. Kebanyakan orang mengenal evaporator sebagai salah satu alat yang digunakan
dalam industri gula pasir.
Sistem evaporator pada industri umumnya terdiri dari :
Sebuah penukar kalor untuk memasok kalor sensibel dan kalor laten penguapan pada umpan. Di
dalam industri biasanya uap (steam) jenuh dipergunakan sebagai medium pemanas.
Sebuah separator yang di dalamnya uap dipisahkan dari fasa cair kentalnya.
Sebuah kondensor untuk penghasil kondensasi uap dan pembuangan dari sistem. Ini dapat
dihilangkan jika sistem bekerja pada kondisi atmosfer.
Persamaan perpindahan kalor mempunyai bentuk :
Q=UADT
Dimana Q adalah kalor terpindah per satuan waktu, U merupakan koefisien perpindahankalor keseluruhan, A luas permukaan perpindahan kalor, dan DT beda suhu antara dua arus.
Tahanan terhadap perpindahan kalor meliputi :(a)Koefisien perpindahan kalor lapis film kondensasi pada sisisteamdari penukar kalor.
(b)Koefisien lapis film cairan yang sedang mendidih pada sisi cairan dari penukar kalor.
(c)Faktor karat atau fouling factors pada kedua dinding dalam dan luar pembatas permukaan
perpindahan kalor.(d)Tahanan panas bahan dinding.
2.2.1 Jenis-Jenis Evaporator
Hingga saat ini dikenal banyak jenis evaporator di dunia industri. Beberapa jenis evaporator
yang umum digunakan menurut Richardson , dkk., (2002) adalah :
Evaporator with direct heating
Evaporator with direct heating atau evaporator dengan pemanasan langsung adalah
evaporator dimana transfer panas langsung dilakukan dari sumber panas ke larutan ataupun
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
7/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 4
melalui wadah evaporator itu sendiri. Evaporator ini umumnya memiliki bentuk wadah yang
sederhana, namun membutuhkan panas yang tinggi. Salah satu contoh industri yang
menggunakan evaporator dengan pemanasan langsung adalah industri garam dari air laut.
Natural circulation evaporator
Natural circulation evaporator merupakan evaporator yang sirkulasi larutan terjadi melaluiarus konveksi dari permukaan pemanas. Terdapat dua jenis natural circulation evaporator,yaitu horizontal tubes dan vertical natural circulation evaporator. Pada horizontal tubes,
tube tube horizontal dipasang memanjang di antara dua plat tubular untuk tempat steam
mengalir, sedangkan di luarnya larutan akan dipanaskan dan dipisahkan dari uapnya. Pada
vertical evaporator, badan silinder vertical digunakan dengan tube-tube tertahan di antaradua plat tubular yang memanjang dari satu bagian badan silinder ke bagian yang lain dan
steam akan mengalir pada bagian luar sedangkan larutan akan mengalir pada tube-tube
vertical yang tersususun pada bagian bawah evaporator dan sering disebut kalandria. Vertical
natural circulation evaporator banyak digunakan pada industri gula, sementara horizontaltubes natural circulation evaporator digunakan untuk larutan dengan viskositas yang rendah.
Forced circulation evaporator
Forced circulation evaporator adalah evaporator dimana sirkulasi larutan di dalamevaporator dibantu oleh propeller ataupun pompa sirkulasi. Penambahan peralatan untuk
membantu sirkulasi dapat meningkatkan konsentrasi dari larutan yang dihasilkan karena
koefisien perpindahan panasnya dapat dijaga meskipun viskositas larutan akan terusmengalami perubahan seiring dengan waktu. Peralatan tambahan akan menambah biaya
peralatan, namun efisisensi proses meningkat dan ukuran peralatan pun dapat diperkecil.
Forced circulation evaporatorsdapat digunakan untuk berbagai industri dengan larutan yang
kental.
Film type evaporatorFilm type evaporator adalah evaporator dengan bentuk tube yang panjang yang diposisikan
pada vertical steam chest. Pada evaporator ini, aliran yang terjadi di dalam tube adalahlarutan yang membentuk lapisan film di dalam tube dengan aliran uap sebagai pusatnya.
Terdapat dua macam film type evaporator yang banyak ditemukan di dunia industri, yaitu
climbing film evaporator dan falling film evaporator. Falling film evaporator memilikibeberapa kelebihan, yaitu koefisien transfer panas yang tinggi, waktu tinggal yang rendah,
hilang tekan yang rendah, cocok untuk operasi vakum, memiliki rasio penguapan yang
tinggi, jangkauan operasi yang luas, aman dari risiko fouling, dan biaya operasi yangminimum (Richardson, dkk., 2002).
Thin-layer evaporatorThin-layer evaporator adalah evaporator yang menggunakan energi mekanik untuk
membantu perpindahan panasnya. Biaya operasi per luas permukaan pemanas darievaporator ini sangat tinggi karena kapasitasnya yang kecil. Karena biayanya yang sangat
tinggi, evaporator ini umumnya hanya digunakan untuk bahan-bahan yang sangat kental
ataupun sangat sensitive terhadap panas sehingga membutuhkan waktu tinggal yang cepat.Evaporator ini biasa dioperasikan pada perbedaan temperature yang tinggi sebagai single
effect evaporator.
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
8/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 5
Flash evaporatorFlash evaporator adalah evaporator dimana pendidihan akan ditahan hingga larutan
mencapai kondisi superheateduntuk kemudian dimasukkan ke dalam separator bertekanan
rendah sehingga larutan terpisah dari uapnya. Metode ini tidak dapat memaksimalkantransfer panas pada tube-tubenya tetapi akan sangat efektif jika dioperasikan secara multiple
effect.
2.2.2 Single Eff ect Evaporator(Evaporator Tunggal)Pada single effect evaporator hanya terdapat satu badan penguapan. Bahan yang akan
dievaporasi masuk ke dalam ruang penguap dan diberi panas steamoleh satu luas permukaan pindah
panas. Uap yang dihasilkan dari evaporator tunggal akan menjadi produk buangan. Pada singleeffect evaporator,energi yang digunakan tergolong besar, sehingga evaporator ini jarang digunakan
untuk industri besar seperti gula yang memiliki nilai jual rendah.
Gambar 2. 1 Single effect evaporator
2.2.3 Mul tiple Effect Evaporator
A. Deskripsi Umum Mul tiple Effect EvaporatorMultiple effect evaporatormerupakan peralatan yang dirancang dengan tujuan meningkatkan
efisiensi energi dari proses evaporasi yang berlangsung dengan menggunakan energi panas dari uap
(steam) untuk menguapkan air. Prinsip dasar dari multiple effect evaporator adalah menggunakan
panas atau kalor yang dilepaskan dari proses kondensasi pada evaporator efek pertama untukmemberikan panas bagi efek selanjutnya. Uap yang terbentuk dari separator efek pertama akan
memanasi komponen yang sedang berada di unit efek kedua, ketika steamawal (steam langsung)sedang memanasi komponen yang berada pada unit efek pertama. Pada suatu multiple effect
evaporator, air dididihkan pada suatu rangkaian wadah (vessel), masing-masingnya dilangsungkan
pada tekanan yang lebih rendah dibandingkan dengan unit sebelumnya. Karena titik didih dari airmenurun seiring dengan penurunan tekanan, maka uap yang terbentuk dari satu wadah dapat
digunakan untuk memanaskan unit berikutnya dan hanya pada vessel pertama, yaitu pada tekanan
tertinggi, yang membutuhkan sumber panas eksternal. Laju uap dan air pendingin bagi unit double
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
9/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 6
effect diperkirakan 50% dibandingkan dengan unit single effect. Laju alir berbagai jenis bagi
multiple effectberkisar antara 3000 LPH sampai dengan 50.000 LPH.
Gambar 2. 2Multiple effect evaporator
B. Aplikasi dan Keuntungan Mul tiple Effect EvaporatorPenggunaan energi yang ekonomis dan efisien merupakan keuntungan utama dari
penggunaan sistem multiple effect evaporator. Ekonomi energi untuk multiple effect evaporator
bergantung pada jumlah unit-unit efek dan berkisar dari 220 kkal energi panas per 1 kg air yang
diuapkan untuk triple effect evaporatorsampai dengan 120 kkal untuk sebuahsix effect evaporator.Oleh karena biaya operasi dari sistem multiple effect evaporator ekonomis, maka sistem aliran
dengan debit besar menyukai aplikasi sistem ini pada semua sektor industri dan khususnya pada
proses produksi garam dan desalinasi air.
C. Prinsip Umum Mul tiple Effect Evaporator
Ditinjau dari rangkaian tiga buah evaporator, masing-masing unit memiliki suhu dan tekanan
T1,T2,T3dan P1,P2,dan P3. Jika cairan tidak mempunyai kenaikan titik didih maka kalor terpindahper satu satuan waktu melintas setiap efek akan menjadi :
Efek 1 Q1= U1A1DT1, dimana DT1= (T0-T1),
Efek 2 Q2= U2A2DT2, dimana DT2= (T1-T2),Efek 3 Q3= U3A3DT3, dimana DT3= (T2-T3),
T0merupakan suhu steam awal dan Tfmerupakan suhu umpan. Dengan mengabaikan kalor yang
diperlukan untuk memanasi umpan dari Tfsampai T1, kalor Q1yang dipindah melintas A1muncul
sebagai kalor laten di dalam uap D1dan digunakan sebagaisteamdalam efek kedua, dan :
Q1= Q2= Q3
Sedemikian sehingga U1A1DT1= U2A2DT2= U3A3DT3. Dalam banyak kasus, setiap efek memiliki
luas penampang yang sama sehingga :
U1DT1=U2DT2=U3DT3
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
10/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 7
Simplifikasi ditunjukkan dengan :
(a)Kalor yang dibutuhkan untuk memanasi umpan dari T0ke T1telah diabaikan
(b)Cairan yang melintas dari efek 1 ke efek 2 membawa kalor ke dalam efek kedua dan ini
dipergunakan untuk evaporasi demikian pula sama untuk efek ketiga.
Air yang diuapkan di dalam setiap efek sebanding dengan Q selama kalor laten mendekati
konstan. Dengan demikian, kapasitas totalnya adalah :
Q=Q1+Q2+Q3= Uav (DT1+DT2+DT3)A.
Gambar 2. 3 Skema Prinsip UmumMultiple effect evaporator
D. Operasi pada Mul tiple effect evaporator
Operasi sistemMultiple effect evaporatorterdiri dari tiga jenis, yaitu :
Forward feeding
Forward feeding digunakan bila larutan pekat sangat peka terhadap panas. Forward feedingmerupakan sistem multiple effect evaporatordimana umpan masuk pada efek pertama dengan
temperature yang paling tinggi. Kemudian umpan akan terkonsentrasi dimana air akan menguap
dan konsentrat akan masuk ke efek kedua sebagai umpan dengan temperature yang sedikit lebih
rendah. Efek kedua menggunakan panas dari uap yang terbentuk dari efek pertama sebagaisumber panas. Kombinasi dari temperature yang rendah dan viskositas yang tinggi mendukung
kondisi yang baik untuk pemanasan produk yang sensitive seperti enzim dan protein. Dalam
penggunaan sistem ini diperlukan peningkatan luas permukaan panas pada efek berikutnya.
Backward feedingBackward feeding digunakan bila larutan pekat sangat viskos. Pada sistem ini, umpan masuk
pada efek terakhir dengan temperatur paling rendah dan berpindah dari efek ke efek dengan
temperature yang semakin meningkat. Konsentrat akhir terkumpul pada efek yang dengan
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
11/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 8
temperature paling tinggi sehingga memberikan manfaat yaitu produk sangat viskos pada efek
terakhir sehingga memberikan perpindahan panas lebih baik.
Parallel Feeding
Parallel feeding pada multiple effect evaporators melibatkan penambahan umpan segar danpenarikan produk konsentrat dari setiap efek. Uap dari setiap efek masih digunakan untuk
memanaskan efek berikutnya. Model ini digunakan jika umpan sudah hampir jenuh dan produkadalah Kristal padat seperti penguapan air laut menjadi garam.
( a )
( b )
( c )
Gambar 2. 4 Jenis-JenisMultiple Effect Feeding : (a) Forward Feeding, (b) Backward Feeding, (c)
Parallel Feeding
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
12/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 9
2.2.4 Masalah-Masalah Pada EvaporatorMasalah-masalah teknis dapat muncul selama proses evaporasi, terlebih jika proses
dilangsungkan pada industri pangan. Beberapa evaporator sensitif terhadap perbedaan viskositas dan
konsistensi dari larutan umpan. Proses evaporasi akan menjadi tidak efisien disebabkan oleh loss ofcirculation. Pompa dari evaporator mungkin harus diganti jika evaporator digunakan untuk
memekatkan larutan yang viskositasnya sangat tinggi.Foulingdapat terjadi jika terbentuk deposit yang keras pada permukaan media pemanas dievaporator. Pada makanan, protein dan polisakarida dapat membentuk deposit yang akan
mengurangi efisiensi perpindahan panas. Foamingjuga dapat menjdi masalah. Sebab, berhubungan
dengan busa berarti berpengaruh pada waktu dan efisiensi. Untuk itu sebaiknya digunakan antifoamdalam jumlah yang sedikit. Korosi juga dapat timbul pada evaporator jika evaporator digunakan
untuk memekatkan larutan yang asam seperti jus jeruk.
Masalah-masalah ini akan berakibat pada tidak efisiensinya proses dan membuat umur
evaporator menjadi pendek. Kualitas dan rasa dari produk pangan juga dapat terganggu selamaproses evaporasi. Untuk itu, kualitas dari umpan perlu dipikirkan dalam mempertimbangkan jenis
evaporator.
2.3 Evaporator PT Raya Sugarindo IntiPT Raya Sugarindo inti memiliki beberapa unit pre evaporator, yaitu 1 unit single effect
evaporator, 2 unit double effect evaporator , dan 2 unit triple effect evaporator. Jenis evaporator
yang digunakan adalah falling film evaporator. Spesifikasi triple effect evaporator yang dimilikioleh PT Raya Sugarindo Inti adalah sebagai berikut :
Tipe :Pre evaporator
Fungsi : Memekatkan sirup gula sampai 60 BrixPrinsip kerja : Penguapan dengan bantuan udara vakum
Jumlah alat : 1 set yang terdiri dari 3 buah tabung
Operasi : KontinyuBentuk : Silinder
Ukuran : Tinggi 4 m ; diameter 0,5 m
Kapasitas : 1800 L/jam
Temperatur operasi : Tabung I 90 CTabung II 80 CTabung III 70 C
Tekanan operasi : Tabung I 90 cmHgTabung II 80 cmHg
Tabung III 70 cmHg
Laju alir : 2m3/jam
Bahan konstruksi : Stainless steelUtilitas : Steam, listrik
Instrumen : Tangki penguapan 2 set, tangki pemanas 2 set, tangki
penangkap uap 1 set, tangki produk tengah 1 set, pompaumpan 3 HP, pompa produk 3 HP, pompa vakum
10 HP, pompa air 20 HP, alat vakum 580-700 mmHg,
thermostat, pipa kondensat (32 buah, panjang 4 m, diameter
inch).
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
13/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 10
BAB III
METODOLOGI PELAKSANAAN
Kegiatan yang dilakukan dalam pengerjaan tugas khusus kerja praktek analisa performa
evaporator pada seksi pemekatan awal proses produksi PT Raya Sugarindo Inti-Tasikmalaya
meliputi teknik pengumpulan data dan langkah-langkah strategis dalam penyelesaian tugas khusus.
3.1 Teknik Pengumpulan DataData yang dibutuhkan antara lain data laju alir, jika memungkinkan semua aliran yang ada,
dan data karakteristik gula pada setiap aliran (derajat brix). Di PT Raya Sugarindo Inti, semua datadisediakan oleh bagian Quality Control (QC). QC selalu mengecek karakteristik gula setiap jam
pada hampir semua keluaran proses. Dengan demikian semua data dalam penyelesaian tugas khusus
ini diperoleh dari QC.
Data-data yang tidak disediakan oleh QC diambil dengan pengamatan langsung dari data
operasi yang dikerjakan oleh operator, dan beberapa data yang tidak disediakan diperoleh dengan
dengan menggunakan asumsi bahwa data yang dibutuhkan sama dengan data yang ada di literatur.Beberapa data yang digunakan pada pengerjaan tugas khusus ini ditunjukkan pada Tabel 3.1,
sementara data-data yang diambil dari literature ditampilkan pada Lampiran A.
Tabel 3. 1 Data-Data yang diambil dari QC dan Pengamatan Langsung
Single effect evaporator Double effect evaporator Tr iple eff ect evaporator
Brix Umpan 32% 32% 32%
Brix Produk 60% 60% 60%
Massa Produk 6.919 kg 6.919 kg 6.919 kg
P Steam 200 kPa 200 kPa 200 kPa
T Umpan 40 C 40 C 40 CT Vakum 80 C 70 C -
P Vakum - - 50 cmHg
3.2 Langkah Pengerjaan Tugas Khusus
Langkah-langkah dalam penyelesaian tugas khusus ini adalah sebagai berikut :(a)Studi literature.
(b)Pengumpulan data, termasuk menetapkan asumsi-asumsi.
(c)Penyusunan neraca massa dan energi pre-evaporator.
(d)Pembuatan program dalam Microsoft Excel untuk perhitungan kebutuhan steam dan
memudahkan melakukan variasi(e)Penentuan heat lossevaporator.
(f) Penentuan efisiensi energi evaporator
Perhitungan-perhitungan yang dilakukan dalam penyelesaian tugas khusus ini, seperti
perhitungan kebutuhan steam, perhitungan heat loss, dan perhitungan efisiensi energi dapat dilihat
pada Lampiran B.
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
14/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 11
Algoritma perhitungan kebutuhansteamuntuk multiple effect evaporatorditunjukkan oleh
diagram alir pada Gambar 3.1.
Mulai
Perhitungan Massa feed
Brix feed, Brix
Produk, Massaproduk
Perhitungan air yang
teruapkan (vapour)
Perhitungan L1,
L2, dan P
Perhitungan fraksi
massa x1, x2, dan x3
Perhitungan kapasitas
panas Cp1, Cp2, Cp 3
Distribusi tekanan dan
temperatur evaporasi
Perhitungan BPR
Perhitungan neraca
massa dan energi
V1, V2, V3
seperti hitungan
awal?
SelesaiYa
Tidak
Massa Feed
Massa Vapour
V1, V2, V3
L1, L2, P
X1. X2, X3
Cp 1, Cp 2,
Cp 3
T1, T2,
T3
BPR1, BPR2,
BPR3
Entalpi uap
dan liquid
Massa steam,
V1, V2, V3
Gambar 3. 1 Algoritma Perhitungan Kebutuhan Steam Multiple effect evaporator
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
15/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 12
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Kebutuhan SteamEvaporator
Evaporator merupakan salah satu peralatan yang banyak menggunakan energi (steam) dalamproses penguapannya. Untuk itu perlu diketahui kebutuhan steammasing-masing evaporator, agar
dapat diketahui efisiensi dari pemakaian evaporator itu sendiri. Dari data-data yang berhasildikumpulkan baik dari lab quality controlmaupun pengamatan langsung operator, dapat dihitung
kebutuhan steam untuk masing-masing evaporator, yaitu single effect evaporator, double effect
evaporator,dantriple effect evaporator. Hasil perhitungan kebutuhansteamuntuk masing-masing
evaporator dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4. 1 Hasil Perhitungan Kebutuhan Steamdan SteamEconomy Evaporator
Single effect evaporator Double effect evaporator Triple effect evaporator
MassaFeed 12.973,125 kg 12.973,125 kg 12.973,125 kg
Massa Produk 6.919 kg 6.919 kg 6.919 kgMassaVapour 1 6.054,125 kg 2.988,386 kg 2.483,815 kg
MassaVapour 2 - 3.065,739 kg 1.659,781 kg
MassaVapour 3 - - 1.910,529 kg
Massa Steam 7.146,529 kg 3.868,923 kg 2.717,573 kg
Steam Economy 0,847 1,564 2,227
Untuk menguapkan massa feedyang sama (12.973,125 kg) hingga menjadi produk dengan
massa dan konsentrasi yang sama pula (6.919 kg, 60%), ketiga evaporator ini membutuhkan jumlah
steam yang berbeda. Seperti terlihat pada Tabel 4.1, kebutuhan steam untuk single effect
evaporator jauh lebih tinggi dibandingkan double effect evaporator dan triple effect evaporator.Single effect evaporator membutuhkan 7.146,529 kg steam, sementara double effect evaporator
hanya membutuhkan 3.868,923 kg steam. Triple effect evaporator membutuhkan jumlah steamyang lebih sedikit lagi, yaitu 2.717,573 kg. Hasil perhitungan kebutuhan steamuntuk setiap jenis
evaporator ini sudah sukup sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa kebutuhan steam dari
evaporator dengan n efek adalah 1/n dari kebutuhan steamsingle effect evaporator, kebutuhansteamsingle effect evaporatorhampir 2 kali kebutuhansteamdouble effect evaporator, dan hampir
3 kali kebutuhan steam triple effect evaporator. Performa dari evaporator juga dapat dilihat dari
steameconomy-nya. Steameconomymerupakan suatu nilai yang menyatakan kg air yang teruapkanper satu kg steam yang disuplai. Single effect evaporator memiliki steam economy yang paling
kecil, yaitu 0,847. Ini berarti 0,847 kg air teruapkan per satu kg steamyang disuplai.Double effect
evaporator memiliki steam economy sebesar 1,564 dan triple effect evaporator memiliki steameconomypaling besar yaitu 2,227.
Dari kebutuhan steam dan steam economy masing-masing evaporator ini, terbukti bahwa
triple effect evaporatormerupakan evaporator yang paling hemat energi. Hal ini dikarenakan uapyang terbentuk dari proses evaporasi itu sendiri dapat digunakan sebagai media pemanas untuk efek
selanjutnya. Dengan demikian efisiensi energi akan meningkat, sebab tidak diperlukan steamyang
cukup banyak pada badan evaporator pertama. Pada single effect evaporator, evaporasi dilakukanlangsung dari konsentrasi 32% menjadi 60% sehingga diperlukan panas yang banyak. Selain itu,
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
16/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 13
single effect evaporator juga boros karena uap yang dihasilkan langsung dibuang, padahal uap
tersebut masih mengandung energi panas yang dapat dimanfaatkan.
Untuk menghemat penggunaan energi untuk dalam proses produksi, PT Raya Sugarindo Inti
sebaiknya menggunakan triple effect evaporator dalam proses pemekatan gula. Proses final
evaporasi yang selama ini dilakukan dengan single effect evaporator, dimana PT Raya Sugarindo
Inti memiliki 8 unitfinal evaporator, akan lebih hemat dan efisien jika dilakukan dalam triple effectevaporator. Meskipun akan menambah biaya peralatan, namun penghematan energi akan lebih
besar. Penambahan jumlah efek dibatasi sampai tujuh efek saja, sebab evaporator dengan jumlahefek yang lebih besar dari tujuh efek tidak lagi dikatakan efisien. Meskipun energinya sangat hemat
namun biaya yang harus dikeluarkan untuk biaya peralatan dan perawatan jauh lebih besar.
4.2 Perhitungan Heat Losspada Evaporator
Heat loss atau hilang panas merupakan salah satu parameter yang mempengaruhi efisiensi
energi proses evaporasi. Semakin besar heat loss maka semakin kecil efisiensi energi. Heat lossmerupakan suatu hal yang dihindari. Sebab panas yang hilang dapat dimanfaatkan untuk aktivitas
lain. Dengan mengurangi heat lossmaka sistem akan berjalan lebih optimal. Salah satu usaha yang
dapat dilakukan untuk mencegah heat lossadalah dengan menambahkan insulatorpada evaporator.PT Raya Sugarindo Inti telah menggunakan insulatorpada evaporator untuk mengurangi heat loss
ini.
Heat loss dapat dideteksi dengan meninjau suhu bagian luar evaporator. Setelah ditinjau,
ternyata suhu di bagian evaporator cukup panas. Hal ini menandakan ada panas yang hilang ke
lingkungan. Suhu di bagian luar evaporator diperkirakan 35 C. Dengan mengasumsikan heat losshanya terjadi melalui konveksi saja, maka heat lossdapat dihitung dengan menggunakan rumus :
Q = h x A x T
Dengan h (koefisien perpindahan konveksi) adalah ,
Dari hasil perhitungan diperoleh heat losssebesar 661,315 W untuk triple effect evaporator.
Jika temperatur di bagian luar evaporator berkurang 5 C saja menjadi 30 C, maka akan terjadipenurunan heat loss sebesar 383,267 W sehingga heat lossmenjadi 278,048 W. Sebenarnya nilaiheat loss ini cukup rendah jika dibandingkan industri pada umumnya. Hal ini menunjukkan
penggunaan insulatorseperti yang telah digunakan oleh PT Raya Sugarindo Inti telah mengurangi
heat loss dengan cukup efektif. Penggantian insulator secara berkala dapat dilakukan untuk
mengurangi panas yang keluar ke udara sekitar.
4.3
Perhitungan Efisiensi Energi EvaporatorEvaporator yang digunakan oleh PT Raya Sugarindo Inti memiliki jenis falling film
evaporator. Pemilihan jenis evaporator ini sudah benar, sebab falling film evaporator diketahuimemiliki beberapa keunggulan, yaitu koefisien transfer panas yang tinggi, waktu tinggal yang
rendah, hilang tekan yang rendah, cocok untuk operasi vakum, memiliki rasio penguapan yang
tinggi, jangkauan operasi yang luas, aman dari risiko fouling, dan biaya operasi yang minimum
(Richardson, dkk., 2002).
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
17/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 14
Untuk mengetahui apakah proses yang berjalan dalam sebuah pabrik sudah baik atau belum,
dapat dilihat dari efisiensinya. Salah satunya adalah dengan membandingkan steam yang disuplai
untuk proses evaporasi, apakah sudah efisien jika dibandingkan dengan perhitungan rancangan atau
teoretisnya. Untuk menghitung efisiensi, diperlukan laju alir massa steam aktual yang digunakanoleh pabrik untuk proses evaporasi. Sayangnya PT Raya Sugarindo Inti tidak memiliki orificemeter
atau venturimeter untuk mengetahui laju aktual penggunan steam. Padahal dengan mengetahui lajusteam yang digunakan, akan terlihat apakah penggunaan selama ini berlebihan atau tidak. Dandengan adanya alat ukur laju alir tersebut, maka kebutuhan steam yang dialirkan untuk proses
evaporasi dapat disesuaikan dengan hasil perhitungan.
Oleh karena itu, kebutuhan steamaktual untuk proses evaporasi di PT Raya Sugarindo Inti
dihitung secara manual dengan menggunakan tambahan asumsi. Asumsi yang digunakan adalahkecepatansteamsesuai dengan kecepatansteamtriple effect evaporatoruntuk rata-rata pabrik gula.
Dengan mengalikan kecepatansteamdengan densitassteamdan luas penampang pipasteam, maka
akan diperoleh kebutuhan aktualsteamuntuk proses evaporasi.
Dari hasil perhitungan diketahui bahwa effisiensi energi proses evaporasi ini adalah sebesar
64,38 %. Efisiensi ini dapat ditingkatkan dengan mengurangi steam yang dialirkan untuk prosesevaporasi. Tentunya hasil perhitungan teoretis dapat digunakan sebagai acuan dalam menentukanjumlahsteamyang harus dialirkan. Dengan meningkatnya efisiensi energi proses evaporasi, pabrik
juga dapat menghemat biaya. Sebab salah satu proses di pabrik gula yang paling banyak
menggunakan energi adalah pada evaporator.
Selain mengurangi steamyang dialirkan, efisiensi energi juga dipengaruhi oleh kebersihanevaporator. Selama proses evaporasi, adanya padatan yang tersuspensi dalam cairan akan
menimbulkan kerak pada evaporator. Fouling yang terjadi pada penukar panas dapat mengurangi
laju perpindahan panas karena koefisien transfer panas mengalami penurunan. Hal ini akan
berdampak pada terhambatnya proses penguapan. Untuk itu pembersihan evaporator harus
dilakukan secara berkala agar tidak terdapatfouling.
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
18/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 15
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 KesimpulanKesimpulan yang dapat diambil dari penyelesaian tugas khusus evaluasi kinerja evaporator
adalah :1. Kebutuhansteamsingle effect evaporatoradalah sebesar 7.146,529 kg.
2. Kebutuhansteamdouble effect evaporatoradalah sebesar 3.868,923 kg.
3. Kebutuhansteamtriple effect evaporatoradalah sebesar 2.717,573 kg4. Triple effect evaporatormemiliki performa kinerja evaporasi yang lebih baik dibandingkan
dengan double effectdansingle effect evaporator. Hal ini dilihat dari steameconomy triple
effect yang lebih besar dibanding double effect dan single effect, yaitu 2,227 kg air
teruapkan/kg steam, 1,564 kg air teruapkan/kg steam, dan 0,847 kg air teruapkan/kg steamuntuk triple effect evaporator, double effect evaporator, dansingle effect evaporator.
5. Heat lossyang terjadi pada triple effect evaporatoradalah 661,315 W.
6. Efisiensi energi dalam proses evaporasi PT Raya Sugarindo Inti adalah 64,38 %
4.2 SaranSelama massa penyelesaian tugas khusus kerja praktek di PT Raya Sugarindo Inti-
Tasikmalaya yang berkaitan dengan evaluasi kinerja evaporator, terdapat beberapa saran, yaitu :
1. Sebaiknya dipasang alat ukur laju alir massa untukfeeddansteam. Sebab laju alir massa
ini penting untuk mengehui efisiensi keberlangsungan proses. Dengan diketahuinyaberapa jumlah steam yang digunakan selama ini, dapat diketahui efisiensi prosesnya.
Bisa saja steam yang disuplai untuk proses terlalu berlebihan dan terbuang percuma.
Kemudian, efisiensi pun dapat ditingkatkan dengan menggunakan laju alir steam hasil
perhitungan.2.
Setelah mengetahui penghematan energi yang sangat besar dengan penggunaan triple
effect evaporator, makan sebaiknya proses evaporasi dilakukan menggunakan triple
effect evaporator.Begitu pula untukfinal evaporator.
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
19/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 16
DAFTAR PUSTAKA
1. Geankoplis, C.J ., 1993. Transport Processes and Unit Operations 3rd
Edition. USA : Prentice-Hall International,Inc.
2. Hugot, E. 1986.Hand Book of Cane Sugar Engineering 3rd
Edition. Amsterdam : The Elvesier
Science Publisher B. V.3. Perry, Robert.2008.Perrys Chemical Engineers Handbook 8th Edition.New York: Mc Graw
Hill
4. Richardson, et. al. 2002. Couldson and Richardsons Chemical Engineering 5th
Edition. GreatBritain : Butterworth Heinemann
5. Singh, R. Paul and Dennis R. Heldman. 2009.Introduction to Food Engineering 4th
Edition.
Oxford : Elsevier inc
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
20/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 17
LAMPIRAN A
DATA LITERATUR
A.1 Sifat Fisik Steam
Entalpi uap dan entalpi liquidsteampada rentang tekanan dan temperature evaporator :
Tabel A. 1 Entalpi Uap dan Entalpi Liquid pada Rentang Tekanan dan Temperatur Evaporasi
T (C) P (kg/cm2) Hv (kkal/kg) HL (kkal/kg)
72 0.3463 628.1 71.9
73 0.3613 628.5 72.9
74 0.3769 628.9 73.9
75 0.3931 629.3 74.9
76 0.4098 629.7 75.9
89 0.6882 634.7 89
90 0.7149 635.1 90
91 0.7425 635.5 91
92 0.771 635.9 92
96 0.8942 637.4 96
97 0.9274 637.8 97
101 1.0707 639.3 101
102 1.1092 639.6 102
103 1.1489 640 103.1
104 1.1898 640.3 104.1
120 2 646 120.3
(Sumber : Tabel 41.1.A Properties of Dry Saturated Steam; Hugot 3
rd
, hlm 1034)
Densitassteam(T=120 C) = 1,129 kg/m3
A.2 Kecepatan Uap yang DirekomendasikanTabel A. 2 Kecepatan Uap yang Direkomendasikan
Triple Quadruple Quintuple
Exhaust steamto 1st
effect 25-30 m/s 25-30 m/s 25-30 m/s
Vapour from 1st
effect 30-35 m/s 30-35 m/s 30-35 m/s
Vapour from 2ndeffect 40-45 m/s 35-40 m/s 30-35 m/s
Vapour from 3
rd
effect 50-60 m/s 40-45 m/s 35-40 m/sVapour from 4th
effect 50-60 m/s 40-45 m/s
Vapour from 5theffect 50-60 m/s
(Sumber : Tabel 32.7 Vapour Velocities Recommended, Hugot, 3 rdedition, hlm 514)
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
21/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 18
LAMPIRAN B
CONTOH PERHITUNGAN
B.1 Perhitungan Kebutuhan SteamSingle effect evaporator
1. Perhitungan jumlahfeed(umpan) :
F x Xf= P x Xp
F =
2. Perhitungan air yang teruapkan :
F= V+PV = 12.973,125 kg/jam - 6.919 kg/jam = 6.054,125 kg/jam
3. Perhitungan kapasitas panas Cpfdan Cpp :
4. Perhitungan neraca massa dan energi :
Persamaan yang akan digunakan :
Energi masuk :Uap = V1 x Hv1Gula = L1x T1x Cp1
Energi keluar :
Kondensat = V2 x HL2Uap air = V2x Hv2
Gula = L2x T2x Cp2*Asumsi : Tidak terdapat energi panas yang hilang (Qloss)
Energi masuk = Energi Keluar
Steam+ Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar
(Ms x 646) + (x 0,808 x 40) = (Ms x 120,3) + ( 6.054,125 x 631,3) + (6.919x 0,64 x 80)
Ms = 7.146,529 kg/jam
Steameconomy :
== 0,847 kg air teruapkan/kgsteam
B.2 Perhitungan Kebutuhan SteamDouble effect evaporator1.
Distribusi temperature evaporasi :
T = TsteamT vakum = 120 C70 C = 50 C
T1= T2= 25 C
T1= 120 C25 C = 95 C T2= 95 C25 C = 70 C2. Dari hasil perhitungan pada langkah 1 dan 2 bagian B.1, diperoleh data :
F = 12.973,125 kg/jam V= 6.054.125 kg/jam = V1+V2
3. Perhitungan awal L1dan L2*Asumsi : V1=V2= 3.027,063 kg/jam
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
22/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 19
F= V1+ L112.973,125 kg/jam = 3.027,063 kg/jam + L1L1= 9.946,063 kg/jamL1= V2+ L29.946,063 kg/jam = 3.027,063 kg/jam + L2L2= 6.919 kg/jam
4. Perhitungan fraksi massa setiap efek x1dan x2
5.
Perhitungan BPR :BPR = (Geankoplis 3rdedition, hlm 504)BPR efek 1 = BPR efek 2 =
Dengan demikian diperoleh hasil sebagai berikut :
Evaporator Fraksi massa gula BPR T saturated T superheated (BPR+T saturated)
Efek 1 0,417 1,824 95 C 96,824 C
Efek 2 0,600 3,307 70 C 73,307 C
6. Perhitungan kapasitas panas untuk larutan pada setiap efek Cpf, Cp1, Cp2:
7. Perhitungan neraca massa dan energi evaporatorData-data yang dibutuhkan untuk menghitung neraca energi diperoleh dengan menggunakan
interpolasi entalpi uap dan entalpi liquid (Tabel 41.1.A Properties of Dry Saturated Steam;
Hugot 3rd
, hlm 1034)
Evaporator P (kg/cm2.C) T (C) Hv (kkal/kg) HL(kkal/kg)
Efek 1 0,862 95 637 9596,824 637,73 96,825
Efek 2 0,31770 627,3 69,9
73,307 628,623 73,207
Evaporator efek 1 :
Energi masuk = Energi Keluar
Steam+ Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar
(Ms x 646) + (x 0,808 x 40) = (Ms x 120,3) + ( 3.027,063 x 637,73) +(9.946,063 x 0,749 x 96,824)
Ms = 4.246,638 kg/jam
Evaporator efek 2 :
Energi masuk = Energi KeluarUap + Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar
(3.027,063 x 637,73) + (9.946,063 x 0,749 x 96,824) = (3.027,063 x 69,9) + (V2x 628,623)
+ ((9.946,063V2) x 0,640 x 73,307)V2= 3.392,65 kg/jam V1= 6.054,1253.392,65 = 2.661,475 kg/jam
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
23/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 20
8. Dengan menggunakan V1dan V2yang baru diperoleh dilakukan iterasi perhitungan mulai
dari langkah 3
Perhitungan L1dan L2
F= V1+ L112.973,125 kg/jam = 2.661,475 kg/jam + L1L1= 10.311,65 kg/jamL1= V2+ L210.311,65 kg/jam = 3.392,65 kg/jam + L2L2= 6.919 kg/jam
Perhitungan fraksi massa setiap efek x1dan x2
Perhitungan BPR :
BPR efek 1 = BPR efek 2 =
Dengan demikian diperoleh hasil sebagai berikut :
Evaporator Fraksi massa gula BPR T saturated T superheated (BPR+T saturated)
Efek 1 0,417 1,721 95 C 96,721 C
Efek 2 0,600 3,307 70 C 73,307 C Perhitungan kapasitas panas untuk larutan pada setiap efek Cpf, Cp1, Cp2:
Perhitungan neraca massa dan energi evaporatorData-data yang dibutuhkan untuk menghitung neraca energi diperoleh dengan menggunakan
interpolasi entalpi uap dan entalpi liquid (Tabel 41.1.A Properties of Dry Saturated Steam;
Hugot 3rd, hlm 1034)
Evaporator P (kg/cm2.C) T (C) Hv (kkal/kg) HL(kkal/kg)
Efek 1 0,86295 637 95
96,721 637,688 96,721
Efek 2 0,31770 627,3 69,9
73,307 628,623 73,207
Evaporator efek 1 :Energi masuk = Energi Keluar
Steam+ Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar
(Ms x 646) + (x 0,808 x 40) = (Ms x 120,3) + ( 2.661,475x 637,688) +(10.311,65 x 0,758 x 96,721)Ms = 3.868,923 kg/jam
Evaporator efek 2 :Energi masuk = Energi Keluar
Uap + Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar
(2.661,475x 637,688) + (10.311,65 x 0,758 x 96,721) = (2.661,475x 69,9) + (V2x 628,623)+ ((10.311,65V2) x 0,640 x 73,307)
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
24/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 21
V2= 3.065,739 kg/jam V1= 6.054,1253.392,65 = 2.988,386 kg/jam
Steameconomy :
== 1,564 kg air teruapkan/kgsteam
B.3 Perhitungan Kebutuhan SteamTr iple eff ect evaporator1. Distribusi Tekanan menurut Hugot :
Tekanan UBE = 0,5 kg/cm
2
= 1,533 kg/cm2.abs x
= 112,764 cmHg.abs
Tekanan Vakum = 50 cmHg
= 76 cmHg- 50 cmHg = 26 cmHg.abs
Penurunan tekanan (P) = 112,764 cmHg.abs 26 cmHg.abs =86,764 cmHg.abs
Perbandingan distribusi pressure drop tiap evaporator (Tabel 32.23, Distribution of
Pressure Drop between Vessels ; Hugot 3rdedition hlm 579) :
Triple effect =
Tekanan Evaporator 1 =( )
Dari Tabel 41.1 A Properties of Dry Saturated Steam; Hugot hlm 1034 :
T1 = 101,735 C
Tekanan Evaporator 2 = ( )
Dari Tabel 41.1 A Properties of Dry Saturated Steam; Hugot hlm 1034 :
T2 = 89,704 C
Tekanan Evaporator 3 = ( ) Dari Tabel 41.1 A Properties of Dry Saturated Steam; Hugot hlm 1034 :
T3 = 73,446 C
2. Perhitungan air yang teruapkan (F telah diketahui dari perhitungan sebelumnya)
F= (V1+V2+V3)+P(V1+V2+V3) = 12.973,125 kg/jam - 6.919 kg/jam = 6.054,125 kg/jamAsumsi awal : V1=V2=V3 = 2.018, 042 kg/jam
3. Perhitungan awal L1, L2, dan PF= V1+ L112.973,125 kg/jam = 2.018,042 kg/jam + L1L1= 10.955,083 kg/jam
L1= V2+ L210.955,083 kg/jam = 2.018,042 kg/jam + L2L2= 8.937,041 kg/jamL2= V3+ P8.937,041 kg/jam = 2.018,042 kg/jam + PP = 6.919 kg/jam
4. Perhitungan fraksi massa setiap efek x1, x2, dan x3
00
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
25/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 22
5. Perhitungan BPR :
BPR efek 1 = BPR efek 2 = BPR efek 3 =
Dengan demikian diperoleh hasil sebagai berikut :
Evaporator Fraksi massa gula BPR T saturated T superheated (BPR+T saturated)
Efek 1 0,379 1,567 101,735 C 103,302 C
Efek 2 0,464 2,168 89,704 C 91,872 C
Efek 3 0,600 3,307 72,446 C 75,753 C
6. Perhitungan kapasitas panas untuk larutan pada setiap efek Cpf, Cp1, Cp2, Cp3
7. Perhitungan neraca massa dan energi evaporator
Data-data yang dibutuhkan untuk menghitung neraca energi diperoleh dengan
menggunakan interpolasi entalpi uap dan entalpi liquid (Tabel 41.1.A Properties of DrySaturated Steam; Hugot 3
rd, hlm 1034)
Evaporator P (kg/cm
2
.C) T (
C) Hv (kkal/kg) HL(kkal/kg)
Efek 1 1.099101,735 639,520 101,735
103,302 640,091 103,402
Efek 2 0.70789,704 634,981 89,704
91,872 635,848 91,872
Efek 3 0.35372,446 628,278 72,346
75,753 629,601 75,653
Evaporator efek 1 :
Energi masuk = Energi Keluar
Steam+ Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar
(Ms x 646) + (x 0,808 x 40) = (Ms x 120,3) + ( 2.018, 042 x 640,091) +(10.955,083 x 0,773 x 103,302)Ms = 3.323,624 kg/jam
Evaporator efek 2 :Energi masuk = Energi Keluar
Uap + Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
26/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 23
(2.018,042 x 640,091) + (10.955,083 x 0,773 x 103,302) = (2.018,042 x 89,704) + (V2x
635,848) + ((10.955,083 V2) x 0,722 x 91,873)
V2 = 2.210,331 kg/jam
Evaporator efek 3 :
Energi masuk = Energi KeluarUap + Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar(2.210,331 x 635,848) + (8.937,041 x 0,722 x 91,872) = (2.210,331x 72,346) + (V3x
629,601) + ((8.937,041-V3) x 0,640 x 75,753)
V3 = 2.417,836 kg/jam
Total uap = 6.054,125 kg/jam
V1 = Total uapV2- V3 = 6.054,125 2.210,3312.417,836 = 1.425, 958 kg/jam
8. Iterasi perhitungan mulai dari langkah ke-4 dengan menggunakan massa uap yang
diperoleh.
Perhitungan L1, L2, dan PF= V1+ L112.973,125 kg/jam = 1.425,958 kg/jam + L1L1= 11.547,167 kg/jamL1= V2+ L211.547,167 kg/jam = 2.210,331 kg/jam + L2L2= 9.336,836 kg/jam
L2= V3+ P9.336,836 kg/jam = 2.417,836 kg/jam + PP = 6.919 kg/jam
Perhitungan fraksi massa setiap efek x1, x2, dan x3
00
Perhitungan BPR :
BPR efek 1 =
BPR efek 2 = BPR efek 3 =
Dengan demikian diperoleh hasil sebagai berikut :
Evaporator Fraksi massa gula BPR T saturated T superheated (BPR+T saturated)
Efek 1 0,359 1,440 101,735 C 103,175 C
Efek 2 0,444 2,016 89,704 C 91,72 C
Efek 3 0,600 3,307 72,446 C 75,753 C
Perhitungan kapasitas panas untuk larutan pada setiap efek Cpf, Cp1, Cp2, Cp3
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
27/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
PT Raya Sugarindo Inti - Tasikmalaya 24
Perhitungan neraca massa dan energi evaporatorData-data yang dibutuhkan untuk menghitung neraca energi diperoleh dengan
menggunakan interpolasi entalpi uap dan entalpi liquid (Tabel 41.1.A Properties of DrySaturated Steam; Hugot 3
rd, hlm 1034)
Evaporator P (kg/cm2.C) T (C) Hv HL
Efek 1 1.099101,735 639,520 101,735
103,175 640,052 103,275
Efek 2 0.70789,704 634,981 89,704
91,72 635,788 91,72
Efek 3 0.35372,446 628,278 72,346
75,753 629,601 75,653
Evaporator efek 1 :
Energi masuk = Energi KeluarSteam+ Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar
(Ms x 646) + (x 0,808 x 40) = (Ms x 120,3) + ( 1.425,958 x 640,052) +(11.547,167 x 0,785 x 103,175)
Ms = 2.717,573 kg/jam
Evaporator efek 2 :
Energi masuk = Energi Keluar
Uap + Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar(1.425,958 x 640,052) + (11.547,167 x 0,785 x 103,175) = (1.425,958 x 89,704) + (V2x
635,788) + ((11.547,167 V2) x 0,733 x 91,720)
V2 = 1.659,781 kg/jam
Evaporator efek 3 :
Energi masuk = Energi KeluarUap + Gula masuk = Kondensat + Uap air + Gula keluar
(1.659,781 x 635,788) + (9.336,836 x 0,733 x 91,72) = (1.659,781x72,346) + (V3x
629,601) + ((9.336,836-V3) x 0,640 x 75,753)V3 = 1.910,529 kg/jam
Total uap = 6.054,125 kg/jam
V1 = Total uapV2- V3 = 6.054,125 1.659,7811.910,529 = 2.483,815 kg/jam
Steameconomy :
== 2,227 kg air teruapkan/kgsteam
-
7/26/2019 239010162 180673237 Analisa Performa Pre Evaporator Pabrik Gula
28/28
Laporan Khusus TK 4090 Kerja Praktek
B.4 Perhitungan Heat lossEvaporator
*Asumsi : Suhu lingkungan = 25 C
*Diketahui : diameter evaporator = 0,5 m , tinggi evaporator = 4 m
h = 0,3 x (Tout-Tling)0,25
Q = A x h x T
Maka, dengan perhitungan Microsoft Excel, diperoleh hasil sebagai berikut untuk triple
effect evaporator:
Tout (C) h (btu/hr ft F) Q (W)
35 0,618 661,315
30 0,519 278,048
DeltaHeat loss: 383,267
B.5
Perhitungan Efisiensi Energi evaporator Dengan mengacu pada Tabel A.2 Kecepatan Uap yang Direkomendasikan, anggap kecepatan
steamyang masuk ke efek pertama adalah 30 m/s.Diketahui : diameter luas penampang pipasteam= 21 cm
Massa jenissteam(T=120 C) = 1,129 kg/m3
Kebutuhansteamaktual = Kecepatan steamx massa jenissteamx luas penampang pipasteam= 30 m/s x 1,129 kg/m3x (3,14 x 0,1052) m2= 1,1725 kg/s
= 4.221,103 kg/jam
Effisiensi energi =